A fonte de alimentação do laboratório é um dos principais dispositivos do laboratório de rádio amador. Hoje vamos coletar e verificar um diagrama interessante. A opção apresentada neste artigo é bastante popular nos espaços abertos da World Wide Web sob o nome de uma fonte de alimentação simples e acessível.
Este esquema é reservado para um tópico do fórum separado, foi desenvolvido por uma pessoa com o apelido "olegrmz".
O esquema foi refinado repetidamente e atualmente há um total de cerca de uma dúzia de variações e modificações diferentes. Como exemplo, criaremos a primeira versão do autor. Mais instruções são obtidas no canal do AKA KASYAN no YouTube.
Algumas palavras sobre o esquema. De fato, é uma fonte de alimentação de laboratório completa com estabilização tanto em tensão quanto em corrente. A faixa de ajuste da tensão de saída é de 0V a 25V, a corrente é praticamente de 0 a 1.5-2A.
Se necessário, a tensão de saída desta fonte de alimentação pode ser de até 50V:
E a corrente é de pelo menos 10A. Para fazer isso, adicione transistores de potência.
O circuito funciona completamente no modo linear, fornece um ajuste muito suave da tensão e da corrente. Praticamente não há ondulações na tensão de saída.
O coração do circuito é um amplificador operacional duplo.
No lado esquerdo do circuito é um regulador de tensão.
Além disso, como você pode ver, existem dois estabilizadores de tensão completos.
Surge a pergunta: por que isso é necessário e por que não se limita a um? O segundo estabilizador é de 12V e bastante bom, mas o problema é que não mais que 30-35V podem ser fornecidos à sua entrada, mas o primeiro pode absorver facilmente tensões mais altas, mas sua tensão de saída não brilha com estabilidade. Nesse caso, um estabilizador parece cobrir as deficiências de outro. Durante a operação, eles quase não esquentam, pois alimentam apenas um amplificador operacional, cujo consumo atual é pequeno.
O amplificador operacional é alimentado por um segundo estabilizador de tensão de 12V. No circuito original, é usado um chip lm324, que inclui 4 opamps.
Mas como apenas dois canais estavam envolvidos no circuito, foi decidido substituir o amplificador operacional pelo chip lm358, ele contém apenas 2 opamps independentes.
Esse circuito também é interessante, pois o feedback da corrente controla a tensão de saída.
Quando a fonte de energia opera como um estabilizador de tensão, o primeiro amplificador operacional opera como um comparador e fornece uma tensão de saída estável, que é a referência para o segundo amplificador, no qual a regulação de tensão é construída.
O atual sistema limitador é clássico.
Uma tensão de referência é aplicada à entrada não inversora do primeiro amplificador operacional através de um divisor.
Além disso, quando a carga está conectada, a queda de tensão que se formará no sensor de corrente é comparada com a de referência. Com base na diferença no estado de saída do amplificador operacional, muda sem problemas.
Ao alterar à força a tensão de referência usando um resistor variável, na verdade forçamos o amplificador operacional a alterar sua tensão de saída, o que leva a uma abertura ou fechamento suave do transistor de potência e a uma alteração na corrente de saída da fonte de energia.
Transistor de potência. Em um exemplo específico, o autor usou 2SD1047.
É uma voltagem bastante alta, a corrente do coletor é 12A.
E a energia dissipada pelo coletor é de cerca de 100W.
O transistor de potência pode ser substituído por qualquer outro similar à corrente do coletor de 7A, também é desejável usar transistores no pacote TO-247 ou TO-3.
O circuito opera no modo linear; portanto, o transistor deve ser instalado em um radiador maciço; pode ser necessário fluxo de ar adicional. O radiador que o autor usa é muito pequeno, um radiador é muito mais necessário aqui.
O sinal do amplificador operacional é invertido por um transistor de baixa potência e alimentado à chave de pré-saída, que realmente controla o transistor de saída.
O circuito possui 2 resistores variáveis. Eles são necessários para um ajuste suave e preciso da tensão de saída.
Uma revolução completa do resistor de ajuste fino permite ajustes de tensão que variam de cerca de 3V. A imagem abaixo mostra um resistor que define o limite de tensão de saída.
Existem 3 jumpers na placa de circuito. Seria possível ficar sem eles, mas o autor estava com pressa durante o layout do quadro, em geral, poderia ter sido melhor, mas, no entanto, o quadro está totalmente operacional. Você pode fazer o download junto com o arquivo geral do projeto em esse link.
Um retificador com um eletrólito para fornecer energia é fornecido no quadro.
Todos os componentes de energia que aquecerão durante a operação estão localizados nas proximidades. Isso é necessário para facilitar a instalação em um radiador comum. Além disso, é necessário isolar todos os componentes da caixa do radiador com juntas especiais condutoras de calor e buchas plásticas.
Um retificador de entrada com uma corrente de 4-5A, mas é desejável fornecer um eletrólito de 10 amperes a 50-63V com uma capacitância de 2200uF.
Vamos começar os testes. Vamos começar com um simples - ajuste suave da tensão mínima de saída. A entrada é 30V, a tensão máxima de saída é de cerca de 23V, a tensão mínima é zero, o ajuste é muito suave, você pode definir pelo menos 10mV.
O consumo atual do estabilizador sem carga é de cerca de 10 a 20 mA, mas isso depende diretamente da tensão de saída, pois existe um resistor de carga na saída.
Não há queixas sobre a limitação da corrente, tudo funciona como deveria. Sob carga, a corrente é regulada com suavidade suficiente. O limite superior é de cerca de 1,5A, o limite inferior é de 60mA, mas jogar com o divisor apropriado (veja a imagem abaixo) pode ser feito ainda menos.
Agora, os contras desta fonte de alimentação. O problema é este: se você tentar um curto-circuito na unidade na corrente mínima, a corrente não será limitada e, se o transformador for potente, você poderá dizer adeus ao transistor de potência.
Mas é importante notar que nas versões subseqüentes o esquema foi finalizado e esse problema foi completamente resolvido.
Mas na corrente máxima, tudo funciona claramente, com um curto-circuito, a unidade lida perfeitamente.
Próximo teste - verificação do funcionamento do feedback, em outras palavras - estabilização durante surtos repentinos e quedas na tensão da rede. Simularemos quedas de tensão por outra fonte de energia de laboratório, que, de fato, alimentará nosso estabilizador. A tensão de saída do estabilizador é ajustada para 12V.
Como você pode ver, tudo está claro aqui, a tensão definida é mantida estável. Em seguida, verifique a estabilização da corrente, defina a corrente de saída como 1A e repita o mesmo teste.
Aqui também está tudo bem, a unidade também se comporta adequadamente, a corrente de saída não muda.
Só isso. Obrigado pela atenção. Até breve!
Vídeo do autor: