Kā izveidot stabilizēta sola barošanas ķēdi

Šajā amatā mēs apspriežam, kā efektīvu un efektīvu, tomēr ļoti lētu un stabilizētu stenda barošanas avotu jebkurš elektroniskais hobijs var izstrādāt, lai droši pārbaudītu visu veidu elektroniskos projektus un prototipus.

Galvenās iezīmes, kurām jābūt stenda barošanas avotam, ir:

• Būtu jābūvē ar lētām un viegli pieejamām sastāvdaļām
• Tam jābūt elastīgam ar sprieguma un strāvas diapazoniem vai vienkārši jāietver mainīga sprieguma un mainīgas strāvas izejas iekārta.
• Tam jābūt pārslodzes un pārslodzes aizsargātam.
• Gadījumā, ja rodas kāda problēma, tai jābūt viegli labojamai.
• Tam vajadzētu būt samērā efektīvam ar izejas jaudu.
• Vajadzētu atvieglot pielāgošanu atbilstoši vēlamajai specifikācijai.

Vispārīgs apraksts

Līdz šim lielākajā daļā barošanas avotu ir iekļauts lineārs sērijas stabilizators. Šajā dizainā tiek izmantots pārejas tranzistors, kas darbojas kā mainīgs rezistors, ko regulē Zenera diode.

Sērijveida barošanas sistēma ir populārāka, iespējams, tāpēc, ka tā ir daudz efektīvāka. Izņemot dažus nelielus Zener un barošanas rezistora zudumus, pamanāmi zaudējumi notiek sērijveida pārejas tranzistorā tikai tajā laikā, kad tas piegādā strāvu slodzei.

Tomēr viens sērijveida barošanas sistēmas trūkums ir tas, ka tie nenodrošina nekādu izejas slodzes īssavienojumu. Nozīme, ka izejas defektu apstākļos pārejas tranzistors var ļaut caur to plūst lielai strāvai, galu galā iznīcinot sevi un, iespējams, arī pievienoto slodzi.

Tas teica, pievienojot a aizsardzība pret īssavienojumu sērijveida sola barošanas avotu var ātri ieviest, izmantojot citus tranzistorus, kas konfigurēti kā pašreizējā kontroliera pakāpe.

The mainīga sprieguma kontrolieris tiek sasniegts, izmantojot vienkāršu tranzistoru, potenciometra atgriezenisko saiti.

Iepriekš minētie divi papildinājumi ļauj sērijveida sola barošanas avotu padarīt ļoti universālu, izturīgu, lētu, universālu un praktiski neiznīcināmu.

Turpmākajos punktos mēs īsi uzzināsim dažādu pakāpju projektēšanu, kas saistīta ar standarta stabilizētu stenda barošanu.

Vienkāršākais tranzistora sprieguma regulators

Ātrs veids, kā iegūt regulējamu izejas spriegumu, ir savienot caurlaides pamatni tranzistors ar potenciometru un Zenera diode kā parādīts attēlā zemāk.

Šajā ķēdē T1 ir piesaistīts kā izstarotājs-sekotājs BJT , kur tā bāzes spriegums VB izlemj par izstarotāja sānu spriegumu VE. Gan VE, gan VB precīzi atbildēs viens otram un būs gandrīz vienādi, atskaitot tā kritumu uz priekšu.

Jebkura BJT kritiena spriegums uz priekšu parasti ir 0,7 V, kas nozīmē, ka izstarotāja puses spriegums būs:

VE = VB - 0,7

Atsauksmju cikla izmantošana

Kaut arī iepriekš dizains ir viegli uzbūvējams un ļoti lēts , šāda veida pieeja nepiedāvā lielu jaudas regulēšanu zemākajos sprieguma līmeņos.

Tieši tāpēc parasti tiek izmantota atgriezeniskās saites tipa vadība, lai iegūtu uzlabotu regulējumu visā sprieguma diapazonā, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Šajā konfigurācijā T1 bāzes spriegumu un līdz ar to izejas spriegumu kontrolē sprieguma kritums pāri R1, galvenokārt T2 vilktās strāvas dēļ.

Kad katla VR1 bīdāmā roka atrodas zemes malā, T2 tiek nogriezts, jo tagad tā pamatne ir iezemēta, pieļaujot vienīgo vienīgo sprieguma kritumu visā R1, ko izraisa T1 bāzes strāva. Šajā situācijā izejas spriegums pie T1 izstarotāja būs gandrīz tāds pats kā kolektora spriegumam, un to var norādīt kā:

VE = Vins - 0,7 , šeit VE ir T1 izstarotāja sānu spriegums, un 0,7 ir standarta BJT T1 bāzes / emitētāja vadu sprieguma krituma standarta vērtība.

Tātad, ja ieejas padeve ir 15 V, sagaidāms, ka tā būs:

VE = 15 - 0,7 = 14,3 V

Tagad, kad katla VR1 bīdāmā roka tiek pārvietota uz augšējo pozitīvo galu, T2 liks piekļūt visam T1 izstarotāja sānu spriegumam, kas T2 izraisīs ļoti smagu vadīšanu. Šī darbība tieši savienos zenera diode D1 ar R1. Tas nozīmē, ka tagad T1 bāzes spriegums VB vienkārši būs vienāds ar zenera spriegumu Vz. Tātad izeja būs:

VE = Vz - 0,7

Tāpēc, ja D1 vērtība ir 6 V, var sagaidīt, ka izejas spriegums ir tikai:

VE = 6 - 0,7 = 5,3 V , tāpēc zenera spriegums izlemj par minimālo iespējamo izejas spriegumu, ko no tā varētu iegūt sērijas caurlaides barošana kad pods tiek pagriezts zemākajā stāvoklī.

Neskatoties uz to, ka iepriekšminētais ir vienkāršs un efektīvs, lai izveidotu stenda barošanu, tam ir liels trūkums, jo tas nav īssavienojums. Tas nozīmē, ka, ja ķēdes izejas spailes ir nejauši īssavienotas vai tiek izmantota pārslodzes strāva, T1 ātri uzsilst un sadedzina.

Lai izvairītos no šīs situācijas, dizainu varētu vienkārši uzlabot, pievienojot a pašreizējā vadības funkcija kā paskaidrots nākamajā sadaļā.

Pārslodzes īssavienojuma aizsardzības pievienošana

Vienkārša T3 un R2 iekļaušana ļauj stenda barošanas ķēdes konstrukcijai būt 100% drošai pret īssavienojumu un strāva kontrolēta . Izmantojot šo konstrukciju, pat tīšs izejas īssavienojums neradīs kaitējumu T1.

Šī posma darbību varēja saprast šādi:

Tiklīdz izejas strāvai ir tendence pārsniegt iestatīto drošo vērtību, tiek izveidots proporcionāls potenciālu starpības lielums visā R2, lai pietiekami ieslēgtu tranzistoru T3.

Ja T3 ir ieslēgts, T1 bāze tiek savienota ar tās izstarojošo līniju, kas uzreiz izslēdz T1 vadīšanu, un šī situācija tiek saglabāta, līdz tiek izvadīta īssavienojums vai pārslodze. Tādā veidā T1 tiek pasargāts no jebkuras nevēlamas izejas situācijas.

Mainīgas pašreizējās funkcijas pievienošana

Iepriekš minētajā konstrukcijā strāvas sensora rezistors R2 var būt fiksēta vērtība, ja izejai ir jābūt pastāvīgai strāvas izejai. Tomēr labam stenda barošanas avotam ir domāts mainīgs diapazons gan spriegumam, gan strāvai. Ņemot vērā šo pieprasījumu, pašreizējo ierobežotāju varētu padarīt regulējamu, vienkārši pievienojot a maināms rezistors ar T3 pamatni, kā parādīts zemāk:

VR2 sadala sprieguma kritumu starp R2 un tādējādi ļauj T3 ieslēgties ar noteiktu vēlamo izejas strāvu.

Daļu vērtību aprēķināšana

Sāksim ar rezistoriem, R1 var aprēķināt pēc šādas formulas:

R1 = (Vin - MaxVE) hFE / izejas strāva

Lūk, kopš MaxVE = Vīns - 0,7

Tāpēc mēs vienkāršojam pirmo vienādojumu kā R1 = 0,7 hFE / izejas strāva

VR1 var būt 10 k katls spriegumam līdz 60 V

Strāvas ierobežotāju R2 var aprēķināt, kā norādīts zemāk:

R2 = 0,7 / maksimālā izejas strāva

Maksimālā izejas strāva jāizvēlas 5 reizes zemāka par T1 maksimālo Id, ja T1 ir nepieciešams darbam bez radiatora. Ja uz T1 ir uzstādīts liels radiators, izejas strāva var būt 3/4 no T1 Id.

VR2 var būt vienkārši 1k pot vai iepriekš iestatīts.

T1 jāizvēlas atbilstoši izejas strāvas prasībām. T1 Id vērtējumam jābūt 5 reizes lielākam par nepieciešamo izejas strāvu, ja to paredzēts darbināt bez radiatora. Ja ir uzstādīts liels radiators, T1 Id vērtējumam jābūt vismaz 1,33 reizes lielākam par nepieciešamo izejas strāvu.

T1 maksimālajam kolektoram / izstarotājam vai VCE vajadzētu būt divreiz lielākam par maksimālā izejas sprieguma specifikācijas vērtību.

Zenera diode D1 vērtību var izvēlēties atkarībā no zemākās vai minimālās sprieguma izejas prasības no stenda barošanas avota.

T2 vērtējums būs atkarīgs no R1 vērtības. Tā kā R1 spriegums vienmēr būs 0,7 V, T2 VCE kļūst mazsvarīgs un var būt jebkura minimālā vērtība. T2 ID jābūt tādam, lai tas spētu apstrādāt T1 bāzes strāvu, ko nosaka pēc R1 vērtības

Tie paši noteikumi attiecas arī uz T3.

Parasti T2 un T3 var būt jebkurš maza signāla vispārējas nozīmes tranzistors, piemēram, BC547 vai varbūt a 2N2222 .

Praktiskais dizains

Kad esat sapratis visus pielāgotā stenda barošanas avota projektēšanas parametrus, ir pienācis laiks datus ieviest praktiskā prototipā, kā parādīts zemāk:

Projektā var atrast dažus papildu komponentus, kas vienkārši ir paredzēti ķēdes regulēšanas spējas uzlabošanai.

C2 ievada, lai notīrītu visus atlikušos viļņus T1, T2 pamatnēs.

T2 kopā ar T1 veido a Dārlingtona pāris lai palielinātu pašreizējo produkcijas pieaugumu.

R3 tiek pievienots, lai uzlabotu zenera diode vadīšanu un tādējādi nodrošinātu labāku vispārējo regulējumu.

R8 un R9 tiek pievienoti, lai izejas spriegumu varētu regulēt fiksētā diapazonā, kas nav kritisks.

R7 nosaka maksimālo strāvu, kurai var piekļūt pie izejas, kas ir:

I = 0,7 / 0,47 = 1,5 ampēri, un tas šķiet diezgan zems, salīdzinot ar 2N3055 tranzistors . Lai gan tas var uzturēt tranzistoru ļoti atdzist, šo vērtību var palielināt līdz 8 ampēriem, ja 2N3055 ir uzstādīts virs liela radiatora.

Izkliedes samazināšanās, lai palielinātu efektivitāti

Lielākais jebkura sērijas tranzistora lineārā regulatora trūkums ir liela tranzistora izkliede. Un tas notiek, ja ieejas / izejas starpība ir augsta.

Nozīme, kad spriegums tiek noregulēts uz zemāku izejas spriegumu, tranzistoram ir smagi jāstrādā, lai kontrolētu lieko spriegumu, kas pēc tam tiek izdalīts kā siltums no tranzistora.

Piemēram, ja slodze ir 3,3 V gaismas diode un ieejas padeve stenda barošanas avotam ir 15 V, tad izejas spriegums ir jāsamazina līdz 3,3 V, kas ir par 15 - 3,3 = 11,7 V mazāks. Un šo atšķirību tranzistors pārvērš siltumā, kas varētu nozīmēt vairāk nekā 70% efektivitātes zudumu.

Tomēr šo problēmu var vienkārši atrisināt, izmantojot a transformators ar pieskāriena sprieguma izejas tinumu.

Piemēram, transformatoram var būt 5 V, 7,5 V, 10 V, 12 V utt. Krāni.

Atkarībā no slodzes krānus var izvēlēties barošanai regulatora ķēde . Pēc tam ķēdes sprieguma regulēšanas trauku varēja izmantot, lai precīzi pielāgotu izejas līmeni vēlamajai vērtībai.

Šis paņēmiens palielinātu efektivitāti līdz ļoti augstam līmenim, ļaujot radiatoram uz tranzistora būt mazākam un kompaktam.