Son zamanlarda, doğrusal voltaj dengeleyici devrelerinin montajı ile ilgilenmeye başladım. Bu tür şemalar nadir detaylar gerektirmez ve bileşenlerin seçimi ve ayarlanması da herhangi bir özel zorluğa neden olmaz. Bu kez "düzenlenmiş zener diyot" (mikro devre) TL431 üzerine doğrusal bir voltaj dengeleyici devresi monte etmeye karar verdim. TL431 referans voltaj kaynağı olarak işlev görür ve güç rolü TO -220 paketindeki güçlü bir NPN transistörü tarafından oynanır.
19V'luk bir giriş voltajı ile devre, 4A'ya kadar bir akımda 2.7 ila 16 V aralığında stabilize voltaj kaynağı olarak hizmet edebilir. Stabilizatör, bir breadboard üzerine monte edilmiş bir modül olarak tasarlanmıştır. Şöyle görünüyor:
video:
Sabitleyici bir DC güç kaynağı gerektirir. Bir demir transformatörü, bir diyot köprüsü ve büyük bir kapasitörden oluşan klasik bir doğrusal güç kaynağı ile böyle bir dengeleyicinin kullanılması mantıklıdır. Şebekedeki voltaj yüke bağlı olarak değişebilir ve bunun sonucunda transformatör çıkışındaki voltaj değişecektir. Bu devre, değişen bir girişe sahip kararlı bir çıkış voltajı sağlayacaktır. Aşağı tip bir stabilizatörün yanı sıra devrenin kendisinin de 1-3 V düştüğünü anlamalısınız, böylece maksimum çıkış voltajı her zaman girişten daha az olacaktır.
Prensip olarak, anahtarlama güç kaynakları, örneğin 19 V'luk bir dizüstü bilgisayardan bu sabitleyici için bir güç kaynağı olarak kullanılabilir.Ancak bu durumda, stabilizasyonun rolü minimum olacaktır, çünkü fabrika anahtarlama güç kaynakları ve böylece çıkış stabilize gerilim.
Sürüş:
Bileşenlerin seçimi
TL431 yongasının belgelere göre kendi içinden geçebileceği maksimum akım 100 mA'dır. Benim durumumda, R1 direncini kullanarak bir marjlı akımı yaklaşık 80 mA ile sınırladım. Dirençin formüllere göre hesaplanması gerekir.
İlk önce direncin direncini belirlemeniz gerekir. Ohm yasasına göre maksimum 19 V giriş voltajında direnç aşağıdaki gibi hesaplanır:
R = U / I = 19V / 0.08A = 240 Ohm
Direnç R1'in gücünü hesaplamak gerekir:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 Ohm = 1,5 Watt
Sovyet 2 watt'lık bir direnç kullandım
Dirençler R2 ve R3, TL431'i “programlayan” bir voltaj bölücü oluşturur ve direnç R3 değişkendir, bu da referans voltajını değiştirmenize izin verir, bu da daha sonra bir transistör kademesinde tekrarlanır. R2 - 1K ohm, R3 - 10K ohm kullandım. Direnç R2'nin gücü çıkış voltajına bağlıdır. Örneğin, 19V'luk bir çıkış voltajı ile:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0.361 watt
1 watt direnç kullandım.
Direnç R4, transistör VT2'ye göre akımı sınırlamak için kullanılır. Çıkış voltajını kontrol ederek derecelendirmeyi deneysel olarak seçmek daha iyidir. Direnç çok büyükse, devrenin çıkış voltajını önemli ölçüde sınırlar. Benim durumumda, 100 Ohm, herhangi bir güç uygundur.
Ana güç transistörü (VT1) olarak, TO - 220 veya daha güçlü bir durumda transistör kullanmak daha iyidir (TO247, TO-3). Transistör E13009 kullandım, satın aldım Ali Express üzerinde. 400V'a kadar gerilim ve 12A'ya kadar akım için transistör. Böyle bir devre için, yüksek voltajlı bir transistör en uygun çözüm değildir, ancak iyi çalışır. Transistör büyük olasılıkla sahte ve 12 A durmuyor, ancak 5-6A oldukça. Devremizde akım 4A'ya kadar, bu nedenle bu devre için uygundur. Bu şemada, transistör 30-35 watt'a kadar gücü dağıtabilmelidir.
Güç kaybı, giriş ve çıkış voltajı arasındaki toplayıcının akımı ile çarpımı olarak hesaplanır:
P = (U çıkışı -U girişi) * I toplayıcı
Örneğin, giriş voltajı 19 V, çıkış voltajını 12 V olarak ayarladık ve kolektör akımı 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 watt - bu, transistörümüz için tamamen normal bir durumdur.
Ve çıkış voltajını 6V'a düşürmeye devam edersek, resim farklı olacaktır:
P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, TO-220 paketindeki bir transistör için çok iyi değil (ayrıca, transistör kapatıldığında akımın da azalacağını dikkate almanız gerekir: 6V ile akım yaklaşık 2-2.5A olacak ve 3 değil). Bu durumda, daha büyük bir durumda başka bir transistör kullanmak veya giriş ve çıkış voltajı arasındaki farkı azaltmak daha iyidir (örneğin, güç kaynağı transformatör ise sargıları değiştirerek).
Ayrıca, transistör 5A veya daha fazla akım için sınıflandırılmalıdır. Statik akım aktarım katsayısı 20 olan bir transistör almak daha iyidir. Çin transistörü bu gereksinimleri tam olarak karşılar. Devrede sızdırmazlık yapmadan önce, özel bir standda (akım ve güç kaybı) kontrol ettim.
çünkü TL431, 100 mA'dan fazla olmayan bir akım üretebilir ve transistörün tabanına daha fazla akım gerektirir, referans voltajını tekrarlayarak TL431 yongasının çıkışından akımı artıracak başka bir transistöre ihtiyacınız olacaktır. Bunun için bir transistör VT2'ye ihtiyacımız var.
Transistör VT2, transistör VT1 tabanına yeterli akım sağlayabilmelidir.
Transistör VT1'in statik akım transfer katsayısı (h21e veya hFE veya β) üzerinden gerekli akımı kabaca belirlemek mümkündür. Çıkışta 4 A akım olmasını istiyorsak ve statik akım aktarım katsayısı VT1 20 ise, o zaman:
I tabanı = I toplayıcı / β = 4 A / 20 = 0,2 A.
Statik akım aktarım katsayısı toplayıcı akımına bağlı olarak değişecektir, bu nedenle bu değer gösterge niteliğindedir. Pratikte yapılan ölçüm, transistör VT1'in tabanına yaklaşık 170 mA beslemenin gerekli olduğunu gösterdi, böylece kolektör akımı 4A olacak. TO-92 paketindeki transistörler 0,1 A üzerindeki akımlarda fark edilir şekilde ısınmaya başlar, bu nedenle bu devrede TO-126 paketindeki KT815A transistörünü kullandım. Transistör 1.5A'ya kadar akım için tasarlanmıştır, akım aktarımının statik katsayısı yaklaşık 75'tir. Bu transistör için küçük bir soğutucu uygun olacaktır.
Transistör VT1 temelinde voltajı stabilize etmek için kapasitör C3 gereklidir, nominal değer 100 μF, voltaj 25V'dir.
Kapasitörlerden gelen filtreler çıkış ve girişe monte edilir: C1 ve C4 (25V, 1000 μF'de elektrolitik) ve C2, C5 (seramik 2-10 μF).
Diyot D1, transistör VT1'i ters akımdan korumaya yarar. Kollektör motorları beslerken bir transistöre karşı korumak için Diod D2 gereklidir. Güç kapatıldığında, motorlar bir süre döner ve fren modunda jeneratör olarak çalışır. Bu şekilde üretilen akım ters yöne gider ve transistöre zarar verebilir.Bu durumda diyot motoru kendi kendine kapatır ve akım transistöre ulaşmaz. Direnç R5, bekleme modunda küçük bir yükün, 10k Ohm'luk bir nominal değerin, herhangi bir gücün rolünü oynar.
montaj
Devre, breadboard üzerinde bir modül olarak monte edilir. Anahtarlama güç kaynağından bir radyatör kullandım.
Bu boyutta bir radyatör ile devreyi mümkün olduğunca yüklememelisiniz. 1 A'dan daha yüksek bir akımla, radyatörü daha masif olanla değiştirmek gerekir, bir fanla üflemek de zarar vermez.
Giriş ve çıkış voltajı arasındaki fark ne kadar büyük olursa ve akım o kadar büyük olursa, o kadar fazla ısı üretilir ve daha fazla soğutma gerekir.
Lehimlenmesi yaklaşık bir saat sürdü. Prensip olarak, LUT yöntemini kullanarak bir tahta yapmak iyi bir form olacaktır, ancak Sadece bir kopyada bir tahtaya ihtiyacım var, tahtayı tasarlamak için zaman kaybetmek istemedim.
Sonuç böyle bir modül:
Montajdan sonra özellikleri kontrol ettim:
Devrenin neredeyse hiç koruması yoktur (yani kısa devre koruması, ters polarite koruması, yumuşak başlatma, akım sınırlaması vb. Yoktur), bu yüzden çok dikkatli kullanmanız gerekir. Aynı nedenle, bu tür şemaların "laboratuvar" güç kaynaklarında kullanılması tavsiye edilmez. Bu amaçla, TO-220 paketindeki hazır mikro devreler 5A'ya kadar olan akımlar için uygundur, örneğin KR142EN22A. Ya da en azından bu devre için, kısa devreye karşı koruma için ek bir modül yapmanız gerekir.
Devre, çoğu doğrusal stabilizatör devresi gibi klasik olarak adlandırılabilir. Modern darbe devrelerinin birçok avantajı vardır, örneğin: daha yüksek verimlilik, daha az ısıtma, daha küçük boyutlar ve ağırlık. Aynı zamanda, doğrusal devrelerin yeni başlayanlar için ustalaşması daha kolaydır ve verimlilik ve boyutlar özellikle önemli değilse, stabilize gerilimli cihazların beslenmesi için oldukça uygundur.
Ve elbette, ev yapımı bir güç kaynağından bir cihaza güç verdiğimde hiçbir şeyle karşılaştırılamaz ve yeni başlayanlar için doğrusal devreler daha ne olursa olsun erişilebilir.