EntradaDiagrama de fuente de alimentación de laboratorio de bricolaje. Alimentación: con y sin regulación, laboratorio, pulsada, dispositivo, reparación
Ión de litio (Li-Io), voltaje de carga de una lata: 4,2 - 4,25 V. Además por el número de celdas: 4,2, 8,4, 12,6, 16,8.... Corriente de carga: para baterías normales es igual a 0,5 de la capacidad en amperios o menos. Los de alta corriente se pueden cargar de forma segura con una corriente igual a la capacidad en amperios (alta corriente 2800 mAh, carga 2,8 A o menos).
Polímero de litio (Li-Po), voltaje de carga por lata: 4,2V. Además por el número de celdas: 4,2, 8,4, 12,6, 16,8.... Corriente de carga: para baterías normales es igual a la capacidad en amperios (batería de 3300 mAh, carga de 3,3 A o menos).
Hidruro metálico de níquel (NiMH), voltaje de carga por lata: 1,4 - 1,5 V. Además por el número de celdas: 2,8, 4,2, 5,6, 7, 8,4, 9,8, 11,2, 12,6... Corriente de carga: 0,1-0,3 capacidad en amperios (batería 2700 mAh, carga 0,27 A o menos). La carga no tarda más de 15 a 16 horas.
Plomo-ácido (Plomo Ácido), voltaje de carga por lata: 2,3V. Además por número de celdas: 4,6, 6,9, 9,2, 11,5, 13,8 (automotriz). Corriente de carga: 0,1-0,3 capacidad en amperios (batería 80 Ah, carga 16 A o menos).
En la imagen de arriba se muestra un circuito simple para regular y estabilizar el voltaje; incluso un principiante en electrónica puede ensamblarlo. Por ejemplo, se suministran 50 voltios a la entrada y a la salida obtenemos 15,7 voltios u otro valor hasta 27V.
El principal componente de radio de este dispositivo es un transistor de efecto de campo (MOSFET), que puede utilizarse como IRLZ24/32/44 y otros similares. Los producen más comúnmente IRF y Vishay en paquetes TO-220 y D2Pak. Cuesta alrededor de $0,58 UAH al por menor; en eBay se pueden comprar 10 unidades por $3 ($0,3 por pieza). Un transistor tan potente tiene tres terminales: drenaje, fuente y compuerta y tiene la siguiente estructura: semiconductor metálico dieléctrico (dióxido de silicio SiO2); El chip estabilizador TL431 en el paquete TO-92 brinda la capacidad de ajustar el valor del voltaje eléctrico de salida. Dejé el transistor en el radiador y lo soldé a la placa con cables.
El voltaje de entrada para este circuito puede ser de 6 a 50 voltios. En la salida obtenemos 3-27V con la capacidad de regular con una resistencia de subcadena de 33k. La corriente de salida es bastante grande, hasta 10 amperios, dependiendo del radiador.
Los condensadores de suavizado C1, C2 pueden tener una capacidad de 10-22 μF, C3 4,7 μF. Sin ellos, el circuito seguirá funcionando, pero no tan bien como debería. No te olvides del voltaje de los condensadores electrolíticos en la entrada y salida; tomé todos diseñados para 50 voltios.
La potencia que se puede disipar con este no puede ser superior a 50 vatios. El transistor de efecto de campo debe instalarse sobre un radiador cuya superficie recomendada sea de al menos 200 centímetros cuadrados (0,02 m2). No te olvides de la pasta térmica o el respaldo de goma para que el calor se transfiera mejor.
Es posible utilizar una resistencia de subcadena de 33k como WH06-1, WH06-2; tienen un ajuste de resistencia bastante preciso, así es como se ven, importadas y soviéticas.
Por conveniencia, es mejor soldar dos almohadillas en la placa, en lugar de cables, que se desprenden fácilmente.
Discuta el artículo ESTABILIZADOR DE TENSIÓN EN UN TRANSISTOR DE CAMPO
Fuente de alimentación de laboratorio
En este artículo me gustaría hablar sobre la fuente de alimentación de mi laboratorio, que se basó en el esquema "Fuente de alimentación sencilla y asequible". Hay bastantes opciones para este dispositivo, los autores constantemente agregan algo, hacen cambios, en el momento en que comencé a recopilar, la última versión era la v 13. Sin embargo, cambié ligeramente el esquema, a mi favor, porque Planeaba usar una fuente de alimentación para corrientes altas y quería agregar un circuito para cambiar los devanados del transformador. Aquí está el diagrama original:
En mi versión, eliminé el "indicador de sobrecarga" en DA 1.3 y el "circuito del medidor de corriente" en DA 1.4, etc. Ahora que hay dos amplificadores operacionales libres, decidí ensamblar un “Circuito de conmutación de devanado de transformador” usándolos, pero hablaremos de eso más adelante. Debido a esto, se cambió el circuito de estabilización de +12 V para el chip del amplificador operacional, se usó una fuente de alimentación separada con un estabilizador 7812 y también agregué transistores de potencia, en lugar de un 2N3055 instalé un par de 2SC5200. La corriente de salida máxima ahora es de 5,6 A. Aquí está mi versión del esquema:
Como resultado, mi versión regula el voltaje de 0 a 25 V y puede limitar la corriente máxima a un nivel de 0,01 A a 5,6 A. Para configurar finalmente el circuito, debe configurar el voltaje máximo con la resistencia R13 y seleccionar las resistencias R14 y R16 para el máximo. y mín. actual en consecuencia.
Control del devanado del transformador
Hay casos en los que es necesario conectar algún tipo de carga de bajo voltaje al LPS, pero con una corriente bastante grande, por ejemplo 5V a una corriente de 5A. Entonces resulta que a través de los transistores de potencia caerán varias decenas de voltios. Por ejemplo, después del puente de diodos y el capacitor en el filtro tenemos 30V, pero en la salida del LBP solo hay 5V, lo que significa que 25V caerán a través del transistor, y esto a una corriente de 5A, resulta que el pobre transistor debe de alguna manera convertir 125W en calor. Un transistor potente no puede hacer esto; simplemente se producirá una falla térmica y fallará, y será difícil para dos. En este caso, se inventó un circuito que cambia los devanados del transformador en función del voltaje de salida del LBP. Por ejemplo, si necesita 5 V, ¿por qué suministrar 30 V al LBP?
El diagrama de conmutación del devanado se muestra a continuación:
En mi caso, el LBP y el "circuito de conmutación" están ensamblados en una placa. La conmutación de los devanados se produce con voltajes de salida de 12 V y 18 V. Configurar el circuito se reduce a configurar los voltajes requeridos con resistencias variables. La resistencia R2 establece la división del voltaje de salida entre 10, es decir Si la salida LBP es de 25 V, entonces el pin medio R2 (control deslizante) debe ser de 2,5 V. A continuación, configuramos los umbrales de respuesta del relé. Por ejemplo, a 12 V, se activa el primer relé, lo que significa que en el segundo tramo del microcircuito debe configurar 1,2 V, respectivamente, a 18 V en el sexto tramo configuramos 1,8 V. Posteriormente será posible sustituir las resistencias variables R3 y R5 por dos constantes, soldándolas a modo de divisor de tensión.
Enfriamiento
Se ensamblaron versiones experimentales de cornisas de aluminio a modo de radiadores; los perfiles se atornillan a una placa de aluminio (lo admito, me gustaría que fuera más gruesa) y, por supuesto, se recubren con pasta térmica. La eficiencia de estos radiadores es bastante buena. La cubierta superior de la carcasa tiene orificios para enfriar.
amperios-voltímetros
Como medidor de voltaje y corriente se utilizó un circuito bastante conocido en un MS ICL7107 especializado. Lo monté de acuerdo con este esquema:
Comidas separadas
Para alimentar la pantalla y los microcircuitos LM324, el LBP utiliza un transformador y estabilizadores separados de +5V y +12V.
Sobre el edificio
La base de la carrocería era un trozo de fibra de vidrio, de unos 6-7 mm de espesor. Sobre él se montó todo, luego se atornillaron el panel frontal con todos los controles y pantallas y el panel trasero con ventiladores y un conector de alimentación. Y encima hay una tapa en forma de U recubierta con autoadhesivo azul.
Utilicé transformadores TN 60. Tienen devanados de 6,3 V bastante potentes. Corriente hasta 7A. El peso de este dispositivo es de unos 10 kg.
Puentes de diodos de la serie KVRS, de 35 amperios, también montados sobre un radiador común con transistores de potencia.
Aquí hay una vista general de mi dolor lumbar:
Archivos adjuntos.
Serguéi Nikitin
Fuente de alimentación de laboratorio sencilla.
Con una descripción de esta sencilla fuente de alimentación de laboratorio, abro una serie de artículos en los que les presentaré desarrollos sencillos y fiables (principalmente diversas fuentes de alimentación y cargadores), que debían montarse según fuera necesario con medios improvisados.
Para todas estas estructuras se utilizaron principalmente piezas procedentes de antiguos equipos de oficina que se encontraban fuera de servicio.
Entonces, de alguna manera necesitaba urgentemente una fuente de alimentación con un voltaje de salida ajustable entre 30 y 40 voltios y una corriente de carga de alrededor de 5 amperios.
Había un transformador disponible de un sistema de alimentación ininterrumpida UPS-500, en el que, al conectar los devanados secundarios en serie, se obtenían alrededor de 30-33 voltios de tensión alterna. Esto me vino muy bien, pero solo tenía que decidir qué circuito usar para ensamblar la fuente de alimentación.
Si realiza una fuente de alimentación de acuerdo con el esquema clásico, todo el exceso de potencia a un voltaje de salida bajo se asignará al transistor regulador. Esto no me convenía y no quería fabricar una fuente de alimentación de acuerdo con los esquemas propuestos, y también tendría que buscar piezas.
Por lo tanto, desarrollé un diagrama de las piezas que tenía actualmente en stock.
El circuito se basó en un estabilizador clave para calentar el espacio vacío circundante con la energía liberada por el transistor regulador.
No hay regulación PWM y la frecuencia de conmutación del transistor clave depende únicamente de la corriente de carga. Sin carga, la frecuencia de conmutación es de alrededor de un hercio o menos, dependiendo de la inductancia del inductor y la capacitancia del condensador C5. El encendido se oye mediante un ligero ruido del acelerador.
Había una gran cantidad de transistores MJ15004 de sistemas de alimentación ininterrumpida previamente desmontados, así que decidí instalarlos durante el fin de semana. Para mayor confiabilidad, puse dos en paralelo, aunque uno hace bastante bien su tarea.
En lugar de ellos, puede instalar cualquier transistor pnp potente, por ejemplo KT-818, KT-825.
El inductor L1 se puede enrollar en un circuito magnético convencional en forma de W (SH); su inductancia no es particularmente crítica, pero es deseable que esté más cerca de varios milihenrios.
Tome cualquier núcleo adecuado, Ш, ШЛ, con una sección transversal preferiblemente de al menos 3 cm. Son muy adecuados los núcleos de transformadores de salida de receptores de válvulas, televisores, transformadores de salida de escaneos de cuadros de televisores, etc. Por ejemplo, el tamaño estándar es Ш, ШЛ-16x24.
A continuación, se toma un alambre de cobre con un diámetro de 1,0 a 1,5 mm y se enrolla hasta llenar completamente la ventana central.
Tengo un estrangulador enrollado en hierro de un transformador TVK-90, con un cable de 1,5 mm hasta llenar la ventana.
Por supuesto, montamos el circuito magnético con un espacio de 0,2 a 0,5 mm (2 a 5 capas de papel de escribir normal).
El único inconveniente de esta fuente de alimentación es que bajo carga pesada el inductor zumba, y este sonido cambia dependiendo de la carga, lo cual es audible y un poco molesto. Por lo tanto, probablemente necesites saturar bien el acelerador, o quizás mejor aún, llenarlo completamente en alguna carcasa adecuada con epoxi para reducir el sonido del “clic”.
Instalé los transistores sobre pequeñas placas de aluminio, y por si acaso, también puse un ventilador dentro para soplarlos.
En lugar de VD1, puede instalar cualquier diodo rápido para el voltaje y la corriente adecuados, solo tengo muchos diodos KD213, por lo que básicamente los instalo en todas partes en esos lugares. Son bastante potentes (10A) y el voltaje es de 100V, que es suficiente.
No prestes demasiada atención al diseño de mi fuente de alimentación, la tarea no era la misma. Había que hacerlo de forma rápida y eficaz. Lo hice temporalmente en este caso y en este diseño, y hasta ahora lleva bastante tiempo funcionando “temporalmente”.
También puedes agregar un amperímetro al circuito para mayor comodidad. Pero este es un asunto personal. Instalé un cabezal para medir voltaje y corriente, hice una derivación para el amperímetro con un cable de montaje grueso (puedes verlo en las fotografías, enrollado en una resistencia de cable) y configuré el interruptor "Voltaje" - "Corriente". El diagrama simplemente no lo mostraba.
La fuente de alimentación estabilizada que se analiza a continuación es uno de los primeros dispositivos que ensamblan los radioaficionados novatos. Este es un dispositivo muy simple pero muy útil. Su montaje no requiere componentes costosos, que son bastante fáciles de seleccionar para un principiante en función de las características requeridas de la fuente de alimentación.
El material también será útil para quienes quieran comprender con más detalle el propósito y el cálculo de componentes de radio simples. Incluyendo, aprenderá en detalle sobre componentes de la fuente de alimentación como:
- transformador;
- puente de diodos;
- condensador de suavizado;
- Diodo Zener;
- resistencia para diodo zener;
- transistor;
- resistencia de carga;
- LED y resistencia para ello.
Circuito típico de una fuente de alimentación estabilizada.
Hoy en día existen muchos circuitos de alimentación diferentes con estabilización de voltaje. Pero una de las configuraciones más simples, con la que un principiante debería comenzar, se basa en solo dos componentes clave: un diodo Zener y un potente transistor. Naturalmente, hay otros detalles en el diagrama, pero son auxiliares.Los circuitos en radioelectrónica generalmente se desmontan en la dirección en la que fluye la corriente a través de ellos. En una fuente de alimentación regulada por voltaje, todo comienza con el transformador (TR1). Realiza varias funciones a la vez. En primer lugar, el transformador reduce la tensión de red. En segundo lugar, asegura el funcionamiento del circuito. En tercer lugar, alimenta el dispositivo que está conectado a la unidad.
Puente de diodos (BR1): diseñado para rectificar baja tensión de red. En otras palabras, entra un voltaje alterno y la salida es constante. Sin un puente de diodos, ni la fuente de alimentación en sí ni los dispositivos que se conectarán a ella funcionarán.
Se necesita un condensador electrolítico de suavizado (C1) para eliminar las ondulaciones presentes en la red doméstica. En la práctica, crean interferencias que afectan negativamente al funcionamiento de los aparatos eléctricos. Si, por ejemplo, tomamos un amplificador de audio alimentado desde una fuente de alimentación sin un condensador de suavizado, entonces estas mismas pulsaciones serán claramente audibles en los altavoces en forma de ruidos extraños. En otros dispositivos, las interferencias pueden provocar un funcionamiento incorrecto, mal funcionamiento y otros problemas.
El diodo Zener (D1) es un componente de la fuente de alimentación que estabiliza el nivel de voltaje. El hecho es que el transformador producirá los 12 V deseados (por ejemplo) sólo cuando haya exactamente 230 V en la toma de corriente. Sin embargo, en la práctica tales condiciones no existen. El voltaje puede subir o bajar. El transformador producirá lo mismo en la salida. Gracias a sus propiedades, el diodo zener ecualiza la baja tensión independientemente de las sobretensiones en la red. Para el correcto funcionamiento de este componente, se requiere una resistencia limitadora de corriente (R1). Se analiza con más detalle a continuación.
Transistor (Q1): necesario para amplificar la corriente. El hecho es que el diodo Zener no es capaz de pasar por sí mismo toda la corriente consumida por el dispositivo. Además, funcionará correctamente sólo en un rango determinado, por ejemplo, de 5 a 20 mA. Francamente, esto no es suficiente para alimentar ningún dispositivo. Este problema se resuelve mediante un potente transistor, cuya apertura y cierre está controlado por un diodo zener.
Condensador de suavizado (C2): diseñado para lo mismo que C1 descrito anteriormente. En los circuitos típicos de fuentes de alimentación estabilizadas también hay una resistencia de carga (R2). Es necesario para que el circuito permanezca operativo cuando no hay nada conectado a los terminales de salida.
Otros componentes pueden estar presentes en dichos circuitos. Este es un fusible que se coloca frente al transformador, un LED que indica que la unidad está encendida, condensadores de suavizado adicionales, otro transistor amplificador y un interruptor. Todos ellos complican el circuito, pero aumentan la funcionalidad del dispositivo.
Cálculo y selección de componentes radio para un suministro de energía sencillo.
El transformador se selecciona de acuerdo con dos criterios principales: voltaje y potencia del devanado secundario. Hay otros parámetros, pero dentro del material no son particularmente importantes. Si necesita una fuente de alimentación, digamos, 12 V, entonces el transformador debe seleccionarse de manera que se pueda quitar un poco más de su devanado secundario. Con el poder, todo es igual: lo tomamos con un pequeño margen.El parámetro principal de un puente de diodos es la corriente máxima que puede pasar. Vale la pena centrarse primero en esta característica. Veamos ejemplos. El bloque se utilizará para alimentar un dispositivo que consume una corriente de 1 A. Esto significa que el puente de diodos debe tomarse a aproximadamente 1,5 A. Digamos que planea alimentar un dispositivo de 12 voltios con una potencia de 30 W. Esto significa que el consumo de corriente será de aproximadamente 2,5 A. En consecuencia, el puente de diodos debe tener al menos 3 A. Sus otras características (tensión máxima, etc.) pueden despreciarse en el marco de un circuito tan simple.
Además, vale la pena decir que no es necesario tomar un puente de diodos ya hecho, sino ensamblarlo a partir de cuatro diodos. En este caso, cada uno de ellos debe estar diseñado para la corriente que pasa por el circuito.
Para calcular la capacidad del condensador de alisamiento se utilizan fórmulas bastante complejas, que en este caso no sirven de nada. Por lo general, se toma una capacitancia de 1000-2200 uF, que será suficiente para una fuente de alimentación simple. Puede llevar un condensador más grande, pero esto aumentará significativamente el costo del producto. Otro parámetro importante es el voltaje máximo. Según él, el condensador se selecciona en función del voltaje que estará presente en el circuito.
Aquí vale la pena considerar que en el segmento entre el puente de diodos y el diodo Zener, después de encender el condensador de alisamiento, el voltaje será aproximadamente un 30% mayor que en los terminales del transformador. Es decir, si está realizando una fuente de alimentación de 12 V y el transformador produce 15 V con reserva, entonces en esta sección debido al funcionamiento del condensador de suavizado habrá aproximadamente 19,5 V. En consecuencia, debe estar diseñado para esto. voltaje (el valor estándar más cercano es 25 V).
El segundo condensador de suavizado del circuito (C2) generalmente se toma con una capacitancia pequeña, de 100 a 470 μF. El voltaje en esta sección del circuito ya estará estabilizado, por ejemplo, a un nivel de 12 V. En consecuencia, el condensador debe estar diseñado para esto (la clasificación estándar más cercana es 16 V).
Pero, ¿qué hacer si los condensadores con las capacidades nominales requeridas no están disponibles y no quiere ir a la tienda (o simplemente no quiere comprarlos)? En este caso, es muy posible utilizar la conexión en paralelo de varios condensadores de menor capacidad. ¡Vale la pena considerar que el voltaje máximo de funcionamiento con dicha conexión no se sumará!
El diodo Zener se selecciona según el voltaje que necesitemos obtener en la salida de la fuente de alimentación. Si no hay un valor adecuado, puede conectar varias piezas en serie. Se sumará el voltaje estabilizado. Por ejemplo, tomemos una situación en la que necesitamos obtener 12 V y solo hay dos diodos zener de 6 V disponibles. Conectándolos en serie obtendremos el voltaje deseado. Vale la pena señalar que para obtener la calificación promedio, no funcionará conectar dos diodos Zener en paralelo.
Seleccionar la resistencia limitadora de corriente para un diodo Zener con la mayor precisión posible sólo es posible de forma experimental. Para hacer esto, se conecta una resistencia con un valor nominal de aproximadamente 1 kOhm a un circuito que ya funciona (por ejemplo, en una placa de pruebas), y se colocan un amperímetro y una resistencia variable entre él y el diodo zener en el circuito abierto. Después de encender el circuito, debe girar la perilla de resistencia variable hasta que la corriente de estabilización nominal requerida fluya a través de la sección del circuito (indicada en las características del diodo Zener).
El transistor amplificador se selecciona según dos criterios principales. En primer lugar, para el circuito considerado debe ser una estructura n-p-n. En segundo lugar, en las características del transistor existente es necesario tener en cuenta la corriente máxima del colector. Debe ser ligeramente mayor que la corriente máxima para la cual se diseñará la fuente de alimentación ensamblada.
La resistencia de carga en circuitos típicos se toma con un valor nominal de 1 kOhm a 10 kOhm. No debe tomar una resistencia menor, ya que si la fuente de alimentación no está cargada, fluirá demasiada corriente a través de esta resistencia y se quemará.
Diseño y fabricación de PCB.
Ahora veamos brevemente un ejemplo claro de cómo desarrollar y ensamblar una fuente de alimentación estabilizada con sus propias manos. En primer lugar, es necesario encontrar todos los componentes presentes en el circuito. Si no hay condensadores, resistencias o diodos Zener de las clasificaciones requeridas, salimos de la situación utilizando los métodos descritos anteriormente.
A continuación, necesitaremos diseñar y fabricar una placa de circuito impreso para nuestro dispositivo. Para los principiantes, lo mejor es utilizar un software sencillo y, lo más importante, gratuito, como Sprint Layout.
Colocamos todos los componentes en la placa virtual según el circuito seleccionado. Optimizamos su ubicación y los ajustamos en función de las piezas específicas disponibles. En esta etapa, se recomienda verificar nuevamente las dimensiones reales de los componentes y compararlas con las agregadas al circuito desarrollado. Preste especial atención a la polaridad de los condensadores electrolíticos, la ubicación de los terminales del transistor, el diodo zener y el puente de diodos.
Si desea agregar un LED de señal a la fuente de alimentación, puede incluirlo en el circuito tanto antes como después del diodo zener (preferiblemente). Para seleccionar una resistencia limitadora de corriente, debe realizar el siguiente cálculo. Del voltaje de la sección del circuito, restamos la caída de voltaje en el LED y dividimos el resultado por la corriente nominal de su suministro. Ejemplo. En el área a la que planeamos conectar el LED de señal, hay 12 V estabilizados. La caída de voltaje para los LED estándar es de aproximadamente 3 V y la corriente de suministro nominal es de 20 mA (0,02 A). Encontramos que la resistencia de la resistencia limitadora de corriente es R = 450 ohmios.
Comprobación de componentes y montaje de la fuente de alimentación.
Después de desarrollar el tablero en el programa, lo transferimos a un laminado de fibra de vidrio, lo grabamos, estañamos las pistas y eliminamos el exceso de fundente.Las resistencias se verifican con un óhmetro. El diodo Zener sólo debe “sonar” en una dirección. Comprobamos el puente de diodos según el diagrama. Los diodos integrados deben conducir la corriente en una sola dirección. Para probar condensadores necesitará un dispositivo especial para medir la capacitancia eléctrica. En un transistor n-p-n, la corriente debe fluir desde la base hasta el emisor y el colector. No debería fluir en otras direcciones.
Es mejor comenzar el montaje con piezas pequeñas: resistencias, diodo Zener, LED. Luego se sueldan los condensadores y el puente de diodos.
Preste especial atención al proceso de instalación de un potente transistor. Si confundes sus conclusiones, el circuito no funcionará. Además, este componente se calienta bastante bajo carga, por lo que debe instalarse en un radiador.
La parte más grande se instala al final: el transformador. A continuación, se suelda un enchufe con un cable a los terminales de su devanado primario. También se proporcionan cables en la salida de la fuente de alimentación.
Todo lo que queda es verificar minuciosamente la correcta instalación de todos los componentes, lavar el fundente restante y encender el suministro de energía a la red. Si todo se hace correctamente, el LED se encenderá y el multímetro mostrará el voltaje deseado en la salida.