Bt-teh.ru

БТ Тех
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как можно регулировать напряжение на блоке питания

Как можно регулировать напряжение на блоке питания

Большинство высоковольтных источников питания Spellman предлагают режим работы с регулировкой напряжения и тока с автоматическим переключением в зависимости от настроек и условий нагрузки. Для этого источник питания должен иметь два управляющих контура: регулировка напряжения и регулировка тока. Кроме того, каждому контуру требуется управляющий сигнал, предоставляемый пользователем, чтобы источник питания мог регулировать и ограничивать питание соответствующим образом.

Режим регулировки напряжения

Большинство наших заказчиков используют наши источники питания в режиме регулировки напряжения. Когда источник питания работает в режиме регулировки напряжения, он ведет себя как источник напряжения. В этом случае блок питания эффективно регулирует выходное напряжение от 0 до 100 % от номинального выходного напряжения, в зависимости от выбранных настроек.

При этом выходной ток определяется величиной выходного напряжения и сопротивлением нагрузки на выходе источника питания. Большинство пользователей устанавливают ток на максимальное значение. В этом случае при коротком замыкании источник питания автоматически перейдет из режима регулировки напряжения в режим регулировки тока, установив ток на уровне 100 % от максимального номинального тока.

Режим регулировки тока

Намного реже наши заказчики используют источники питания в режиме регулировки тока. Когда источник питания работает в режиме регулировки тока, он ведет себя как источник тока. В этом случае блок питания эффективно регулирует выходной ток от 0 до 100 % от номинального выходного тока, в зависимости от выбранных настроек.

При этом выходное напряжение определяется величиной выходного тока и сопротивлением нагрузки на выходе источника питания. Большинство пользователей устанавливают напряжение на максимальное значение. В этой ситуации, если цепь разомкнута, источник питания автоматически перейдет из режима регулировки тока в режим регулировки напряжения, устанавливая напряжение на уровне 100 % от максимального номинального напряжения.

Программируемость Режима регулировки напряжения/Режима регулировки тока

В вышеуказанных ситуациях уровни напряжения и тока установлены на 100 % от номинальных значений, но их обычно можно регулировать в диапазоне от 0 до 100 % от номинальных значений, в соответствии с требованиями заказчика.

Регулировка только одного параметра

Как указано выше, стандартный высоковольтный источник питания может регулировать только один параметр (будь то напряжение или ток) одновременно. Если вы работаете в режиме регулировки напряжения, то на выходе у вас регулируемое напряжение и соответствующий ток. Если вы работаете в режиме регулировки тока, то на выходе у вас регулируемый ток и соответствующее напряжение. При этом основной момент заключается в том, что источник питания не может регулировать одновременно и напряжение, и ток. При работе в режиме регулировки напряжения (как работают в большинстве случаев) источник питания регулирует выходное напряжение, но ток, потребляемый источником питания, зависит от установленного напряжения и сопротивления нагрузки на выходе источника питания.

Схема простого трансформаторного блока питания с регулировкой напряжения 0—12 вольт.

Схема простого регулируемого (плавно) блока питания

Человек, у которого электрика и электроника является хобби, увлечение, делами, что позволяют получать удовольствие или иметь дополнительный заработок, просто обязан иметь у себя в наличии блок питания с плавной регулировкой напряжения! Ведь работая с различной электрической и электронной техникой постоянно приходится сталкиваться с её питанием, а оно, как известно, не всегда одинаково. Постоянно искать источники питания с подходящим напряжением, тоже не выход. Именно в данном случае наиболее рациональным и правильным решением будет создание простого (или сложного, если есть в этом особая необходимость) блока питания, имеющего плавное регулирование напряжения питания. Простая, но надёжная схема представлена на рисунке, давайте её разберём.

Схема простого, регулируемого плавно, блока питания представляет собой две основные части, это сам блок питания и небольшая транзисторная схема параметрического регулятора напряжения. Первая часть содержит понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и конденсатор (сглаживающий фильтр). По большей части именно от выбора этих частей зависит мощность всего блока питания. Что бы не делать слишком большим блок питания ограничимся электрической мощностью в 30 Вт. Хотя для увеличения этой мощности достаточно будет поменять трансформатор, мост и выходной транзистор, имеющие соответствующие величины токов и напряжений.

Читать еще:  Часы casio синхронизация gps

Итак, находим трансформатор, который рассчитан на входное напряжение 220 вольт и выходное 12-15 вольт, вторичная обмотка должна иметь сечение, обеспечивающее номинальную силу тока в 2-3 ампера. Далее, спаиваем диодный мостик, элементы которого должны быть рассчитаны на ток не меньше 5 ампер (лучше брать с небольшим запасом). И к выходу моста припаяем фильтрующий конденсатор с ёмкостью от 1000 микрофарад и более. Схема плавно регулируемого параметрического стабилизатора после её сборки (спайки) должна сразу начать нормально работать, хотя если есть желание донастройки и точной регулировки внутренних параметров, можете сами по изменять имеющиеся электронные компоненты, поставив туда наиболее подходящие на Ваш взгляд.

Теперь расскажу о самой работе данной схемы плавно регулируемого блока питания. Трансформатор — его задача заключается в преобразовании электрической энергии, то есть он сетевое напряжение 220 вольт понижает до нужных 12 вольт. Заметим, что как был у нас переменный ток, так и остался, хотя и понизилась амплитуда. Диодный мостик занимается тем, что переводит все колебания в один полупериод, а именно значение тока после мостика уже меняется только от нуля и до 12 вольт, не меняя своего полюса. Но волнообразный ток подходит не для всех случаев питания электрооборудования, для многих устройств нужен именно постоянный ток, допускающий минимальные колебания. Для этого и нужен конденсатор, который сглаживает скачки напряжения.

Схема регулятора является параметрической, то есть в схеме создаётся некое опорное напряжение, уже от которого путём деления напряжения и усиления силы тока создаются необходимые выходные величины электрических параметров. С выхода мостика, на котором уже сглажены скачки (фильтрующим конденсатором), напряжение подаётся на цепь параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R1 и стабилитрона VD2. Тут напряжение делиться, причём на стабилитроне образуется некоторое постоянная его величина с малыми отклонениями. Если напряжение будет меняться, по причине внешних обстоятельств, то эти изменения только будут заметны на R1.

Параллельно стабилитрону, на котором образовалось опорное напряжение постоянной величины, включён переменный резистор R2, что, собственно, и осуществляет плавное изменение выходного напряжения на нашем регулируемом блоке питания. Когда мы его крутим, то получаем определённую величину постоянного напряжения, что далее делится между база-эмиттерными переходами транзисторов, включённых по схеме эмиттерных повторителей. А, как известно, включение по этой схеме заставляет транзисторы работать в режиме усиления только тока, при том, что напряжение остаётся как бы неизменным. То есть, напряжение снятое с переменного резистора передаётся на выход через транзисторы, которые понижают его только на величину своего насыщения (примерно от 0.4 до 0.7 вольт).

Проще говоря — выставили мы на переменном резисторе значение 5 вольт, оно передалось через транзисторы на выход (минус примерно 1.2 вольта, что осели на транзисторных переходах база-эмиттер), а в силу усиления тока, мы получили повышение мощности, срезанной от основной, которая имеется на выходе диодного мостика. Транзисторы тут являются некими электрическими краниками, которыми мы управляем при помощи изменения напряжения на база-эмиттерных переходах. Чем больше мы подадим на них напряжения с переменного резистора, тем сильнее откроются транзисторы (понизится их внутреннее сопротивление) и больше электрической мощности передастся на выход регулируемого блока питания.

Читать еще:  Регулировка напряжения короткого замыкания

Блок питания для любой конструкции

Начинающие радиолюбители собирают в радиокружках самые разнообразные электронные устройства, для питания которых требуется постоянный ток напряжением 1,5; 3; 4,5; 6; 9 и 12 В. Чтобы проверить практически любую из конструкций, можно воспользоваться имеющимся в продаже импортным блоком питания, скажем, типа «ELECA», с набором указанных напряжений либо собрать предлагаемый блок, который, во-первых, обойдется дешевле и, во-вторых, обладает лучшими параметрами.

Простейшие блоки питания, получившие название адаптеров, состоят, как правило, из понижающего сетевого трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора. Большинство импортных адаптеров рассчитано на фиксированное выходное напряжение, но есть модели, например «ELECA», в которых выходное напряжение можно устанавливать ступенями от 1,5 до 12 В при токе нагрузки до 1 А. Правда, как показала практика, это напряжение на холостом ходу и под нагрузкой несколько разнится, но пользоваться таким блоком питания все же допустимо.

Тем не менее наиболее удобным для коллективного пользования в радиокружке следует считать стабилизированный блок питания с регулируемым выходным напряжением. При налаживании и испытании конструкций практически неизбежны ошибки, приводящие к коротким замыканиям по цепи питания. Вряд ли есть смысл тратить время, силы и внимание, надеясь избежать таких ошибок. Целесообразнее изготовить блок питания с защитой от коротких замыканий на выходе.

Именно такой блок (рис. 1) предлагается для повторения. Он позволяет получить выходное напряжение в диапазоне от 1,5 до 15 В, который разбит на четыре поддиапазона. В пределах каждого из поддиапазонов выходное напряжение можно плавно регулировать двумя переменными резисторами. Допустимый ток нагрузки — 0,2 А, но при необходимости его несложно увеличить. Стабилизатор напряжения защищен от короткого замыкания цепи выходного напряжения, причем применена защита триггерного типа — при коротком замыкании стабилизатор отключается и вновь запускается нажатием на кнопку «Пуск».

(нажмите для увеличения)

Рассмотрим устройство и работу блока питания. Переменное напряжение со вторичных обмоток понижающего трансформатора Т1 подается через секцию SA2.1 переключателя поддиапазонов на выпрямитель, собранный на диодах VD1 — VD4. Выпрямленное напряжение сглаживается оксидным конденсатором С1 и поступает через плавкий предохранитель FU2 на стабилизатор напряжения, выполненный на транзисторах VT1 — VT3. Причем транзисторы VT1, VT2 разной структуры образуют составной транзистор, выполняющий роль регулирующего элемента, а на транзисторе VT3 собран узел сравнения, вырабатывающий ток управления составным транзистором.

Конденсатор С2 обеспечивает устойчивость работы стабилизатора. Выходное напряжение можно устанавливать переключателем поддиапазонов SA2 и переменными резисторами R4 (грубо) и R5 (точно).

В качестве источников опорного напряжения на поддиапазоне «1″ (пределы изменения выходного напряжения под нагрузкой с током потребления 0,2 А — от 1,18…2,94В) использованы последовательно соединенные диоды VD6, VD7, на поддиапазоне «2″ (1,8…3,62 В) — свето-диод HL1, на поддиапазоне «3″ (4,04…9,25 В) — последовательно соединенные светодиоды HL1, HL2, на поддиапазоне «4″ (6,25…15,08 В) — светодиоды HL1 — HL3. Как видите, выбирая тот или иной поддиапазон, можно получить любое нужное для питания конструкции напряжение в пределах от 1,18 до 15,08 В.

При коротком замыкании между гнездами разъема Х2, к которым подключают нагрузку, стабилизатор отключается, т. е. практически закрывается составной транзистор. Повторно запускают стабилизатор нажатием кнопки SB1. Ее контакты SB1.1 подключают резистор R1 к составному транзистору, а SB1.2 отключают на это время нагрузку. Но прежде нужно проверить цепь питания и устранить короткое замыкание. Если после отпускания кнопки напряжение на выходных гнездах не появится (стрелка вольтметра PV1 не отклонится), придется повторить поиск замыкания.

В целях упрощения конструкции блока питания в него не введена защита от перегрузки по потребляемому нагрузкой току, при которой может перегреться и выйти из строя транзистор VT2. Для такой критической ситуации введен плавкий предохранитель FU2, «срабатывающий» при токе, превышающем 0,5 А.

Читать еще:  Устройство и регулировка наклонной камеры комбайна

В блоке питания применен унифицированный накальный трансформатор ТНЗО с несколькими вторичными обмотками, рассчитанными на питание нагрузки током до 0,58 А. Переключением обмоток (секцией SA2.1) изменяют подаваемое на выпрямитель напряжение. В свою очередь, переключение напряжения необходимо для того, чтобы уменьшить рассеиваемую на транзисторе VT2 мощность — ведь она зависит от падения напряжения между коллектором и эмиттером транзистора и потребляемым нагрузкой током.

Подойдет любой другой понижающий трансформатор мощностью 10…15 Вт с напряжением на обмотках 12,6 В (между выводами 7, 10), 5 В (11, 12 и 14, 15), 1,3 В (15, 16).

Кроме указанных на схеме, на месте VT1 допустимо использовать любые транзисторы серий КТ501, КТ502, КТ3107, на месте VT2 — КТ815, КТ817, КТ805М (в пластмассовом корпусе), на месте VT3 — КТ — 315. Следует помнить, что чем меньше коэффициент передачи транзисторов, тем больше выходное сопротивление стабилизатора. Кроме того, для транзистора VT2 необходимо изготовить из листового алюминия толщиной 1,5…3 мм П-образный теплоотвод (его устанавливают вертикально), ширина и высота которого 30 мм, а ширина отгибов 10 мм. Транзистор на нем крепят так, чтобы его выводы удобно было припаять к проводникам печатной платы.

Диоды VD1- VD4 — любые из серий КД105, КД209, КД258 или другие с допустимым прямым током не менее 300 мА, VD5 — VD7 — любые маломощные кремниевые. Светодиоды HL1 — HL3 — любые из серии АЛ307, важно, чтобы HL1 был красного цвета свечения, а остальные — зеленого. Подойдут светодиоды и других серий соответствующего цвета свечения и с максимальным рабочим током до 20 мА. Конденсаторы С1, C3 — К50 — 16, К50-35 или аналогичные оксидные, С2 — керамический любого типа.

Постоянные резисторы — МЛТ — 0,25 (R2), МЛТ — 0,125 (остальные), переменные — любого типа, возможно, меньших габаритов, обязательно группы А (с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота). Можно вообще обойтись без резистора R5, но тогда придется уменьшить сопротивление резистора R3 до 510 Ом. Переключатель SA2 — галетный (он более надежен по сравнению с кнопочным П2К), кнопка SB1 — КМ1 — 2 или аналогичная с двумя группами контактов. Вольтметр PV1 можно составить из любого микроамперметра (и даже миллиамперметра) и добавочного резистора. Сопротивление добавочного резистора в килоомах определяют делением максимального напряжения, измеряемого вольтметром, на предельный ток использованного стрелочного индикатора в миллиамперах. Часть деталей (в основном стабилизатора) смонтирована на плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Плата размещена внутри корпуса прибора (рис. 3), где установлен также трансформатор.

На передней стенке корпуса (рис. 4) укреплены вольтметр, переменные резисторы, кнопка «Пуск». Через отверстие в передней стенке выпущены многожильные проводники в изоляции, подпаянные к разъему Х2.

Работу собранного блока питания проверяют под нагрузкой, обеспечивающей потребление тока до 0,2 А при заданном выходном напряжении на всех поддиапазонах. Пределы регулирования напряжения можно изменить подбором резистора R3, а надежность запуска стабилизатора — подбором резистора R1 (возможно, для этого режима придется сымитировать короткое замыкание выходных проводов блока). Кроме того, резистор R1 должен быть такого сопротивления, чтобы при нажатии кнопки SB1 (при работающем стабилизаторе) выходное напряжение возрастало незначительно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector