Pri vytváraní rôznych elektronických zariadení skôr či neskôr vyvstáva otázka, čo použiť ako zdroj energie pre domácu elektroniku. Povedzme, že ste zostavili nejaký druh LED blikača, teraz ho musíte opatrne napájať z niečoho. Veľmi často sa na tieto účely používajú rôzne nabíjačky telefónov, počítačové zdroje a všetky druhy sieťových adaptérov, ktoré žiadnym spôsobom neobmedzujú prúd dodávaný do záťaže.
Čo keby, povedzme, na doske toho istého LED blikača náhodou zostali nepovšimnuté dve uzavreté dráhy? Pripojením k výkonnému počítačovému zdroju môže zostavené zariadenie ľahko zhorieť, ak sa na doske vyskytne chyba inštalácie. Práve preto, aby k takýmto nepríjemným situáciám nedochádzalo, existujú laboratórne zdroje s prúdovou ochranou. Keď vieme vopred, koľko prúdu spotrebuje pripojené zariadenie, môžeme zabrániť skratom a v dôsledku toho vyhoreniu tranzistorov a jemných mikroobvodov.
V tomto článku sa pozrieme na proces vytvárania práve takého napájacieho zdroja, ku ktorému môžete pripojiť záťaž bez strachu, že niečo vyhorí.
Schéma napájania
Obvod obsahuje čip LM324, ktorý kombinuje 4 operačné zosilňovače, namiesto nich je možné nainštalovať TL074. Operačný zosilňovač OP1 je zodpovedný za reguláciu výstupného napätia a OP2-OP4 monitoruje prúd spotrebovaný záťažou. Mikroobvod TL431 generuje referenčné napätie približne rovné 10,7 voltu, nezávisí od hodnoty napájacieho napätia. Variabilný odpor R4 nastavuje výstupné napätie; odpor R5 možno použiť na nastavenie rámca zmeny napätia tak, aby vyhovoval vašim potrebám. Prúdová ochrana funguje nasledovne: záťaž spotrebováva prúd, ktorý preteká cez nízkoodporový odpor R20, ktorý sa nazýva skrat, veľkosť poklesu napätia na ňom závisí od spotrebovaného prúdu. Operačný zosilňovač OP4 sa používa ako zosilňovač, zvyšujúci nízky pokles napätia na bočníku na úroveň 5-6 voltov, napätie na výstupe OP4 sa mení od nuly do 5-6 voltov v závislosti od záťažového prúdu. Kaskáda OP3 funguje ako komparátor, ktorý porovnáva napätie na svojich vstupoch. Napätie na jednom vstupe je nastavené premenným odporom R13, ktorý nastavuje prah ochrany a napätie na druhom vstupe závisí od zaťažovacieho prúdu. Akonáhle teda prúd prekročí určitú úroveň, na výstupe OP3 sa objaví napätie, ktoré otvorí tranzistor VT3, ktorý zase pritiahne základňu tranzistora VT2 k zemi a zatvorí ho. Uzavretý tranzistor VT2 zatvára napájanie VT1 a otvára napájací obvod záťaže. Všetky tieto procesy prebiehajú v priebehu niekoľkých sekúnd.
Rezistor R20 by sa mal odoberať s výkonom 5 wattov, aby sa zabránilo jeho možnému zahrievaniu pri dlhodobej prevádzke. Trimrový rezistor R19 nastavuje prúdovú citlivosť, čím je jeho hodnota vyššia, tým je možné dosiahnuť vyššiu citlivosť. Rezistor R16 upravuje hysteréziu ochrany, odporúčam nenechať sa uniesť zvyšovaním jeho hodnoty. Odpor 5-10 kOhm zabezpečí jasné prichytenie obvodu pri spustení ochrany, vyšší odpor spôsobí obmedzenie prúdu, keď napätie na výstupe úplne nezmizne.
Ako výkonový tranzistor môžete použiť domáci KT818, KT837, KT825 alebo importovaný TIP42. Osobitná pozornosť by sa mala venovať jeho chladeniu, pretože celý rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím sa na tomto tranzistore odvedie vo forme tepla. Preto by ste nemali používať napájací zdroj s nízkym výstupným napätím a vysokým prúdom, pretože zahrievanie tranzistora bude maximálne. Prejdime teda od slov k činom.
Výroba a montáž DPS
Plošný spoj je vyrobený metódou LUT, ktorá bola mnohokrát popísaná na internete.
Pridané na PCB Dióda vyžarujúca svetlo s odporom, ktorý nie je na obrázku vyznačený. Rezistor pre LED Vhodná je hodnota 1-2 kOhm. Toto Dióda vyžarujúca svetlo zapne sa pri spustení ochrany. Pridané sú aj dva kontakty označené slovom „Jamper“, po ich zopnutí sa napájací zdroj vysunie z ochrany a „vypadne“. Okrem toho bol medzi kolíky 1 a 2 mikroobvodu pridaný kondenzátor 100 pF, ktorý slúži na ochranu pred rušením a zabezpečuje stabilnú prevádzku obvodu.
Nastavenie napájacieho zdroja
Takže po zostavení obvodu ho môžete začať konfigurovať.Najprv dodávame energiu 15-30 voltov a meriame napätie na katóde čipu TL431, malo by sa približne rovnať 10,7 voltu. Ak je napätie privádzané na vstup napájacieho zdroja malé (15-20 voltov), odpor R3 by sa mal znížiť na 1 kOhm. Ak je referenčné napätie v poriadku, skontrolujeme činnosť regulátora napätia, pri otáčaní premenného odporu R4 by sa malo zmeniť z nuly na maximum. Ďalej otočíme odpor R13 do jeho najkrajnejšej polohy; ochrana sa môže spustiť, keď tento odpor pritiahne vstup OP2 k zemi. Medzi zem a vonkajší kolík R13, ktorý je pripojený k zemi, môžete nainštalovať odpor 50-100 Ohm. Na napájanie pripojíme ľubovoľnú záťaž, R13 nastavíme do krajnej polohy. Zvyšujeme výstupné napätie, prúd sa zvýši a v určitom okamihu bude ochrana fungovať. Požadovanú citlivosť dosiahneme orezávacím odporom R19, potom môžete namiesto neho spájkovať konštantný. Tým je proces montáže laboratórneho zdroja ukončený, môžete ho nainštalovať do puzdra a používať.
Indikácia
Na indikáciu výstupného napätia je veľmi vhodné použiť ukazovadlo. Digitálne voltmetre, hoci dokážu ukazovať napätie až do stotín voltu, neustále prebiehajúce čísla sú ľudským okom zle vnímané. Preto je racionálnejšie používať ukazovacie hlavy. Z takejto hlavy je veľmi jednoduché vyrobiť voltmeter - stačí k nej zaradiť orezávací odpor s nominálnou hodnotou 0,5 - 1 MOhm. Teraz musíte použiť napätie, ktorého hodnota je vopred známa, a pomocou orezávacieho rezistora upraviť polohu šípky zodpovedajúcej použitému napätiu. Šťastné stavanie!
