Мощен захранващ ток за защита

Всеки човек, който събира електронни схеми, се нуждае от универсален източник на захранване, който позволява широка промяна на изходното напрежение, контрол на тока и, ако е необходимо, изключване на захранващото устройство. В магазините такива лабораторни източници на захранване са много скъпи, но можете сами да ги сглобите от обикновени радио компоненти. Представеното захранване включва:

• Регулиране на напрежението до 24 волта;
• Максималният ток, даден на товара, е до 5 ампера;
• Токова защита с избор на няколко фиксирани стойности;
• Активно охлаждане за работа при високи токове;
• Индикатори за набиране на ток и напрежение;

Схема на регулатора на напрежението

Най-простата и най-достъпната версия на регулатора на напрежението е схема на специален чип, наречен регулатор на напрежението. Най-подходящият вариант е LM338, той осигурява максимален ток от 5 A и минимум пулсации на изхода. LM350 и LM317 също са подходящи тук, но максималният ток в този случай ще бъде съответно 3 A и 1,5 A. Променливият резистор служи за регулиране на напрежението, неговата оценка зависи от това кое максимално напрежение трябва да получите на изхода. Ако максималният изход изисква 24 волта, имате нужда от променлив резистор с съпротивление от 4,3 kOhm. В този случай трябва да вземете стандартен потенциометър при 4,7 kOhm и да свържете константа при 47 kOhm паралелно с него, общото съпротивление ще бъде около 4,3 kOhm. За захранване на цялата верига се нуждаете от постоянен ток с напрежение 24-35 волта, в моя случай това е нормален трансформатор с вграден токоизправител. Можете също така да използвате зарядни за лаптопи или други различни източници за превключване, подходящи за ток.
Този регулатор на напрежението е линеен, което означава, че цялата разлика между входното и изходното напрежение пада върху един чип и се разсейва върху него под формата на топлина. При високи токове това е много критично, така че микросхемата трябва да бъде инсталирана на голям радиатор, радиаторът от компютърния процесор, работещ в тандем с вентилатора, е най-подходящ за това. За да не се върти вентилаторът през цялото време напразно, а да се включва само когато радиаторът се нагрява, е необходимо да се сглоби малък температурен датчик.

Верига за управление на вентилатора

Тя се основава на NTC термистор, съпротивлението на което варира в зависимост от температурата - с повишаване на температурата, съпротивлението намалява значително и обратно. Операционният усилвател действа като компаратор, регистрира промяна в съпротивлението на термистора. Когато прагът е достигнат, напрежението се появява на изхода на усилвателя, транзисторът се отключва и стартира вентилатора, с който LED светва. За регулиране на прага се използва подрязващ резистор, неговата стойност трябва да бъде избрана въз основа на съпротивлението на термистора при стайна температура. Да предположим, че термисторът има съпротивление 100 kOhm, в този случай настройващият резистор трябва да има номинална стойност около 150-200 kOhm. Основното предимство на тази схема е наличието на хистерезис, т.е. разлики между праговете за включване и изключване на вентилатора. Поради хистерезиса, вентилаторът не се включва и изключва често при температура, близка до прага. Термисторът се показва на окабеляването директно към радиатора и се инсталира на всяко удобно място.
Токова защита верига
Може би най-важната част от цялото захранване е защитата на тока. Той работи по следния начин: спадът на напрежението през шунта (резистор със съпротивление 0,1 Ohm) се усилва до ниво от 7-9 волта и се сравнява с еталон с помощта на сравнител. Референтното напрежение за сравнение се задава от четири настройващи резистора в диапазона от нула до 12 волта, входът на операционния усилвател е свързан към резисторите чрез 4-позиционен ключ ключ. По този начин, променяйки позицията на бисквитения превключвател, можем да избираме от 4 предварително дефинирани варианта за защитни токове. Например, можете да зададете следните стойности: 100 mA, 500 mA, 1.5 A, 3 A. Ако токът, зададен от превключвателя за набиране, е надвишен, защитата ще работи, напрежението вече няма да се извежда и светодиодът ще свети. За да нулирате защитата, просто за кратко натиснете бутона, изходното напрежение ще се появи отново. Петият тунинг резистор е необходим за настройка на усилването (чувствителността), той трябва да бъде настроен така, че когато токът през шунта 1 Ампер, напрежението на изхода на оптичния усилвател е около 1-2 волта. Резисторът за настройка на хистерезиса на защитата е отговорен за "рязкостта" на захранването на веригата, трябва да се регулира, ако изходното напрежение не изчезне напълно. Тази схема е добра, тъй като има висока скорост на реагиране, мигновено включване на защитата при превишаване на тока.

Ток и напрежение на дисплея

Повечето лабораторни източници на захранване са оборудвани с цифрови волтметри и амперметри, показващи стойности под формата на числа на таблото. Тази опция е компактна и осигурява добра точност на показанията, но е напълно неудобна за възприятие. Ето защо за индикация е решено да се използват стрелки, чиито показания се възприемат лесно и приятно. В случая на волтметър всичко е просто - той се свързва към изходните клеми на захранването чрез подрязващ резистор със съпротивление около 1-2 MOhm. За да работи амперметърът правилно, е необходим шунтиращ усилвател, чиято верига е показана по-долу.
За регулиране на усилването е необходим тунинг резистор, в повечето случаи е достатъчно да го оставите в средно положение (около 20-25 kOhm). Главата на превключвателя е свързана чрез превключвател за набиране, с който можете да изберете един от трите настройващи резистора, с които е зададен токът на максималното отклонение на амперметъра. По този начин амперметърът може да работи в три диапазона - до 50 mA, до 500 mA, до 5A, това гарантира максимална точност на показанията при всеки ток на натоварване.

Монтаж на платка за захранване

Печатна платка:
Сега, когато всички теоретични аспекти са взети под внимание, можем да започнем да сглобяваме електронната част на структурата. Всички елементи на захранването - регулатор на напрежението, датчик за температурата на радиатора, защитен блок, шунтов усилвател за амперметъра са сглобени на една платка, чиито размери са 100x70 мм. Таблото е направено по метода LUT, по-долу са дадени няколко снимки от производствения процес.
Захранващи пътища, по които тече токът на натоварване, е желателно да се калай с дебел слой спойка, за да се намали съпротивлението. Първо на дъската са инсталирани малки части.
След това всички останали компоненти. Микросхемата 78L12, подаваща температурен датчик и охладител, трябва да бъде инсталирана на малък радиатор, място за което е предвидено на печатаната платка. И накрая, проводниците са споени върху платката, върху която се извеждат вентилаторът, термисторът, бутон за нулиране на защитата, ключови ключове, светодиоди, чип LM338, вход и изход на напрежение. Входът на напрежение е най-удобно свързан чрез постоянен ток, докато трябва да се има предвид, че той трябва да осигурява голям ток. Трябва да се използват всички захранващи проводници, съответстващи на текущото напречно сечение, за предпочитане медни. Плюс това, изходът от печатаната платка не отива директно към изходните клеми, а през превключвател с две групи контакти. Втората група включва и изключва светодиода, показвайки дали напрежението се прилага към клемите.

Сглобяване на каросерията

Корпусът може да бъде или готов, или сглобен независимо. Можете да го направите например от шперплат и фибран, както направих аз. На първо място се изрязва правоъгълен преден панел, върху който ще бъдат инсталирани всички контроли.
Тогава се правят стените и дъното на кутията, конструкцията се закрепва заедно с самонарезни винтове. Когато рамката е готова, можете да инсталирате цялата електроника вътре.
Управленията, стрелките, светодиодите са инсталирани на местата си в предния панел, платката е поставена вътре в кутията, радиаторът с вентилатор е монтиран на задния панел. За монтиране на светодиодите се използват специални държачи. Желателно е да се дублират изходните терминали, още повече, че мястото позволява. Размерите на кутията са 290x200x120 mm, все още има много свободно пространство вътре в кутията и там може да се побере например трансформатор за захранване на цялото устройство.

Регулиране

Въпреки много тунинг резистори, настройката на захранването е доста проста. На първо място, калибрирайте волтметъра, като свържете външен към изходните клеми. Въртяйки резистора за настройка, свързан последователно със стрелката на волтметъра, постигаме равни показания. След това свързваме всеки товар с амперметър към изхода и калибрираме шунт усилвателя. Завъртайки всеки и три междулинейни резистора, ние постигаме съвпадение на показанията на всеки от трите измервателни диапазона на амперметъра - в моя случай е 50 mA, 500 mA и 5A. На следващо място, ние поставяме необходимите защитни токове с помощта на четири настройващи резистора. Това не е трудно да се направи, като се има предвид, че стандартният амперметър вече е калибриран и показва точния ток. Постепенно увеличаваме напрежението (токът също се повишава) и гледаме тока, при който се задейства защитата. След това завъртаме всеки от резисторите, задавайки четирите необходими тока на защита, между които можете да превключвате с помощта на превключвателя за набиране. Сега остава само да зададете желания праг за сензора за температурата на радиатора - настройката е завършена.