Alimentation de laboratoire UPS. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Dans l'article, l'auteur explique comment réaliser une alimentation de laboratoire nécessaire à la pratique de la radio amateur à partir d'une alimentation sans coupure défectueuse ou obsolète.

L'objectif principal des alimentations sans coupure (UPS) est de combler une pénurie de divers équipements de bureau (principalement des ordinateurs) dans les situations d'urgence lorsqu'il n'y a pas de tension secteur. L'onduleur se compose d'une batterie (généralement 12 V), d'un convertisseur élévateur de tension et d'une unité de contrôle. En mode veille, la batterie est rechargée, en mode secours, le convertisseur de tension est allumé.

Comme tout équipement, les UPS tombent en panne ou deviennent obsolètes. Par conséquent, ils peuvent servir de base à la fabrication, par exemple, d’un bloc d’alimentation de laboratoire (PSU). Le plus approprié pour cela peut être l'UPS, dans lequel les convertisseurs de tension fonctionnent à basse fréquence (50 ... 60 Hz), et ils comprennent un puissant transformateur élévateur, qui peut également fonctionner comme un transformateur abaisseur.

Pour la fabrication d'un bloc d'alimentation de laboratoire, l'onduleur KIN-325A a été utilisé comme « donneur ». Lors du développement, la tâche était d'obtenir un circuit simple, tout en utilisant autant d'éléments du « donneur » que possible. En plus du transformateur et du boîtier, de puissants transistors à effet de champ, des diodes de redressement, un microcircuit quadruple ampli-op, un relais électromagnétique, toutes les LED, une varistance, certains connecteurs, ainsi que des condensateurs à oxyde et en céramique ont été utilisés.

Le circuit d'alimentation est représenté sur la fig. 1. La tension secteur via le fusible FU1 et l'interrupteur d'alimentation SA1 est fournie à l'enroulement primaire du transformateur T1 (marquage - RT-425B). La varistance RU1, connectée en parallèle à cet enroulement, ainsi que le fusible protègent le bloc d'alimentation contre l'augmentation de la tension secteur. Grâce à la résistance de limitation de courant R1 et à la diode VD1, la LED HL1 est alimentée, indiquant la présence de tension secteur.

Riz. 1 (cliquez pour agrandir)

Un puissant redresseur sur les ensembles de diodes VD2-VD5 est connecté à l'enroulement II (avec une prise au milieu, tension nominale 16 V) du transformateur T1. En fonction de la position des contacts du relais K1.1, le redresseur fonctionne comme un redresseur double alternance avec une sortie de transformateur commune (représentée sur la Fig. 1) et une tension de sortie d'environ 10 V ou comme un pont avec une tension de sortie de environ 20 V. La tension de sortie de ce redresseur est fournie à l'élément de commande - le transistor de champ VT1. Les condensateurs C1 et C3 atténuent l'ondulation de la tension redressée, la résistance R2 est un capteur de courant. La résistance R17 fournit une charge minimale du régulateur de tension en l'absence de charge externe.

Un redresseur basse consommation est monté sur les diodes VD6-VD9 et les condensateurs de lissage C2 et C5. Il est alimenté par un régulateur de tension parallèle sur la puce DA1, l'ampli-op DA2, le relais K1 et le ventilateur M1. La LED HL2 indique la présence de tension à la sortie de ce redresseur.

Le régulateur de tension réglable est monté sur l'ampli-op DA2.3 et le transistor VT1. La tension exemplaire appliquée au régulateur de tension - la résistance R11 - provient de la sortie du stabilisateur sur la puce DA1. La tension de sortie du bloc d'alimentation de la résistance de réglage R12 est envoyée à l'entrée inverseuse de l'ampli opérationnel DA2.3. Cette résistance définit la tension de sortie maximale. Le limiteur de courant réglable est monté sur les amplis opérationnels DA2.1 et DA2.2. Une tension proportionnelle au courant de sortie du capteur - résistance R2, est fournie à l'amplificateur de tension de l'ampli-op DA2.1 puis à l'ampli-op DA2.2, qui la compare à l'exemple fourni à son non -entrée inverseuse de la sortie du diviseur résistif R4R7R8. Les résistances R7 et R8 définissent le seuil limite de courant.

Le transistor VT2 contrôle le relais K1. Il fonctionnera lorsque la tension à la grille de ce transistor dépasse la valeur seuil (pour le transistor indiqué sur le schéma, la tension de seuil est de 2 ... 4 V). La résistance de réglage R19 définit la tension de sortie du bloc d'alimentation, au-dessus de laquelle le relais commute la tension de sortie du redresseur. Le transistor VT3 et la thermistance RK1 contrôlent le ventilateur M1. Il s'allume lorsque la température du dissipateur thermique sur lequel sont installés le transistor VT1 et la thermistance dépasse une valeur prédéterminée. La température seuil est fixée par la résistance R15. La tension d'alimentation de la thermistance est stabilisée par un stabilisateur paramétrique VD11R16. La surtension d'alimentation du relais K1 chute aux bornes de la résistance R13 et celle du ventilateur M1 aux bornes de la résistance R18.

Si le courant de charge ne dépasse pas la valeur seuil, la tension à l'entrée non inverseuse de l'ampli-op DA2.2 est supérieure à la tension à l'entrée inverseuse, à sa sortie il y a une tension proche de la tension d'alimentation, la diode VD10 est donc fermée et le courant ne traverse pas la LED HL3. Dans ce cas, la tension de commande à la grille du transistor à effet de champ VT1 provient de la sortie de l'ampli opérationnel DA2.3 via la résistance R14 et le régulateur de tension fonctionne. Si la tension de sortie du stabilisateur est inférieure à 4 V, le transistor VT2 est fermé et le relais K1 est mis hors tension. Dans ce cas, la tension au drain du transistor VT1 est de 10 V. Lorsque la tension de sortie est supérieure à 4 V, le transistor VT2 s'ouvre et le relais K1 est activé. De ce fait, la tension au drain du transistor VT1 monte à 20 V. Cette solution technique améliore le rendement du dispositif.

Lorsque le courant de charge dépasse la valeur seuil, la tension à la sortie de l'ampli opérationnel DA2.2 diminuera, la diode VD10 s'ouvrira et la tension de grille du transistor VT1 diminuera jusqu'à une valeur qui assure la circulation du courant réglé . Dans ce mode, le courant circule à travers la LED HL3 et signale la transition vers le mode de limitation de courant. Le courant limite est réglé par la résistance R8 dans la plage de 0 ... 0,5 A et R7 - dans la plage de 0 ... 5 A. Les condensateurs C4 et C6 assurent la stabilité du limiteur de courant. L'augmentation de leur capacité augmente la stabilité, mais réduit la vitesse du limiteur de courant.

L'appareil utilise des résistances fixes - C2-23, R1-4 ou importées, réglage - SP3-19, variables - SP4-1, SPO. Pour que l'échelle des résistances variables qui régulent la tension ou le courant soit linéaire, elles doivent appartenir au groupe A. Thermistance - MMT-1. La résistance R2 est constituée d'un morceau de fil PEV-2 0,4 de 150 mm de long. En plus de la fonction de capteur de courant, il fonctionne également comme fusible en cas d'urgence. Les condensateurs à oxyde sont importés, la céramique K10-17 peut être utilisée à la place des condensateurs non polaires. Le ventilateur est un ventilateur d'ordinateur avec un courant de consommation de 100... 150 mA, sa largeur doit être égale à la largeur du dissipateur thermique. Relais - n'importe lequel, conçu pour un courant commuté de 10 A et une tension nominale de l'enroulement de 12 ... 15 V. XS2, XS3 - prises ou borniers.

La plupart des éléments sont placés sur deux circuits imprimés en fibre de verre laminée sur une face d'une épaisseur de 1,5 ... 2 mm. Sur le premier (Fig. 2), des redresseurs sont assemblés, les transistors VT2, VT3 sont montés avec des éléments "les entourant", et quelques autres détails. Les conducteurs imprimés reliant les éléments d'un redresseur puissant sont "renforcés" - des morceaux de fil de cuivre étamé d'un diamètre de 1 mm y sont soudés. Les sorties "normales" du transformateur T1 sont filaires, elles sont équipées de deux prises. Si vous envisagez de les utiliser, les fiches qui leur correspondent sont montées sur la première carte, qui sont soudées à partir de la carte UPS "native".

Fig. 2

Sur la deuxième carte (Fig. 3), tous les microcircuits, LED ainsi que certains autres éléments sont montés. Sur le côté exempt de conducteurs imprimés, un interrupteur à bouton-poussoir SA1 (P2K ou similaire) est collé. Les LED doivent entrer dans les trous "régulier" sur la paroi avant du boîtier, un poussoir "régulier" est collé à l'interrupteur.

Fig. 3

La première carte est installée à côté de la paroi arrière du boîtier, la seconde près de l'avant. Pour fixer les cartes, deux vis et des supports en plastique de fixation "ordinaires" sur le capot supérieur du boîtier ont été utilisés. Un dissipateur thermique nervuré aux dimensions extérieures de 30x60x90 mm (il est installé entre les cartes) abrite un transistor VT1, une thermistance et un ventilateur. Un tube thermorétractable est placé sur la thermistance puis collé sur le dissipateur thermique à côté du transistor. Étant donné que le transistor à effet de champ VT3 s'ouvre et se ferme en douceur lorsque la température de la thermistance change, le ventilateur commence à tourner et s'arrête également en douceur. Par conséquent, le transistor VT3 peut chauffer sensiblement et il est impossible de le remplacer par un transistor de faible puissance, par exemple le 2N7000.

Sur le panneau avant (Fig. 4), des résistances variables et des connecteurs XS2 et XS3 sont installés dans les trous, auxquels sont soudés la résistance R17 et le condensateur C7. Le bloc fiche XP1 et la prise XS1 sont "natifs", ils sont situés sur la paroi arrière dans sa partie basse. La prise XS1 peut être utilisée pour connecter n'importe quel appareil fonctionnant simultanément avec une alimentation de laboratoire, comme un oscilloscope.

Fig. 4

Le réglage commence par le réglage de la tension de sortie maximale. Cela se fait à l'aide de la résistance R12, tandis que le curseur de la résistance R11 doit être en position haute selon le schéma. S'il n'est pas prévu d'intégrer un voltmètre dans l'alimentation, la résistance R11 est munie d'un stylo avec une aiguille et son échelle est graduée. Lorsque le transistor VT2 est ouvert, en sélectionnant la résistance R13, la tension nominale est réglée sur le relais K1, et lorsque VT3 est ouvert, la résistance R18 est réglée sur 12 V sur le ventilateur M1. La température d'enclenchement du ventilateur est réglée par la résistance R15.

Pour établir un limiteur de courant, un ampèremètre et une résistance variable de charge avec une résistance de 10 ... 15 Ohms et une puissance de 50 W sont connectés en série à la sortie du bloc d'alimentation. Les curseurs des résistances R4 et R7 sont réglés sur la position gauche selon le schéma, le curseur R8 est réglé sur la droite. La résistance de charge doit avoir la résistance maximale. Avec une tension de sortie d'environ 10 V, une résistance de charge définit un courant de 5 A et une résistance R5 définit une tension de 0,9 ... 1 V à la sortie de l'ampli opérationnel DA2.1. À l'aide d'une résistance de charge, le courant de charge de sortie est augmenté à 6 A et, en tournant doucement le curseur de la résistance R4, la LED HL3 est allumée (activant le mode de limitation de courant), puis le courant de sortie est réglé à 4 A par la résistance R5. Lorsque le curseur de la résistance R7 est déplacé vers la droite (selon le circuit), le courant de sortie doit tomber à zéro. Dans ce cas, la résistance R8 peut réguler le courant de sortie dans la plage de 0 à 0,5 A.

Si vous n'envisagez pas d'intégrer un ampèremètre dans l'alimentation, les échelles de ces résistances sont graduées. Pour ce faire (en mode limitation de courant), la tension de sortie et la résistance de charge sont modifiées, la valeur de courant requise est définie et des marques sont appliquées sur l'échelle. Dans ce cas, dans la plage de 0 ... 0,5 A, le courant est réglé par la résistance R8 (la résistance R7 doit être en position "0"), et dans la plage de 0 ... 5 A - par la résistance R7 ( résistance R8 - en position "0") .

En mode limitation de courant, les piles et les accus peuvent être chargés. Pour ce faire, réglez la tension finale et le courant de charge, puis connectez la batterie (accumulateur).

Une autre amélioration de l'alimentation électrique proposée est l'installation d'un voltmètre numérique intégré, d'un ampèremètre ou d'un appareil de mesure combiné.

Auteur : I. Nechaev

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