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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Universelles leistungsstarkes Netzteil, 220/3-20 Volt 500 Watt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Das Netzteil (PSU) wird aus verfügbaren Elementen zusammengesetzt. Es erfordert fast keine Anpassung, funktioniert in einem weiten Eingangswechselspannungsbereich und ist mit einem Überstromschutz ausgestattet. Dieses Netzteil unterscheidet sich von bisher bekannten Konstruktionen durch Einfachheit und Zuverlässigkeit sowie die Möglichkeit, den Stabilisator mithilfe eines externen Steuersignals aus der Ferne ein- und auszuschalten. Diese einfache Schaltung ermöglicht einen guten Stabilisierungsfaktor und einen großen Ausgangsstrom, der von der Anzahl der parallel geschalteten Steuertransistoren abhängt.

Technische Fähigkeiten

Einstellung der Ausgangsspannung im Bereich von 3...20 V. Festspannung 13,8 V mit Überspannungsschutz.

Die Instabilität der Ausgangsspannung im Regelbereich, wenn sich die Netzspannung bei jedem zulässigen Laststrom um 10 % des Nennwerts ändert, überschreitet 0,03 % nicht.

Die Instabilität der Ausgangsspannung, wenn der Laststrom vom maximal zulässigen Wert auf Null wechselt, überschreitet nicht 0,1 %.

Die Welligkeitsamplitude der Ausgangsspannung überschreitet im Regelbereich bei keinem zulässigen Laststrom den Effektivwert von 1 mV.

Der Temperaturkoeffizient der Ausgangsspannung über den gesamten Regelbereich bei jedem zulässigen Laststrom bei einer Änderung der Umgebungstemperatur von 5 auf 40 °C überschreitet nicht 0,02 %/Grad.

Schutz der Stromversorgung vor Überlast und Kurzschluss. Die Erdung von Ausgangskreisen positiver oder negativer Polarität sowie der Parallel- und Reihenbetrieb zweier identischer Netzteile ist zulässig. Das Zu- und Abschalten von Lasten ohne Spannungsunterbrechung ist möglich.

Universelles leistungsstarkes Netzteil, 220/3-20 Volt 500 Watt
Abb.1. Schematische Darstellung der Stromversorgung (zum Vergrößern anklicken)

Der Schaltplan des Netzteils ist in Abb.1 dargestellt. Das Netzteil ist nach dem klassischen Schema eines Spannungsreglers mit serieller Kompensation aufgebaut. Das Gerät besteht aus zwei Funktionsteilen: dem Spannungsregler selbst und der Schutzeinheit. Das stabilisierte Netzteil besteht aus einem Abwärtstransformator T1, einem leistungsstarken Diodengleichrichter VD1-VD4, Filterkondensatoren C1-C3 und einem Gleichspannungsregler auf dem DA1-Chip. Die stufenlose Einstellung der Ausgangsspannung erfolgt über Potentiometer R5.

Mit dem K142EN3-Chip können Sie das Design des Netzteils erheblich vereinfachen, seine Qualitätsmerkmale verbessern, die Zuverlässigkeit erhöhen und die Abmessungen reduzieren. Diese Mikroschaltung ist ein einstellbarer Spannungsstabilisator mit einem Schutzsystem gegen Überstrom und Kurzschlüsse im Lastkreis, liefert eine Ausgangsspannung von 3 bis 30 V bei einem Strom von bis zu 1 A und ermöglicht außerdem ein externes Steuersignal zum Einschalten des Stabilisators aus der Ferne ein- und ausschalten. Bei Auslösung des Thermoschutzsystems kann der Stabilisator erst nach Abkühlung des Mikroschaltkreises wieder eingeschaltet werden. Der Stromkreis des Mikroschaltkreises ist im Vergleich zum Schaltkreis der Stabilisatoren K142EN1, K142EN2 aufgrund der Einführung eines zweistufigen Differential-UPT mit stromstabilisierenden Zweipolkreisen, der die Spannungsstabilität deutlich erhöhte, und des Vorhandenseins von a deutlich komplizierter Der leistungsstarke Durchgangstransistor sorgte für einen Laststrom von bis zu 1 A.

Der Zweck der Pins der Mikroschaltung: 2 - Eingang des Schutzsystems; 4 - Feedback-Signaleingang; 6 - Abschaltkreis; 8 - gemeinsamer Ausgang, elektrisch mit dem Flansch verbunden; 11, 17 - Korrektur; 13 - Ausgang; 15 - Eingang.

Um die Ausgangsleistung des integrierten Schaltkreises zu erhöhen, wird ein NPN-Transistor verwendet, dessen Kollektor mit dem Ausgang des Netzteils und dessen Emitter mit dem Ausgang des Gleichrichters verbunden ist. Die Basis des Transistors ist mit dem Ausgangsanschluss des Stabilisators verbunden. Bei Aktivierung des Überstromschutzsystems sinkt die Ausgangsspannung auf nahezu Null.

Arbeitsprinzip

Der Stromregelkreis funktioniert wie folgt. Wenn Strom durch den Widerstand R3 fließt, wirkt sich der Spannungsabfall an ihm auf den Eingang des Mikroschaltungsschutzsystems aus und schließt den Regeltransistor VT1. Um das Netzteil nach Beseitigung der Überlastungsursache wieder in Betrieb zu nehmen, ist es erforderlich, das Netzteil mit dem Kippschalter SA1 kurzzeitig vom Netz zu trennen. Die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom werden instrumentell gesteuert.

Der im Gleichrichterkreis enthaltene Thyristor brennt die Sicherung zuverlässig durch, wenn die Ausgangsspannung aus irgendeinem Grund den zulässigen Wert überschreitet. Die Auslösespannung des Überspannungsschutzes hängt von der Zenerdiode ab. Wenn der Schutz ausgelöst wird, leuchtet die LED auf und zeigt damit an, dass die Sicherung durchgebrannt ist. Dieser Knoten kann bei Bedarf ausgeschlossen werden.

Design

Das gesamte Gerät ist in einem Metallgehäuse mit den Maßen 250x170x180 mm untergebracht. Zur Verbesserung der Kühlung sind in der oberen und unteren Abdeckung (seitlich an der Rückwand des Kühlers) Löcher mit einem Durchmesser von 4 mm gebohrt. An der unteren Abdeckung sind kleine Beine befestigt, die als Kappen aus Röhren verwendet werden können.

Auf der Vorderseite befinden sich: Kippschalter zum Einschalten des Netzwerks SA1; Steckdosen für Sicherungen FU1, FU2 (Sicherungseinsätze befinden sich zum einfachen Austausch auf der Vorderseite des Netzteils); Voltmeter RA1 und Amperemeter RA2 (im Diagramm nicht dargestellt); Potentiometer R5; LED HL1; Kontrollleuchte EL1; Ausgangsklemmen 3 ... 20 V und ein 24 V-Anschluss. Letzterer dient zur Versorgung elektronischer Geräte mit unstabilisierter Spannung. Auf der Rückseite befindet sich eine Gummitülle, durch die ein Netzkabel in der benötigten Länge mit einem X1-Stecker am Ende herausgeführt wird.

Das Netzteil ist auf einer Leiterplatte aus einseitiger Glasfaserfolie montiert. Es können Widerstände wie MLT, S2-33, S1-4 verwendet werden. Oxidkondensatoren C1, C2 Typ K50-46 oder importiert. Bei Bedarf kann deren Anzahl bzw. Kapazität erhöht werden. Für die Kondensatoren C3, C7 empfiehlt sich die Verwendung von Tantal, beispielsweise K521B oder dergleichen. Blockierungs- und Korrekturkondensatoren vom Typ C4-C6. KM, direkt an die Pins der Mikroschaltung gelötet.

Regeltransistoren und ein integrierter Stabilisator sind auf einem Strahler an der Gehäuserückwand montiert. Sie sollten mit 0,05 mm dicken Glimmerdichtungen, die zuvor mit Wärmeleitpaste geschmiert wurden, zuverlässig vom Kühler isoliert werden. KPT-8, oder stellen Sie den Heizkörper selbst auf die Isoliergestelle.

Die Dioden VD1-VD4 sind auf Kühlkörpern installiert und vom Gehäuse isoliert. Dieses Netzteil verwendet Dioden vom Typ KD2999, zwei parallel geschaltet. Die Dioden KD2999 können durch KD213A (mit mehr Parallelschaltung) oder andere ersetzt werden, sodass der zulässige Durchlassstrom mindestens 20 A beträgt. Anstelle eines VD5-Thyristors vom Typ KU202 können die Thyristoren T4-10, T10-16 verwendet werden .

Potentiometer R5 Typ SP-1 oder ein anderes, praktisches Potentiometer für die Installation an der Frontplatte des Netzteils. Stromausgleichswiderstände vom Typ C5-16 werden neben den Transistoren durch Oberflächenmontage auf vom Gehäuse isolierten Montagegestellen installiert.

Messgeräte RA1 und RA2 sind alle mit einem Gesamtabweichungsstrom von 0,05 bis 1 mA und einer praktischen Skala. Die Skalen sind in 1 V und 1 A unterteilt. Es können Mikroamperemeter vom Typ M4248 mit einer Messgrenze von 100 μA verwendet werden. In diesem Fall sollte der Widerstandswert der Zusatz- und Shunt-Widerstände gewählt werden.

Die Leistung des Transformators T1 muss größer sein als die von der Last aufgenommene Leistung. Ungefähre Leistung 450 ... 500 Watt. Die Primärwicklung verfügt über mehrere Anzapfungen, um die optimale Spannung an der Sekundärwicklung auszuwählen. Durch die Einbeziehung einer größeren Anzahl von Windungen der Primärwicklung können Sie die Verlustleistung des Transistors VT1 reduzieren und gleichzeitig die Grundparameter der Stromversorgung beibehalten. Die Sekundärwicklung des Transformators erzeugt eine Spannung von 2x17 V. Um die Größe zu reduzieren des Netzteils können Sie einen Transformator mit Ringkernmagnetkreis verwenden.

Switch SA1 Typ TV1, noch besser ist es, importierte Netzwerk-Switches zu verwenden, die auf dem Markt erschienen sind und über eine eingebaute Lampe verfügen, die den Schaltmodus anzeigt. Widerstand R3 Typ C5-16 oder ein Stück Nichromdraht mit einem Durchmesser von 1 mm und einer ausgewählten Länge. Der Widerstandswert dieses Begrenzungswiderstands für die Stromschutzanpassung wird nach folgender Formel berechnet:

Universelles leistungsstarkes Netzteil, 220/3-20 Volt 500 Watt

Bevor Sie das Netzteil mit dem Netzwerk verbinden, überprüfen Sie die korrekte Installation. Das Netzteil wird an das Netzwerk angeschlossen und die Spannung an den Kondensatoren C1-C3 wird gemessen. Sie sollte etwa 24 V betragen. Die Waagen PA1 und PA2 werden mit Standardinstrumenten kalibriert, wobei zusätzliche Widerstände und Shunt-Widerstände ausgewählt werden.

Bei Bedarf können Sie den Ausgangsstrom der Quelle durch Parallelschaltung der erforderlichen Anzahl von Steuertransistoren erhöhen. Gleichzeitig sollten Stromausgleichswiderstände mit einem Widerstand von 0,1 Ohm in die Transistor-Emitter-Schaltung einbezogen, ein Transformator mit höherer Leistung verwendet und die Anzahl der Dioden im Gleichrichterzweig erhöht werden.

Mit zwei parallel geschalteten KT819-Transistoren „hält“ das Netzteil lange Zeit einen Strom von 22 A bei einer Spannung von 13,8 V. Bei einer gut ausgeführten Installation überschreitet der „Abfall“ der Ausgangsspannung 0,2 V nicht.

Universelles leistungsstarkes Netzteil, 220/3-20 Volt 500 Watt
Abb.2. Parameter und Pinbelegung von Transistoren

Es ist zulässig, den Transistor VT1 KT819 durch einen der Serien KT802, KT803A, KT805A, KT808A, KT809A, KT812, KT827, KT908 oder andere leistungsstarke mit einem zulässigen Kollektorstrom von mindestens 5 A und einer zulässigen Kollektor-Emitter-Spannung zu ersetzen größer als die Versorgungsspannung. Die Parameter und Pinbelegung der Transistoren sind in Abb. 2 dargestellt. Als Dioden VD1-VD4 gelten alle Gleichrichter mit einem zulässigen Durchlassstrom von mehr als 5 A und einer entsprechenden Spannung. Die LED kann in jeder Art eingesetzt werden. Die Stromkreise werden mit einer Montagelitze mit einem Querschnitt von 4...6 mm2 hergestellt.

Dieses Netzteil kann auch als Ladegerät verwendet werden, wenn Sie es mit einem Timer ausstatten, der das Gerät nach einer bestimmten zum Laden des Akkus erforderlichen Zeit ausschaltet.

Siehe andere Artikel Abschnitt Netzteile.

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