Alimentazione da laboratorio

Quando si creano vari dispositivi elettronici, prima o poi sorge la domanda su cosa utilizzare come fonte di alimentazione per l'elettronica fatta in casa. Diciamo che hai assemblato una sorta di lampeggiatore a LED, ora devi alimentarlo con attenzione da qualcosa. Molto spesso, per questi scopi vengono utilizzati vari caricabatterie per telefoni, alimentatori per computer e tutti i tipi di adattatori di rete, che non limitano in alcun modo la corrente fornita al carico.

Cosa succederebbe se, ad esempio, sulla scheda dello stesso lampeggiatore a LED, due binari chiusi passassero accidentalmente inosservati? Collegandolo a un potente alimentatore del computer, il dispositivo assemblato può facilmente bruciarsi in caso di errori di installazione sulla scheda. È proprio per evitare che si verifichino situazioni così spiacevoli che esistono alimentatori da laboratorio con protezione amperometrica. Sapendo in anticipo quanta corrente consumerà il dispositivo collegato, possiamo prevenire cortocircuiti e, di conseguenza, il burnout di transistor e microcircuiti delicati.

In questo articolo esamineremo il processo di creazione di un alimentatore al quale è possibile collegare un carico senza timore che qualcosa si bruci.

Schema di alimentazione

Il circuito contiene un chip LM324, che combina 4 amplificatori operazionali; al suo posto può essere installato un TL074. L'amplificatore operazionale OP1 è responsabile della regolazione della tensione di uscita e OP2-OP4 monitora la corrente consumata dal carico. Il microcircuito TL431 genera una tensione di riferimento pari a circa 10,7 volt, non dipende dal valore della tensione di alimentazione. Il resistore variabile R4 imposta la tensione di uscita; il resistore R5 può essere utilizzato per regolare il frame di cambio tensione in base alle proprie esigenze. La protezione corrente funziona come segue: il carico consuma corrente, che scorre attraverso un resistore a bassa resistenza R20, chiamato shunt, l'entità della caduta di tensione ai suoi capi dipende dalla corrente consumata. L'amplificatore operazionale OP4 viene utilizzato come amplificatore, aumentando la caduta di bassa tensione attraverso lo shunt a un livello di 5-6 volt, la tensione all'uscita di OP4 varia da zero a 5-6 volt a seconda della corrente di carico. La cascata OP3 funziona come un comparatore, confrontando la tensione ai suoi ingressi. La tensione su un ingresso è impostata dal resistore variabile R13, che imposta la soglia di protezione, e la tensione sul secondo ingresso dipende dalla corrente di carico. Pertanto, non appena la corrente supera un certo livello, apparirà una tensione all'uscita di OP3, aprendo il transistor VT3, che, a sua volta, tira a terra la base del transistor VT2, chiudendolo. Il transistor chiuso VT2 chiude il VT1 di potenza, aprendo il circuito di potenza del carico. Tutti questi processi avvengono in pochi secondi.

Il resistore R20 deve essere preso con una potenza di 5 watt per evitare il suo possibile riscaldamento durante il funzionamento a lungo termine. Il resistore trimmer R19 imposta la sensibilità della corrente; maggiore è il suo valore, maggiore è la sensibilità che si può ottenere. Il resistore R16 regola l'isteresi della protezione, consiglio di non lasciarsi trasportare dall'incrementarne il valore. Una resistenza di 5-10 kOhm garantirà un chiaro bloccaggio del circuito quando viene attivata la protezione; una resistenza più elevata darà un effetto di limitazione della corrente quando la tensione in uscita non scompare completamente.

Come transistor di potenza, puoi utilizzare KT818, KT837, KT825 domestici o TIP42 importati. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al suo raffreddamento, poiché l'intera differenza tra la tensione di ingresso e quella di uscita verrà dissipata sotto forma di calore su questo transistor. Questo è il motivo per cui non dovresti utilizzare un alimentatore con una bassa tensione di uscita e una corrente elevata, poiché il riscaldamento del transistor sarà massimo. Quindi, passiamo dalle parole ai fatti.

Fabbricazione e assemblaggio di PCB

Il circuito stampato è realizzato utilizzando il metodo LUT, descritto più volte su Internet.

Aggiunto su PCB Diodo ad emissione luminosa con un resistore non indicato nello schema. Resistore per GUIDATO È adatto un valore di 1-2 kOhm. Questo Diodo ad emissione luminosa si accende quando interviene la protezione. Sono stati inoltre aggiunti due contatti contrassegnati con la scritta “Jamper”; quando sono chiusi l'alimentatore esce dalla protezione e “si stacca”. Inoltre, tra i pin 1 e 2 del microcircuito è stato aggiunto un condensatore da 100 pF, che serve a proteggere dalle interferenze e garantisce un funzionamento stabile del circuito.

Impostazione dell'alimentazione

Quindi, dopo aver assemblato il circuito, puoi iniziare a configurarlo.Prima di tutto, forniamo una potenza di 15-30 volt e misuriamo la tensione al catodo del chip TL431, dovrebbe essere approssimativamente pari a 10,7 volt. Se la tensione fornita all'ingresso dell'alimentatore è piccola (15-20 volt), la resistenza R3 dovrebbe essere ridotta a 1 kOhm. Se la tensione di riferimento è ok, controlliamo il funzionamento del regolatore di tensione; ruotando il resistore variabile R4, dovrebbe cambiare da zero al massimo. Successivamente, ruotiamo il resistore R13 nella sua posizione più estrema; la protezione può essere attivata quando questo resistore mette a terra l'ingresso OP2. È possibile installare una resistenza da 50-100 Ohm tra terra e il pin più esterno di R13, che è collegato a terra. Colleghiamo qualsiasi carico all'alimentatore, impostiamo R13 nella sua posizione estrema. Aumentiamo la tensione di uscita, la corrente aumenterà e ad un certo punto la protezione funzionerà. Otteniamo la sensibilità richiesta con il resistore di regolazione R19, quindi puoi invece saldarne uno costante. Questo completa il processo di assemblaggio dell'alimentatore da laboratorio; puoi installarlo nella custodia e utilizzarlo.

Indicazione

È molto comodo utilizzare una puntatore per indicare la tensione di uscita. I voltmetri digitali, sebbene possano mostrare tensioni fino a centesimi di volt, i numeri costantemente in movimento sono scarsamente percepiti dall'occhio umano. Ecco perché è più razionale utilizzare le teste dei puntatori. È molto semplice realizzare un voltmetro da una testa del genere: è sufficiente collegare in serie un resistore di regolazione con un valore nominale di 0,5 - 1 MOhm. Ora è necessario applicare una tensione, il cui valore è noto in anticipo, e utilizzare un resistore di regolazione per regolare la posizione della freccia corrispondente alla tensione applicata. Buona costruzione!