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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Alimentation de laboratoire 5...100 volts, 200 milliampères
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations Dans la pratique d'un radioamateur, il existe de temps en temps le besoin d'une tension continue stabilisée qui dépasse les 5...15 V traditionnels utilisés pour alimenter les équipements sur microcircuits. Dans de tels cas, l'appareil décrit sera utile. Spécifications des sources
Une stabilité élevée est assurée par l'utilisation du microcircuit KR142EN19A[1] comme source de tension de référence et amplificateur de signal de désadaptation. Le schéma d'alimentation est présenté sur la Fig. 1. Son redresseur est assemblé selon un circuit avec doublement de tension sur les diodes VD1 et VD2, qui sont shuntées par les condensateurs C1 et C2 pour réduire le niveau de bruit de commutation. Pour réduire la puissance dissipée par les transistors stabilisateurs, lors d'un fonctionnement dans la plage 5...55 V, coupez une partie de l'enroulement secondaire du transformateur T1 avec l'interrupteur SA2.
Le transistor VT2 sert de générateur de courant. La tension à sa base est stabilisée par la LED HL1, la valeur du courant du collecteur (8...9 mA) est fixée par la résistance R2. Grâce à un diviseur de résistances R4-R8, une partie de la tension de sortie du stabilisateur est fournie à l'entrée de commande du microcircuit DA1. Si la tension ici est inférieure à 2,5 V, le courant anodique du microcircuit et le courant collecteur du transistor VT1 ne dépassent pas 0,4 mA. Grâce à ce transistor, connecté selon un circuit à base commune, la tension à l'anode du microcircuit DA1 ne dépasse pas 3,3 V, et la puissance dissipée par celui-ci ne dépasse pas la valeur admissible. Dans ce mode, la quasi-totalité du courant de collecteur du transistor VT2 circule dans la base du transistor VT4, ouvrant ce dernier. La tension à la sortie du stabilisateur et à l'entrée de commande de la puce DA1 augmente. Lorsque ce dernier atteint 2,5 V, le courant anodique DA1, et avec lui le courant collecteur du transistor VT1, va fortement augmenter, le courant de base du transistor VT4 va diminuer et la tension à la sortie de la source se stabilisera à un niveau déterminé par le rapport des résistances des résistances R4-R8. La tension de sortie est régulée en douceur par la résistance variable R5, l'intervalle de réglage est sélectionné à l'aide du commutateur SA2. Le transistor VT3 est normalement fermé. Mais lorsque le courant de charge et le courant de collecteur du transistor VT4 augmentent jusqu'à environ 250 mA, la chute de tension aux bornes de la résistance R10 atteint la valeur à laquelle le transistor VT3 s'ouvre, shuntant la LED HL1. Cela conduit à une diminution des courants de collecteur des transistors VT2 et VT4. En conséquence, le courant de sortie du stabilisateur est limité à la valeur ci-dessus. Le fonctionnement du limiteur de courant peut être jugé par une diminution de la luminosité de la LED. Lorsque, sous l'action du limiteur, la tension à la sortie du stabilisateur diminue jusqu'à environ 2,7 V, le courant circulant dans le circuit HL1R1 ira à la charge via la diode ouverte VD4, augmentant légèrement le courant total circulant à travers. Si la diode VD4 n'était pas présente, suite au changement de polarité de la tension appliquée, la jonction collecteur du transistor VT1 s'ouvrirait et le courant circulant à travers R1 serait dirigé vers la base du transistor VT4. Grâce à l'amplification par le transistor VT4, l'augmentation du courant de charge serait bien plus importante. Il est possible d'éliminer complètement l'effet d'augmentation du courant à l'aide d'une diode connectée au circuit ouvert reliant le collecteur du transistor VT1 à la base du transistor VT4 et le collecteur du transistor VT2. Mais dans ce cas, les transistors VT1 et VT2 ne peuvent pas être installés sur un dissipateur thermique commun sans joints isolants. Vous devriez parler du but des diodes VD5 et VD6. Supposons que l'interrupteur SA2 soit en position "50...100 V" et que la tension minimale soit réglée en sortie (le curseur de la résistance variable R5 est en position haute dans le schéma). Après que le commutateur SA2 soit déplacé vers la position « 5...55 V », une tension de 50 V, à laquelle le condensateur C7 est chargé, est appliquée aux résistances R6-R9, et plus de la moitié de celle-ci (environ 30 V) est à l'entrée de commande du microcircuit DA1. Ce dernier ne tombera pas en panne, mais à travers les circuits internes du microcircuit, cette tension circulera vers son anode et vers l'émetteur du transistor VT1, fermant ce dernier. En conséquence, tout le courant de collecteur du transistor VT2 circulera vers la base du transistor VT4 et la tension maximale possible apparaîtra à la sortie du stabilisateur. Malheureusement, cet état est stable et le stabilisateur ne pourra pas s'en sortir tout seul. La diode VD5 sert à éliminer une situation aussi critique. En s'ouvrant, il limite la tension à l'entrée de la puce DA1 à une valeur acceptable. La sélection correcte de la tension de stabilisation de la diode Zener VD3 et des valeurs des résistances R7 et R8 garantit qu'en mode de fonctionnement normal la diode VD5 reste fermée et n'affecte pas le fonctionnement du stabilisateur. Avec un changement brusque de la position des commandes vers une diminution de la tension de sortie, une situation est possible où, en raison de la décharge lente du condensateur C7, la tension à l'émetteur du transistor VT4 « ne suit pas » la tension à sa base. Il existe un risque de claquage de la jonction émetteur du transistor par une tension qui lui est appliquée dans le sens opposé. La diode VD6 évite ce claquage réversible mais indésirable. Le condensateur C7 est déchargé à travers le circuit VD6, VT1, R3, DA1. Grâce à la résistance R3, le courant de décharge ne dépasse pas 100 mA. L'alimentation utilise un transformateur unifié TPP271-127/220-50 [2] d'une puissance globale de 60 W. De tels transformateurs de moindre puissance ont des résistances d'enroulement trop importantes pour fonctionner dans le dispositif proposé. Pour réduire légèrement la tension sur les enroulements secondaires du transformateur, les bornes de ses enroulements primaires sont connectées de manière non standard. Lorsque vous fabriquez vous-même un transformateur, vous devez vous guider par ceux illustrés à la Fig. 1 tension en circuit ouvert des enroulements secondaires. Les sections transversales des fils d'enroulement doivent être suffisamment grandes pour que la résistance des enroulements soit approximativement la même que celle du transformateur spécifié : 1-9 - 56 Ohms, 13-16 -2,3 Ohms, 17-18 -1,3 Ohms . Toutes les résistances fixes de l'appareil sont C2-23 ou MLT de puissance appropriée, R5 - PPZ-40. Les condensateurs C1 et C2 sont en céramique pour une tension d'au moins 160 V, par exemple le KM-5 du groupe TKE n'est pas pire que le M1500. C3, C4, C7 - analogues importés de K50-35, C6 - KM-5 ou KM-6, C5 et C8 - K73-17 pour une tension de 250 V. Les diodes 1N4007 ont un analogue domestique - KD243Zh, vous pouvez utiliser n'importe quel diodes pour une tension d'au moins 200 V et un courant de 300 mA. Au lieu du KD509A, vous pouvez installer n'importe quelle diode avec un courant d'impulsion admissible d'au moins 300 mA. Les coefficients de transfert de courant h21e pour tous les transistors de puissance doivent être d'au moins 30, et ce paramètre du transistor VT4 doit être vérifié à un courant de collecteur de 200 mA. Les transistors de remplacement VT1, VT2 et VT4 doivent être sélectionnés avec une tension collecteur-émetteur maximale d'au moins 160 V et un courant de collecteur admissible d'au moins 100 mA (VT1 et VT2) et 1 A (VT4). Transistor VT3 - toute structure pnp en silicium à faible consommation. LED HL1 - toute lumière visible. Pour conserver le courant de collecteur du transistor VT2 inchangé lors de l'installation de la LED verte ou jaune HL1, vous devrez peut-être augmenter légèrement la valeur de la résistance R2. Le microcircuit KR142EN19A peut être remplacé par un TL431 analogique importé. La partie principale des pièces d'alimentation est placée sur un circuit imprimé de dimensions 50x75 mm en fibre de verre d'une épaisseur de 1,5 mm (Fig. 2, vue du côté des conducteurs imprimés). Il contient également un dissipateur thermique à ailettes commun pour les transistors VT1 et VT2 de dimensions 20x24x38 mm. Le transistor VT4 est installé sur un dissipateur thermique à ailettes séparé de dimensions 36x100x140 mm. La diode VD6 est soudée directement aux bornes de ce transistor.
Il est conseillé de connecter pour la première fois l'appareil assemblé au réseau via un autotransformateur réglable en laboratoire, dont la sortie est préréglée sur une tension nulle. Le curseur de la résistance variable R5 doit être en position de résistance minimale, l'interrupteur SA2 doit être en position « 5...55 V ». Connectez un voltmètre à la sortie de la source et assurez-vous que lorsque la poignée de l'autotransformateur est tournée vers une tension croissante, les lectures du voltmètre augmentent, mais, ayant atteint environ 5 V, restent à ce niveau. Si tel est le cas, vous pouvez ramener la tension d'entrée à 220 V nominal et vérifier la tension sur certains éléments de l'appareil. À la cathode de la diode Zener VD3, elle doit être proche de sa tension de stabilisation (3,9 V), à la borne supérieure de la résistance R7 du circuit - environ 3,3 V. La chute de tension aux bornes de la résistance R2 doit être d'environ 1,1 V, si elle est supérieure, vous devez augmenter la valeur de la résistance spécifiée afin que le courant qui la traverse soit compris entre 8 et 9 mA. Les résistances R4, R6, R8 sont sélectionnées dans l'ordre suivant. Avec l'interrupteur SA2 en position « 5...55 V », la tension maximale à la sortie de la source est réglée à l'aide de la résistance variable R5. Sélectionnez la résistance R8 pour qu'elle soit légèrement supérieure à 55 V. Déplacez le curseur de la résistance R5 vers l'autre position extrême et, en sélectionnant la résistance R6, obtenez une tension de sortie légèrement inférieure à 5 V. Déplacez ensuite le commutateur SA2 sur la position « 50.. ". 100 V" et sélectionnez la résistance R4, en atteignant les limites spécifiées pour ajuster la tension de sortie avec la résistance R5. Assurez-vous de vérifier le fonctionnement de l'alimentation à charge maximale. Si, dans n'importe quelle plage de la tension de sortie maximale, une augmentation du courant de charge entraîne une diminution de cette tension, le problème est une tension insuffisante sur l'enroulement secondaire correspondant ou une résistance d'enroulement trop élevée. Un milliampèremètre pour surveiller le courant de sortie peut être connecté à une coupure du fil allant de l'émetteur du transistor VT4 aux autres éléments du circuit (à l'exception de la diode VD6). Puisque dans ce cas, en plus du courant de charge, le courant diviseur R4-R8 traversera également l'appareil, l'aiguille du milliampèremètre doit être mise à zéro à l'aide de la vis de correction lorsque la source est allumée mais fonctionne sans charge. L'appareil peut être complété par un interrupteur de niveau de limitation du courant de sortie (Fig. 3). La résistance de la partie introduite du circuit de résistances R10-R13 doit être telle qu'au courant maximum, la tension à ses bornes chute d'environ 0,6 V.
Il est facile de calculer un stabilisateur de tension selon le schéma ci-dessus pour tout intervalle de réglage de la tension de sortie avec une limite supérieure de 50...500 V. Les transistors (sauf VT3) doivent être sélectionnés avec environ une fois et demie la marge de tension relative. au rendement maximum. Le générateur de courant sur le transistor VT1 doit produire un courant environ 1,2 fois supérieur au courant de sortie maximum du stabilisateur, divisé par le coefficient h21e du transistor VT4. Lorsque le courant de sortie calculé est supérieur à 1 A, un transistor composite est requis comme VT4. Les courants traversant la résistance R1 et le diviseur R4-R8 peuvent être sélectionnés dans la plage de 4 à 10 mA. Si le stabilisateur est conçu pour une tension de sortie fixe ou réglable dans de petites limites, les diodes VD4 et VD6 ne peuvent pas être installées. littérature
Auteur : S. Biryukov, Moscou
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