0-40V justerbar strømforsyningskrets - Konstruksjonsveiledning

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Denne universalforsyningen genererer så mye som 2,5 ampere fra null til 20 volt eller opp til 1,25 ampere fra 0-40 volt. Nåværende begrensning er variabel i hele området for begge utgangsalternativene.

Av Trupti Patil



0-40V justerbar strømforsyning sett forfra

Strømforsyning Hovedspesifikasjoner:

Tekniske spesifikasjoner for 0-40V strømforsyning



EN IDEAL STRØMFORSYNING må tilveiebringe en spenning som er variabel innenfor et bredt område, og som holder seg i den innstilte spenningen uavhengig av linjespenning eller belastningsforskjeller.

Forsyningen må også være sikker fra kortslutning gjennom hele utgangen og kunne begrense belastningsstrømmen for å sikre at enhetene ikke blir skadet av sviktende omstendigheter.

Dette spesielle prosjektet forklarer en strømforsyning designet for å levere 2,5 ampere ved opptil 18 volt (opptil 20 volt ved lavere strømmer). Samtidig vil noen få grunnleggende modifikasjoner gjøre tilbudet så mye som 40 volt ved 1,25 ampere.

Forsyningsspenningen kan justeres mellom null og ‘den høyeste tilgjengelige, og strømbegrensning kan også justeres over det angitte hele spekteret. Driftsmåten til strømforsyningen er indikert ved hjelp av to lysdioder.

Den nær spenningskontrollknappen viser om enheten er i normal spenningsreguleringsinnstilling, og den nær strømknappen viser om enheten er i strømgrensemodus. Videre viser en stor meter strømmen eller spenningen som er valgt av en bryter.

DESIGNFUNKSJONER

Mens vi i våre foreløpige designfaser undersøkte vi forskjellige typer regulatorer og de positive aspektene og ulempene ved hver for å kunne velge den som gir den beste kostnadseffektive funksjonaliteten. De spesifikke strategiene og deres funksjoner kan oppsummeres som følger.

Shuntregulatoren:

Dette oppsettet fungerer primært for strømforsyninger med lavt strømforbruk på rundt 10 til 15 watt. Den gir utmerket regulering og er kortslutningsbestandig internt, men forsvinner hele kraftvolumet den er utstyrt for å håndtere uten belastning.

Serieregulatoren.

Denne regulatoren passer til strømforsyning med middels strøm ca. 50 watt.

Det kan og er ment for høyere strømforsyninger, selv om varmespredning kan være et problem spesielt ved veldig høy strøm med lave utgangsspenninger.

Regulering flott, generelt er det mindre utgangsstøy, og kostnadene er relativt minimale.

SRC regulator:

Denne regulatoren er ideell for middels til høy effekt, og gir lav strømforsyning, selv om utgangskrusning og responstid ikke er så god som de fra en serieregulator.

SCR forregulator og serieregulator.

De aller beste egenskapene til SCR og serieregulatorer er satt sammen med denne typen strømforsyningskrets som brukes til applikasjoner med middels til høy effekt. En SCR-forhåndsregulator er ansatt for å sikre en grovt regulert forsyning rundt fem volt større enn anbefalt, ledsaget av en passende serieregulator.

Dette reduserer effekttapet i serieregulatoren. Imidlertid er det mye dyrere å konstruere.

Bryterregulator.

Denne teknikken brukes også til applikasjoner med middels til høy effekt, og gir rimelig regulering og lav effektavledning i regulatoren er likevel kostbar å konstruere og har en høyfrekvent rippel på utgangen.

Switched-mode strømforsyning.

Den mest vellykkede teknikken av alt, korrigerer denne regulatoren strømnettet for å betjene en inverter ved 20 kHz eller enda mer. For å senke eller øke spenningen benyttes det ofte en billig ferrittransformator, hvis utgang blir rettet og filtrert for å få den foretrukne DC-utgangen.

Linjeregulering er veldig bra, men det har helt sikkert den ulempen at den ikke er praktisk i stand til å brukes som en variabel kilde, siden den bare kan tilpasses over et relativt mindre område.

VÅRT EGNE DESIGN

0-40V justerbart strømforsyningsdiagram

0-40V ledningsdetaljer for transformator-dioder

Vårt opprinnelige designprinsipp hadde vært for en strømforsyning på rundt 20 volt ved 5 til 10 ampere utgang.
Når det er sagt, i lys av varianter av lett tilgjengelige regulatorer, samt kostnadene, ble det valgt å begrense strømmen til ca. 2,5 ampere.
Denne tilnærmingen hjalp oss med å benytte en serieregulator, den mest kostnadseffektive modellen. God regulering var nødvendig, sammen med justerbar strømbegrensningsfunksjon, pluss at det i tillegg ble valgt at strømforsyningen godt kunne fungere helt ned til nesten volt.

For å få den endelige kvalifiseringen er det viktig med en negativ forsyningsskinne eller en komparator som kan kjøre ved hjelp av inngangene på null volt. I motsetning til å bruke en negativ forsyningsskinne, bestemte vi oss for å jobbe med en CA3l30 IC-operasjonsforsterker som komparator.

CA3l 30 trenger en enkelt forsyning (maksimalt 15 volt), og i begynnelsen brukte vi en motstand og l 2 volt zener for å få en 12 volt forsyning. Referansespenningen ble deretter opprettet fra denne zenertilførselen med en motstand til og en 5 volt zener.

Det ble antatt at dette ville ha gitt tilstrekkelig regulering for referansespenningen, men praktisk talt ble utgangen fra likeretteren identifisert for å endre seg fra 21 til 29 volt pluss noe av krusning og spenningsbytte som fant sted over 12 volt zener, som et resultat, endte blir speilet inn i 5 volt zener-referansen.

På grunn av dette har 12 volt zener blitt erstattet av en lC-regulator som løste problemet.

Med alle serieregulatorer, bør serieutgangstransistoren fra utformingens egenskaper, avgi mye strøm, spesielt i lav utgangsspenning og høy strøm. For denne faktoren er en respektabel kjøleribbe en viktig del av strukturen.

Industrielle kjølerister er utrolig dyre og ofte utfordrende å feste. Som et resultat opprettet vi vår egen heatsink som ikke bare var rimeligere, men som fungerte mye bedre enn den kommersielle variasjonen vi hadde tenkt på - å være enklere å feste.

Likevel, ved full belastning, fortsetter varmeavlederen å virke varm, og det samme gjør transformatoren. og under høyspent lavspenningsforhold kan transistoren til og med bli altfor sizzende til å berøre.
Dette er ganske normalt siden transistoren i disse situasjonene fortsatt fungerer innenfor det valgte temperaturområdet.

Sammen med enhver ekstremt regulert forsyning, kan stabilitet være en vanskelighetsgrad. For dette motivet er spenningsreguleringsmodus for operasjoner, kondensatorer C5 og C7 inkludert for å minimere sløyfeforsterkningen i høye frekvenser og derfor unngå at forsyningen svinger.

Verdien av C5 er plukket for ideelt å skimme mellom stabilitet og reaksjonsperiode. Når verdien av C5 er for lav, økes reaksjonshastigheten.

Imidlertid er det større mulighet for mangel på stabilitet. Hvis overdreven reaksjonstid økes for mye. I strømgrensemodus fullføres den identiske funksjonaliteten av C4 og nøyaktig samme meninger implementeres som for spenningsscenariet.

Siden strømforsyningen har en relativt høy strømutgang, kan det utvilsomt være noe spenningsfall over ledningene til utgangsterminalene. Dette kompenseres ved å registrere spenningen på utgangsterminalene gjennom et uavhengig sett med ledninger.

Selv om forsyningen hovedsakelig ble laget for 20 volt ved 2,5 ampere, ble det til slutt anbefalt at nøyaktig samme forsyning kan være vant til å levere 40 volt ved 1,25 ampere, og at dette kan være mer passende for mange sluttbrukere.

Dette kan oppnås ved å endre innstillingene til likeretteren og ved å endre noen få komponenter. Noen ideer ble gitt for å skape forsyningsbryteren, men tilleggskompleksiteten og prisen var på en måte som det ble sett bort fra å være fordelaktig.

Derfor må du i utgangspunktet velge konfigurasjon som samsvarer med etterspørselen din og bygge tilbudet etter behov.

Den maksimale regulerte tilgjengelige spenningen er muligens begrenset av at inngangsspenningen til regulatoren er for redusert (med mer enn 18 volt og 2,5 ampere) eller kanskje fra forholdet R14 / R15 og av verdien av referansespenningen. (Utgang = R14 + R15 / R15) V ref

På grunn av toleransen til ZD1 er sannsynligvis ikke hele 20 volt (eller 40 volt) tilgjengelig. Hvis det identifiseres som en situasjon, må R14 økes til den påfølgende favoriserte verdien.

Potensiometre med en sving er gitt for spennings- og strømstyring på grunn av at de er rimelige. Likevel, hvis nøyaktig innstillbarhet for spenning eller strømstyring er nødvendig, bør ti-trinns potensiometre brukes som erstatning.

HVORDAN DET FUNGERER

Strømmen på 240 volt trappes ned til 40 Vac gjennom transformatoren, og basert på hvilken forsyning som er utviklet, rettes den til enten 25 eller 5 Vdc.

Denne spenningen er faktisk moderat siden den faktiske spenningen vil være forskjellig mellom 29 volt (58 volt) ved tomgang til 21 volt (42 volt) ved full belastning.

De samme filterkondensatorene brukes i begge situasjoner. Disse festes parallelt for din 25 volt variant (5000uF) og i serie beregnet på 50 volt modellen (1250uF). I 50-voltsmodellen vil transformatorens midtkran være koblet til kondensatorens midtkran, og dermed garantere nøyaktig spenning. deling mellom kondensatorene. Dette oppsettet tilbyr i tillegg en 25 volt forsyning til regulatoren lC.

Spenningsregulatoren er i det vesentlige en serietype der impedansen til serietransistoren styres på en slik måte at denne spenningen gjennom hele belastningen holdes konstant til den forutbestemte verdien.

Transistoren Q4 sprer mye kraft, spesielt ved lave utgangsspenninger og høy strøm, og den er derfor installert på kjøleribben på baksiden av produktet.

Transistor Q3 bringer dagens gevinst til Q4, og samarbeidet fungerer som en PNP-transistor med høy effekt, høy forsterkning. De 25 volt reduseres til 12 volt gjennom den integrerte kretsregulatoren ICI. Denne spenningen brukes ofte som forsyningsspenning for CA3130 lCs, og den senkes i tillegg til 5,1 volt av zenerdioden ZDI for å bruke som referansespenning.

Spenningsreguleringen blir utført av lC3 som undersøker spenningen som bestemt av RV3 (O til 5,1 'volt) med utgangsspenningen delt på R14 og R15. Deleren gir en oppdeling på 4,2 (O til 21 volt) eller åtte (0 til 40 volt).

På den annen side i den høye enden er den oppnåelige spenningen begrenset til det punktet at regulatoren klarer å miste kontrollen ved høy strøm da spenningen gjennom filterkondensatoren når utgangsspenningen pluss noe 100 Hz krusning kan også bli funnet. Utgangen fra IC3 regulerer transistoren Q2 som deretter styrer utgangstransistoren på en slik måte at utgangsspenningen fortsetter å være konsistent uavhengig av linje- og belastningsforskjeller. 5,1 volt referansen tilbys til emitteren til Q2 til og med Q1.

Denne transistoren er faktisk et buffertrinn for å motvirke at 5,1 volt-linjen blir belastet. Strømstyring utføres av IC2 som analyserer spenningen bestemt av -RV1 (O til 0,55 volt) ved hjelp av spenningen som er opprettet rundt R7 av laststrømmen.

Hvis si 0,25 volt er definert på RV1 og strømmen tatt fra forsyningen er liten, vil utgangen til IC2 være nær 12 volt. Dette fører til at LED 2 lyser siden Q1-emitteren er på 5,7 volt.

Denne LED indikerer følgelig at denne forsyningen fungerer i spenningsreguleringsmodus. Hvis imidlertid den strømdrevne er forhøyet på en slik måte at spenningen rundt R7 er litt over 0,25 volt (i vår illustrasjon) kan utgangen fra IC2 synke. Når utgangen fra IC2 synker under rundt 4 volt, begynner Q2 å slå seg av gjennom LED 3 og D5. Resultatet av dette ville være å minimere utgangsspenningen slik at spenningen i hele R7 ikke klarer å svinge mer.

Mens dette skjer, forsøker spenningskomparatoren IC3 å motvirke problemet, og utgangen øker til 12 volt. IC2 bruker deretter mer strøm for å kompensere, og denne strømmen gir LED 3 til belysning, noe som betyr at forsyningen fungerer i strømgrense-modus.

For å sikre nøyaktig regulering blir spenningsfølerterminalene levert til utgangspunktene uavhengig av de som transporterer laststrømmen. Måleren inkluderer en millimeter bevegelse og leser utgangsspenningen (umiddelbart langs utgangsterminalene) eller strømmen (ved å måle spenningen rundt R7) som valgt fra frontpanelbryteren SV2

PCB-oppsett for 40V strømforsyningskrets

0-40V justerbar strømforsyning PCB-sporoppsett

0-40V strømforsyning PCB-komponentoverlegg

KONSTRUKSJON

Den foreslåtte PCB-oppsettet for denne 0-40V variable strømforsyningskretsen må brukes siden konstruksjonen gjør det enormt forenklet.

Komponentene må settes sammen på brettet for å sikre at polaritetene til dioder, transistorer, lCs og elektrolytika er riktige. BDl40 (Q3) må installeres på en slik måte at siden med metalloverflaten konfronteres i retning av lCl. En liten kjøleribbe må være boltet på transistoren som vist på bildet.

Hvis metallarbeidet som beskrevet er brukt, må det brukes en monteringsordning.

0-40V Meter tilkobling

a) Sett frontpanelet inn i fronten av rammen og fest dem med hverandre ved å montere måleren.

b) Fest utgangsterminalene, potensiometrene og målerbryteren på frontpanelet.

c) Katodene til lysdiodene (som vi brukte) hadde blitt utpekt av et hakk i kroppen som ikke kunne bli lagt merke til mens lysdiodene ble montert på frontpanelet.

Hvis dette høres ut med situasjonen din, må du redusere katodeterminalene litt mindre for å gjenkjenne dem, og deretter installere lysdiodene på plass.

d) Loddelengder på ledningen (ca. 180 mm lange) til transformatorens 240 volt terminaler, isoler terminalene ved hjelp av tape, og fest deretter transformatoren på plass inne i rammen.

f) Monter strømledningen og ledningsklemmen. ledning til strømbryteren, isoler terminalene og fest deretter bryteren på frontpanelet.

g) Fest kjøleribben og skru den på baksiden av rammen ved å bruke et par bolter - installer deretter krafttransistoren ved hjelp av isolasjonsskiver og silisiumfett.

h) Installer det monterte kretskortet på rammen med 10 mm avstandsstykker.

i) Koble transformatorens sekundær, likeretterdioder og filterkondensatorer. Diodeledningene er stive nok til ikke å ønske ekstra støtte.

j) Ledningene som involverer brettet og bryterne, kan muligens nå komme inn ved å koble til punkter med samsvarende bokstaver i frontpaneldiagrammet og komponentoverleggsdiagrammer. Den eneste behovet for etablering ville være å kalibrere måleren. Koble til et ekte voltmeter til utgangskontrollen til strømforsyningen, slik at den eksterne måleren dekrypterer 1 5 volt (eller 30 volt på det alternative oppsettet).

Deleliste for den foreslåtte strømforsyningskretsen på 40 V 2 amp

0-40V Deleliste for strømforsyning




Forrige: 3 Solid State Single IC 220V justerbare strømforsyningskretser Neste: 2 kompakt 12V 2 ampere SMPS-krets for LED-driver