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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Labornetzteil, 220/0-20 Volt
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Die relative Komplexität des vorgeschlagenen Geräts wird durch verbesserte (im Vergleich zu ähnlichen Geräten) Parameter und Verbraucherqualitäten ausgeglichen. Die Empfehlungen des Autors ermöglichen es Ihnen, das Design bei Bedarf zu vereinfachen und zusätzliche Funktionen einzuführen. Im Vergleich zu ähnlichen Geräten, die bereits im Radio-Magazin beschrieben wurden, hat das vorgeschlagene Netzteil meiner Meinung nach eine Reihe von Vorteilen: Erstens ist der Spannungsstabilisator im Gegensatz zu den zuvor vorgeschlagenen Steuerungsmöglichkeiten für die integrierte Schaltung KP142EHJ2A durch den allgemeinen Zweck abgedeckt Rückmeldung; Zweitens wird der Laststrom-Messwiderstand direkt am Ausgang des Geräts angeschlossen, sodass der tatsächlich von der Last aufgenommene Strom gemessen wird. Darüber hinaus enthält das Netzteil keine manuellen Ausgangsspannungsgrenzschalter. Stattdessen enthält es einen automatischen SCR-Schalter, der die Sekundärwicklungen des Transformators abhängig von der Ausgangsspannung schaltet. Dadurch wird die Verlustleistung des Reglerelements bei niedrigen Ausgangsspannungen oder bei Stromüberlastung reduziert. Das Netzteil enthält eine LED-Betriebsmodusanzeige, mit der Sie den Zeitpunkt des Übergangs vom Spannungsstabilisierungsmodus in den Stromstabilisierungsmodus und umgekehrt deutlich aufzeichnen können. Und schließlich ist keine Auswahl von Elementen erforderlich, um die Null-Ausgangsspannung genau einzustellen. Sein Diagramm ist in Abb. dargestellt. 1.
Das Gerät enthält eine Ausgangsspannungsmesseinheit auf dem DA7-Chip. einstellbarer Spannungsstabilisator (DA5. DA6). Strombegrenzungseinheit (DA2), Anzeigeeinheit (DA3), Transformatorwicklungsschalteinheit (DA8, VS1) und Hilfsstromquelle (DA1, DA4). Der Netzwerktransformator T1 verfügt über drei Sekundärwicklungen, von denen zwei (II und II') zur Versorgung der Last und zur Erzeugung einer Spannung von +24 V zur Versorgung des Stabilisators dienen und die dritte (III) zur Erzeugung einer Spannung von - dient. 6 V. Gleichrichterdiodenbrücken VD5-VD8 und VD1 - VD4 sind in Reihe geschaltet, sodass am Ausgang der ersten eine Spannung von etwa 13 V und am Ausgang der zweiten eine Spannung von 26 V anliegt Von einer der Brücken wird die Spannung über die Diode VD9 oder den Trinistor VS1 den Glättungskondensatoren C6 und C7 und dann dem integrierten Stabilisator DA5 zugeführt. Die Steuerspannung an Pin 17 dieser Mikroschaltung wird vom Operationsverstärker DA6 und einem Stromverstärker am Transistor VT4 gebildet. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers wird vom variablen Widerstand R8 mit Spannung versorgt. wodurch die erforderliche Ausgangsspannung eingestellt wird. Der invertierende Eingang empfängt ein Signal von einem Differenzverstärker, der mit dem Operationsverstärker DA7 hergestellt wurde. Dieser Verstärker erzeugt eine Spannung proportional zum Ausgang. Die Notwendigkeit eines solchen Knotens ergibt sich aus der Tatsache. dass ein kleiner Widerstandsmesswiderstand R20 in Reihe zur Last geschaltet ist. Der Übertragungskoeffizient des Verstärkers beträgt 0,33, sodass die Spannung an seinem Ausgang im Bereich von 0 bis 6,6 V liegt, wenn sich die Ausgangsspannung der Quelle von 0 auf 20 V ändert. Der Operationsverstärker DA6 erzeugt ein Signal, sodass die Differenz der Spannungswerte an seinen Eingängen Null ist. Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung stabilisiert. Der Kondensator C17 verhindert die Selbsterregung des Operationsverstärkers. Die Spannung am Widerstand R20 wird mit der Spannung vom Teiler R4-R6 verglichen. Wenn die Spannung am Widerstand R20 geringer ist als am Motor des variablen Widerstands R5, liegt am Ausgang des Komparators DA2 eine Spannung von etwa 23 V. Die Diode VD11 ist zu diesem Zeitpunkt geschlossen. Sobald der Laststrom den durch Widerstand R5 festgelegten Grenzwert erreicht, sinkt die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA2, was zum Öffnen der Diode VD11 und zu einem Abfall der Spannung am Widerstand R8 führt. Dadurch wird die „Einstellung“ des Spannungsreglers geändert und seine Ausgangsspannung auf einen Wert reduziert, bei dem der Laststrom gleich dem Grenzstrom ist. Die Selbsterregung des Operationsverstärkers DA2 wird durch den Kondensator C14 verhindert. Infolge eines Spannungsabfalls am Ausgang des Operationsverstärkers DA2 schaltet der Schmitt-Trigger DA3. An seinem Ausgang erscheint eine Spannung nahe der Versorgungsspannung (+23 V). Die HL1-LED zeigt eine Überlastung durch rotes Leuchten an. Nachdem das Gerät den Strombegrenzungsmodus verlässt, kehrt der Schmitt-Trigger in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Eine negative Spannung an seinem Ausgang (ca. -5 V) führt dazu, dass die Diode VD12 und der Transistor VT2 geschlossen werden. Dazu gehört der grüne LED-HL1-Kristall. wird Öffnen. Die VD12-Diode schützt den roten Kristall vor einem Durchschlag durch Sperrspannung. Durch die Verwendung eines separaten Operationsverstärkers zur Anzeige des Betriebsmodus konnte der Zeitpunkt des Übergangs in den Strom- oder Spannungsstabilisierungsmodus eindeutig aufgezeichnet werden. Tatsächlich wird im Betriebszustand (im Spannungsstabilisierungsmodus) eine Spannung von etwa 3 V an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA23 angelegt, und die Schaltschwelle des Schmitt-Triggers beträgt 19 V, sodass sein Ausgang einen niedrigen Pegel hat (-5 V). Beim Umschalten in den Strombegrenzungsmodus entspricht die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA3 (ohne Berücksichtigung ihres Abfalls an der Diode VD11) der Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände R7 und R8, die nicht überschritten wird 7...8 V. Am Ausgang des Operationsverstärkers DA3 liegt eine hohe Spannung (+23 V) an. Der Widerstand R11 sorgt für eine Hysterese von etwa 0.2 V für einen klareren Betrieb der Anzeigeeinheit. Auf Operationsverstärker DA8. Er erfüllt auch die Funktion eines Schmitt-Triggers. die Schalteinheit für die Sekundärwicklungen des Transformators ist montiert. Sein Eingang (Pin 2 des Operationsverstärkers DA8) empfängt ein Signal proportional zur Spannung an den Ausgangsanschlüssen XS1 und XS2 des Netzteils. Wenn am Ausgang des Operationsverstärkers weniger als 9 V anliegen, beträgt die Spannung etwa 23 V und der Thyristor VS1 ist geschlossen. Die Spannung an den Eingang des DA5-Stabilisators wird über die VD9-Diode von der Wicklung II' des Transformators geliefert. Wenn die Ausgangsspannung 9 V überschreitet, schaltet der Trigger am DA8-Operationsverstärker, was zum sequentiellen Öffnen der VD15-Diode und der VT6-Transistoren führt. VT5 und VTT. und danach der SCR VS1. Die Spannung zum DA5-Chip kommt nun von zwei in Reihe geschalteten Wicklungen II und II' des Transformators. Die Diode VD9 wird durch die an sie angelegte Sperrspannung geschlossen. Die Breite der „Hystereseschleife“ des Schmitt-Triggers beträgt basierend auf der Ausgangsspannung des Netzteils etwa 2 V. Wenn die Ausgangsspannung also auf 7 V sinkt, schließt der Thyristor VS1 und schaltet Wicklung II ab. Beim Umschalten in den Stromstabilisierungsmodus oder bei einem Kurzschluss am Ausgang kann das beschriebene Gerät auch eine Wicklung des Transformators vorübergehend abschalten und so die Verlustleistung der OA5-Mikroschaltung reduzieren. Die bipolare Versorgungsspannung für Operationsverstärker und Transistoren wird durch integrierte Stabilisatoren DA1 und DA4 gebildet. Die Spannung für die -6-V-Quelle stammt aus einer separaten Wicklung III des Transformators und für die +24-V-Quelle aus zwei in Reihe geschalteten Wicklungen II und II. Vor dem Glättungskondensator C13 wird die Diode VD1 eingefügt, so dass die Spannung an der Anode des Thyristors VS1 pulsiert. Dies ist erforderlich, um den SCR nach Aufhebung der Steuerwirkung zu schließen. Nach dem Trennen der Stromquelle vom Netz, insbesondere bei hochohmiger Last, werden die Kondensatoren C6 und C7 länger entladen, als die Spannungen +24 V und -6 V verschwinden. Daher ist der Steuereingang (Pin 17) des DA5-Stabilisators nicht angeschlossen, ist der Steuertransistor dieser Mikroschaltung vollständig geöffnet und am Ausgang kann eine Spannung von bis zu 30 V auftreten. Um dies zu verhindern, werden ein Transistor VT3 und ein Spannungsteiler R15R16 in das Gerät eingeführt. Im Normalmodus hat dieses Gerät keinen Einfluss auf den Betrieb des Stabilisators, da an der Basis des Transistors eine Schließspannung von etwa -5 V anliegt. Nach dem Ausschalten der Stromversorgung und dem Verschwinden der Spannung von -6 V öffnet der Transistor , Verbinden von Pin 17 des DA5-Chips mit dem gemeinsamen Kabel. und die Spannung an seinem Ausgang sinkt auf 1.2 V. Der Nachteil eines solchen Schutzes ist folgender: Wenn die Ausgangsspannung des Geräts auf weniger als 1.2 V eingestellt ist, sinkt die Ausgangsspannung beim Ausschalten nicht, sondern steigt. Dies sollte beim Arbeiten mit niedriger Ausgangsspannung berücksichtigt werden und die Last früher von der Quelle als die Quelle selbst vom Netzwerk trennen. Die meisten Geräteteile sind auf einer Leiterplatte montiert, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 2.
Der DA5-Chip muss auf dem Kühlkörper installiert werden. Die zum Messkreis führenden Leitungen werden direkt an die Anschlüsse XS1 und XS2 angeschlossen. Die Mikroschaltungen KR140UD708 sind mit KR140UD608 oder K140UD6 austauschbar. K140UD7. Anstelle von DA6 kann auch die K140UD6 OU installiert werden. Die Mikroschaltung KR142EN5B ist durch KR142EN5G austauschbar. und KR142EN9B – bis KR142EN9D oder KR142EN9I. Es ist akzeptabel, KR142EN12A durch KR142EN12B zu ersetzen. Gleichzeitig sollte der maximale Strom der Stromquelle jedoch 1 A nicht überschreiten. Transistoren VT3 und VT5 KT3102A-KTZ102V. KT3102D oder KT315V-KT315E. KT3I5P; VT1. VT2. VT4 und VT6 KT310/A - KT3107D. KT3107I. KT3I07K oder KT361V-KT361E. SCR VS1 – KU202V-KU202N. Anstelle von FR207-Dioden können Sie auch die heimische KD226-Serie installieren. Dioden VD13 und VD14 – jede Serie KD105. KD208 oder KD209. Anstelle von VD11-Dioden. VD12 und VD15. Zusätzlich zu den Angaben im Diagramm können KD521A – KD521B betrieben werden. Wir können die HL1-LED durch eine beliebige mit steuerbarer Leuchtfarbe ersetzen, die für einen Strom von 10...20 mA ausgelegt ist. Transformator - TS-40-2 oder ein anderer, der an den Wicklungen II und II' eine Spannung von 12... 15 V bei einem Strom von bis zu 1.5 A und an der Wicklung III eine Spannung von etwa 10 V liefert. Festwiderstände ( außer R20) - MLT-0,125 . Variablen R5 und R8 -SPZ-Z0a. Der Widerstand R20 besteht aus einem Stück Nichromdraht mit einem Durchmesser von 0.5 mm und einer Länge von 15 cm, gewickelt auf einen MLT-2-Widerstand mit einem Widerstand von 7,5 kOhm. Oxidkondensatoren - K50-35. K50-40, der Rest - KM. K10-17. Widerstandspaare R18, R22 und R19. Es empfiehlt sich, R23 mit den geringsten Widerstandsunterschieden zu wählen, und dieser Wert selbst ist nicht kritisch – die Verwendung gewöhnlicher Widerstände mit einer Toleranz von 10 % ist durchaus akzeptabel. Die Einrichtung des Geräts besteht hauptsächlich aus der Auswahl von Elementen, die die Grenzen von Spannungs- und Stromänderungen bestimmen. Indem Sie ein Gleichspannungsmessgerät an die Anschlüsse XS1 und XS2 anschließen und den Schieberegler des variablen Widerstands R5 gemäß dem Diagramm in die obere Position bringen, stellen Sie sicher, dass sich die Spannung beim Drehen des Schiebereglers des Widerstands R8 von 0 auf 20 V ändert. Die Obergrenze kann durch Auswahl des Widerstands R7 eingestellt werden. Sie sollten auch die Spannung an den Kondensatoren C6 und C7 überprüfen. Bei einer Ausgangsspannung von weniger als 7...9 V müssen die Kondensatoren auf eine Spannung von 15...18 V aufgeladen werden, bei einer höheren Ausgangsspannung auf bis zu 30...35 V. Als nächstes wird ein Amperemeter mit einem maximalen Strom von mindestens 2 A an den Ausgang der Stromquelle angeschlossen und der Schieber des variablen Widerstands R8 in die mittlere Position gebracht (der Schieber des Widerstands R5 befindet sich in der oberen Position im Diagramm). Wenn das Amperemeter angeschlossen ist, sollte die Farbe der HL1-LED sofort von Grün auf Rot wechseln. Wenn dies nicht der Fall ist und der Strom im Stromkreis 1,5 oder 1 A nicht überschreitet (abhängig vom Typ des DA5-Chips). Dies bedeutet, dass die eingebauten Schutzelemente dieser Mikroschaltung vor der Strombegrenzungseinheit am Operationsverstärker DA2 eingeschaltet wurden. Dieser Konflikt kann beseitigt werden, indem die Kapazität des Kondensators C15 verringert oder die Kapazität des Kondensators C16 erhöht wird. Durch Auswahl der Widerstände R4 und R6 werden die oberen und unteren Grenzen der Änderung des Grenzstroms jeweils an den äußersten Positionen des Schiebereglers des variablen Widerstands R5 eingestellt. Es muss außerdem sichergestellt werden, dass das Strombegrenzungssystem funktioniert, wenn sich der Schieber des Widerstands R8 in der oberen Position im Stromkreis befindet. und die Spannung an den Kondensatoren C6 und C7 überschreitet in diesem Fall 20 V nicht. Damit ist die Einrichtung des Geräts abgeschlossen. Sollte keine LED mit kontrollierter Leuchtfarbe vorhanden sein, kann diese durch zwei unterschiedliche Farben, beispielsweise aus der AL307-Serie, ersetzt werden. Entfernen der Elemente VT2, VD12, R13 und Zusammenbau der Anzeigeeinheit, wie in Abb. 3.
Die Anzeigeeinheit kann weiter vereinfacht werden, indem der Operationsverstärker DA3 und die Widerstände R9–R11 weggelassen werden und eine rote LED in Reihe mit der Diode VD11 eingeschaltet wird. In diesem Fall hängt die Helligkeit des Leuchtens jedoch von der Stromüberlastung ab und der Moment, in dem das Gerät in den Stromstabilisierungsmodus wechselt, ist schwieriger zu erkennen. Und zum Schluss noch eine kurze Anmerkung dazu, wie man den Einfluss des Widerstands der Leiter reduzieren kann, die die Stromquelle mit der Last verbinden. Dazu müssen Sie die Last Rн (Abb. 4) mit vier Drähten anschließen. Zwei davon sind Macht, die anderen beiden. angeschlossen an die Anschlüsse XS3 und XS4. an den Messkreis angeschlossen sein und ggf. einen kleineren Querschnitt haben. Zusätzlich sollten die Widerstände R31 und R32 eingebaut werden. Dies schützt die Last vor Überspannung im Falle eines Bruchs in den Rückkopplungsleitern.
Bei der Vierleitermethode zum Einschalten der Last empfiehlt es sich außerdem, die Vorspannung des Operationsverstärkers DA6 durch Einführung eines angepassten Widerstands R33 mit einem Widerstandswert von 1 - 10 kOhm zu reduzieren, wie in Abb. 5.
Durch Einstellen des Schiebereglers des variablen Widerstands R8 in die untere Position gemäß Diagramm und mithilfe des angepassten Widerstands R33 wird der Ausgang der Stromquelle mit einer Genauigkeit von Bruchteilen eines Millivolts auf Nullspannung eingestellt. Zum Schutz des Operationsverstärkers DA2 empfehlen wir, einen Widerstand mit einem Widerstandswert von etwa 1 kOhm in Reihe mit seinem invertierenden Eingangskreis zu schalten. Autor: A. Shitov, Ivanovo
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