Kraftfull strömförsörjning med strömskydd

Varje person som monterar elektroniska kretsar behöver en universell strömkälla som gör att de kan variera utspänningen över ett brett område, styra strömmen och, om nödvändigt, stänga av den strömförsedda enheten. I butiker är sådana laboratorieströmförsörjningar mycket dyra, men du kan montera en själv från vanliga radiokomponenter.

Den presenterade strömförsörjningen inkluderar:

• Spänningsjustering upp till 24 volt;
• Den maximala strömmen som tillförs lasten är upp till 5 ampere;
• Strömskydd med val av flera fasta värden;
• Aktiv kylning för drift vid höga strömmar;
• Kopplingsström- och spänningsindikatorer;

Spänningsregulatorkrets

Det enklaste och mest prisvärda alternativet för en spänningsregulator är en krets på en speciell mikrokrets som kallas en spänningsstabilisator. Det mest lämpliga alternativet är LM338, det ger en maximal ström på 5 A och ett minimum av utgångsrippel. LM350 och LM317 är också lämpliga här, men den maximala strömmen i detta fall kommer att vara 3 A respektive 1,5 A.Ett variabelt motstånd används för att reglera spänningen, dess värde beror på den maximala spänning som krävs för att erhållas vid utgången. Om den maximala uteffekten som krävs är 24 volt krävs ett variabelt motstånd med en resistans på 4,3 kOhm. I det här fallet måste du ta en standardpotentiometer på 4,7 kOhm och ansluta en konstant på 47 kOhm parallellt med den, det totala motståndet blir cirka 4,3 kOhm. För att driva hela kretsen behöver du en DC-källa med en spänning på 24-35 volt, i mitt fall är detta en vanlig transformator med inbyggd likriktare. Du kan också använda laptopladdare eller andra olika pulskällor som är lämpliga för ström.

Denna spänningsregulator är linjär, vilket innebär att hela skillnaden mellan ingångs- och utspänningen faller på ett chip och avleds på det i form av värme. Vid höga strömmar är detta mycket kritiskt, så mikrokretsen måste installeras på en stor radiator, en radiator från en datorprocessor, parad med en fläkt, är bäst lämpad för detta. För att säkerställa att fläkten inte snurrar hela tiden förgäves, utan slår på endast när radiatorn värms upp, är det nödvändigt att montera en liten temperatursensor.

Fläktstyrkrets

Den är baserad på en NTC-termistor, vars resistans varierar beroende på temperaturen - när temperaturen ökar minskar motståndet avsevärt och vice versa. Operationsförstärkaren fungerar som en komparator och registrerar förändringar i termistorns resistans. När drifttröskeln uppnås visas spänning vid utgången av op-amp, transistorn låser upp och startar fläkten, tillsammans med vilken fläkten tänds. Ljusdiod. Trimmotståndet används för att justera svarströskeln; dess värde bör väljas baserat på termistorns resistans vid rumstemperatur. Låt oss säga att termistorn har ett motstånd på 100 kOhm, trimmotståndet bör i detta fall ha ett nominellt värde på cirka 150-200 kOhm. Den största fördelen med detta schema är närvaron av hysteres, dvs. skillnader mellan trösklarna för att slå på och av fläkten. Tack vare hysteres slår fläkten inte på och av ofta vid temperaturer nära tröskeln. Termistorn kopplas direkt till kylaren och installeras på valfri plats.

Strömskyddskrets

Den kanske viktigaste delen av hela strömförsörjningen är strömskyddet. Det fungerar enligt följande: spänningsfallet över shunten (0,1 Ohm motstånd) förstärks till en nivå av 7-9 volt och jämförs med referensen med hjälp av en komparator. Referensspänningen för jämförelse ställs in av fyra trimmotstånd i området från noll till 12 volt, operationsförstärkarens ingång är ansluten till motstånden via en 4-läges vippomkopplare. Genom att ändra läget för kexbrytaren kan vi alltså välja mellan 4 förinställda alternativ för skyddsströmmar. Till exempel kan du ställa in följande värden: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Om strömmen som ställts in av skjutreglaget överskrids, kommer skyddet att fungera, spänningen slutar flöda till utgången och Ljusdiod. För att återställa skyddet, tryck bara kort på knappen, utspänningen kommer att visas igen.Det femte trimmotståndet är nödvändigt för att ställa in förstärkningen (känsligheten); den måste ställas in så att med en ström genom shunten på 1 Ampere är spänningen vid utgången av op-ampen cirka 1-2 volt. Hysteresinställningsmotståndet för skyddet är ansvarigt för "klarheten" i kretsens låsning; den måste justeras om utspänningen inte försvinner helt. Denna krets är bra eftersom den har en hög svarshastighet, vilket omedelbart slår på skyddet när strömmen överskrids.

Ström- och spänningsdisplayenhet

De flesta laboratorienätaggregat är utrustade med digitala voltmetrar och amperemetrar som visar värden som siffror på en display. Det här alternativet är kompakt och ger bra avläsningsnoggrannhet, men är helt obekvämt att läsa. Det är därför det beslutades att använda pilhuvuden för indikation, vars avläsningar är lätta och trevliga att uppfatta. När det gäller en voltmeter är allt enkelt - det är anslutet till strömförsörjningens utgångsterminaler genom ett trimningsmotstånd med ett motstånd på cirka 1-2 MOhm. För korrekt drift av amperemetern krävs en shuntförstärkare, vars krets visas nedan.

Ett trimmotstånd behövs för att justera förstärkningen, i de flesta fall räcker det att lämna det i mittläget (ungefär 20-25 kOhm). Pekarhuvudet är anslutet via en kexbrytare, med vilken du kan välja ett av tre trimmotstånd, med hjälp av vilka den maximala avvikelseströmmen för amperemetern ställs in. Således kan amperemetern fungera i tre områden - upp till 50 mA, upp till 500 mA, upp till 5A, detta säkerställer maximal noggrannhet av avläsningar vid vilken belastningsström som helst.

Strömförsörjningskortenhet

Nu när alla teoretiska aspekter har tagits i beaktande kan vi börja montera den elektroniska delen av strukturen. Alla delar av strömförsörjningen - spänningsregulator, radiatortemperatursensor, skyddsenhet, shuntförstärkare för amperemetern - är monterade på ett kort, vars dimensioner är 100x70 mm. Tavlan är gjord med LUT-metoden; nedan finns flera fotografier av tillverkningsprocessen.

Det är tillrådligt att förtenna kraftbanorna längs vilka belastningsströmmen flyter med ett tjockt lager av lod för att minska motståndet. Först installeras små delar på brädan.

Efter det alla andra komponenter. 78L12-chippet, som driver temperatursensorn och kylaren, måste installeras på en liten radiator, vars plats finns på kretskortet. Slutligen löds ledningar på kortet, på vilka fläkten, termistorn, skyddsåterställningsknappen, kexbrytare, lysdioder, LM338-chip, spänningsingång och utgång. Det är bekvämast att ansluta spänningsingången via en DC-kontakt, men man måste ta hänsyn till att den måste ge en stor ström. Alla strömkablar måste användas med ett tvärsnitt som är lämpligt för strömmen, helst koppar. Plusutgången från det tryckta kretskortet går till utgångsterminalerna inte direkt, utan genom en vippbrytare med två grupper av kontakter. Den andra gruppen slås på och av Ljusdiod, som indikerar om spänning tillförs terminalerna.

Bostadsmontering

Fodralet finns antingen färdigt eller monterat själv. Man kan göra den till exempel av plywood och fiberskiva, som jag gjorde. Först och främst skärs en rektangulär frontpanel ut, på vilken alla kontroller kommer att installeras.

Sedan görs lådans väggar och botten, och strukturen fästs ihop med självgängande skruvar. När ramen är klar kan du installera all elektronik inuti.

Kontroller, pekarhuvuden, lysdioder installeras på sina ställen i frontpanelen, brädan placeras inuti höljet, kylaren och fläkten är monterade på bakpanelen. Specialhållare används för att montera lysdioder. Det är tillrådligt att duplicera utgångsterminalerna, särskilt eftersom utrymmet tillåter. Måtten på höljet visade sig vara 290x200x120 mm; det finns fortfarande mycket ledigt utrymme inuti höljet, och till exempel kan en transformator för att driva hela enheten passa där.

inställningar

Trots de många trimmermotstånden är det ganska enkelt att installera strömförsörjningen. Först och främst kalibrerar vi voltmetern genom att ansluta en extern till utgångsterminalerna. Genom att vrida trimmotståndet som är anslutet i serie med voltmeterns pekhuvud, uppnår vi lika avläsningar. Sedan kopplar vi lite belastning med en amperemeter till utgången och kalibrerar shuntförstärkaren. Genom att vrida vart och ett av de tre nedsänkta motstånden uppnår vi sammanträffande i avläsningarna på vart och ett av de tre mätområdena på amperemetern - i mitt fall är det 50 mA, 500 mA och 5A. Därefter ställer vi in ​​de nödvändiga skyddsströmmarna med hjälp av fyra trimmotstånd. Detta är inte svårt att göra, med tanke på att standardamperemetern redan är kalibrerad och visar den exakta strömmen. Vi ökar successivt spänningen (samtidigt som strömmen ökar också) och ser vid vilken ström skyddet utlöses. Sedan roterar vi vart och ett av motstånden och ställer in de fyra erforderliga skyddsströmmarna, mellan vilka du kan växla med en vippomkopplare. Nu återstår bara att ställa in önskad reaktionströskel för radiatortemperatursensorn - inställningen är klar.

Titta på videon