Лабораторный блок питания с регулировкой тока и напряжения

Лабораторный блок питания может пригодится практически каждому радиолюбителю для отладки и работы с электроникой. В данной статье мы рассмотрим сборку лабораторного блока питания, схема которого довольно известна в сети интернет. Схема является довольно популярной, была собрана множеством радиолюбителей по всему миру. В виду её популярности, в Китае так же наладили производство кит-набора, с помощью которого можно спаять схему, немного сэкономив на времени при изготовлении печатной платы, и поиске компонентов. Я решил заказать этот набор, и посмотреть что из этого получится. В блоке питания имеется регулировка как по току, так и напряжению. Данный пост будет содержать минимум теории, и больше фото для показа что в итоге получилось.

Принципиальная схема блока питания:

Схема найдена в интернете, некоторые компоненты на схеме выше заменены советскими аналогами, в целом схема идентична.

Сам набор с компонентами добрался в таком виде:

Перед началом сборки выяснилось что некоторые компоненты пришли ни тех номиналов. Что касается подобного рода посылок, то это довольно распространённая практика. Поэтому рекомендуется всегда проверять элементы перед сборкой. В моём случае шунтирующий резистор (R7) оказался 47 Ом, а должен быть 0.47 Ом. Кроме того операционники оказались с дефектом, и после сборки не регулировалось напряжение и ток. Всё исправилось заменой этих компонентов. Читал в интернете, у некоторых схема начинает работать сразу после сборки. У некоторых приходят с дефектами или неправильными номиналами элементов. Очевидно, мне попалось и то и другое, в общем с ситуацией разобрался, и плата собрана и работает.

На схеме так же имеется стабилизатор напряжения 7824, я решил заменить его на 7812, который будет выдавать 12 В для запитки куллера + индикатора напряжения и тока.

В качестве трансформатора временно решил использовать от старого бесперебойника. Плата вывозит нагрузку на 3А, однако легко дорабатывается некоторой заменой компонентов. После этого при необходимости можно повысить выдаваемый ток блоком питания. Протестировав схему, стало понятно, что радиатор на выходном транзисторе маловат в своих габаритах, и не справляется с рассеиванием тепла. После чего решил прикрутить транзистор на радиатор от старого 478-го процессора. Как положено, с использованием термопасты для лучшей проводимости, т.к. узел весьма показался мне уязвимым в вопросе перегрева.

Решил повесить нагрузку в пару ампер на блок питания, посмотреть как быстро будет греться радиатор на транзиcторе. Минуты две при такой нагрузке радиатор спокойно рассеивает температуру после чего уже требуется принудительное охлаждение. Решил немного доработать охлаждение радиатора, и вместо того, чтобы вентилятор жужал постоянно, сделал схему, которая будет включать его при пиковых нагрузках. В сети интернет есть схема, которая реализована за счёт необычной способности транзистора КТ315 менять свои свойства при смене температуры.

Схема регулятора оборотов вентилятора охлаждения:

Собрал эту схему довольно быстро, она так же популярна в сети интернет. Особенность этой схемы в том, что в качестве датчика выступает транзистор КТ315. Этот транзистор к счастью оказался под рукой. Что касается VT2 то я решил заменить его современным аналогом, т.к. в магазинах всё реже можно найти детали старой базы.

Самое время делать корпус для блока питания и собирать это всё дело в кучу. Т.к. под рукой оказался корпус от бесперебойника компьютера, решил попробовать затолкать в него все компоненты, а так же сделать более правильную «морду», с регуляторами индикаторами и тумблером.

Переменные резисторы решил заказать другие, т.к. регулировка с многооборотистым резистором гораздо плавнее. В ходе испытаний выяснилось что индикатор напряжения имеет погрешность 0,01В, а вот что касается тока, то там наблюдается нелинейность в измерении. Исправляется пайкой одной перемычки на плате (в сети много об этом есть постов). Крепёж под «бананы», а так же тумблер включения питания.

Вот такая тушка под корпус лабораторника, переднюю и заднюю панель я открутил, так как она не пригодится, и панели у прибора будут другие.

В качестве материала для панели решил взять гетинакс, толщиной 5 мм. Причина такого выбора в том что его легко обрабатывать, диэлектрик, да и оказался под рукой.

Отверстия сверлились свёрлами и отрезными дисками для бор машины. Процесс изготовления корпуса — творческий, а поэтому в моём случае затянуться на больше чем ожидалось).

Элементы на панели вырезанные из листа гетинакса не стыковались с отверстиями которые были на железном корпусе. Таким образом чтобы разместить элементы потребовалось так же немного подрезать сам металлический корпус.

Урезая корпус под нужды элементов управления, это его значительно ослабляет в плане жесткости. Я же стремился сделать его более надёжным и качественным. В итоге простая переделка перешла в фазу «глубокой» переделки, в ходе чего была срезана задняя панель полностью, и добавлены рёбра жесткости.

Для примерки первый крепёж был сделан что называется на «шару» для того чтобы немного прикинуть размещение элементов.  В ходе чего было выяснено, что так же потребуется сделать дополнительную планку по центру, чтобы прикрутить к ней два радиатора, и пару схем.

Article2

Сделал всё как задумал, хоть и можно было проще затолкать как получиться, но хотелось сделать как виделось правильным. Оставил запас места под трансформатор большего размера. Сам трансформатор разместил по центру, для более правильной развесовки прибора, а так же рассеивания тепла. Радиатор разместил ближе к задней стенке где находится вентилятор кулера. Сама плата блока питания так же находится ближе к кулеру. Плата управления ближе к передней панели, и в таком положении, чтобы место в центральной части где находится трансформатор оставалась в запасе.

Немного творческого беспорядка, на пару дней, в итоге подогнал все элементы по местам, и спаял узлы в последствии. Радиатор изолировал от корпуса, в итоге были сделаны специальные посадочные площадки из гетинакса которые одной стороной крепились к корпусу другой к радиатору. Получился некий пазл, которой держал всё это дело прочно на своих местах.

После первой сборки и спайки самоё время проверить работоспособность прибора. После сборки прибор включился но регулировалось напряжение и ток. В итоге выяснилось, что многооборотистые резисторы были припаяны немного неправильно, и это дело быстро исправилось. В целом, всё практически готово. Датчик регулятора скорости вращения вентилятора (транзистор КТ315) так же был прикручен около выходного транзистора блока питания, который размещался на радиаторе. Таким образом он быстрее реагирует на смену температуры выходного транзистора не дожидаясь нагрева всего радиатора.

Регуляторы на переменные резисторы мне показались довольно габаритными для этой панели, поэтому ставить их пока не стал, и заказал другие специальные для данного типа резисторов.

Вот такой получился танк. На задней панели сделаны отверстия под для вентилятора, предохранитель, а так же гнездо питания на 220 В. Центральный контакт гнезда как и положено заземлил на корпус блока питания. Хотя в наших розетках и нету третей точки — заземления, но пускай будет хотя бы в приборе, на будущее.

Проводка в блоке так же была связана, чтобы не было механического воздействия на места припоя при эксплуатации прибора.

В дальнейшем прибор так же планируется дорабатываться и в плане мощности, и возможно немного по внешнему виду. А пока результат он выглядит таким вот образом.

Сама плата с базовыми элементами способна выдавать от 0 до 30 Вольт, с током от 0 до 3 Ампер. Осциллограммы к сожалению показать не могу, т.к. нет осциллографа под рукой. Конечно это не много, ну и не мало тоже. По этой причине в дальнейшем планируется доработка в сторону увеличения мощности, путем замены элементной базы, от трансформатора до транзисторов. Разумеется насколько это позволят сами дорожки платы.

Теги:

• ЛБП

Лабораторная №2

Лабораторная работа №2
«Лабораторный регулируемый импульсный блок питания»

 

  Цель: Рассмотреть принцип работы регулируемого блока питания

Радиолюбителю для проверки и наладки схем довольно часто нужен регулируемый блок питания. Предлагаемый импульсный блок питания кроме стабилизации выходного напряжения также ограничивает ток нагрузки, тем самым, стабилизируя выходной ток. Кроме этого, как известно, импульсные блоки питания обеспечивают очень высокий КПД в различных режимах работы. А также, представленная схема блока не боится длительных замыканий выхода, что немаловажно для лабораторного блока питания. Так, как зачастую к блоку питания подключаются лишь частично проверенные схемы. Данный блок способен работать как источник тока для устройств электролиза, электроформинга и прочих, для питания которых требуется ограниченный или стабилизированный ток.
   Лабораторный блок питания может быть использован для зарядки почти всех типов аккумуляторов. В специализированной литературе присутствует множество описаний регулируемых блоков питания. Рассматриваемый в этой статье источник имеет более широкие функциональные возможности, отличается простотой конструкции и как любой импульсный блок питания — высоким КПД.

 

Функциональная схема импульсного блока питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стабилизатор напряжения, осуществляющий широтно-импульсное регулирование, выполнен на ключе VT1 и является основой устройства. После цепочки L1, С1 — накопительных элементов, подключены последовательно линейный ограничитель тока с возможностью регулировки — А1 и A3 — стабилизатор напряжения. При закрытом транзисторе VT1, ток с дросселя L1 через диод VD1 течет (смотрите схему) в конденсатор С1, а также в нагрузку. Ограничение тока нагрузки в диапазоне 0,01…5 А обеспечивается элементом А1. Регулировка выходного напряжения в диапазоне 0…30 В осуществляется стабилизатором A3.

Высокий уровень КПД и стабилизация выходных параметров импульсного блока питания обеспечивается дифференциальными усилителями А2 и А4 (коэффициент усиления = 5), которые обеспечивают контроль уровня просадки напряжения на блоке А1 и блоке A3, и в том случае когда одно из напряжений слишком велико, по сигналу от модуля широтно-импульсного регулятора А5 закрывается транзистор VT1. Незначительная рассеиваемая на регулирующих элементах мощность, в сравнении с линейным регулированием, позволяет уменьшить размеры радиаторов, что значительно повышает надежность регулируемого лабораторного блока питания и позволяет снизить его габариты и массу.

Принципиальная схема импульсного регулируемого блока питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Широтно-импульсный регулятор лабораторного блока питания собран на транзисторах VT1-VT3, конденсаторе С1, диоде VD3, светодиоде HL1 и резисторах R3-R8. Ограничитель тока, по сути, стабилизатор тока собран на элементах VT6, VT7, VD6-VD10,R10-R20, SA2. Микросхема DA4 является стабилизатором напряжения. Операционные усилители КР1408УД1 (DA3 и DA5) и резисторы R21, R23, R25, R26 и R28, R31.R33, R34 являются дифференциальными усилителями. Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 до 30 В и поступает на диодный мост VD4, выпрямляется, а затем сглаживает конденсатором С4 и поступает на импульсный стабилизатор.

На стабилитроне VD1 резисторе R1 выполнен параметрический стабилизатор напряжения для обеспечения питания задающего генератора, который собран на транзисторе VT2. Усилитель тока задающего генератора выполнен на полевом транзисторе VT3. Коммутатор собран на транзисторе VT4. Определяющим фактором при выборе частоты генерации в 40 кГц было соответствие частотным параметрам транзистора КТ825Г.
    Параметрический стабилизатор регулируемого блока питания, выполнен на светодиоде HL1 и резисторе R2, который выполняет фиксацию уровня напряжения на эмиттере транзистора VT1. Для защиты эмиттерного перехода этого транзистора от обратного напряжения служит диод VD3. Когда транзистор VT4 открывается, он выполняет подключение дросселя L1 к выходу выпрямительного моста VD4. Ток, протекающий через дроссель L1 заряжает конденсатор С8. При изменении уровня напряжения на базе транзистора VT1, происходит изменение ширины импульсов, которые открывают транзистор VT4. Таким образом, изменяется уровень накопленного напряжения на конденсаторе С8.
    Уровень напряжения на входе ограничителя тока А1 достаточно высок, поэтому пришлось отказаться от использования микросхемы LT1084 и выполнить его на дискретных элементах. Помимо этого дискретные элементы обеспечивают более высокое КПД работы лабораторного блока питания. В стабилизаторе токозадающий резистор обеспечивает падение напряжения 1,25 В, таким образом, при токе равном 5 А мощность рассеивания на данном резисторе составит 6,25 Вт. Величина падения напряжения (UR) на токозадающем резисторе ограничителя тока А1 представляет собой разность напряжений между значениями на диодной цепочке VD6-VD10 и в точке база-эмиттер транзисторов VT6, VT7. В нашем случае UR составляет порядка 0,6 В. Рассеиваемая на резисторе R20 мощность (при токе 5 А) примерно 3 Вт. Расчет сопротивления токозадающего резистора Rт производится по формуле Rт = UR/I, где I — требуемый ток.
Наш импульсный лабораторный блок питания является регулируемым, во время работы можно выбрать любой из 11(!) рабочих режимов по ограничению максимального уровня тока: 10 мА, 50 мА, 100 мА, 250 мА, 500 мА, 750 мА; 1 А, 2А, 3 А, 4 А, 5 А, которым соответствуют резисторы с R10 по R20. Так как напряжение изменяется на конденсаторе С8 в большом диапазоне, то ток через цепь, состоящую из диодов VD6-VD10, определяется стабилизатором на светодиоде HL2 и транзисторе VT5. Цепочка диодов VD6-VD10 – это, по сути, стабистор, ток через который в пределах 9…14 мА регулирует резистор R22. Диоды VD13, VD14 обеспечивают высокую надежность регулируемого стабилизатора А3, выполненного на микросхеме DA4. Через эти диоды конденсаторы С12 и С13 разряжаются, когда блок питания отключается от сети. Таким образом, предотвращается самовозбуждение стабилизатора.
    Чтобы получить в цепи управляющего электрода нулевое напряжение, через делитель R27, R30 от стабилизатора DA2 подается напряжение отрицательной полярности. Собранный на диодном мосте VD2 и стабилизаторах DA1 и DA2 выпрямитель питает цифровой вольтметр, выполненный на микросхеме КР572ПВ2А. С ОУ DA3 и DA5 выходные сигналы после диодов VD11 и VD12 направляются на общую нагрузку — делитель на резисторах R3,R4.
    Индикация того, что лабораторный блок питания находится в режиме ограничения стабилизации тока осуществляется светодиодом HL3. При увеличении падения напряжения на стабилизаторе А3 или ограничителе А1 на резисторе R4 происходит рост напряжения. Когда его значение превысит уровень примерно 3 В, то транзистор VT1 откроется, и импульсы, генерируемые транзистором VT2, сократятся.
    Конструкция и детали. Готовый регулируемый импульсный блок питания может быть смонтирован в корпусе с размерами 90х170×270 мм. Для установки транзистора VT4 и диода VD5 можно использовать один радиатор площадью 200 см2, изолирующие прокладки не требуются. Транзистор VT6 устанавливается с применением теплоизолирующей прокладки на радиатор площадью 400 см2, на него же монтируется стабилизатор DA4. Диоды VD6-VD10 также имеет смысл разместить на теплоотводе для повышения температурной стабильности.

    Первоначально монтаж элементов импульсного блока питания выполнен на универсальной макетной плате. Разводку печатной платы можно выполнить при желании. Понижающий трансформатор Т1 может быть изготовлен из трансформатора блока питания лампового телевизора. Для этого разбирают магнитопровод, снимают катушки. Подсчитывая витки, разматывают обмотки накаливания, которые расположены в первом слое и имеют наибольший диаметр проволоки. Полученное число витков умножаем на 5 – это и будет количество витков II обмотки. После этого необходимо полностью смотать на одну шпулю анодные обмотки с обеих катушек. А после этого половинное число витков обмотки II наматывают на каждую катушку, внавал, в два провода анодной обмотки. Сечение провода анодной обмотки 0,5 мм2. То есть используя намотку в два провода получаем сечение 1 мм2, таким образом получаем ток нагрузки 5 А.     Число витков обмотки III определяется умножением на 3 число витков накальной обмотки. III обмотку можно намотать на одну из катушек. Потребление по этой обмотке незначительное, поэтому асимметрия магнитного поля малозначительна. Намотка тоже производится в два провода. Соединение полуобмоток III производится последовательно с отводом от точки соединения, с учетом фазировки и только после сборки магнитопровода. На магнитопроводе Б48 из феррита 1500НМ1 наматывается дроссель L1. Намотка производится внавал в два провода анодной обмотки до полного заполнения каркаса.

    Текстолитовая шайба толщиной 1 мм, вставленная между чашками служит для создания немагнитный зазора. Собранный дроссель стягивается болтом М6 и пропитывается клеем БФ-2. Для сушки и полимеризация клея необходимо выдержать пропитанный дроссель в духовке при температуре 100 °С. Стабилизатор LT1084 (DA4) допускается заменить на отечественный аналог КР142ЕН22А. Для повышения срока службы переменного резистора R29 можно использовать проволочный типа ППБ. С учетом того, что через переключатель SA2 протекают значительные токи, для повышения его надежности лучше применить керамический галетный переключатель 11П3Н, причем соединить его контакты параллельно. Вместо светодиода АЛ307КМ (HL3) в предлагаемом лабораторном блоке питания можно использовать зарубежный аналог L-543SRC-E.

    Налаживание. Нулевое напряжение на выходе импульсного блока питания отстраивают подбором резистора R30, при этом движок переменного резистора R29 должен быть в нижнем по схеме положении. Значение 30 В подбирают резистором R32 при этом движок переменного резистора R29 должен быть в верхнем по схеме положении. Подключив к выводам 2 и 3 стабилизатора DA4 вольтметр добиваются 1,5 В, подбирая резистор R4. Во время наладки допускается применение подстроечных резисторов. Но не рекомендуется использовать их для постоянной эксплуатации в лабораторном блоке питания из-за нестабильности сопротивления.
    После завершения наладки источника напряжения, к выходным клеммам регулируемого блока питания через амперметр подключают нагрузку. Регулируя выходное напряжение посредством резистора R29, по подключенному амперметру и встроенному цифровому вольтметру контролируют выходные параметры. Скорее всего, что при малых токах, из-за наличия токов управления стабилизатора DA4, возникнет необходимость корректировки сопротивления резисторов R10-R12. Далее следует, контролируя светодиод HL3 проверить работу в режиме ограничения тока на всех пределах импульсного блока питания.
    Рассмотренный лабораторный блок питания довольно удобен в работе, в том числе может использоваться для зарядки аккумуляторных батарей – в том числе автомобильных. По показаниям встроенного вольтметра определяют конечное напряжение зарядки, а переключателем SA2 устанавливают необходимый ток зарядки и производят подключение аккумуляторной батареи.      Аккумулятор заряжается стабильным током, и при достижении установленного напряжения зарядка прекращается. Опытная эксплуатация в течение трех лет показала высокую надежность и удобство разработанного регулируемого блока питания.
•    Оформить в тетрадь для лабораторных работ
•    Защита лабораторной работы на оценку
 

 

 

2 лучшие схемы ограничителя тока

В посте объясняются 2 простые универсальные схемы контроллера тока, которые можно использовать для безопасной работы любого желаемого светодиода высокой мощности.

Описанная здесь универсальная схема ограничения тока для светодиодов высокой мощности может быть интегрирована с любым грубым источником питания постоянного тока для получения выдающейся защиты от перегрузки по току для подключенных светодиодов высокой мощности.

Почему ограничение тока имеет решающее значение для светодиодов

Мы знаем, что светодиоды являются высокоэффективными устройствами, способными производить ослепляющее освещение при относительно низком потреблении, однако эти устройства очень уязвимы, особенно к теплу и току, которые являются взаимодополняющими параметрами и влияют на светодиод производительность.

Вышеупомянутые параметры становятся критически важными, особенно для светодиодов высокой мощности, которые имеют тенденцию выделять значительное количество тепла.

Если светодиод питается от более высокого тока, он будет нагреваться сверх допустимого и разрушаться, и наоборот, если рассеивание тепла не контролировать, светодиод начнет потреблять больше тока, пока не разрушится.

В этом блоге мы изучили несколько универсальных микросхем для рабочих лошадей, таких как LM317, LM338, LM196 и т. д., которым приписывают множество выдающихся возможностей регулирования мощности.

LM317 предназначен для обработки токов до 1,5 ампер, LM338 допускает максимум 5 ампер, а LM196 предназначен для генерирования до 10 ампер.

Здесь мы используем эти устройства для ограничения тока для светодиодов самыми простыми способами:

Первая схема, приведенная ниже, сама по себе проста, используя всего один рассчитанный резистор, ИС можно сконфигурировать как точный регулятор тока или ограничитель.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕУКАЗАННОЙ ЦЕПИ

Расчет резистора ограничения тока

На рисунке показан переменный резистор для настройки управления током, однако R1 можно заменить постоянным резистором, вычислив его по следующей формуле:

R1 (ограничительный резистор) = Vref/ток

или R1 = 1,25/ток.

Мощность R1 = R x I ²

Ток может быть разным для разных светодиодов и может быть рассчитан путем деления оптимального прямого напряжения на его мощность, например, для светодиода мощностью 1 Вт ток будет равен 1/ 3.3 = 0,3 ампер или 300 мА, ток для других светодиодов можно рассчитать аналогичным образом.

Вышеупомянутая цифра поддерживает максимум 1,5 А, для больших диапазонов тока микросхему можно просто заменить на LM338 или LM196 в соответствии со спецификациями светодиода.

Прикладные схемы

Изготовление светодиодной лампы с регулируемым током.

Приведенная выше схема может быть очень эффективно использована для создания прецизионных цепей светодиодных трубок с регулируемым током.

Ниже показан классический пример, который можно легко изменить в соответствии с требованиями и спецификациями светодиодов.

Схема драйвера светодиода постоянного тока мощностью 30 Вт

Предположим, что светодиоды рассчитаны на 3,3 В, 10 Вт, а вход питания равен 12 В.

Ток светодиода становится = 10 / 3,3 = 3 ампер рассчитывается по формуле

R1 = 1,25 / 3 = 0,41 Ом

Мощность = R x I ² = 0,41 x 3 x 3 = 3,69 Вт или 4 Вт следующую формулу:

R = (напряжение питания – общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

R (ватт) = (напряжение питания – общее прямое напряжение светодиода) x ток светодиода

R = [12 — (3,3+) 3,3+3,3)]/3 ампер

R= (12 — 9,9)/3

R = 0,7 Ом

R Вт = V x A = (12 — 9,9) x 3 = 2,1 x 3 = 6,3 Вт

Re строгий Ток светодиода с использованием транзисторов

Если у вас нет доступа к микросхеме LM338 или устройство недоступно в вашем регионе, вы можете просто настроить несколько транзисторов или биполярных транзисторов и создать эффективную схему ограничения тока для вашего светодиода.

Схему схемы управления током на транзисторах можно увидеть ниже. Конструкция является примером ограничителя тока светодиода мощностью 100 Вт с входным напряжением 35 В и максимальным ограничением тока 2,5 А.

PNP Вариант приведенной выше схемы

Как рассчитать резисторы

Чтобы определить R1, вы можете использовать следующую формулу:

R1 = (Us — 0,7)Hfe/ток нагрузки,

где Us = напряжение питания, Hfe = усиление прямого тока T1, ток нагрузки = ток светодиода = 100 Вт/35 В = 2,5 ампер

R1 = (35 — 0,7)30/2,5 = 410 Ом,

Мощность указанного выше резистора будет равна P = V ² / R = 35 x 35 / 410 = 2,98 или 3 Вт

9002 7 R2 может быть рассчитано, как показано ниже:

R2 = 0,7/ток светодиода
R2 = 0,7/2,5 = 0,3 Ом,
мощность может быть рассчитана как = 0,7 x 2,5 = 2 Вт

Использование MOSFET для сильноточных приложений

MOSFET более эффективны, чем BJT, с точки зрения работы с более высоким током и мощностью. поэтому для приложений, требующих сильного ограничения тока, для нагрузок с высокой мощностью вместо T1 можно использовать полевой МОП-транзистор.

Нагрузочная способность MOSFET по току будет зависеть от его номиналов V _DS и I _DS в зависимости от температуры корпуса. Это означает, что полевой МОП-транзистор сможет выдержать величину тока, определяемую произведением его V _DS x I _DS при условии, что температура корпуса не превышает 40 градусов Цельсия.

Это может показаться практически невозможным, поэтому фактический лимит будет определяться суммой V _DS и I _DS , что позволяет устройству работать ниже отметки 40 градусов Цельсия.

Вышеупомянутые схемы ограничения тока на основе BJT можно модернизировать, заменив T1 на MOSFET, как показано ниже:

Расчет номинала резистора останется таким же, как описано выше для версии BJT. может легко преобразовать описанный выше фиксированный ограничитель тока в универсальную схему ограничителя переменного тока.

Использование транзистора Дарлингтона

В этой схеме регулятора тока используется пара Дарлингтона T2/T3, соединенная с T1 для реализации контура отрицательной обратной связи.

Работу можно понять следующим образом. Допустим, входной источник тока I начинает расти из-за высокого потребления нагрузкой по какой-то причине. Это приведет к увеличению потенциала на резисторе R3, что приведет к повышению потенциала базы/эмиттера T1 и к проводимости на его коллекторе-эмиттере. Это, в свою очередь, приведет к тому, что базовое смещение пары Дарлингтона станет более обоснованным. Из-за этого увеличение тока будет противодействовать и ограничиваться нагрузкой.

Включение подтягивающего резистора R2 гарантирует, что T1 всегда проводит с постоянным значением тока (I), как установлено по следующей формуле. Таким образом, колебания напряжения питания не влияют на действие схемы по ограничению тока.

R3 = 0,6 / I

Здесь I — ограничение тока в амперах в соответствии с требованиями приложения.

Еще одна простая схема ограничения тока

В этой концепции используется простая схема с общим коллектором биполярного транзистора. который получает базовое смещение от переменного резистора 5 кОм.

Этот потенциометр помогает пользователю настроить или установить максимальный ток отключения для выходной нагрузки.

При показанных значениях выходной ток отсечки или ограничение тока можно установить в диапазоне от 5 мА до 500 мА.

Хотя из графика видно, что процесс отключения тока не очень резкий, на самом деле его вполне достаточно для обеспечения надлежащей защиты выходной нагрузки от ситуации перегрузки по току.

Тем не менее, предельный диапазон и точность могут зависеть от температуры транзистора.

Схема регулируемого регулятора тока с использованием IC 741

Следующую компоновку на основе IC 741 можно использовать, если требуется предустановленное ограничение тока, регулируемое в широком диапазоне.

Когда резистор R9 настроен на нулевое сопротивление, нижний предел тока для изображенных компонентов составляет около 47 мА. Добавьте подходящий резистор с фиксированной величиной последовательно с R9, если вы хотите установить определенный верхний предел тока.

Как вы можете видеть, использование современных ломиков предлагает отличный метод защиты электроники от короткого замыкания.

Цепь ограничения тока: описание электронных цепей

Цепь ограничения тока помогает в источниках питания, обеспечивая общую защиту при возможных перегрузках или коротких замыканиях.

Как правило, в электронных компонентах установлены ограничители тока для предотвращения будущих повреждений при подаче питания. Они входят в число стандартных функций, необходимых для регулирования интегральных схем (ИС) источников питания.

Вышеупомянутое и многое другое мы собираемся разъяснить в этой статье.

1. Что такое схема ограничения тока?

Проще говоря, ограничители тока предотвращают повреждение цепей, ограничивая токи от регулируемого источника питания. Таким образом, единственный максимальный уровень тока, который может определить электронная схема, будет применим в долгосрочной перспективе.

(электронная схема)

Итак, зачем тогда нужен ограничитель тока?

Поскольку ограничители тока можно использовать в различных приложениях, лучше всего обеспечить долговечность и безопасность электронных компонентов. В итоге у вас будет текущая защита на устройствах.

Часто вы будете использовать схемы ограничения тока в линейных источниках питания или даже применять методы измерения в импульсных источниках питания. В других случаях вы можете использовать схему регулятора тока для управления светодиодом высокой мощности.

По мере продвижения мы коснемся обоих приложений.

2. Типы цепей ограничения тока

Существует множество ограничителей тока, которые вы можете выбрать в соответствии с вашим проектом. Тем не менее, обычно используются следующие типы.

Ограничение постоянного тока

Технологи считают ограничение постоянного тока самой простой формой ограничения тока при регулировании источников питания.

Механизмы действия: Ограничитель постоянного тока работает, поддерживая выходное напряжение при повышении тока до максимального уровня. Когда ток достигнет своего пика, он будет находиться на постоянном обслуживании. Тогда произойдет падение напряжения с ростом нагрузки.

Часть его преимущества включают в себя;

• Это простая схема с понятной схемой.
• Кроме того, требуется всего несколько электронных компонентов.

Что касается недостатков

;

• Всякий раз, когда происходит короткое замыкание, ток не снижается. Он поддерживает ток цепи на максимальном уровне, что может привести к некоторым повреждениям схемы.

(короткое замыкание с повреждением)

• Более того, когда ограничение тока начнет действовать, вы сможете потреблять максимальный ток. Однако при этом выходное напряжение падает, что приводит к повышенному напряжению на последовательном транзисторе при регулировании источника питания. Следовательно, происходит увеличение рассеиваемой мощности внутри электронного устройства.
• В-третьих, при почти нулевом выходном напряжении и потребляемом максимальном токе напряжение почти всегда равно начальному входному напряжению от цепей выпрямления и сглаживания.

К сожалению, такое состояние на этапе проектирования электронной схемы не рекомендуется. Это связано с тем, что не будет сделана поправка, что вынуждает включать более крупный последовательный проходной транзистор.

Кроме того, вам может понадобиться дополнительный радиатор, который впоследствии увеличивает размер и стоимость регулируемого источника питания.

(радиатор для отвода тепла в печатной плате)

A Ограничение тока с обратной связью

Обратное ограничение тока обеспечивает поддержание выходного напряжения до начала действия ограничения тока. При этом ток начинает снижаться, наряду с ограничением тока. Обычно более высокая перегрузка по мощности приводит к уменьшению тока, что снижает вероятность повреждения электрической цепи.

Некоторые из его достоинств включают;

• Во-первых, это снижает энергопотребление, так как увеличение перегрузки приводит к падению тока. При этом энергопотребление уменьшается, а тепловыделение последовательного транзистора находится на похвальном пределе.
• Затем вы можете реализовать его использование в нескольких электронных компонентах.
• Кроме того, это экономично. В большинстве случаев включение обратных токоограничений в интегральные схемы регулируемых источников питания является неизбежной особенностью. Таким образом, требование делает стоимость практически незаметной.

Недостатки ;

• Ограничитель обратного хода является более сложным по сравнению с ограничителем постоянного тока, поскольку требует больше электронных компонентов. Это также означает дополнительную сложность линейного источника питания.
• Во-вторых, плохо работает с нелинейными нагрузками.
• Кроме того, при использовании ограничителя с неомическим устройством может произойти блокировка. В то же время устройства имеют тенденцию потреблять непрерывные уровни тока независимо от напряжения питания.

N/B – Чтобы избежать состояния блокировки, мат ограничителя тока с обратной связью имеет переходную задержку.

3. Расчет резистора ограничения тока

(применение резисторов в электрических компонентах)

Чтобы рассчитать резистор ограничителя тока, нам нужно будет посмотреть на рисунок ниже. На рисунке показан переменный резистор, который можно использовать для установки управления током.

Для резистора R1 его можно заменить постоянным резистором, рассчитав его по следующей формуле:

R1 (ограничительный резистор) = Vref/ток

                          Альтернативно 

R1 = 1,25/ток 9000 3

R1 мощность = 1,25 х ток

Примечание: разные светодиоды могут иметь разные токи, и вы можете рассчитать его, разделив оптимальное прямое напряжение на его мощность (стандартное напряжение в ваттах (при 3,3 В)).

Например, 2-ваттный светодиод будет иметь 2/3,3 В = 0,6 ампер или 300 мА.

Расчет также применим к другим светодиодам.

4. Применение схемы ограничения тока

В этой части статьи обсуждается использование схемы ограничения тока для разработки схемы скорости тока светодиода.

Значение схемы скорости тока для светодиодов

Светодиоды обеспечивают эффективное освещение при низком потреблении. Но иногда на их характеристики может влиять ток и тепло. Это особенно верно при рассмотрении светодиодов высокой мощности, поскольку они выделяют много тепла.

Светодиод, питаемый большими токами, нагревается сверх допустимого, а затем повреждается. С другой стороны, неконтролируемое рассеивание тепла в конечном итоге начнет потреблять больше тока и также подвергнется разрушению.

Таким образом, ограничение тока помогает решить возникающие проблемы.

Схемы применения – проектирование светодиодных трубчатых ламп с регулируемым током

Вы можете использовать схему скорости тока для эффективного и точного создания управляемых по току светодиодных трубчатых ламп. Например, при подключении схемы драйвера светодиода постоянного тока мощностью 30 Вт вы будете использовать приведенную ниже формулу для расчета подключенного последовательно резистора.

R = (напряжение питания — общее прямое напряжение светодиода)/ ток светодиода

R (Вт) = (напряжение питания — общее прямое напряжение светодиода) x ток светодиода

Транзисторы или несколько транзисторов для формирования схемы контроллера рабочего тока для вашего светодиода.

(светодиодный контроллер с транзистором) 

Практические способы проектирования включают в себя;

Использование двух диодов и резистора

9Типы диодов 0002 в качестве электрических компонентов.

В схеме источника питания будет использоваться эмиттер выходного проходного транзистора с последовательным чувствительным резистором. Затем вы поместите два диода между базой транзистора и выходом схемы, чтобы добиться эффекта ограничения тока.

Поскольку схема работает в нормальном диапазоне, на последовательном резисторе присутствует небольшое напряжение.

Небольшое напряжение и напряжение база-эмиттер часто слишком малы для включения двух диодных токов, как это произошло бы с двумя диодными переходами, тем не менее, увеличение тока приводит к увеличению напряжения на резисторе.

Для того чтобы два диода проводили ток, должны быть одинаковые переход база-эмиттер и резистор, что в конечном итоге равно двум переходам диода.

Расчет резисторов

R1 определите по следующей формуле:

R1 = (Us – 0,7) Hfe/ток нагрузки 3

Us = напряжение питания

Hfe = усиление прямого тока T1

Ток нагрузки = ток светодиода = 100 Вт/35 В = 2,5 А

Как и для R2:

R2 = 0,7/ток светодиода

Заключение

Таким образом, электронные устройства с постоянным питанием требуют мер безопасности, чтобы продолжать работать в течение длительного времени. Кроме того, меры безопасности должны использовать меньше дополнительных электронных компонентов, быть дешевыми и простыми для реализации в устройствах.