Alimentation de laboratoire simple

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Une fois, l'auteur de cet article avait besoin d'une source d'alimentation suffisamment puissante et fiable avec une tension de sortie largement réglable. Après avoir étudié la littérature disponible, il est arrivé à la conclusion que les dispositifs proposés pour la répétition présentent des inconvénients: les stabilisateurs linéaires ont de grandes dimensions (en raison de la nécessité d'utiliser des condensateurs à oxyde de grande capacité et des dissipateurs thermiques), les stabilisateurs PWM ont une plage de contrôle plutôt étroite et des ondulations à haute fréquence sont présentes dans la tension de sortie, et les dispositifs avec des qualités de consommation améliorées (limitation de courant, indication de mode, commutation des enroulements de transformateur, etc.) sont relativement complexes. J'ai dû chercher d'autres solutions, et en conséquence, une source d'alimentation a été développée qui était exempte de ces lacunes.

L'alimentation de laboratoire proposée utilise une conversion de tension redressée en deux étapes : conversion PWM en tension intermédiaire et stabilisation linéaire ultérieure. Les principales caractéristiques techniques de l'appareil sont les suivantes: limites de régulation de la tension de sortie - de 1,3 à 30 V, coefficient d'instabilité de tension - 0,07% / V, instabilité du courant de charge 0,1%, tension d'entrée maximale (alternative) - 27 V, efficacité de conversion à courant de charge maximal - pas moins de 70%. Il est possible de modifier le seuil de limitation de courant jusqu'à 1,2 A, il existe une protection contre les courts-circuits sans déclenchement avec indication lumineuse. La source se caractérise par de petites dimensions, des pertes de chaleur minimales (avec un courant de charge allant jusqu'à 0,3 A, les dissipateurs thermiques ne sont pas nécessaires).

Le schéma fonctionnel de l'appareil est illustré à la fig. une.

La tension d'entrée UBX est transformée par le convertisseur PWM DA1 en un intermédiaire Unp, qui, à son tour, est l'entrée du stabilisateur analogique DA2. La rétroaction à travers l'amplificateur différentiel DA3 maintient la chute de tension requise pour DA2 (pour LM317 - 2,5 V), de sorte que les pertes de chaleur sur DA2 sont minimales.

Le schéma de principe de l'alimentation est illustré à la fig. une.

(cliquez pour agrandir)

La tension redressée de la sortie du pont VD1 est lissée par le condensateur C1 et envoyée à l'entrée du convertisseur PWM monté sur les éléments d'entrée DA1, VT2, VD2, L1. Le circuit de commutation DA1 est un abaisseur typique [1]. L'utilisation du microcircuit KR1156EU5 a minimisé le nombre d'éléments passifs, mais a imposé une restriction sur la tension d'entrée maximale, qui dans une telle inclusion ne doit pas dépasser 40 V. PWM à l'aide d'une self de stockage L1 et d'une diode VD2 forme un intermédiaire tension Upr sur le condensateur C4.

Un régulateur de tension linéaire est monté sur le stabilisateur de microcircuit DA2. Régulez-le avec une résistance variable R12. Les diodes VD3 et VD4 protègent le microcircuit des courants inverses et des tensions négatives et sont introduites conformément aux recommandations d'utilisation [2].

L'amplificateur opérationnel DA3 et les résistances R7-R10 forment un amplificateur différentiel qui surveille la chute de tension aux bornes du stabilisateur DA2. Le gain DA3 est choisi égal à 1,5, ce qui permet de maintenir la valeur de consigne dans toute la gamme des tensions et courants, y compris lorsque la sortie est en court-circuit. La résistance d'ajustement R2 régule la chute de tension pendant le réglage.

Sur les éléments VT1, HL1, R1, un dispositif de signalisation d'un état court-circuité de la sortie est réalisé. En mode normal, le transistor VT1 est ouvert, et la chute de tension à ses bornes ne dépasse pas quelques dixièmes de volt. Lorsque la tension à la sortie de la source chute à 0,7 V ou moins, le transistor VT1 se ferme et la LED HL1 commence à s'allumer. L'état de marche de l'alimentation est signalé par la LED HL2.

Le rôle de la résistance R5 est très intéressant. Lorsque la tension dessus est supérieure à 120 mV (valeur moyenne déterminée empiriquement), le limiteur de largeur d'impulsion interne de la puce DA1 entre en vigueur, la transformant en source de courant. Cette propriété du KR1156EU5 peut être utilisée pour limiter le courant de charge maximal. Ainsi, par exemple, avec une résistance de cette résistance égale à 0,1 Ohm, la source est capable de fournir un courant jusqu'à 1,2 A à la charge, et avec R5 \u1d 120 Ohm - seulement jusqu'à 0,5 mA. En installant une résistance d'une résistance de 240 Ohm et en limitant ainsi le courant de charge à une valeur de 2 mA, vous pouvez refuser le dissipateur thermique de la puce DA2 et le commutateur de courant externe du convertisseur PWM (en excluant le transistor VT3, la résistance R2 et reliant la broche 1 DA1 au point de connexion de l'inductance L2 et de la diode VDXNUMX). Dans ce cas, les dimensions du produit seront légèrement plus grandes qu'une boîte d'allumettes.

En tant que clé VT2, vous pouvez utiliser n'importe quel transistor avec un coefficient de transfert de courant de base statique supérieur à 30 et un courant de collecteur admissible d'au moins 3 A. L'auteur a utilisé KT805AM. Il a de bonnes propriétés de fréquence, donc les pertes de commutation sont faibles. Le transistor à effet de champ IRF3205 "se comporte" très bien à cet endroit - il n'a pas besoin de dissipateur de chaleur à un courant allant jusqu'à 1 A. L'inductance de l'inductance L1 peut être comprise entre 40 et 600 μH, la seule exigence est qu'il doit être conçu pour un courant d'au moins 1,5 A. Résistances - MLT, C1-4 avec un écart admissible de résistance par rapport à la valeur nominale ± 10%, résistance ajustable R2 - fil multitour SP5-2VB ou similaire, variable R12 - de tout type avec une résistance de 4,7 ... 6,8 kOhm. Les condensateurs C1 et C4 sont en oxyde K50-35 avec une capacité de 220 ... 470 microfarads avec une tension nominale de 63 V, les autres sont en céramique (KD2, K10-7, K10-17it. p.).

L'établissement d'une alimentation électrique revient à régler une tension de résistance ajustable R2 de 2,5 V entre les broches 2 et 3 de DA2 (à 50 % de charge).

littérature

1. Biryukov S. Convertisseurs de tension sur le microcircuit KR1156EU5. - Radio, 2001, n° 11, p. 38,39.42.
2. Circuits intégrés : circuits pour alimentations linéaires et leurs applications. - M. : Dodeka, 1996.

Auteur: S. Muralev, Dimitrovgrad, région d'Oulianovsk

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