⚡️Лабораторный блок питания своими руками
На чтение 5 мин Опубликовано Обновлено
В радиолюбительской практике всегда необходим лабораторный источник питания с широким диапазоном выходных напряжений и достаточным запасом тока нагрузки. Предлагается одна из таких несложных конструкций, позволяющая подключать несколько разных устройств одновременно.
При ремонте, разработке либо моделировании радиолюбительских конструкций иногда возникает необходимость иметь несколько источников питания. Предлагаемый блок питания позволяет получить четыре ступени регулируемого стабилизированного напряжения, плюс четыре ступени фиксированного нестабилизированного напряжения. Также есть возможность одновременно подключать нагрузку по переменному току выборочно от 6 до 28 В.
В радиолюбительской литературе встречается много схем (конструкций) лабораторных источников питания с большим диапазоном регулируемого выходного напряжения и большим максимальным током нагрузки.
Так, например, при входном напряжении 20В и выходном 15В падение напряжения на транзисторе составит 5 Вт. При токе нагрузки 5А на транзисторе будет выделяться мощность 25 Вт. Если же установить выходное напряжение 5В при неизменном входном, падение напряжения на транзисторе составит 15 В. Соответственно, при том же токе нагрузки, равном 5 А, на транзисторе будет выделяться уже 75 Вт мощности, что потребует увеличения площади охлаждающего радиатора, либо применения более мощного силового транзистора.
Чтобы не превысить мощность, рассеиваемую транзистором в данном примере (25 Вт), ток нагрузки при выходном напряжении 5В не должен превышать 1,66 А. Чтобы получить максимальный ток нагрузки при уменьшении выходного напряжения, необходимо снижать входное напряжение, выполнив отводы от вторичной обмотки трансформатора.
Предлагаемая принципиальная электрическая схема (рис. 1) позволяет получить четыре ступени регулируемого стабилизированного выходного напряжения с возможностью получения максимального тока на каждой ступени. Входное напряжение переключается с помощью SA2.1, SA3.1, в качестве которых используются тумблеры. Преимущество использования тумблеров — малые габариты (по сравнению с галетными переключателями), возможность коммутировать большие токи, двумя тумблерами можно получить четыре варианта выходного напряжения.
При изменении входного напряжения потребуется изменять и источник опорного напряжения для каждой ступени. В качестве источника опорного напряжения используется стабилитрон VD2, который питается от отдельного выпрямителя, выполненного на диодной сборке VDS1, подключенного к дополнительной обмотке трансформатора. Такое подключение стабилитрона улучшает стабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки.
Опорное напряжение со стабилитрона через делители R2…R5, переключатели SA2.
2, SA3.2 и потенциометр R11 поступает на базу VТ1. Наличие отдельного выпрямителя и делителя R2…R5 позволяет обойтись одним стабилитроном для получения четырех ступеней опорного напряжения. SA2 и SA3 на схеме показаны в нижнем положении, варианты выходных напряжений — на рис. 2.
На тиристоре VS1 выполнена защита стабилизированного блока питания от КЗ в нагрузке. В цепь нагрузки включен резистор R12, при превышении определенного тока падающее на нем напряжение поступает на управляющий электрод VS1, который открывается, шунтируя опорное напряжение на потенциометре R11. В результате транзисторы VT1…VT3 запираются, напряжение на выходе пропадает. Для возврата защиты в исходное состояние необходимо кратковременно нажать кнопку SB1.
Из-за высокого быстродействия защиты при подключении нагрузки, имеющей на входе емкость (начиная от 1,5…2 мкФ), из-за броска зарядного тока происходит ложное срабатывание защиты. В этом случае необходимо сначала подключить нагрузку, и лишь потом выставить нужное напряжение.
С клеммы XS6 снимается регулируемое стабилизированное напряжение. Клемма XS7 подключена к выходу диодного моста VD1… VD4, напряжение на ней не стабилизировано, и зависит от положения переключателей SA2.1, SA3.1. Здесь можно подключать нагрузку, не требующую стабильности напряжения, защита от КЗ в нагрузке — предохранитель FU2. Вольтметр PV1 контролирует выходное стабилизированное напряжение, амперметр РА1 — ток нагрузки как стабилизированного, так и нестабилизированного напряжения.
Со вторичной обмотки трансформатора выведены клеммы XS1…XS4, напряжение с которых можно использовать для подключения низковольтного паяльника либо лампы подсветки. Лампа HL1, расположенная на передней панели, индицирует включенное состояние блока питания.
Настройка
Настройка схемы заключается в подборе величины резистора R12, который одновременно выполняет роль шунта амперметра РА1, на максимальный ток отсечки защиты (обычно тиристоры имеют большой разброс по чувствительности), подбору дополнительных резисторов R10, R14 в цепи приборов РА1, PV1 для калибровки показаний шкал приборов.
В авторском варианте при номинале резистора R12 0,2 Ом ток отсечки равнялся 8 А, шкала РА1 — 2,5 А, шкала PV1 — 25 В. Также желательно подобрать резисторы делителей R3, R4, R5 для того, чтобы в крайнем верхнем по схеме положении потенциометра R11 максимальные напряжения на каждом пределе соответствовали заданным.
Детали
Трансформатор TV1 выполнен на Ш-образном сердечнике сечением 5×2,5 см. Сетевая обмотка I — 836 витков ПЭВ-1 диаметром 0,31 мм, вторичная обмотка II: 6 В — 25 витков, 10В — 42 витка, 12В — 50 витков ПЭВ-1 диаметром 1,0 мм. Дополнительная обмотка III (40 В) — 155 витков ПЭВ-1 диаметром 0,2 мм. Тумблеры SA1 — ТП1-2, SA2, SA3 — ТЗ. В качестве приборов РА1 и PV1 использованы микроамперметры М5-2 с током отклонения 300 µА. Резистор R12 выполнен из отрезка нихромового провода диаметром 1,5 мм. Транзистор VT3 установлен на литом радиаторе, диоды VD1…VD4 — на отдельных П-образных радиаторах (рис. 3), остальные детали — на печатной плате размером 100×70 мм.
Блок питания выполнен в корпусе размером 190x140x90 мм (рис. 4). Для улучшения охлаждения на левой боковой стенке корпуса (со стороны расположения радиатора транзистора VT3), а также на задней стенке просверлены отверстия диаметром 7 мм. Для получения большего выходного тока необходимо применить трансформатор TV1 большей мощности, увеличить емкость конденсаторов С2, С3 и, возможно, применить более мощный транзистор VT3. Несмотря на простоту конструкции, для автора блок питания уже много лет является неизменным помощником, а тиристорная защита многократно спасала от аварийных режимов не только блока питания, но и в испытуемых устройствах.
Схема тиристорного устройства плавного пуска асинхронного электродвигателя
Александр Ситников (Кировская обл.)
Рассматриваемая в статье схема позволяет осуществить безударный пуск и торможение электродвигателя, увеличить срок службы оборудования и снизить нагрузку на электросеть.
Устройства плавного пуска (УПП) широко применяются в различных электроприводах. Структурная схема разработанного УПП приведена на рисунке 1, а диаграмма работы УПП – на рисунке 2. Основой УПП являются три пары встречно-параллельных тиристоров VS1 – VS6, включенных в разрыв каждой из фаз. Плавный пуск осуществляется за счёт постепенного
увеличения прикладываемого к обмоткам электродвигателя сетевого напряжения от некоторого начального значения Uначдо номинального Uном. Это достигается путём постепенного увеличения угла проводимости тиристоров VS1 – VS6 от минимального значения до максимального в течение времени Тпуск, называемого временем пуска.
Обычно значение Uначсоставляет 30…60% от Uном, поэтому пусковой момент электродвигателя существенно меньше, чем в случае подключения электродвигателя на полное напряжение сети. При этом происходит постепенное натяжение приводных ремней и плавное зацепление зубчатых колес редуктора.
Это благоприятно сказывается на снижении динамических нагрузок электропривода и, как следствие, способствует продлению срока службы механизмов и увеличению интервала между ремонтами.
Применение УПП также позволяет снизить нагрузку на электросеть, поскольку в этом случае пусковой ток электродвигателя составляет 2 – 4 номинала тока двигателя, а не 5 – 7 номиналов, как при непосредственном пуске. Это важно при питании электроустановок от источников энергии ограниченной мощности, например, дизель-генераторных установок, источников бесперебойного питания и трансформаторных подстанций малой мощности
(особенно в сельской местности). После завершения пуска тиристоры шунтируются байпасом (обходным контактором) К, благодаря чему в течение времени Траб на тиристорах не рассеивается мощность, а значит, экономится электроэнергия.
При торможении двигателя процессы происходят в обратном порядке: после отключения контактора К угол проводимости тиристоров максимален, напряжение на обмотках электродвигателя равно сетевому за вычетом падения напряжения на тиристорах.
Затем угол проводимости тиристоров в течение времени Тторм уменьшается до минимального значения, которому соответствует напряжение отсечки Uотс, после чего угол проводимости тиристоров становится равным нулю и напряжение на обмотки не подается. На рисунке 3 приведены диаграммы тока одной из фаз двигателя при постепенном увеличении угла проводимости тиристоров.
На рисунке 4 приведены фрагменты принципиальной электрической схемы УПП. Полностью схема приведена на сайте журнала. Для её работы требуется напряжение трех фаз А, В, С стандартной сети 380 В частотой 50 Гц. Обмотки электродвигателя при этом могут быть соединены как «звездой», так и „треугольником“.
В качестве силовых тиристоров VS1 – VS6 применены недорогие приборы типа 40TPS12 в корпусе ТО-247 с прямым током Iпр= 35 А. Допустимый ток через фазу составляет Iдоп= 2Iпр= 70 А. Будем считать, что максимальный пусковой ток составляет 4Iном, откуда следует, что Iном < Iдоп/4 = 17,5 А. Просматривая стандартный ряд мощностей электродвигателей, находим, что к УПП допустимо подключать двигатель мощностью 7,5 кВт с номинальным током фазы Iн= 15 А.
В случае, если пусковой ток превысит Iдоп (по причине подключения двигателя большей мощности или слишком малого времени пуска), процесс пуска будет остановлен, поскольку сработает автоматический выключатель QF1 со специально подобранной характеристикой.
Параллельно тиристорам подключены демпфирующие RC-цепочки R48, C20, C21, R50, C22, C23, R52, C24, C25, предотвращающие ложное включение тиристоров, а также варисторы R49, R51 и R53, поглощающие импульсы перенапряжения свыше 700 В. Обходные реле К1, К2, К3 типа TR91-12VDC-SC-C с номинальным током 40 А шунтируют силовые тиристоры после завершения пуска.
Питание системы управления осуществляется от трансформаторного блока питания, запитанного от межфазного напряжения Uав. В блок питания входят понижающие трансформаторы TV1, TV2, диодный мост VD1, токоограничивающий резистор R1, сглаживающие конденсаторы С1, С3, С5, помехоподавляющие конденсаторы С2, С4, С6 и линейные стабилизаторы DA1 и DA2, обеспечивающие напряжение 12 и 5 В соответственно.
Система управления построена с применением микроконтроллера DD1 типа PIC16F873. Микроконтроллер выдаёт импульсы управления тиристорами VS1 – VS6 путём «зажигания» оптосимисторов ОРТ5-ОРТ10 (MOC3052). Для ограничения тока в цепях управления тиристоров VS1 – VS6 служат резисторы R36 – R47. Импульсы управления подаются одновременно на два тиристора с задержкой относительно начала полуволны межфазного напряжения. Цепи синхронизации с сетевым напряжением состоят из трёх однотипных узлов, состоящих из зарядных резисторов R13, R14, R18, R19, R23, R24, диодов VD3 – VD8, транзисторов VT1 – VT3, накопительных конденсаторов С17 – С19 и оптопар OPT2 – OPT4. C выхода 4 оптопар OPT2, OPT3, OPT4 на входы микроконтроллера RC2, RC1, RC0 поступают импульсы длительностью примерно 100 мкс, соответствующие началу отрицательной полуволны фазных напряжений Uab, Ubc, Uca.
Диаграммы работы узла синхронизации приведены на рисунке 5. Если принять верхний график за сетевое напряжение Uав, то среднийграфик будет соответствовать напряжению на конденсаторе С17, а нижний – току через фотодиод оптопары ОРТ2.
Микроконтроллер регистрирует поступающие на его входы синхроимпульсы, определяет наличие, порядок чередования, отсутствие «слипания» фаз, а также производит расчёт времени задержки импульсов управления тиристорами. Входы цепей синхронизации защищены от перенапряжения варисторами R17, R22 и R27.
С помощью потенциометров R2, R3, R4 задаются параметры, соответствующие диаграмме работы УПП, приведённой на рисунке 2; соответственно R2 – Tпуск, R3 – Тторм, R4 – Uначи Uотс. Напряжения уставок с движков R2, R3, R4 поступают на входы RA2, RA1, RA0 микросхемы DD1 и преобразуются с помощью АЦП. Время пуска и торможения регулируется в пределах от 3 до 15 с, а начальное напряжение – от нуля до напряжения, соответствующего углу проводимости тиристора в 60 электрических градусов. Конденсаторы С8 – С10 – помехоподавляющие.
Команда «ПУСК» подаётся путём замыкания контактов 1 и 2 разъёма XS2, при этом на выходе 4 оптопары OPT1 появляется лог. 1; конденсаторы С14 и С15 производят подавление колебаний, возникающих вследствие „дребезга“ контактов.
Разомкнутому положению контактов 1 и 2 разъёма XS2 соответствует команда „СТОП“. Коммутацию цепи управления запуском можно реализовать кнопкой с фиксацией, тумблером или контактами реле.
Силовые тиристоры защищены от перегрева термостатом B1009N с нормально-замкнутыми контактами, размещёнными на теплоотводе. При достижении температуры 80°С контакты термостата размыкаются, и на вход RC3 микроконтроллера поступает уровень лог. 1, свидетельствующий о перегреве.
Светодиоды HL1, HL2, HL3 служат индикаторами следующих состояний:
- HL1 (зелёный) «Готовность» – отсутствие аварийных состояний, готовность к запуску;
- HL2 (зелёный) «Работа» – мигающий светодиод означает, что УПП производит пуск или торможение двигателя, постоянное свечение – работа на байпасе;
- HL3 (красный) «Авария» – свидетельствует о перегреве теплоотвода, отсутствии или „слипании“ фазных напряжений.
Включение обходных реле К1, К2, К3 производится путём подачи микроконтроллером лог.
1 на базу транзистора VT4.
Программирование микроконтроллера – внутрисхемное, для чего используется разъём XS3, диод VD2 и микропереключатель Дж1. Элементы ZQ1, C11, C12 образуют цепь запуска тактового генератора, R5 и С7 – цепь сброса по питанию, С13 осуществляет фильтрацию помех по шинам питания микроконтроллера.
На рисунке 6 приведён упрощённый алгоритм работы УПП. После инициализации микроконтроллера вызывается подпрограмма Error_Test, которая определяет наличие аварийных ситуаций: перегрев теплоотвода, невозможность синхронизироваться с сетевым напряжением вследствие потери фазы, неверного подключения к сети или сильных помех. Если аварийная ситуация не фиксируется, то переменной Error присваивается значение «0», после возврата из подпрограммы зажигается светодиод „Готовность“, и схема переходит в режим ожидания команды „ПУСК“. После регистрации команды „ПУСК“ микроконтроллер производит аналого!цифровое преобразование напряжений уставок
на потенциометрах и расчёт параметров Тпуск и Uнач, после чего выдаёт импульсы управления силовыми тиристорами.
По окончании пуска включается байпас. При торможении двигателя процессы управления выполняются в обратном
порядке.
пост. тока — Тиристорный внешний источник питания
\$\начало группы\$Пытаюсь сделать соленоид кикера. Моя схема:
- Батарея 12 В подключается к повышающему усилителю постоянного тока 300 В
- диод
- тиристор BTW69-1200 с внешней цепью (аккумулятор 1,5 В — резистор 1/4 Вт, 39 Ом)
- конденсатор 1000 мкФ — 450 В
- электромагнитная катушка (3,6 Ом)
Эта внешняя небольшая цепь (батарея 1,5 В — резистор) служит для срабатывания ворот.
Макс. Vg = 1,5 В
Макс. Ig = 50 мА
Меня смущают напряжение и ток этой небольшой цепи. Будет ли эта маленькая схема иметь напряжение и ток всей цепи, которые сожгут резистор и тиристор? Или у него будет свой ток и напряжение?
- постоянный ток
- катушка
- соленоид
- тиристор
Ваш метод открытия ворот должен сработать.
Обязательно сначала откройте SW3!
Если вы не полностью понимаете схему, смоделируйте ее. Используйте симулятор CircuitLab, связанный с этим сайтом.
В этом симуляторе не работает SCR, поэтому я заменил переключатель. Пиковый ток составляет 62 А, что находится в пределах пикового значения вашего SCR.
Найти выключатель на 300 В будет непросто. Вот почему я сказал поставить переключатель на первичную сторону вашего усилителя от 12 В до 300 В. Ранее вы говорили, что это невозможно из-за не зависящих от вас ограничений.
Также см. мой предыдущий ответ на ваш 1-й вопрос: переключение соленоида кикера с идеей из коробки \$\конечная группа\$
2Зарегистрируйтесь или войдите
Зарегистрироваться через Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.
Цепи питания
by Shagufta Shahjahan
В этом уроке мы продемонстрируем самый простой проект «сделай сам» с простым и экономичным дизайном. 11В … Читать далее
Киран Салим
Регулируемый источник питания преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток (постоянный ток). Регулируемая мощность … Читать далее
Фарва Навази
Введение Блок питания — это основная электронная схема, используемая в любом другом электронном устройстве, и поэтому мы… Читать далее
Киран Салим
В этом уроке мы собираемся сделать «Бестрансформаторный блок питания 6 В постоянного тока».
Как правило, электронные продукты имеют … Читать далее
Киран Салим
Двойной блок питания — это обычный блок питания постоянного тока. Это может дать и положительный … Читать далее
Фарва Навази
Все мы знаем о важности источников питания в электронике. В наших предыдущих статьях мы уже узнали … Читать далее
Киран Салим
В этом уроке мы собираемся сделать «Портативный блок питания». Портативный блок питания — это … Читать далее
от Farwah Nawazi
Введение Для понимания электронных устройств и схем источником питания обычно считается основная электронная схема.
Мы … Читать дальше
Киран Салим
В этом уроке мы собираемся создать «схему двойного источника питания 5 В». Большинство аналоговых электронных схем и многие … Подробнее
от Farwah Nawazi
Введение В электронных устройствах и схемах мы считаем источник питания одной из важных и основных схем. … Читать далее
Киран Салим
В этом уроке мы создадим «Схему источника постоянного напряжения». Большинство электронных схем … Читать дальше
Киран Салим
Двойной блок питания — это обычный блок питания постоянного тока. Это может дать и положительный … Читать далее
от Farwah Nawazi
Введение Для изучения электронных устройств и схем источником питания обычно считается основная электронная схема.
