Cara Merangka Litar Bekalan Kuasa Bangku yang Stabil

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Dalam catatan ini kita membincangkan bagaimana bekalan kuasa bangku yang efektif dan efisien, namun sangat murah, dan stabil dapat dirancang oleh mana-mana penggemar elektronik untuk menguji semua jenis projek elektronik dan prototaip dengan selamat.

Ciri utama yang mesti dimiliki oleh bekalan kuasa bangku adalah:



  • Harus dibina dengan komponen yang murah dan mudah didapati
  • Harus fleksibel dengan julat voltan dan arus, atau hanya mesti merangkumi kemudahan keluaran voltan dan arus berubah.
  • Harus dilindungi arus dan beban berlebihan.
  • Harus diperbaiki dengan mudah, sekiranya timbul masalah.
  • Harus cukup cekap dengan keluaran kuasanya.
  • Sekiranya memudahkan penyesuaian mengikut spesifikasi yang diinginkan.

Deskripsi umum

Sebilangan besar reka bentuk bekalan kuasa setakat ini menggabungkan penstabil siri linier. Reka bentuk ini menggunakan transistor lulus yang berfungsi seperti perintang berubah, yang diatur oleh dioda Zener.

Sistem bekalan kuasa siri ini lebih popular, mungkin kerana ia jauh lebih cekap. Kecuali beberapa kerugian kecil pada Zener dan perintang umpan, kerugian yang ketara hanya berlaku pada transistor lulus siri semasa tempoh ia membekalkan arus ke beban.



Walau bagaimanapun, satu kelemahan sistem bekalan kuasa siri ialah sistem ini tidak menyediakan litar pintas beban output. Maksudnya, semasa keadaan kesalahan output transistor lulus mungkin membenarkan arus besar mengalir melaluinya, akhirnya memusnahkan dirinya sendiri dan mungkin juga beban yang disambungkan.

Yang mengatakan, menambah a perlindungan litar pintas ke bekalan kuasa bangku siri dapat dengan cepat dilaksanakan melalui transistor lain yang dikonfigurasi sebagai tahap pengawal semasa.

The pengawal voltan berubah dicapai melalui transistor sederhana, maklum balas potensiometer.

Dua penambahan di atas membolehkan bekalan kuasa bangku simpanan siri serba boleh, kasar, murah, sejagat, dan hampir tidak dapat dihancurkan.

Dalam perenggan berikut, kita akan mempelajari secara ringkas bagaimana merancang berbagai tahap yang terlibat dalam bekalan kuasa bangku stabil yang standard.

Pengatur Voltan Transistor termudah

Cara cepat untuk mendapatkan voltan keluaran yang dapat disesuaikan adalah dengan menghubungkan dasar hantaran transistor dengan potensiometer dan diod Zener seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Dalam litar ini T1 dicoret sebagai pemancar-pengikut BJT , di mana voltan asasnya VB memutuskan voltan sisi pemancarnya VE. Kedua-dua VE dan VB akan saling berhubungan dengan tepat, dan hampir sama, mengurangkan penurunan hadapannya.

Voltan penurunan hadapan BJT biasanya 0.7 V, yang menunjukkan bahawa voltan sisi pemancar adalah:

VE = VB - 0.7

Menggunakan Gelung Maklum Balas

Walaupun perkara di atas reka bentuk senang dibina dan sangat murah , pendekatan jenis ini tidak memberikan peraturan kuasa yang hebat pada tahap voltan yang lebih rendah.

Inilah sebabnya mengapa kawalan jenis maklum balas biasanya digunakan untuk mendapatkan peraturan yang lebih baik di seluruh julat voltan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Dalam konfigurasi ini, voltan asas T1, dan oleh itu voltan output, dikawal oleh penurunan voltan merentasi R1, terutamanya disebabkan oleh arus yang ditarik oleh T2.

Apabila lengan gelangsar periuk VR1 berada di hujung tanah sebelah kanan, T2 menjadi terputus kerana sekarang asasnya menjadi dibumikan, yang membolehkan satu-satunya penurunan voltan melintasi R1 yang disebabkan oleh arus asas T1. Dalam keadaan ini voltan keluaran pada pemancar T1 hampir sama dengan voltan pemungut, dan dapat diberikan sebagai:

VE = Vin - 0.7 , di sini VE adalah voltan sisi pemancar T1, dan 0.7 adalah nilai penurunan voltan hadapan piawai untuk petunjuk dasar / pemancar BJT T1.

Oleh itu, jika bekalan input 15 V, keluarannya dijangka:

VE = 15 - 0.7 = 14.3 V

Sekarang, apabila lengan gelangsar periuk VR1 digerakkan ke ujung positif atas, akan menyebabkan T2 mengakses keseluruhan voltan sisi pemancar T1, yang akan menyebabkan T2 bertindak sangat keras. Tindakan ini akan menghubungkan secara langsung diod zener D1 dengan R1. Maknanya, sekarang voltan asas VB dari T1 akan sama dengan voltan zener Vz. Jadi outputnya adalah:

VE = Vz - 0.7

Oleh itu, jika nilai D1 adalah 6 V, voltan keluaran dijangka sama:

VE = 6 - 0,7 = 5,3 V , jadi voltan zener memutuskan voltan keluaran minimum yang boleh diperoleh daripada ini bekalan kuasa pas seri apabila periuk diputar pada keadaan terendah.

Walaupun perkara di atas mudah dan berkesan untuk membuat bekalan kuasa bangku, ia mempunyai kelemahan besar kerana tidak menjadi bukti litar pintas. Ini bermaksud, jika terminal output litar pintas secara tidak sengaja, atau arus beban yang berlebihan digunakan, T1 akan cepat panas dan terbakar.

Untuk mengelakkan keadaan ini, reka bentuk dapat ditingkatkan dengan menambahkan a ciri kawalan semasa seperti yang dijelaskan dalam bahagian berikut.

Menambah Perlindungan Litar Pendek Berat

Penyertaan T3 dan R2 yang mudah membolehkan reka bentuk litar bekalan kuasa bangku menjadi bukti litar pintas 100% dan arus terkawal . Dengan reka bentuk ini bahkan kekurangan pada output tidak akan menyebabkan kerosakan pada T1.

Cara kerja tahap ini dapat difahami sebagai berikut:

Sebaik sahaja arus keluaran cenderung melampaui nilai selamat yang ditetapkan, sejumlah besar perbezaan potensi di R2 dikembangkan, cukup untuk menghidupkan transistor T3 dengan keras.

Dengan T3 dihidupkan menyebabkan pangkalan T1 digabungkan dengan saluran pemancarnya, yang langsung mematikan konduksi T1, dan keadaan ini dikekalkan sehingga output pendek atau kelebihan beban dikeluarkan. Dengan cara ini T1 dilindungi dari sebarang keadaan output yang tidak diingini.

Menambah Ciri Arus Berubah

Dalam reka bentuk di atas, perintang sensor arus R2 dapat menjadi nilai tetap jika output diperlukan sebagai output arus tetap. Walau bagaimanapun, bekalan kuasa bangku yang baik seharusnya mempunyai julat yang berubah-ubah untuk voltan dan arus. Mengingat permintaan ini, pembatas semasa dapat dibuat disesuaikan hanya dengan menambahkan a perintang ubah dengan asas T3, seperti gambar di bawah:

VR2 membahagikan penurunan voltan merentasi R2 dan dengan itu membolehkan T3 untuk menghidupkan pada arus keluaran yang diingini.

Mengira Nilai Bahagian

Mari kita mulakan dengan perintang, R1 dapat dikira dengan formula berikut:

R1 = (Vin - MaxVE) hFE / Arus Keluaran

Di sini, sejak MaxVE = Anggur - 0.7

Oleh itu, kami mempermudah persamaan pertama sebagai R1 = 0.7hFE / Arus Keluaran

VR1 boleh menjadi periuk 10 k untuk voltan hingga 60 V

Limiter semasa R2 dapat dikira seperti yang diberikan di bawah:

R2 = 0.7 / Arus Output Maksimum

Arus keluaran maksimum harus dipilih 5 kali lebih rendah daripada Id maksimum T1, jika T1 diperlukan untuk berfungsi tanpa heatsink. Dengan heatsink besar yang dipasang pada T1, arus keluaran dapat 3/4 Id T1.

VR2 boleh menjadi 1k periuk atau pratetap.

T1 harus dipilih sesuai dengan keperluan arus keluaran. Peringkat T1 Id harus 5 kali lebih tinggi daripada arus keluaran yang diperlukan, jika hendak dikendalikan tanpa heatsink. Dengan memasang heatsink yang besar, penilaian T1 Id sekurang-kurangnya 1.33 kali lebih banyak daripada arus keluaran yang diperlukan.

Pengumpul / pemancar maksimum atau VCE untuk T1 semestinya dua kali ganda dari nilai spesifikasi voltan keluaran maksimum.

Nilai zener diod D1 dapat dipilih bergantung pada keperluan output voltan terendah atau minimum dari bekalan kuasa bangku.

Peringkat T2 akan bergantung pada nilai R1. Oleh kerana voltan merentasi R1 akan selalu 0.7 V, VCE T2 menjadi tidak penting, dan boleh menjadi nilai minimum. Id of T2 mestilah mampu menangani arus asas T1, seperti yang ditentukan oleh nilai R1

Peraturan yang sama berlaku untuk T3 juga.

Secara umum T2, dan T3 boleh menjadi transistor tujuan am isyarat kecil seperti BC547 atau mungkin a 2N2222 .

Reka Bentuk Praktikal

Setelah memahami semua parameter untuk merancang bekalan kuasa bangku yang disesuaikan, sudah waktunya untuk menerapkan data dalam prototaip praktikal, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Anda mungkin menemui beberapa komponen tambahan yang diperkenalkan dalam reka bentuk, yang hanya untuk meningkatkan kemampuan pengaturan litar.

C2 diperkenalkan untuk membersihkan sisa riak di pangkalan T1, T2.

T2 bersama dengan T1 membentuk a Pasangan Darlington untuk meningkatkan keuntungan keluaran semasa.

R3 ditambahkan untuk meningkatkan konduksi diod zener dan oleh itu untuk memastikan peraturan keseluruhan yang lebih baik.

R8 dan R9 ditambahkan untuk membolehkan voltan output diatur dalam julat tetap, yang tidak kritikal.

R7 menetapkan arus maksimum yang dapat diakses pada output, yaitu:

I = 0,7 / 0,47 = 1,5 amp, dan ini kelihatan agak rendah berbanding dengan peringkat Transistor 2N3055 . Walaupun ini mungkin menjadikan transistor sangat sejuk, mungkin dapat meningkatkan nilai ini hingga 8 amp jika 2N3055 dipasang di atas heatsink besar.

Menurunkan Disipasi untuk Meningkatkan Kecekapan

Kelemahan terbesar dengan pengatur linier berdasarkan transistor siri adalah penyebaran transistor dalam jumlah tinggi. Dan ini berlaku apabila perbezaan input / output tinggi.

Maksudnya, apabila voltan disesuaikan dengan voltan keluaran yang lebih rendah, transistor harus bekerja keras untuk mengawal lebihan voltan, yang kemudian dilepaskan sebagai haba dari transistor.

Sebagai contoh jika beban adalah LED 3.3 V, dan bekalan input ke bekalan kuasa bangku adalah 15 V, maka voltan output harus diturunkan menjadi 3.3 V yang kurang 15 - 3.3 = 11.7 V. Dan perbezaan ini ditukar menjadi haba oleh transistor, yang dapat berarti kehilangan kecekapan lebih dari 70%.

Walau bagaimanapun, masalah ini dapat diselesaikan dengan menggunakan a pengubah dengan penggulungan output voltan yang diketuk.

Contohnya pengubah mungkin mempunyai ketukan 5 V, 7.5 V, 10 V, 12 V, dan sebagainya.

Bergantung pada beban, keran dapat dipilih untuk memberi makan litar pengatur . Selepas ini, pot penyesuaian voltan litar dapat digunakan untuk menyesuaikan tingkat output dengan tepat ke nilai yang diinginkan.

Teknik ini akan meningkatkan kecekapan ke tahap yang sangat tinggi, yang membolehkan pemanas ke transistor menjadi lebih kecil dan padat.




Sebelumnya: Litar Pemancar Radio 2 Meter Ham Seterusnya: Litar Penerima Pemancar untuk Radio Ham 80 meter