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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Laborschaltnetzteil auf dem L4960-Chip, 220/5-40 Volt 2,5 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Das vorgeschlagene kompakte Netzteil (PSU) basiert auf dem integrierten Schaltkreis L4960 von SGS-Thomson Microelectronics, einem einstellbaren Gleichspannungsregler mit Schaltfunktion, der einen Ausgangsstrom von bis zu 2,5 A bei einer Ausgangsspannung von 5 bis 40 V liefert . Der Chip verfügt über einen eingebauten Schutz vor Übertemperatur, Stromüberlastung und Kurzschluss im Lastkreis. Dieses Gerät dient zur Stromversorgung verschiedener elektronischer Geräte, die eine Leistung von bis zu 25 W verbrauchen. Das schematische Diagramm des Geräts ist in Abb. dargestellt. 1. Netzspannung 220 V über Sicherung FU1, Schaltkontakte SA1 und Entstörfilter C4L1L2C5 wird der Primärwicklung des Abwärtstransformators T1 zugeführt. Schalter SA1 verfügt über eine eingebaute Anzeige – eine Gasentladungslampe. Der Widerstand R1 verlängert die Lebensdauer der Schaltlampe und reduziert deren Erwärmung.
Die Spannung von der Sekundärwicklung des Transformators wird über eine selbstwiederherstellende Sicherung FU2 einem Brückengleichrichter mit Schottky-Dioden VD4-VD7 zugeführt. Der Einsatz solcher Dioden reduziert die Leistungsverluste am Gleichrichter und damit die Erwärmung seiner Elemente und erhöht außerdem die gleichgerichtete Spannung am Filterkondensator C1 um ca. 3 V. Die selbstrückstellende Sicherung FU2 schützt den Transformator vor Überlastungen bei Fehlfunktionen des Gleichrichters, der DA1-Mikroschaltung sowie bei „Fehlern“ in seinem Schutzsystem. Das Überlastschutzsystem einiger integrierter Schaltregler, zum Beispiel LM2575T, LM2576T, kann ausfallen, wenn ein leistungsstarker Generator mit stabilem Strom oder ein anderer Schaltregler mit vergleichbarer Leistung als Last angeschlossen wird. Der Varistor RU1 schützt den Netztransformator und die Gleichrichterdioden vor Impulsrauschen und Netzspannungsspitzen. Die Ausgangsspannung wird durch den variablen Widerstand R5 im Bereich von 5 bis 18 V geregelt. Die obere Position des variablen Widerstandsschiebers im Diagramm entspricht der minimalen Ausgangsspannung. Die Betriebsfrequenz des DA1-Chips beträgt etwa 95 kHz. Die Spannungsform am Ausgang der Mikroschaltung (Pin 7) ist rechteckig, das Tastverhältnis der Impulse hängt von Ausgang, Eingangsspannung und Laststrom ab. Der Widerstand R6 und die Diode VD1 schützen die Mikroschaltung vor Beschädigungen, beispielsweise wenn der Motor mit variablem Widerstand R5 stark gedreht wird oder ein geladener großer Kondensator an den Netzteilausgang angeschlossen wird. Bei Überlastung des Stabilisatorausgangs schaltet der im Chip eingebaute Schutz die Ausgangsspannung ab und versucht nach etwa 0,5 s erneut zu starten. Drossel L3 ist kumulativ. Der zweistufige Filter C9-C12L4C17-C19L5C20-C22 reduziert die Welligkeit der stabilisierten Ausgangsspannung. Der Oxidkondensator C9 weist aufgrund der Hochfrequenzpulsationen mit hohem Strom ein erhöhtes Risiko einer Verschlechterung auf und wird daher mit den Keramikkondensatoren C10–C12 überbrückt. Eine ähnliche Lösung gilt für den Oxidkondensator C3. Das Relais K1 schaltet die Stromversorgung der HL3-LED bei einem Laststrom von mehr als 1 A ein. Dadurch können Sie schnell einen erhöhten Stromverbrauch überwachen, beispielsweise UMZCH im Silent-Modus. Der Freigabestrom der Relaiskontakte beträgt ca. 0,6 A. Die Relaisspule K1 ist ebenfalls im Filter enthalten. Am Mikroamperemeter PA1, der Zenerdiode VD8 und den Widerständen R10, R11 wird ein Voltmeter hergestellt, das die Ausgangsspannung des Netzteils misst. Die Zenerdiode VD8 und der Widerstand R11 sorgen für eine „Streckung“ der Skala des PA1-Geräts. Bei geschlossenen Kontakten des Schalters SA2 erfolgt der Schutz der Last und des Stabilisators durch die eingebauten Komponenten der Mikroschaltung DA1 und im Falle einer Fehlfunktion durch die selbstwiederherstellende Sicherung FU2. Die selbstwiederherstellende Sicherung FU3 mit einem Strom von 0,75 A dient zum Schutz von Lastkomponenten mit geringer Leistung. Mit dem Schalter SA3 können Sie die Last schnell von der Stromversorgung trennen und so das Risiko einer Beschädigung der mit Strom versorgten Geräte verringern. Die LEDs HL1, HL2 heben die Skala des PA1-Geräts hervor. Die LED HL4 zeigt das Vorhandensein von Spannung am Ausgang des DA1-Stabilisators an und HL5 zeigt das Vorhandensein von Spannung an der Last an. Das Netzteil ist in einem Metallgehäuse mit den Maßen 178x160x49 mm eines alten importierten Autoradios montiert. Die Karosserie wird mit schwarzem Autolack BT-577 vorlackiert und zunächst 12 Stunden bei Raumtemperatur, dann zweimal 40 Minuten bei 180°C und weitere 12 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Dieser Modus verhindert das Auftreten von Blasen auf der Oberfläche. Das Trocknen einer lackierten Karosserie nur bei Raumtemperatur kann sechs Monate dauern. Vor dem Lackieren werden 100...200 Belüftungslöcher mit einem Durchmesser von 3 mm in den Boden und die Seitenwände des Gehäuses gebohrt. Die meisten Designdetails sind auf zwei Tafeln platziert, Abb. 2 und Abb. 3. Die Montage erfolgt im Scharnierverfahren. Hochstromanschlüsse werden mit Kupfer-Montagedraht mit einem Durchmesser von mindestens 1 mm hergestellt. Pin 4 der Mikroschaltung, Dioden VD2, VD3, Kondensator C9 müssen mit separaten Leitern an den gemeinsamen Draht angeschlossen werden. Das Metallgehäuse des Geräts und das gemeinsame Kabel müssen an einem Punkt verbunden werden. im Diagramm mit einem Erdungssymbol gekennzeichnet (siehe Abb. 1). Für den einwandfreien Betrieb der Stromversorgung ist die korrekte Verkabelung der Strom- und Signalkreise äußerst wichtig.
Transformator T1 - TP-30-2 von einem tragbaren Schwarzweißfernseher „Yunost“. Mit einem solchen Transformator stellt das Netzteil bei einer Netzspannung von 220 V eine Ausgangsspannung von 12 V bei einem Laststrom von 2...5 A zur Verfügung. Bei höheren Spannungen reduziert sich der maximale Ausgangsstrom linear auf 0,5 A eine Ausgangsspannung von 18 V. Um den Ausgangsstrom auf 2,5 A bei einer Spannung von 18 V zu erhöhen, sollten Sie einen Transformator mit einer Gesamtleistung von mindestens 60 W und einer Leerlaufspannung an der Sekundärwicklung von 22... verwenden. 27 V. Ein solcher Transformator passt jedoch möglicherweise nicht in ein Gehäuse mit den angegebenen Abmessungen Der L4960-Chip ist auf einem gerippten Duraluminium-Kühlkörper mit einer Gesamtkühlfläche von 100 cm2 (einseitig) installiert, isoliert vom Gehäuse. Der Induktor L3 ist auf einen Ringmagnetkern K32x20x6 aus 3000NM Ferrit gewickelt. Die Wicklung enthält 30 Windungen hausgemachten Litzendraht, bestehend aus 33 Stück PEV-2 0,13-Draht. Vor dem Aufwickeln muss im Magnetkreis ein unmagnetischer Spalt hergestellt werden, dazu wird der Ring in einem Schraubstock in zwei Teile zerbrochen und mit Sekundenkleber verklebt. Anschließend wird der Ring nacheinander 2 Stunden bei Raumtemperatur und 6 Stunden bei 60 °C getrocknet. Anschließend wird der Ring mit lackiertem Stoff überzogen und die Wicklung in zwei Lagen gewickelt. Zwischen den Schichten müssen Sie eine Schicht lackierten Stoffs verlegen. Wenn das Netzteil für eine erhöhte Ausgangsleistung (18 V, 2,5 A) ausgelegt ist, müssen entweder zwei solcher zusammengeklebter Ringe oder ein größerer Magnetkern verwendet werden. Es ist ein nicht magnetischer Spalt erforderlich. Der Induktor wird in ein rechteckiges Loch auf der Leiterplatte eingebaut und mit Silikondichtmittel befestigt. Es ist akzeptabel, einen ähnlichen Induktor mit einer Induktivität von 150,3...50 μH zu verwenden. Der Rest der Drosseln ist industriell gefertigt. L1, L2 - LCHK-007, L4, L5 - NSNK-007 auf H-förmigen Ferrit-Magnetkernen, ausgelegt für einen Strom von mindestens 3 A, mit einem Wicklungswiderstand von nicht mehr als 30 mOhm. Rolle K1 ist selbstgebaut, 23 Windungen PEV-2 0,51 Draht sind auf den Reedschalterzylinder gewickelt. KEM-2 Schalter SA1 - IRS-101-1 A3 oder IRS-101-12С mit eingebauter Glimmentladungslampe. Schalter SA3 ist ein Druckknopfschalter für einen Strom von mindestens 3 A, zum Beispiel KDC-A04T, SDDF-3 Ähnliche Haushaltsschalter. PKN41-1-2 haben eine deutlich kürzere Lebensdauer und eine straffere Rückholfeder. Die LEDs HL1, HL2 - RL50-WH744D sind weiß (8000 mCd) und können durch beliebige LEDs mit erhöhter Lichtleistung ersetzt werden. Vor ihren Linsen ist eine durchscheinende, matte, lichtstreuende Folie angebracht. Die LEDs HL3 - RL30-RD314S rot, HU - RL30-YG414S grün, HL5 -RL30-HY214S gelb können durch ähnliche ersetzt werden, beispielsweise aus der KIPD66-Serie. SR306-Dioden können durch SR360, MBR360, 31DQ06 ersetzt werden. Anstelle der UF4004-Diode reicht jede der Serien 1N400x, UF400x, KD247, KD243, KD209. Wir werden die Zenerdiode BZV55C-3V6 durch 1N4729A, TZMC3V6, G2S3.6 ersetzen. Der variable Widerstand R5 ist ein importierter kleiner Widerstand mit einer linearen Charakteristik der Widerstandsabhängigkeit vom Drehwinkel. Das Gehäuse des variablen Widerstands ist mit dem gemeinsamen (negativen) Kabel verbunden, muss jedoch vom Gehäuse der Struktur isoliert sein. Die vom variablen Widerstand R6 kommende Signalleitung muss abgeschirmt sein. Bei den übrigen Widerständen handelt es sich um beliebige Widerstände zur allgemeinen Verwendung entsprechender Leistung. Der Varistor RU1 – MYG10-471 kann durch ein ähnliches Festplattenlaufwerk FNR-10K471 ersetzt werden. FNR-14K471 TNR10G471. Kondensatoren C1, C2 – Keramik für eine Nennspannung von mindestens 50 V. Kondensatoren C10–C12, C17, C21, C22 – Keramik für eine Nennspannung von mindestens 25 V. Kondensatoren C13–C16 – Keramik oder Folie für eine Nennspannung von mindestens 50 V. Die Kondensatoren C6, C7 sind Folienkondensatoren. Oxidkondensatoren sind importierte Analoga von K50-68. Die Kondensatoren C4, C5 bestehen aus importierter Keramik mit einer Nennspannung von mindestens 400 V AC oder 630 V DC. Die Betriebssicherheit des Netzteils hängt maßgeblich von der Qualität dieser Kondensatoren ab. Sie können die Kondensatoren K15-5 für eine Betriebsspannung von mindestens 1600 V verwenden Mikroamperemeter RA1 - M68501, von einem heimischen Tonbandgerät. Eine Version der Instrumentenskala mit den Maßen 40x20 mm ist in Abb. dargestellt. 4.
Die Skala wird im einfach zu erlernenden Programm Nero Cover Designer gezeichnet – einem grafischen Vektoreditor aus dem Ahead Nero Softwarepaket Version 8. Die Skala wird in der Betriebsposition des Geräts kalibriert. Eine Ansicht der Anordnung der Komponenten im Netzteilgehäuse ist in Abb. dargestellt. 5.
Das ausschließlich aus wartungsfähigen Teilen gefertigte Netzteil ist sofort funktionsfähig und erfordert nahezu keine Anpassungen. Bei Bedarf wird durch Auswahl des Widerstands R2 die Obergrenze der Ausgangsspannung und durch Auswahl des Widerstands R10 die erforderliche Empfindlichkeit des Voltmeters eingestellt. Die geringe elektromagnetische Strahlung des Netzteils und die Spannungswelligkeit an seinem Ausgang ermöglichten es dem Autor, an diesem Netzteil ein selbstgebautes Zweikreis-Taschennetzteil zu installieren, das von diesem mit Strom versorgt wird. UKW-Funkempfänger, zusammengebaut in der ersten Hälfte der 90er Jahre auf der Mikroschaltung K174XA34. Der Funkempfang erfolgt in einem Stahlbetonhaus über eine eingebaute Teleskopantenne ohne jegliche Störungen oder Quietschgeräusche aus einer Entfernung von 30 km vom Funkturm. Autor: A. Butov, p. Kurba, Gebiet Jaroslawl
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