Kraftfull strömförsörjning

Varje person som samlar elektroniska kretsar behöver en universell strömkälla som tillåter en stor variation av utgångsspänningen, strömstyrning och vid behov koppla bort den drivna enheten. I butikerna är sådana laboratoriekraftförsörjningar mycket dyra, men du kan montera en själv från vanliga radiokomponenter. Den presenterade strömförsörjningen inkluderar:

• Spänningsreglering upp till 24 volt;
• Den maximala strömmen som ges till lasten är upp till 5 ampère;
• Aktuellt skydd med val av flera fasta värden;
• Aktiv kylning för drift vid höga strömmar;
• Ringa indikatorer för ström och spänning;

Spänningsregulatorkrets

Den enklaste och billigaste versionen av spänningsregulatorn är en krets på ett speciellt chip som kallas en spänningsregulator. Det mest lämpliga alternativet är LM338, det ger en maximal ström på 5 A och ett minimum av krusning vid utgången. LM350 och LM317 är också lämpliga här, men den maximala strömmen i detta fall är 3 A respektive 1,5 A. Ett variabelt motstånd tjänar till att justera spänningen, dess betyg beror på vilken maximal spänning du behöver för att få vid utgången. Om den maximala effekten kräver 24 volt, behöver du ett variabelt motstånd med ett motstånd på 4,3 kOhm. I detta fall måste du ta en standard potentiometer vid 4,7 kOhm och ansluta en konstant vid 47 kOhm parallellt med den, det totala motståndet kommer att vara cirka 4,3 kOhm. För att driva hela kretsen behöver du en likströmskälla med en spänning på 24-35 volt, i mitt fall är det en normal transformator med en inbyggd likriktare. Du kan också använda bärbara laddare eller andra olika omkopplingskällor som är lämpliga för ström.
Denna spänningsregulator är linjär, vilket innebär att hela skillnaden mellan ingångs- och utgångsspänningen faller på ett chip och sprids på det i form av värme. Vid höga strömmar är detta mycket kritiskt, så mikrokretsen måste installeras på en stor kylare, kylaren från datorprocessorn, som arbetar i tandem med fläkten, är bäst för detta. För att fläkten inte ska rotera hela tiden förgäves, men endast slås på när kylaren värms, är det nödvändigt att montera en liten temperatursensor.

Fläktkontrollkrets

Den är baserad på en NTC-termistor, vars motstånd varierar med temperaturen - med ökande temperatur minskar motståndet avsevärt och vice versa. Operationsförstärkaren fungerar som en komparator och registrerar en förändring i termistorns motstånd. När tröskeln uppnås visas spänningen vid utgången från op-förstärkaren, transistorn låser upp och startar fläkten, med vilken LED lyser. Ett trimmotstånd används för att justera tröskeln, dess värde bör väljas baserat på termistorns motstånd vid rumstemperatur. Anta att en termistor har ett motstånd på 100 kOhm, i detta fall bör inställningsmotståndet ha ett nominellt värde av cirka 150-200 kOhm. Den huvudsakliga fördelen med detta schema är närvaron av hysteres, d.v.s. skillnader mellan trösklarna för att slå på och stänga av fläkten. På grund av hysteresen slås inte fläkten av och på ofta vid en temperatur nära tröskeln. Termistorn visas på ledningarna direkt till kylaren och installeras på alla lämpliga platser.
Strömskyddskrets
Kanske är den viktigaste delen av hela strömförsörjningen det nuvarande skyddet. Det fungerar enligt följande: spänningsfallet över shunten (motstånd med ett motstånd på 0,1 Ohm) förstärks till en nivå av 7-9 volt och jämförs med en referens med en komparator. Referensspänningen för jämförelse ställs in av fyra avstämningsmotstånd i området från noll till 12 volt, ingången till driftsförstärkaren är ansluten till motstånden genom en skiftnyckelströmställare med 4 lägen. Genom att ändra läget för kexomkopplaren kan vi välja mellan fyra fördefinierade 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 med omkopplaren överskrids kommer skyddet att fungera, spänningen kommer inte längre att matas ut och lysdioden tänds. För att återställa skyddet, tryck bara kort på knappen så kommer utspänningen att visas igen. Det femte avstämningsmotståndet är nödvändigt för att ställa in förstärkningen (känslighet), den måste ställas in så att när strömmen genom shunt 1 Ampere, spänningen vid utgången från op-amp var cirka 1-2 volt. Motståndet för att ställa in skyddshysteres är ansvarigt för "skärpan" i kretsens knäppning, den måste justeras om utgångsspänningen inte försvinner helt. Denna krets är bra eftersom den har en hög responshastighet, omedelbart aktiverar skyddet när strömmen överskrids.

Ström- och spänningsdisplayenhet

De flesta strömförsörjningar i laboratoriet är utrustade med digitala voltmetrar och ammetrar, som visar värden i form av siffror på resultattavlan. Detta alternativ är kompakt och ger god noggrannhet för avläsningar, men det är helt obekvämt för uppfattning. Det var därför som indikation beslutades att använda pilspetsar vars läsningar lätt och behagligt uppfattas. När det gäller en voltmeter är allt enkelt - det ansluts till utgångarna på strömförsörjningen genom en beskärningsmotstånd med ett motstånd på cirka 1-2 MOhm. För att ammetern ska fungera korrekt krävs en shuntförstärkare, vars krets visas nedan.
En avstämningsmotstånd krävs för att justera förstärkningen, i de flesta fall räcker det att lämna den i mittläget (cirka 20-25 kOhm). Omkopplarhuvudet är anslutet via en brytare, med vilken du kan välja ett av tre avstämningsmotstånd, med vilka strömmen för maximal avvikelse för ammetern ställs in. Amperemet kan således arbeta i tre intervall - upp till 50 mA, upp till 500 mA, upp till 5A, vilket säkerställer maximal noggrannhet för avläsningar vid varje belastningsström.

Strömförsörjningskortsmontering

Tryckt kretskort:
Nu när alla teoretiska aspekter har beaktats kan vi börja samla den elektroniska delen av strukturen. Alla element i strömförsörjningen - spänningsregulator, kylartemperaturgivare, skyddsenhet, shuntförstärkare för amperern monteras på ett kort, vars dimensioner är 100x70 mm. Kortet är tillverkat enligt LUT-metoden, nedan är några foton av tillverkningsprocessen.
Kraftvägar, längs vilka lastströmmen flyter, är det önskvärt att tanna med ett tjockt lager löd för att minska motståndet. Först installeras små delar på kortet.
Efter det, alla andra komponenter. 78L12-mikrokretsen som tillhandahåller temperatursensorn och kylaren måste installeras på en liten kylare, en plats som det finns på kretskortet. Slutligen är trådarna lödda på kortet, på vilken fläkten, termistorn, skyddsåterställningsknappen, skiftnyckelomkopplare, lysdioder, LM338-chip, spänningsingång och utgång matas ut. Spänningsingången är mest bekvämt ansluten via en likströmskontakt, medan man måste komma ihåg att den måste ge en stor ström. Alla strömtrådar måste användas motsvarande det aktuella tvärsnittet, helst koppar. Dessutom går utgången från det tryckta kretskortet inte direkt till utgångsterminalerna utan via en växelomkopplare med två grupper av kontakter. Den andra gruppen slår på och stänger av lysdioden, indikerar om spänning ansluts till terminalerna.

Kroppsmontering

Huset kan antingen hittas färdigt eller monteras oberoende av varandra. Du kan till exempel göra det från plywood och fiberboard, som jag gjorde. Till att börja med klipps en rektangulär frontpanel ut, på vilken alla kontroller kommer att installeras.
Sedan är väggarna och botten av lådan gjord, strukturen fästs tillsammans med självgängande skruvar. När ramen är klar kan du installera all elektronik inuti.
Kontroller, pilspetsar, lysdioder installeras på sina platser i frontpanelen, kortet placeras inuti höljet, kylaren med fläkt monteras på bakpanelen. För att montera lysdioderna används specialhållare. Det är önskvärt att duplicera utgångsterminalerna, särskilt eftersom platsen tillåter det. Målen på fodralet var 290x200x120 mm, det finns fortfarande mycket ledigt utrymme inuti höljet, och det kan till exempel passa en transformator för att driva hela enheten.

Justering

Trots mycket avstämningsmotstånd är inställningen av strömförsörjningen ganska enkel. Kalibrera först mätaren genom att ansluta en extern till utgångarna. Genom att rotera avstämningsmotståndet, anslutet i serie med voltmets pilhuvud, uppnår vi lika avläsningar. Sedan ansluter vi all belastning med en ammeter till utgången och kalibrerar shuntförstärkaren. Genom att rotera varje och tre interlinjära motstånd uppnår vi sammanfall av avläsningar på var och en av de tre mätområdena för amperemet - i mitt fall är det 50 mA, 500 mA och 5A. Därefter ställer vi in ​​de nödvändiga skyddsströmmarna med hjälp av fyra inställningsmotstånd. Det är inte svårt att göra detta med tanke på att standardmätaren redan är kalibrerad och visar den exakta strömmen. Vi ökar gradvis spänningen (strömmen stiger också) och tittar på den ström som skyddet utlöses till. Sedan roterar vi var och en av motstånden och ställer in de fyra nödvändiga skyddströmmarna mellan vilka du kan växla med hjälp av ratten. Nu återstår det bara att ställa in önskad tröskel för kylartemperaturgivaren - inställningen är klar.