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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Stabilisateur de tension et de courant réglable. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Parasurtenseurs Dans la pratique radioamateur lors de travaux expérimentaux, il est souvent nécessaire d'avoir sous la main une alimentation universelle. Si nous résumons les exigences d'une source d'alimentation dans le développement et le réglage d'appareils analogiques et numériques, alors, outre des exigences élevées en matière de qualité de la tension de sortie et une large plage de régulation, il est très important qu'elle combine les fonctions de sources de courant et de tension de haute qualité. Nous proposons l'une des options pour un tel appareil à l'attention de nos lecteurs. L'alimentation proposée permet de l'utiliser comme source de tension et comme source de courant continu. Les avantages incontestables de ce bloc, outre la polyvalence, incluent la présence d'une protection contrôlée contre les courts-circuits dans la charge "par défaut". L'alimentation, dont le circuit est représenté sur la figure, peut satisfaire la plupart des demandes des radioamateurs expérimentaux. Depuis plus de trois ans (et pendant ce temps l'alimentation électrique n'a jamais manqué), l'auteur l'exploite, l'utilise dans des expériences et établit des appareils analogiques et numériques et finit par charger des batteries de voiture.
Fonctionnellement, l'unité d'alimentation se compose de deux unités de stabilisation de courant et de tension mutuellement indépendantes fonctionnant sur un élément de commande de signal de sortie commun. Considérez le but des éléments du dispositif proposé. Un redresseur est monté sur les diodes VD1-VD4, et un filtre de lissage pour la tension d'alimentation est monté sur les condensateurs C1-C3. Les transistors VT1-VT4 sont un puissant élément de régulation qui contrôle la tension et le courant de sortie. L'utilisation de plusieurs transistors connectés en parallèle, en plus de partager le courant de charge entre eux, a du sens pour plusieurs raisons. En premier lieu, une telle solution permet de répartir les points de chauffe le long du dissipateur thermique, ce qui augmente son efficacité, permettant de réduire son encombrement. Deuxièmement, il est possible d'utiliser des transistors bon marché avec un courant de collecteur maximal admissible inférieur au courant de charge maximal sans compromettre la fiabilité de fonctionnement du dispositif. Les résistances R4-R7 sont des éléments d'adaptation pour les circuits émetteurs de transistors connectés en parallèle, vous permettant de répartir uniformément le courant de charge total entre les transistors avec une large gamme de paramètres électriques. Le transistor VT5 correspond à la résistance d'entrée de l'élément de régulation et aux transistors de sortie VT6 et VT7. Sur les diodes VD5 et VD6, une diode zener VD7, un stabilisateur intégré DA1 et des condensateurs C4-C7, un régulateur de tension bipolaire est monté pour alimenter l'unité de contrôle. Les microcircuits DA2 et DA3 agissent comme sources de tension de référence pour les unités de contrôle de tension et de courant de sortie, respectivement. Le choix des régulateurs de tension intégrés de la série KR142 à cet effet s'explique par les paramètres de ces microcircuits, qui sont tout à fait suffisants à des fins de laboratoire, comme un coefficient de température de tension inférieur à 0,02% / ° C et un coefficient de lissage d'ondulation de plus de 30 dB. Et l'utilisation de la stabilisation séquentielle améliore encore les paramètres d'exemples de sources de tension. De plus, la simplicité de mise en œuvre du circuit et la disponibilité de l'élément de base sont d'une grande importance. Le suiveur sur l'ampli op DA4.1 compense la chute de tension sur le capteur de courant de sortie R17R18 et élimine l'erreur de réglage du courant de sortie associée au passage éventuel à travers ces résistances du courant total du voltmètre PV1, le diviseur résistif de la tension de sortie R14R15, le diviseur de sortie de la source de tension de référence R11R12 et le stabilisateur de courant consommé DA2. De plus, l'utilisation d'un ampli op DA4.1 très puissant offre de nombreuses opportunités dans le choix d'un circuit source de tension de référence. Cependant, l'erreur de réglage du courant de sortie dans ce cas est insignifiante et inférieure à 20 mA. Si une telle erreur n'est pas fondamentale, elle peut être négligée en excluant l'ampli-op DA4.1 et en connectant les conducteurs allant à ses entrées. L'utilisation de cet amplificateur opérationnel peut devenir nécessaire en cas de recalcul de la source pour d'autres tensions et courants de sortie (et, par conséquent, de recalcul de la résistance des résistances R17 et R18), lorsque la tension d'erreur sur le capteur de courant devient perceptible. Sur les amplificateurs opérationnels DA4.2 et DA5.1, les nœuds de contrôle de la tension et du courant de sortie, respectivement, sont assemblés. De tels nœuds sont bien représentés et discutés dans la littérature radioamateur et sont implémentés en standard. Les signaux de commande de ceux-ci sont transmis aux transistors VT6 et VT7, connectés en cascade. Nous allons considérer le principe de leur fonctionnement en prenant l'exemple d'un stabilisateur de courant. Tant que le courant de sortie de l'alimentation est inférieur à celui défini par la résistance variable R12 (par rapport à la tension sur le capteur de courant R17R18), l'unité est en mode de stabilisation de tension, car le transistor VT7 est complètement ouvert et ne fonctionne pas. affecter le fonctionnement. Lorsque vous essayez de dépasser le niveau de courant défini, la tension de sortie diminue, car l'ampli-op DA5.1 passe en mode de contrôle, réduisant le courant de base du transistor VT7. Dans ce cas, l'ampli op DA4.2 passe du mode actif au mode comparateur, ouvrant le transistor VT6 et le déconnectant ainsi du circuit de commande. Sur l'ampli op DA5.2 et les LED HL1 et HL2, un nœud pour indiquer le mode de fonctionnement de l'alimentation est assemblé. En fonction du niveau de tension aux sorties des amplificateurs opérationnels DA4.2 et DA5.1, le comparateur DA5.2 commute la tension de sortie, y compris la LED correspondante. Et puisque l'alimentation incluse est toujours dans un mode de fonctionnement, comme en témoigne la lueur de l'une des LED, il n'y a pas besoin d'un indicateur de marche. Les détails de l'alimentation électrique décrite ont été calculés et sélectionnés pour le transformateur à la disposition de l'auteur. Avec l'élément de base indiqué sur le schéma, l'unité permet de régler la tension de sortie de 0 à 18 V et le courant de charge de 0 à 14 A. Avec une tension de sortie de 15 V et un courant de 12 A, l'amplitude de la double ondulation ne dépasse pas 5 mV. Les éléments de la source peuvent être facilement recalculés selon vos propres capacités ou envies. Toutes les parties de l'unité, à l'exception du transformateur secteur T1, des diodes de redressement VD1-VD4, des transistors de l'élément de régulation VT1 - VT4 et VT5, des LED pour indiquer les modes de stabilisation HL1 et HL2, des résistances variables R10 et R12, du nivellement du courant résistances R4-R7 et condensateurs de filtrage C1-C3 , montés sur une carte de circuit imprimé de taille 100x80 mm, en fibre de verre double face de 2 mm d'épaisseur. En tant que dissipateur thermique pour les transistors VT1-VT5 et les diodes VD1-VD4 dans l'alimentation d'origine, un boîtier d'appareil en tôle d'aluminium de 1,8 mm d'épaisseur a été utilisé. Le boîtier a une forme en U avec un couvercle supérieur. Ses dimensions sont de 190x170x350 mm. Les transistors et les diodes sont fixés sur sa paroi arrière par des entretoises isolantes en mica de 0,05 mm d'épaisseur, préalablement lubrifiées avec de la pâte thermoconductrice KPT-8. Les résistances de nivellement de courant R4-R7 sont installées à côté des transistors par montage en surface sur des sites de montage isolés du boîtier de l'appareil. Sur le panneau avant, il y a un interrupteur d'alimentation SA1, des fusibles FU1 et FU2, un ampèremètre PA1 et un voltmètre PV1, les LED HL1 et HL2 sont respectivement installées au-dessus d'eux. Sous les instruments de mesure, des régulateurs de courant de sortie et des stabilisateurs de tension sont installés - résistances variables R12 et R10. Le transformateur secteur T1 et les condensateurs de filtrage C1-C3 sont installés sur le châssis de l'alimentation. Transformateur de réseau T1 - fabriqué en usine, portant le numéro de série 4.540.176. Le noyau magnétique du transformateur est assemblé à partir de plaques en forme de W PB 40-80. L'enroulement primaire est enroulé avec du fil PEV-2 1,25 et contient 296 tours. L'enroulement secondaire II est constitué de bus en cuivre PSD 1,8x5 et se compose de deux enroulements identiques de 14 spires connectés en série. L'enroulement III contient 17 tours de fil PEV-2 1,0. Un transformateur maison est calculé pour la puissance maximale consommée par la charge, plus quatre watts pour le nœud de contrôle. Il convient de noter qu'en mode veille, la tension de sortie de l'enroulement III doit être comprise entre 12,6 et 14 V et fournir la puissance ci-dessus (4 W) sous charge. Le courant direct maximal admissible des diodes de redressement VD1-VD4 doit dépasser le courant de charge maximal. Avec une diminution du courant inférieure à 10 A, il est possible d'utiliser des diodes des séries KD213, KD243 avec n'importe quel index de lettre. Les condensateurs de filtre à oxyde C1-C3 - K50-18, mais d'autres plus modernes sont également acceptables. La capacité élevée de ces condensateurs est due à la capacité de courant de charge exceptionnellement élevée. Leur capacité peut être modifiée proportionnellement à ce courant. Les transistors de l'élément de régulation KT819AM sont interchangeables avec KT808 ou similaires avec un courant de collecteur admissible de 10 A et une dissipation de puissance suffisante. Le transistor KT818AM (VT5) peut être remplacé par l'une des séries KT816 et KT817V (VT6, VT7) - par l'une des séries KT815, KT807. Avec les diodes KD212A (VD5, VD6), il est permis d'utiliser KD226 avec n'importe quel index de lettre ou similaire. Condensateurs C4-C7, C10 - K50-35, C8, C9 -K50-16, C11-C15 - toute capacité appropriée pour une tension nominale d'au moins 25 V. Le choix des microcircuits K157UD2 (DA4 DA5) est dû à leur grand courant de sortie admissible, ce qui est particulièrement important pour l'ampli-op DA4.1, puisque le courant du stabilisateur DA2 et du diviseur résistif R14R15 le traverse. Si le nombre de microcircuits n'est pas limité, au lieu de ces microcircuits, K553UD2 avec les circuits de correction correspondants fera l'affaire. Il est important qu'en plus du courant de sortie autorisé d'au moins 20 mA, les microcircuits aient des circuits de correction de fréquence. Cela est dû au fait qu'en raison du déphasage important dans le circuit CNF, il est nécessaire de réduire la fréquence de coupure pour augmenter la marge de stabilité. Résistances de nivellement de courant R4-R7 et capteur de courant R17, R18 - fil C5-16M, variables R10 et R12 - SP-1 ou tout autre pratique pour l'installation sur le panneau avant de l'alimentation. Instruments de mesure PV1 et RA1 - tous avec un courant de déviation total de 0,05 à 1 mA et une échelle pratique. Dans la version de l'auteur, des têtes de mesure M4248.3 avec un courant de déviation total de 0,1 mA sont utilisées. L'établissement d'un appareil assemblé à partir de bonnes pièces connues revient principalement à vérifier la bonne installation. Après cela, les moteurs des résistances variables R10 et R12 sont réglés sur la position inférieure selon le schéma et l'appareil est vérifié pour l'absence d'auto-excitation aux sorties des amplificateurs opérationnels DA4.2 et DA5.1. Éliminez-le en cas d'occurrence en sélectionnant les condensateurs C12 et C13 dans le sens d'augmenter leur capacité. En outre, en utilisant un exemple de voltmètre et d'ampèremètre, les résistances R9 et R11 fixent les limites supérieures de régulation de tension et de courant, et les résistances R13 et R16 calibrent le voltmètre PV1 et l'ampèremètre RA1. Il faut également s'assurer qu'il n'y a pas de génération sur la charge dans les différents modes de fonctionnement autorisés. L'appareil supporte les courts-circuits dans la charge, mais il ne faut pas en abuser en limitant les courants proches du maximum. Il est à noter que la puissance dégagée sur les transistors de l'élément de régulation est directement proportionnelle à la différence entre la tension en sortie du pont de diodes VD1-VD4 et la tension en sortie de l'alimentation (chute de tension aux bornes de l'élément de régulation élément) et le courant de charge. Si la tension de sortie est faible et que le courant est proche du maximum, environ 300 watts de puissance sont libérés sur le dissipateur thermique. Pour se protéger contre la surchauffe (lorsque les dimensions du boîtier sont insuffisantes pour un bon refroidissement), il convient de prévoir un boîtier supplémentaire qui déconnecte l'alimentation du secteur. Il peut s'agir d'un simple dispositif électronique ou électromécanique (relais thermique basé sur une plaque bimétallique). Auteur : G. Fedusov, Nizhny Novgorod
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