Šiame įraše aptariame, kaip efektyvų ir efektyvų, tačiau labai pigų ir stabilų maitinimo šaltinį gali sukurti bet kuris elektroninis mėgėjas saugiai išbandyti visų tipų elektroninius projektus ir prototipus.
Pagrindinės savybės, kurias turi turėti stendo maitinimo šaltinis, yra šios:
- Turėtų būti pastatytas su pigiais ir lengvai prieinamais komponentais
- Jis turėtų būti lankstus savo įtampos ir srovės diapazonais arba tiesiog turi apimti kintamos įtampos ir kintamos srovės išėjimų įrenginį.
- Turėtų būti apsaugota nuo viršįtampio ir apkrovos.
- Turėtų būti lengvai pataisoma, jei iškiltų problema.
- Turėtų būti pakankamai efektyvus dėl savo galios.
- Turėtų palengvinti pritaikymą pagal norimą specifikaciją.
Bendras aprašymas
Iki šiol daugumoje maitinimo šaltinių yra linijinis serijinis stabilizatorius. Ši konstrukcija naudoja praeinamąjį tranzistorių, kuris veikia kaip kintamas rezistorius, reguliuojamas Zenerio diodu.
Serijinė maitinimo sistema yra populiaresnė, galbūt dėl to, kad ji yra daug efektyvesnė. Išskyrus nedidelius „Zener“ ir tiekimo rezistoriaus nuostolius, pastebimi nuostoliai įvyksta tik nuoseklaus tranzistoriaus metu, kai jis tiekia srovę į apkrovą.
Tačiau vienas serijinės maitinimo sistemos trūkumas yra tas, kad dėl jų nėra jokio išėjimo apkrovos trumpojo jungimo. Reiškia, išėjimo gedimo sąlygomis praeinantis tranzistorius gali leisti didelei srovei tekėti per jį, galiausiai sunaikindamas save ir galbūt prijungtą apkrovą.
Tai pasakė, pridėdamas a apsauga nuo trumpojo jungimo prie serijinio perdavimo stendo maitinimo šaltinis gali būti greitai įdiegtas per kitus tranzistorius, sukonfigūruotus kaip srovės valdiklio pakopa.
kintamos įtampos valdiklis pasiekiama per paprastą tranzistorių, potenciometro grįžtamąjį ryšį.
Pirmiau minėti du papildymai suteikia serijinį maitinimo šaltinį labai universalų, tvirtą, pigų, universalų ir praktiškai nesunaikinamą.
Tolesniuose punktuose mes trumpai išmoksime įvairių etapų, susijusių su standartiniu stabilizuotu stendo maitinimo šaltiniu, projektavimą.
Lengviausias tranzistoriaus įtampos reguliatorius
Greitas būdas gauti reguliuojamą išėjimo įtampą yra prijungti leidimo pagrindą tranzistorius su potenciometru ir Zenerio diodu kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.
Šioje grandinėje T1 yra suklastotas kaip spinduolio sekėjas BJT , kur jo bazinė įtampa VB nusprendžia jos spinduolio pusės įtampą VE. Tiek VE, tiek VB tiksliai susirašinės ir bus beveik vienodi, atmetus jo priekinį kritimą.
Bet kurio BJT priekinio kritimo įtampa paprastai yra 0,7 V, o tai reiškia, kad spinduolio pusės įtampa bus:
VE = VB - 0,7
Grįžtamojo ryšio ciklo naudojimas
Nors aukščiau dizainas yra lengvai pastatomas ir labai pigus , tokio tipo požiūris nesuteikia didelio galios reguliavimo esant žemesniam įtampos lygiui.
Kaip tik parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje, paprastai naudojamas grįžtamojo ryšio valdymas, kad būtų patobulintas reguliavimas visame įtampos diapazone.
Šioje konfigūracijoje T1 bazinę įtampą, taigi ir išėjimo įtampą, kontroliuoja įtampos kritimas per R1, daugiausia dėl T2 traukiamos srovės.
Kai puodo VR1 slankiojančioji svirtis yra žemės galiniame gale, T2 nutrūksta, nes dabar jo pagrindas tampa įžemintas, leidžiantis vienintelį įtampos kritimą per R1, kurį sukelia T1 bazinė srovė. Esant tokiai situacijai, išėjimo įtampa T1 spinduolyje bus beveik tokia pati kaip kolektoriaus įtampa ir gali būti nurodyta kaip:
VE = Vin - 0,7 , čia VE yra T1 spinduolio pusės įtampa, o 0,7 yra standartinė BJT T1 pagrindo / emiterio laidų priekinės įtampos kritimo vertė.
Taigi, jei įvesties maitinimas yra 15 V, galima tikėtis, kad išvestis bus:
VE = 15 - 0,7 = 14,3 V
Dabar, kai puodo VR1 slankiklio svirtis bus perkelta į viršutinį teigiamą galą, T2 pasieks visą T1 spinduolio pusės įtampą, dėl kurios T2 dirbs labai sunkiai. Šis veiksmas tiesiogiai sujungs zenerio diodas D1 su R1. Reiškia, dabar T1 bazinė įtampa VB bus tiesiog lygi zenerio įtampai Vz. Taigi išvestis bus:
VE = Vz - 0,7
Todėl, jei D1 vertė yra 6 V, galima tikėtis, kad išėjimo įtampa bus tik:
VE = 6 - 0,7 = 5,3 V , todėl „zener“ įtampa nusprendžia mažiausią galimą išėjimo įtampą, kurią būtų galima gauti iš to serijos perdavimo maitinimas kai puodas pasukamas žemiausiu nustatymu.
Nors aukščiau aprašytas dalykas yra paprastas ir efektyvus, norint pagaminti maitinimo šaltinį, jis turi didelį trūkumą, nes nėra atsparus trumpam jungimui. Tai reiškia, kad jei grandinės išvesties gnybtai netyčia sutrumpėja arba veikia per didelė apkrova, T1 greitai sušyla ir sudega.
Norėdami išvengti šios situacijos, dizainas gali būti tiesiog atnaujintas, pridedant a dabartinė valdymo funkcija kaip paaiškinta kitame skyriuje.
Apsaugos nuo perkrovos trumpojo jungimo pridėjimas
Paprastas T3 ir R2 įtraukimas leidžia sujungti maitinimo šaltinio grandinės konstrukciją 100% trumpuoju jungimu ir valdoma srovė . Taikant šią konstrukciją, net ir tyčinis išėjimo trumpis nepakenks T1.
Šio etapo darbą galima suprasti taip:
Kai tik išėjimo srovė linkusi peržengti nustatytą saugią vertę, sukuriamas proporcingas potencialų skirtumo tarp R2 dydis, kurio pakanka įjungti tranzistorių T3.
Įjungus T3, T1 bazė sujungiama su jos spinduolio linija, kuri akimirksniu išjungia T1 laidumą, ir ši padėtis palaikoma tol, kol pašalinamas trumpas išėjimas ar perkrova. Tokiu būdu T1 yra apsaugotas nuo bet kokios nepageidaujamos išvesties situacijos.
Kintamos srovės funkcijos pridėjimas
Pagal pirmiau pateiktą konstrukciją srovės jutiklio rezistorius R2 gali būti fiksuota vertė, jei reikalaujama, kad išvestis būtų pastovi srovės išvestis. Tačiau manoma, kad geras stendo maitinimo šaltinis turi skirtingą įtampos ir srovės diapazoną. Atsižvelgiant į šį poreikį, dabartinis ribotuvas galėtų būti reguliuojamas paprasčiausiai pridedant a kintamas rezistorius su T3 pagrindu, kaip parodyta žemiau:
VR2 padalija įtampos kritimą per R2 ir taip leidžia T3 įjungti esant tam tikrai norimai išėjimo srovei.
Dalių verčių skaičiavimas
Pradėkime nuo rezistorių, R1 galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
R1 = (Vin - MaxVE) hFE / išėjimo srovė
Čia nuo tada „MaxVE“ = Vynas - 0,7
Todėl mes supaprastiname pirmąją lygtį kaip R1 = 0,7 hFE / išėjimo srovė
VR1 gali būti 10 k indas, kai įtampa yra iki 60 V
Srovės ribotuvą R2 galima apskaičiuoti taip, kaip nurodyta toliau:
R2 = 0,7 / maks. Išėjimo srovė
Didžiausia išėjimo srovė turėtų būti parinkta 5 kartus mažesnė už T1 maksimalią Id, jei T1 reikalinga dirbti be radiatoriaus. T1 įrengus didelį radiatorių, išėjimo srovė gali būti 3/4 pagal T1 Id.
VR2 gali būti tiesiog 1k puodas arba iš anksto nustatytas.
T1 turėtų būti parenkamas pagal išėjimo srovės reikalavimą. „T1 Id“ reitingas turėtų būti 5 kartus didesnis nei reikalaujama išėjimo srovė, jei jį reikia naudoti be radiatoriaus. Įrengus didelį radiatorių, T1 Id reitingas turėtų būti bent 1,33 karto didesnis nei reikalaujama išėjimo srovė.
Idealiu atveju didžiausias T1 kolektorius / spinduolis arba VCE turėtų būti dvigubai didesnis už maksimalios išėjimo įtampos specifikacijos vertę.
„Zener“ diodo D1 reikšmę galima pasirinkti atsižvelgiant į mažiausią arba mažiausią įtampos išėjimo poreikį iš stendo maitinimo šaltinio.
T2 reitingas priklausys nuo R1 vertės. Kadangi R1 įtampa visada bus 0,7 V, T2 VCE tampa nereikšminga ir gali būti bet kokia minimali vertė. T2 ID turėtų būti toks, kad galėtų valdyti T1 bazinę srovę, nustatytą pagal R1 vertę
Tos pačios taisyklės galioja ir T3.
Apskritai T2 ir T3 gali būti bet koks mažo signalo bendros paskirties tranzistorius, pvz., BC547, o gal ir a 2N2222 .
Praktinis dizainas
Supratus visus parametrus kuriant pritaikytą maitinimo šaltinį, laikas pateikti duomenis praktiškame prototipe, kaip parodyta žemiau:
Galite rasti keletą papildomų komponentų, pristatytų konstrukcijoje, kurie tiesiog skirti grandinės reguliavimo galimybėms pagerinti.
C2 įvedamas norint išvalyti visus likusius bangas T1, T2 bazėse.
T2 kartu su T1 sudaro a Darlingtono pora padidinti dabartinį produkcijos padidėjimą.
R3 pridedamas siekiant pagerinti zenerio diodų laidumą ir todėl užtikrinti geresnį bendrą reguliavimą.
R8 ir R9 pridedami, kad būtų galima reguliuoti išėjimo įtampą fiksuotame diapazone, kuris nėra kritinis.
R7 nustato didžiausią srovę, kurią galima pasiekti išvestyje, kuri yra:
I = 0,7 / 0,47 = 1,5 ampero, ir tai atrodo gana maža, palyginti su A klasės įvertinimu 2N3055 tranzistorius . Nors dėl to tranzistorius gali būti labai kietas, gali būti įmanoma padidinti šią vertę iki 8 amperų, jei 2N3055 montuojamas virš didelio radiatoriaus.
Sklaidos mažėjimas siekiant padidinti efektyvumą
Didžiausias bet kurio serijos tranzistoriaus pagrindu veikiančio linijinio reguliatoriaus trūkumas yra didelis tranzistoriaus išsklaidymas. Taip atsitinka, kai įvesties / išvesties skirtumas yra didelis.
Reiškia, kai įtampa sureguliuojama link mažesnės išėjimo įtampos, tranzistorius turi sunkiai dirbti, kad valdytų perteklinę įtampą, kuri vėliau išsiskiria iš tranzistoriaus šilumos.
Pavyzdžiui, jei apkrova yra 3,3 V šviesos diodas, o įvesties maitinimas į stendo maitinimo šaltinį yra 15 V, tada išėjimo įtampa turi būti sumažinta iki 3,3 V, kuri yra 15 - 3,3 = 11,7 V mažesnė. Šį skirtumą tranzistorius paverčia šiluma, o tai gali reikšti daugiau kaip 70% efektyvumo praradimą.
Tačiau šią problemą galima paprasčiausiai išspręsti naudojant a transformatorius su išjungta įtampos išėjimo apvija.
Pavyzdžiui, transformatoriuje gali būti 5 V, 7,5 V, 10 V, 12 V ir tt kranai.
Priklausomai nuo apkrovos, čiaupus galima pasirinkti šėrimui reguliatoriaus grandinė . Po to grandinės įtampos reguliavimo puodas gali būti naudojamas tolesniam išėjimo lygio reguliavimui tiksliai iki norimos vertės.
Ši technika padidintų efektyvumą iki labai aukšto lygio, leisdama radiatoriaus radiatoriui būti mažesniam ir kompaktiškam.
Pora: 2 metrų kumpio radijo siųstuvo grandinė Kitas: 80 metrų „Ham Radio“ siųstuvo imtuvo grandinė
