Alimentazione 13,8V 50A
Non è un segreto che i potenti transistor ad effetto di campo (noti anche come mosfet) possano funzionare anche con una caduta di tensione molto piccola ai loro capi. Sembrava molto allettante utilizzare questa proprietà in uno stabilizzatore di tensione ad alta corrente. Ho sviluppato il progetto di un alimentatore per apparecchiature a bassa tensione con una corrente massima fino a 50A.
Descrizione.
Una caratteristica speciale di questo design è la funzione di disconnettere il carico in caso di cortocircuito o sovracorrente. D'accordo: una qualità molto preziosa per un alimentatore...
Poiché la corrente di avviamento di un tale dispositivo può essere molto elevata, nessun interruttore meccanico, anche se molto potente, durerà a lungo. Ho dovuto introdurre un circuito di avvio graduale per l'alimentatore e quello che viene chiamato "standby" negli alimentatori dei computer. Un piccolo alimentatore sul trasformatore Tr2 è costantemente collegato alla rete; il suo compito è quello di controllare l'accensione/spegnimento della parte potente dell'unità e di generare una tensione maggiorata per alimentare lo stabilizzatore di riferimento. Quando è collegato alla rete, all'uscita del raddrizzatore appare una tensione costante di circa 24 volt. La presenza della tensione di standby è segnalata dal LED2 giallo (Ready). Quando si preme il pulsante S1 (Power ON), una tensione costante attraverso i suoi contatti viene fornita al gate del transistor T4, si apre istantaneamente, viene attivato il relè P2, che con i suoi contatti collega l'avvolgimento primario del trasformatore Tr1 alla rete. Per evitare la bruciatura dei contatti del relè P2 e il guasto dei diodi raddrizzatori, viene utilizzato un dispositivo di "avvio graduale": inizialmente la tensione di rete viene fornita attraverso un resistore collegato in serie R1, che limita la corrente di avviamento ed è deviata dai contatti del relè P1 solo dopo che la tensione sul condensatore C7 raggiunge il relè del livello di funzionamento. (12 volt circa). Successivamente, la tensione raddrizzata viene fornita allo stabilizzatore stesso. Il suo circuito è preso in prestito dalla scheda tecnica del chip TL431, che è la fonte della tensione di riferimento per lo stabilizzatore utilizzato. Ora - una sottigliezza che distingue questo circuito da quello standard raccomandato dal produttore - per aumentare l'efficienza dello stabilizzatore, cioè per ridurre la caduta di tensione attraverso l'elemento di regolazione, un'alimentazione separata dalla sorgente di riferimento dallo “standby " si usa. In questo caso la differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita dello stabilizzatore può essere di 2-3 volt (magari meno in generale, ma è meglio non rischiare) mentre il livello di ripple rimane molto, molto piccolo. Ora torniamo alla sala di controllo, dove abbiamo premuto il pulsante "Power ON", il transistor T4 è aperto, il che porta all'apertura del transistor T5, attraverso il quale viene fornita alimentazione alla sorgente di tensione di riferimento, i transistor di regolazione T1, T2 anche aperto, lo stabilizzatore entra in modalità operativa, quindi in uscita c'è una tensione stabile di 13,8 volt... Il LED1 (rosso) si accende e parte della tensione di uscita attraverso il resistore di regolazione e il diodo D7 va al gate T4. .. Questo è tutto, ora è possibile rilasciare il pulsante S1: il transistor T4 verrà tenuto aperto a causa della tensione di uscita dello stabilizzatore. Potrebbe sembrare un processo lungo, ma no: l'intera procedura di avvio richiede circa un secondo di tempo. A proposito, questa è un'ottima protezione contro l'accensione accidentale; è così che funziona la maggior parte dei dispositivi elettronici domestici. Per disattivare l'alimentazione è sufficiente premere brevemente il pulsante S2 (Power OFF). In questo caso, il transistor T4 si chiuderà, il relè P2 disconnetterà la parte di potenza dell'alimentatore dalla rete e allo stesso tempo il transistor T5 si chiuderà, il che porterà a una perdita di potenza alla sorgente di tensione di riferimento e, di conseguenza , alla disconnessione dello stabilizzatore. Quando si rilascia il pulsante S2, il dispositivo rimarrà in modalità standby, poiché non ci sarà tensione al gate T4... Una procedura simile si verifica in caso di cortocircuito (anche di brevissima durata) al uscita dell'alimentatore o quando interviene la protezione di corrente. Il risultato è sempre lo stesso: il dispositivo entra in modalità standby. Per facilitare il regime termico e ridurre l'area del radiatore, è stato utilizzato il raffreddamento ad aria forzata dell'unità. La velocità di rotazione del motore del ventilatore e, di conseguenza, l'efficienza del soffiaggio sono regolate da un semplice circuito sul transistor T6 in base alla temperatura del radiatore.
Dettagli, design e allestimento.
I parametri sono determinati principalmente dai trasformatori utilizzati e dalla struttura dell'intero dispositivo. Ho utilizzato tre trasformatori TPP318 in parallelo come trasformatore di potenza e un trasformatore di_cosa_non_so con una potenza di 20 watt per "sala operativa". Tre TPP318 fornivano una tensione raddrizzata e filtrata (prima dello stabilizzatore) di 20 volt al minimo e 16 volt con una corrente di 50 A. Un semplice calcolo mostra che anche alla corrente massima, la potenza dissipata dai transistor di regolazione non supera i 100 watt, che è inferiore alla potenza massima dissipata anche per un transistor... È possibile utilizzare potenti transistor di regolazione del tipo IRF150 o IRF250, come così come altri in custodie metalliche -3 e con una corrente massima superiore a 30A. Il trasformatore di servizio deve fornire 24 volt di tensione raddrizzata con una corrente di almeno 0,5 A.
Per migliorare e velocizzare la risposta della protezione, l'uscita del filo di controllo della tensione in uscita (al LED1) deve essere realizzata direttamente dai terminali positivi dell'alimentatore.
Relè P1 - REN34 e R-2 - REN33. La tensione di risposta di P-1 dovrebbe essere 12 V e P-2 - 24 V. È possibile utilizzare altri relè con tensioni operative adeguate e contatti sufficientemente potenti. Il ponte raddrizzatore nel locale di servizio è qualsiasi per una corrente di almeno 1 A, i diodi nel potente raddrizzatore sono KD2999A. Diodi D5 e D7: tutti quelli a basso consumo, ho usato 1N4001. Il limitatore di sovratensione è realizzato su un anello di ferrite da 2000NN del diametro di 40 mm, su cui sono avvolte 12 spire di doppio filo di rete. I condensatori di filtro e C8 sono ceramici, per una tensione di almeno 1KV. I restanti condensatori di blocco sono SMD, elettroliti - per una tensione operativa di almeno 25 volt. R3 e R4 sono spezzoni di filo grosso in lega ad alta resistenza lunghi 50 mm.
Un alimentatore correttamente assemblato non richiede alcuna regolazione particolare. Devi solo impostare l'esatta tensione di uscita utilizzando R14 e utilizzando R16 imposti la tensione minima sul gate T4 che lo mantiene aperto. Ciò accelera la risposta della protezione. Per il raffreddamento viene utilizzata una ventola del computer con una tensione operativa di 12 volt. Utilizzando un resistore trimmer, nello stato "freddo" viene impostata una piccola velocità di rotazione; all'aumentare della temperatura, la resistenza del termistore diminuisce, il che porta ad un aumento della tensione alla base T6 e ad un aumento della velocità di soffiaggio S1 e S2: qualsiasi, senza fissazione, i loro contatti possono avere una potenza molto bassa.
Quando si produce un alimentatore, è necessario tenere conto di tutte le raccomandazioni note per questo tipo di dispositivi: l'installazione deve essere eseguita con i fili più spessi e corti possibili, i terminali di uscita dovrebbero "trattenere" una corrente di decine di ampere. Dispositivo di misurazione: qualsiasi puntatore con uno shunt appropriato.
In qualche modo recentemente mi sono imbattuto in un circuito su Internet per un alimentatore molto semplice con la possibilità di regolare la tensione. La tensione può essere regolata da 1 Volt a 36 Volt, a seconda della tensione di uscita sull'avvolgimento secondario del trasformatore.
Dai un'occhiata da vicino all'LM317T nel circuito stesso! La terza gamba (3) del microcircuito è collegata al condensatore C1, ovvero la terza gamba è INPUT e la seconda gamba (2) è collegata al condensatore C2 e ad un resistore da 200 Ohm ed è un'USCITA.
Utilizzando un trasformatore, da una tensione di rete di 220 Volt si ottengono 25 Volt, non di più. Meno è possibile, niente di più. Quindi raddrizziamo il tutto con un ponte a diodi e appianiamo le increspature usando il condensatore C1. Tutto questo è descritto in dettaglio nell'articolo su come ottenere una tensione costante da una tensione alternata. Ed ecco la nostra carta vincente più importante nell'alimentatore: si tratta di un chip regolatore di tensione altamente stabile LM317T. Al momento in cui scrivo, il prezzo di questo chip era di circa 14 rubli. Anche più economico di una pagnotta di pane bianco.
Descrizione del chip
LM317T è un regolatore di tensione. Se il trasformatore produce fino a 27-28 volt sull'avvolgimento secondario, allora possiamo facilmente regolare la tensione da 1,2 a 37 volt, ma non alzerei l'asticella a più di 25 volt all'uscita del trasformatore.
Il microcircuito può essere eseguito nel pacchetto TO-220:
o nell'alloggiamento D2 Pack
Può far passare una corrente massima di 1,5 A, sufficiente per alimentare i tuoi gadget elettronici senza cadute di tensione. Cioè, possiamo emettere una tensione di 36 Volt con un carico di corrente fino a 1,5 A e allo stesso tempo il nostro microcircuito emetterà comunque 36 Volt: questo, ovviamente, è l'ideale. In realtà, diminuiranno frazioni di volt, il che non è molto critico. Con una grande corrente nel carico, è più consigliabile installare questo microcircuito su un radiatore.
Per assemblare il circuito abbiamo bisogno anche di un resistore variabile da 6,8 KiloOhm, o anche da 10 KiloOhm, oltre ad un resistore costante da 200 Ohm, preferibilmente da 1 Watt. Bene, inseriamo un condensatore da 100 µF in uscita. Schema assolutamente semplice!
Assemblaggio in hardware
In precedenza, avevo un pessimo alimentatore con transistor. Ho pensato: perché non rifarlo? Ecco il risultato ;-)
Qui vediamo il ponte a diodi GBU606 importato. È progettato per una corrente fino a 6 A, che è più che sufficiente per il nostro alimentatore, poiché erogherà al carico un massimo di 1,5 A. Ho installato LM sul radiatore utilizzando la pasta KPT-8 per migliorare il trasferimento di calore. Bene, tutto il resto, penso, ti è familiare.
Ed ecco un trasformatore antidiluviano che mi dà una tensione di 12 volt sull'avvolgimento secondario.
Imballiamo attentamente tutto questo nella custodia e rimuoviamo i fili.
Allora, cosa ne pensate? ;-)
La tensione minima che ho ottenuto è stata di 1,25 Volt e la massima è stata di 15 Volt.
Imposto qualsiasi voltaggio, in questo caso i più comuni sono 12 Volt e 5 Volt
Funziona tutto alla grande!
Questo alimentatore è molto comodo per regolare la velocità di un mini trapano, utilizzato per forare i circuiti stampati.
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L'alimentatore proposto (Fig. 1) è progettato per funzionare con un potente carico a bassa tensione, ad esempio con stazioni radio VHF FM con una potenza di uscita di circa 50 W ("Alinco DR-130"). I suoi vantaggi sono una bassa caduta di tensione sui diodi raddrizzatori e sul transistor di regolazione e la presenza di protezione da cortocircuito.
Tensione di rete attraverso contatti chiusi dell'interruttore SA1. il fusibile FU1 e il filtro di linea C5-L1-L2-C6 sono forniti all'avvolgimento I del trasformatore di potenza T1. Dall'avvolgimento secondario II T1, che viene prelevato dal centro, le tensioni a semionda positiva vengono fornite attraverso i diodi raddrizzatori VD2 e VD3 al condensatore del filtro di livellamento C9.
Al filtro è collegato uno stabilizzatore lineare con un elemento di regolazione basato su un transistor ad effetto di campo (FET) VT2. Per controllare questo transistor è necessaria una tensione di 2,5...3 V, quindi non è necessario un raddrizzatore separato per alimentare i circuiti di controllo CC, come ad esempio in. Per aumentare il coefficiente di stabilizzazione, lo stabilizzatore utilizza un "diodo zener regolabile" - il microcircuito DA1 TL431 (analogico domestico - KR142EN19). Il transistor VT1 è un transistor di adattamento, il diodo zener VD1 stabilizza la tensione nel suo circuito di base. La tensione di uscita dello stabilizzatore può essere calcolata utilizzando la formula approssimativa
Lo stabilizzatore funziona come segue. Diciamo che quando è collegato un carico, la tensione di uscita diminuisce. Quindi la tensione nel punto medio del divisore R5-R6 diminuisce, il microcircuito DA1 (come stabilizzatore parallelo) consuma meno corrente e la caduta di tensione sul suo carico (resistore R2) diminuisce. Questo resistore si trova nel circuito di emettitore del transistor VT2 e, poiché la tensione alla sua base è stabilizzata dal diodo zener VD1. il transistor si apre più forte, fornendo un aumento della tensione al gate del transistor di regolazione VT2. Quest'ultimo si apre di più e compensa la caduta di tensione all'uscita dello stabilizzatore. Ciò garantisce la stabilizzazione della tensione di uscita. La tensione di uscita è impostata dal resistore R6. Diodo Zener VD6. collegato tra la sorgente e la porta di VT2. serve a proteggere il PT dal superamento della tensione gate-source consentita ed è un elemento obbligatorio negli stabilizzatori con una tensione di ingresso di 15 V e superiore.
Questo alimentatore è una variante del dispositivo descritto in. Qui viene utilizzato lo stesso stabilizzatore con protezione, ma sono esclusi l'avvio a due stadi dell'alimentatore e il circuito di protezione da sovratensione. L'alimentatore ha aggiunto un misuratore per la tensione di uscita e la corrente di carico su un dispositivo indicatore PA1 (testa microamperometrica M2001 con una deviazione di corrente totale di 100 μA), un resistore aggiuntivo R7, uno shunt RS1, un condensatore di soppressione delle interferenze C12 e un interruttore SA2 ("Tensione/corrente"). Poiché la temperatura operativa del PT in questo alimentatore è più bassa, un PT di tipo IRF2505 viene utilizzato in un alloggiamento TO-220, che ha una resistenza termica maggiore rispetto a IRF2505S.
Il trasformatore TN-60 si trova in due modifiche: alimentato solo da una rete a 220 V e con una combinazione di avvolgimenti primari che consente di collegare il trasformatore a una rete con tensioni di 110.127. 220 e 237 V. Il collegamento degli avvolgimenti T1 in Fig. 1 è mostrato per una tensione di 237 V. Ciò viene fatto per ridurre la corrente a vuoto T1, ridurre il campo disperso e riscaldare il trasformatore e aumentare l'efficienza. Nelle reti con tensione ridotta (rispetto a 220 V), i terminali 2 e 4 degli avvolgimenti primari sono collegati tra loro. Invece del trasformatore TN-60, puoi utilizzare il TN-61.
Per ridurre la caduta di tensione sotto carico, viene utilizzato un circuito raddrizzatore del punto medio che utilizza diodi Schottky. l'inclusione degli avvolgimenti T1 è ottimizzata per distribuire uniformemente il carico su di essi. I circuiti di alimentazione sono installati utilizzando un cavo con una sezione del nucleo di almeno 1 mm2. I diodi Schottky vengono installati senza guarnizioni su un piccolo comune radiatore di un vecchio monitor di computer (piastra di alluminio), che, utilizzando i pin esistenti, viene saldato su una scheda su cui è posizionato un set di condensatori C9 (4 pezzi da 10.000 μF x 25 V ciascuno). Lo shunt RS1 per la misura della corrente di carico è il filo “positivo” che collega il bus sul circuito stampato dai pin C9 al terminale di connessione del carico.
Strutturalmente l'alimentazione è molto semplice (Fig. 2). La sua parete posteriore è un radiatore, la parete anteriore (pannello) è un pezzo di duralluminio di 4 tAtA di spessore della stessa lunghezza e larghezza. Le pareti sono fissate tra loro con 4 montanti in acciaio da 07 mm. Hanno fori terminali con filettatura M4. Ai perni inferiori è avvitato un ripiano in duralluminio di spessore 2 mm in base alle dimensioni del trasformatore (con 4 viti M4). Allo stesso modo, viene fissata una piastra di fibra di vetro o)jugata su un lato con uno spessore di 1,5 mm. su cui sono montati i condensatori C9 e un radiatore con diodi VD2, VD3. Sul pannello frontale sono presenti due coppie di terminali di uscita (paralleli), testa di misura PA1. regolatore di tensione in uscita R6, interruttore corrente/tensione SA2. portafusibile FU1 e interruttore di alimentazione SA1. L'alloggiamento dell'alimentatore (staffa a U) può essere piegato in acciaio dolce o assemblato da pannelli separati. Il radiatore per PT (123x123x20 mm) è stato utilizzato già pronto, dall'alimentatore della vecchia stazione radio VHF "Kama-R". La lunghezza dei perni di fissaggio è di 260 mm. ma può essere ridotto a 200 mm con un'installazione più fitta. Dimensioni delle piastre: duralluminio per T1 - 117,5x90x2 mm, fibra di vetro - 117,5x80x1,5 mm.
Bobine filtro di linea L1. L2 sono avvolti con un cavo di alimentazione piatto bifilare su un'asta di ferrite (400NN...600NN) dall'antenna magnetica del ricevitore radio (fino al riempimento). Lunghezza asta - 160...180 mm, diametro - 8...10 mm. I condensatori del tipo K73-17, progettati per una tensione operativa di almeno 500 V, sono saldati ai terminali delle bobine. Il filtro assemblato è avvolto in materiale non igroscopico, ad esempio cartone elettrico, sopra il quale viene realizzato uno schermo continuo di banda stagnata. Le cuciture dello schermo sono saldate, i cavi passano attraverso manicotti isolanti.
Uno stabilizzatore va bene per tutti, ma cosa succede se la corrente di carico supera il valore limite del transistor di controllo, ad esempio a causa di un cortocircuito nel carico? Obbedendo all'algoritmo di lavoro descritto. VT2 si aprirà completamente, si surriscalderà e fallirà rapidamente. Per protezione, è possibile utilizzare un circuito fotoaccoppiatore. In una forma leggermente modificata, questa protezione è presentata in Fig. 1.
Lo stabilizzatore parametrico sul diodo zener VD4 fornisce una tensione di riferimento di -6,2 V, i picchi di tensione e il rumore sono bloccati dal condensatore SY. La tensione di uscita dello stabilizzatore viene confrontata con la tensione di riferimento attraverso la catena di fotoaccoppiatori LED VU1-VD5-R10. La tensione di uscita dello stabilizzatore è superiore alla tensione di riferimento, pertanto polarizza la giunzione del diodo VD5. rinchiudendolo. Nessuna corrente scorre attraverso il LED. Quando i terminali di uscita dello stabilizzatore sono cortocircuitati sul terminale destro R10 secondo lo schema, la tensione negativa scompare, la tensione di riferimento apre il diodo VD5. Il LED del fotoaccoppiatore si accende e il fototriac del fotoaccoppiatore viene attivato. che chiude il cancello e la sorgente del VT2. Il transistor di regolazione si chiude, cioè La corrente di uscita dello stabilizzatore è limitata. Per tornare alla modalità operativa dopo l'intervento della protezione, l'alimentazione viene disattivata tramite SA1. eliminare il cortocircuito e riaccendere. In questo caso, il circuito di protezione ritorna in modalità standby.
L'uso di tali stabilizzatori con una bassa caduta di tensione attraverso la CC rende superflua la protezione dell'apparecchiatura alimentata dall'eccesso di tensione derivante dalla rottura del transistor di controllo. In questo caso, la tensione di uscita aumenta solo di 0,5...1 V, che di solito rientra negli standard di tolleranza per la maggior parte delle apparecchiature.
La maggior parte degli elementi di alimentazione (cerchiati con linee tratteggiate in Fig. 1) sono posizionati su un circuito stampato di 52x55 mm. il cui disegno è mostrato in Fig. 3, e la posizione delle parti sulla scheda è mostrata in Fig. 4. Il pannello è realizzato in fibra di vetro a doppia faccia con uno spessore di 1...1,5 mm. La lamina sul lato inferiore della scheda è collegata al bus di uscita negativo dello stabilizzatore ("messa a terra" in Fig. 1) con un filo separato. I cavi liberi dell'accoppiatore ottico VU1 non devono essere saldati da nessuna parte. Sulla scheda sono presenti dei fori dove vengono saldate le parti, ma l'installazione può essere effettuata dall'alto, dal lato dei conduttori stampati, senza praticare fori. In questo caso il disegno della scheda corrisponde alla Fig. 4. Un disegno della scheda su cui si trova il dissipatore di calore con diodi e condensatori di filtro è mostrato in Fig. 5.
Prima di assemblare l'alimentatore, assicurarsi di controllare le caratteristiche nominali di tutte le parti e la loro funzionalità. Connessioni
all'interno dell'alimentatore sono realizzati con fili spessi e di lunghezza minima. Parallelamente a tutti i condensatori all'ossido, i condensatori ceramici con una capacità di 0,1...0,22 μF sono saldati direttamente ai loro terminali.
Il misuratore di corrente può essere calibrato collegando un carico regolabile ai terminali di uscita dell'alimentatore in serie ad un amperometro per una corrente di 2...5 A. Avendo impostato la corrente sull'amperometro, ad esempio 2 A, selezioniamo una tale lunghezza di filo (shunt), torcendo un anello da esso in modo che l'ago devii PA1 sia di 20 divisioni (su una scala di 100).
Spostiamo SA2 in un'altra posizione, colleghiamo un voltmetro di controllo all'uscita dell'alimentatore, selezioniamo la resistenza R7 (invece è possibile accendere un resistore di regolazione con una resistenza di almeno 220 kOhm), ci assicuriamo che le letture di PA1 coincidano con le letture del voltmetro.
Quando si lavora con apparecchiature di trasmissione radio, è necessario evitare interferenze con le parti dello stabilizzatore e con i cavi in entrata e in uscita. A tale scopo, sui terminali di uscita dell'alimentatore (Fig. 1) deve essere inserito un filtro simile al filtro di rete, con l'unica differenza che le bobine devono essere avvolte su un anello di ferrite o un tubo di ferrite, utilizzato nei vecchi monitor e nei televisori di fabbricazione estera, contengono solo 2-3 giri di filo isolato di grande sezione e i condensatori possono essere presi con una tensione operativa inferiore.
Letteratura
1. V. Nechaev. Potente modulo stabilizzatore di tensione basato su un transistor ad effetto di campo. - Radio. 2005. N. 2, pag. 30.
2. Stabilizzatore con caduta di tensione molto bassa.
3. V. Besedin. Difendersi... - Radiomir, 2008. N. 3. C.12-
4. Stabilizzatore di filamento di precisione. -klausmobile.narod.ru/appnoIes/an_11_fetreg_r.htm
V. BESEDIN, Tjumen'.
Il compito era: realizzare un alimentatore per il ricetrasmettitore KEWOOD TS-850 HF invece di un alimentatore a commutazione guasto, che si è rotto durante un forte temporale estivo, l'antenna in quel momento non era spenta e quando era accesa, il l'interruttore automatico nel pannello dell'appartamento è stato interrotto. Dopo aver letto le discussioni sugli alimentatori fatti in casa su vari forum, siamo giunti alla conclusione che dobbiamo realizzare un trasformatore alimentatore fatto in casa, anche se non sarà molto leggero, ma in ogni caso può essere riparato a casa, soprattutto perché abbiamo in stock moltissimi pezzi di hardware diversi e sarebbe un peccato non usarli.
- La prima domanda è: qual è la corrente massima per cui deve essere prodotto? Secondo i dati del passaporto, il consumo massimo di corrente del TS-850 è di 22 Ampere, in realtà consuma meno corrente; La tensione di uscita per il ricetrasmettitore è standard: 13,8 Volt.
- Iniziamo a selezionare il trasformatore appropriato, la sua potenza dovrebbe essere di circa 13,8 V * 22 A = 303,6 W. Se analizziamo attentamente le caratteristiche di potenza, i trasformatori delle serie TN e TPP hanno una potenza massima di 200 W, il che significa che dobbiamo selezionare due trasformatori e in totale la potenza nominale sarà di 400 W. A prima vista, i trasformatori TPP-317, TPP-318, TPP-320 sono adatti (guardiamo prima di tutto in termini di potenza e corrente) e se gli avvolgimenti sono collegati in parallelo e in serie, allora il trasformatore TPP-320 è più adatto nella quantità di 2- x pezzi.
Per aumentare l'affidabilità dell'alimentazione alla corrente massima, si è deciso di aumentare il numero di transistor di uscita, oltre a ridurre la corrente che passa attraverso i transistor di uscita (la corrente è divisa per il numero di transistor), di conseguenza, il calore la generazione su ciascun interruttore è ridotta, il che è molto importante.
Il design del radiatore con quattro transistor installati su di esso, in questo caso sono stati utilizzati i transistor nel pacchetto TO-3, nella versione originale si prevedeva di fornire KT819G, ma come risultato del test di diversi circuiti di alimentazione, l'alimentazione I transistor domestici sono finiti e ho dovuto comprarne di importati - 2N3055, che sono economici, anche se oggi sono disponibili semiconduttori più potenti. Il circuito di alimentazione del R. RAVETTI (I1RRT), in fase di test, a mio parere, ha mostrato le migliori caratteristiche con la semplicità del circuito.
La foto mostra i transistor installati sul radiatore e i resistori di equalizzazione a filo avvolto con un valore nominale di circa 0,1 Ohm. Si prevede di installare due di queste strisce con un radiatore, che alla fine ammonterà a 8 transistor collegati in parallelo. Il circuito viene assemblato mediante installazione a parete, l'alloggiamento viene selezionato in base alle dimensioni appropriate dal dispositivo 30,5x13,0x20,0 cm.
Il ricetrasmettitore HF Kenwood TS-850 è collegato ad un alimentatore a trasformatore autocostruito; in modalità di ricezione il ricetrasmettitore consuma circa 2 ampere, come si può vedere dal quadrante amperometrico.
Nella foto, il consumo di corrente del ricetrasmettitore HF Kenwood TS-850 dall'alimentatore durante la trasmissione in modalità CW è di 15 ampere (sotto carico, la tensione di alimentazione è di 13,6 volt - vedere la lettura della scala del voltmetro a sinistra dell'amperometro) , nella foto a destra c'è il trasformatore TPP-320.
Questo alimentatore può essere utilizzato per FT-840, FT-850, FT-950, IC-718, IC 746pro, IC -756pro, TS-570, TS 590S e altri ricetrasmettitori simili.
Alimentazione 13,8V 25-30A per un moderno ricetrasmettitore HF
Negli ultimi anni, sempre più radioamatori nella CSI hanno utilizzato apparecchiature di fabbricazione straniera per operare in onda. Per alimentare la maggior parte dei modelli più comuni di ricetrasmettitori ICOM, KENWOOD, YAESU è necessario un alimentatore esterno che soddisfi una serie di importanti requisiti tecnici. Secondo le istruzioni per l'uso del ricetrasmettitore, deve avere una tensione di uscita di 13,8 V con una corrente di carico fino a 25-30 A. L'intervallo di ondulazione della tensione di uscita non è superiore a 100 mV. L'alimentatore non deve in nessun caso costituire una fonte di interferenze ad alta frequenza. Lo stabilizzatore deve disporre di un sistema di protezione affidabile contro i cortocircuiti e contro la comparsa di una maggiore tensione in uscita, operante anche in situazioni di emergenza, ad esempio in caso di guasto dell'elemento di controllo principale. Il design descritto soddisfa pienamente i requisiti specificati, inoltre è semplice e costruito su una base di elementi accessibili. Le principali caratteristiche tecniche sono le seguenti:
- Tensione di uscita, V 13,8
- Corrente di carico massima, A 25 (30)
- Intervallo di ondulazione della tensione di uscita, non superiore a mV 20
- Efficienza alla corrente 25 (30) A non inferiore, % 60
L'alimentatore è realizzato secondo un progetto tradizionale con trasformatore di potenza funzionante ad una frequenza di rete di 50 Hz. Un'unità per limitare la corrente di spunto è inclusa nel circuito dell'avvolgimento primario del trasformatore. Ciò avviene perché all'uscita del ponte raddrizzatore è installata una capacità di filtro molto grande, 110.000 μF, che rappresenta un circuito quasi in cortocircuito nel momento in cui viene applicata la tensione di rete. La corrente di carica è limitata da R1. Dopo circa 0,7 secondi, il relè K1 viene attivato e i suoi contatti chiudono un resistore limitatore, che successivamente non influisce sul funzionamento del circuito. Il ritardo è determinato dalla costante di tempo R4C3. Uno stabilizzatore di tensione di uscita è assemblato sui transistor VT10, VT9, VT3-VT8. Durante lo sviluppo, è stato preso come base il circuito, che ha una serie di proprietà utili. Innanzitutto, i terminali del collettore dei transistor di potenza sono collegati al filo di terra. Pertanto, i transistor possono essere montati su un radiatore senza guarnizioni isolanti. In secondo luogo, implementa un sistema di protezione da cortocircuito con una caratteristica di caduta inversa, Fig. 2. Di conseguenza, la corrente di cortocircuito sarà molte volte inferiore al massimo. Il fattore di stabilizzazione è superiore a 1000. La differenza di tensione minima tra ingresso e uscita con una corrente di 25 (30) A è 1,5 V. La tensione di uscita è determinata dal diodo zener VD6 e sarà circa 0,6 V maggiore della sua tensione di stabilizzazione. La soglia di protezione corrente è determinata dal resistore R16. All'aumentare della sua potenza, la corrente operativa diminuisce. L'entità della corrente di cortocircuito dipende dal rapporto tra i resistori R5 e R17. Maggiore è R5, minore è la corrente di cortocircuito. Tuttavia, non vale la pena provare ad aumentare in modo significativo la valutazione di R5, poiché l'avvio iniziale dello stabilizzatore viene effettuato attraverso lo stesso resistore, che può diventare instabile con una tensione di rete ridotta. Il condensatore C5 impedisce l'autoeccitazione dello stabilizzatore alle alte frequenze. Il circuito di emettitore dei transistor di potenza include resistori di equalizzazione da 0,2 Ohm per la versione da 25 A dell'alimentatore, o da 0,15 Ohm per quella da 30 A. La caduta di tensione su uno di essi viene utilizzata per misurare la corrente di uscita. Un'unità di protezione di emergenza è assemblata sul transistor VT11 e sul tiristore VS1. È progettato per impedire che l'alta tensione raggiunga l'uscita in caso di guasto dei transistor di controllo. Il suo diagramma è preso in prestito da. Il principio di funzionamento è molto semplice. La tensione sull'emettitore VT11 è stabilizzata da un diodo zener VD7 e alla base è proporzionale all'uscita. Se sull'uscita appare una tensione maggiore di 16,5 V, il transistor VT11 si aprirà e la corrente del collettore aprirà il tiristore VS1, che bypasserà l'uscita e farà bruciare il fusibile F3. La soglia di risposta è determinata dal rapporto tra i resistori R22 e R23. Per alimentare la ventola M1, viene utilizzato uno stabilizzatore separato, basato sul transistor VT1. Questo viene fatto in modo che in caso di cortocircuito in uscita o dopo l'attivazione del sistema di protezione di emergenza, la ventola non si fermi. Un circuito di allarme è assemblato sul transistor VT2. Quando si verifica un cortocircuito in uscita o dopo che il fusibile F3 si brucia, la caduta di tensione tra l'ingresso e l'uscita dello stabilizzatore diventa superiore a 13 V, la corrente attraverso il diodo zener VD5 apre il transistor VT2 e il cicalino BF1 emette un suono segnale.
Qualche parola sull'elemento base. Il trasformatore T1 deve avere una potenza complessiva di almeno 450 (540) W e produrre una tensione alternata di 18 V sull'avvolgimento secondario con una corrente di 25 (30) A. Le conclusioni dall'avvolgimento primario sono tratte ai punti 210, 220, 230, 240 V e servono per ottimizzare l'efficienza dell'unità in base alla tensione di rete nel luogo specifico di funzionamento. Il resistore limitatore R1 è a filo avvolto, con una potenza di 10 W. Il ponte raddrizzatore VD1 deve essere progettato per un flusso di corrente di almeno 50 A, altrimenti, quando interviene il sistema di protezione di emergenza, si brucia prima del fusibile F3. La capacità C1 è composta da cinque condensatori da 22000 μF 35 V collegati in parallelo. Alla resistenza R16, alla massima corrente di carico, la potenza dissipata è di circa 20 W, è costituita da 8-12 resistori C2-23-2W da 150 Ohm collegati in parallelo. Il numero esatto viene selezionato quando si imposta la protezione da cortocircuito. Per indicare il valore della tensione di uscita PV1 e della corrente di carico PA1, vengono utilizzate teste di misura con una deviazione di corrente della freccia fino all'ultima divisione della scala di 1 mA. Il ventilatore M1 deve avere una tensione di funzionamento di 12V. Questi sono ampiamente utilizzati per il raffreddamento dei processori nei personal computer. Il relè K1 Relpol RM85-2011-35-1012 ha una tensione di avvolgimento operativa di 12 V e una corrente di contatto di 16 A con una tensione di 250 V. Può essere sostituito da un altro con parametri simili. La selezione di transistor potenti dovrebbe essere affrontata con molta attenzione, poiché un circuito con connessione parallela ha una caratteristica spiacevole. Se durante il funzionamento, per qualche motivo, uno dei transistor collegati in parallelo si rompe, ciò porterà al guasto immediato di tutti gli altri. Prima dell'installazione, ciascun transistor deve essere controllato con un tester. Entrambe le transizioni dovrebbero suonare nella direzione in avanti e nella direzione opposta la deviazione dell'ago dell'ohmmetro impostato sul limite x10 Ω non dovrebbe essere visibile all'occhio. Se questa condizione non viene soddisfatta, il transistor è di scarsa qualità e potrebbe guastarsi in qualsiasi momento. L'eccezione è il transistor VT9. È composito e all'interno della custodia le giunzioni dell'emettitore sono derivate da resistori, il primo da 5K, il secondo da 150 Ohm. Vedi fig. 2.
Quando si chiama nella direzione opposta, l'ohmmetro indicherà la loro presenza. La maggior parte dei transistor può essere sostituita con analoghi domestici, anche se con qualche peggioramento delle prestazioni. Analogo a BD236-KT816, 2N3055-KT819BM (necessariamente in custodia metallica) o meglio KT8101, VS547-KT503, VS557-KT502, TIP127-KT825. A prima vista, potrebbe sembrare che l'uso di sei transistor come elemento di controllo principale non sia necessario e che puoi farcela con due o tre. Dopotutto, la corrente massima consentita del collettore di 2N3055 è di 15 ampere. Un 6x15=90 A! Perché una tale riserva? Ciò avviene perché il coefficiente di trasferimento di corrente statico del transistor dipende fortemente dall'entità della corrente del collettore. Se a una corrente di 0,3-0,5 A il suo valore è 30-70, a 5-6 A è già 15-35. E a 12-15 A - non più di 3-5. Ciò può portare ad un aumento significativo dell'ondulazione all'uscita dell'alimentatore con una corrente di carico vicina al massimo, nonché a un forte aumento della potenza termica dissipata dal transistor VT9 e dalla resistenza R16. Pertanto, in questo circuito non è consigliabile rimuovere una corrente superiore a 5 A da un transistor 2N3055. Lo stesso vale per KT819GM, KT8101. Il numero di transistor può essere ridotto a 4 utilizzando dispositivi più potenti, ad esempio 2N5885, 2N5886. Ma sono molto più costosi e più scarsi. Il tiristore VS1, come il ponte raddrizzatore, deve essere progettato per un flusso di corrente di almeno 50 A.
Nella progettazione dell'alimentatore è necessario tenere conto di diversi punti importanti. Il ponte a diodi VD1, i transistor VT3-VT8, VT9 devono essere installati su un radiatore con una superficie totale sufficiente a dissipare una potenza termica di 250 W. Nel progetto dell'autore, è costituito da due parti, che fungono da pareti laterali del corpo, e hanno un'area effettiva di 1800 cm ciascuna. Il transistor VT9 è installato attraverso una guarnizione isolante termoconduttiva. L'installazione di circuiti ad alta corrente deve essere eseguita con un filo con una sezione trasversale di almeno 5 mm. Il terreno e i punti positivi dello stabilizzatore dovrebbero essere punti, non linee. Il mancato rispetto di questa regola può portare ad un aumento dell'ondulazione della tensione di uscita e persino all'autoeccitazione dello stabilizzatore. Una delle opzioni che soddisfa questo requisito è mostrata in Fig. 4.
Cinque condensatori che formano la capacità C1 e il condensatore C6 sono disposti in cerchio sul circuito stampato. L'area formata nella parte centrale funge da bus positivo, mentre il settore collegato al negativo del condensatore C6 funge da bus negativo. Il terminale inferiore del resistore R16, l'emettitore VT10, il terminale inferiore del resistore R19 sono collegati al pad centrale con fili separati. (R16 - filo con una sezione di almeno 0,75 mm) Il terminale destro R17 secondo lo schema, l'anodo VD6, i collettori VT3-VT8 sono collegati al meno C6, ciascuno anche con un filo separato. Il condensatore C5 è saldato direttamente ai terminali del transistor VT9 o posizionato in prossimità di esso. Non è necessario rispettare la regola di messa a terra del punto per gli elementi dello stabilizzatore di tensione di alimentazione del ventilatore, del limitatore di corrente di spunto e del dispositivo di allarme e la loro progettazione può essere arbitraria. Il dispositivo di protezione di emergenza è assemblato su una scheda separata ed è collegato direttamente ai terminali di uscita dell'alimentatore dall'interno della custodia.
Prima di iniziare la configurazione, è necessario prestare attenzione al fatto che l'alimentatore descritto è un dispositivo elettrico abbastanza potente, quando si lavora con cui sono richieste cautela e rigoroso rispetto delle norme di sicurezza. Prima di tutto, non dovresti affrettarti a collegare immediatamente l'unità assemblata a una rete a 220 V, devi prima verificare la funzionalità dei componenti principali del circuito; Per fare ciò, impostare il cursore del resistore variabile R6 nella posizione più a destra secondo lo schema e il resistore R20 in alto. Dei resistori che formano R16, solo uno deve essere installato a 150 Ohm. Il dispositivo di protezione d'emergenza deve essere temporaneamente disabilitato dissaldandolo dal resto del circuito. Successivamente, applicare una tensione di 25 V al condensatore C1 da un alimentatore da laboratorio con una corrente di protezione da cortocircuito di 0,5-1 A. Dopo circa 0,7 secondi, il relè K1 dovrebbe funzionare, la ventola dovrebbe accendersi e una tensione di 13,8 V. dovrebbe apparire in uscita Il valore della tensione di uscita può essere modificato selezionando un diodo zener VD6. Controllare la tensione sul motore della ventola, dovrebbe essere di circa 12,2 V. Successivamente, è necessario calibrare il voltmetro. Collegare un voltmetro di riferimento, preferibilmente digitale, all'uscita dell'alimentatore e regolando R20 impostare la freccia del dispositivo PV1 sulla divisione corrispondente alle letture del voltmetro di riferimento. Per configurare il dispositivo di protezione di emergenza, è necessario applicargli una tensione di 10-12 V da una fonte di alimentazione regolata da laboratorio attraverso un resistore da 10-20 Ohm 2 W (In questo caso, deve essere scollegato dal resto circuito!) Accendere il voltmetro in parallelo con il tiristore VS1. Successivamente, aumentare gradualmente la tensione e annotare l'ultima lettura del voltmetro, dopodiché le sue letture scenderanno bruscamente al valore di 0,7 V (il tiristore si è aperto). Selezionando il valore di R23, impostare la soglia di risposta a 16,5 V (la tensione di alimentazione massima consentita del ricetrasmettitore secondo le istruzioni operative). Successivamente collegare il dispositivo di protezione di emergenza al resto del circuito. Ora puoi accendere l'alimentazione a una rete da 220 V. Successivamente, dovresti configurare il circuito di protezione da cortocircuito. Per fare ciò, collegare un potente reostato con una resistenza di 10-15 Ohm all'uscita dell'alimentatore tramite un amperometro per una corrente di 25-30 A. Riducendo gradualmente la resistenza del reostato dal valore massimo a zero, rimuovere la caratteristica del carico. Dovrebbe avere la forma mostrata nella Figura 2, ma con una curva ad una corrente di carico di 3-5 A. Quando la resistenza del reostato è vicina allo zero, dovrebbe suonare un allarme sonoro. Successivamente si dovranno saldare uno ad uno i restanti resistori (da 150 Ohm ciascuno) che compongono la resistenza R16, controllando ogni volta il valore della corrente massima fino a quando il suo valore sarà di 26-27 A per la versione da 25 A o 31- 32A per il 30 amp. Dopo aver impostato la protezione da cortocircuito, è necessario calibrare il dispositivo di misurazione della corrente di uscita. Per fare ciò, impostare la corrente di carico su 15-20 A utilizzando un reostato e regolare il resistore R6 per ottenere le stesse letture dal comparatore PA1 e dall'amperometro di riferimento. A questo punto la configurazione dell'alimentatore può essere considerata completata e si possono iniziare i test termici. Per fare ciò, è necessario assemblare completamente il dispositivo, utilizzare un reostato per impostare la corrente di uscita su 15-20 A e lasciarlo acceso per diverse ore. Quindi assicurarsi che non ci siano guasti nell'unità e che la temperatura degli elementi non superi i 60-70 C. Ora è possibile collegare l'unità al ricetrasmettitore ed eseguire un controllo finale in condizioni operative reali. Va inoltre ricordato che l'alimentatore comprende un sistema di controllo automatico. Potrebbe essere influenzato da interferenze ad alta frequenza che si verificano quando il trasmettitore del ricetrasmettitore funziona con un percorso di alimentazione dell'antenna che ha un valore SWR elevato o una corrente di asimmetria. Sarebbe quindi utile realizzare almeno il più semplice induttore di protezione avvolgendo 6-10 spire del cavo che collega l'alimentazione al ricetrasmettitore su un anello di ferrite con permeabilità 600-3000 del diametro corrispondente.
