Fuente de alimentación de laboratorio

Al crear varios dispositivos electrónicos, tarde o temprano, surge la pregunta de qué usar como fuente de energía para la electrónica casera. Supongamos que ensamblaste algún tipo de luz intermitente LED, ahora necesitas alimentarlo cuidadosamente desde algo. Muy a menudo para estos fines, utilizan varios cargadores para teléfonos, fuentes de alimentación para computadoras, todo tipo de adaptadores de red que no limitan la corriente suministrada a la carga.
¿Y si, por ejemplo, en el tablero de esta luz intermitente LED, dos pistas cerradas pasan desapercibidas accidentalmente? Al conectarlo a una potente unidad de fuente de alimentación de computadora, el dispositivo ensamblado puede quemarse fácilmente si hay algún error de instalación en la placa. Para evitar que ocurran situaciones tan desagradables, existen fuentes de alimentación de laboratorio con protección actual. Sabiendo de antemano qué tipo de corriente consumirá el dispositivo conectado, podemos evitar un cortocircuito y, como resultado, el agotamiento de los transistores y los delicados microcircuitos.
En este artículo, consideraremos el proceso de creación de una fuente de alimentación de este tipo, a la que puede conectar la carga, sin temor a que algo se queme.

Circuito de alimentación

El circuito contiene un chip LM324, que combina 4 amplificadores operacionales, en su lugar se puede usar TL074. El amplificador operacional OP1 es responsable de ajustar el voltaje de salida, y OP2-OP4 monitorea la corriente consumida por la carga. El microcircuito TL431 genera un voltaje de referencia de aproximadamente 10.7 voltios, no depende de la magnitud del voltaje de suministro. La resistencia variable R4 establece el voltaje de salida, la resistencia R5 puede ajustar el alcance del cambio de voltaje a sus necesidades. La protección de corriente funciona de la siguiente manera: la carga consume la corriente que fluye a través de la resistencia de baja resistencia R20, que se llama derivación, la magnitud de la caída de voltaje a través de ella depende de la corriente consumida. El amplificador operacional OP4 se usa como un amplificador, aumentando el pequeño voltaje de caída en la derivación al nivel de 5-6 voltios, el voltaje en la salida OP4 cambia de cero a 5-6 voltios dependiendo de la corriente de carga. La cascada OP3 funciona como un comparador, comparando el voltaje en sus entradas. El voltaje en una entrada se establece mediante una resistencia variable R13, que establece el umbral de protección, y el voltaje en la segunda entrada depende de la corriente de carga. Por lo tanto, tan pronto como la corriente excede un cierto nivel, aparece un voltaje en la salida de OP3, abriendo el transistor VT3, que, a su vez, tira de la base del transistor VT2 al suelo, cerrándola. Un transistor cerrado VT2 cierra la potencia VT1, abriendo el circuito de alimentación de carga. Todos estos procesos tienen lugar en cuestión de fracciones de segundo.
La resistencia R20 debe tomarse con una potencia de 5 vatios para evitar su posible calentamiento durante un funcionamiento prolongado. La resistencia de sintonización R19 establece la sensibilidad actual, cuanto mayor sea su clasificación, mayor se puede lograr la sensibilidad. La resistencia R16 ajusta la histéresis de protección, recomiendo no involucrarse con el aumento de su clasificación. Una resistencia de 5-10 kOhm proporcionará un clic claro del circuito cuando se active la protección, una resistencia mayor tendrá el efecto de limitación de corriente, cuando el voltaje en la salida no desaparezca por completo.
Como transistor de potencia, puede usar KT818, KT837, KT825 nacionales o TIP42 importados. Se debe prestar especial atención a su enfriamiento, porque toda la diferencia entre el voltaje de entrada y el de salida se disipará en forma de calor en este transistor. Es por eso que no debe usar la fuente de alimentación a un voltaje de salida bajo y corriente alta, el calentamiento del transistor será máximo. Entonces, pasemos de las palabras a los hechos.

Fabricación y montaje de PCB

La placa de circuito impreso se realiza mediante el método LUT, que se ha descrito repetidamente en Internet.
Se agrega un LED con una resistencia, que no se indica en el diagrama, a la placa de circuito impreso. La resistencia para el LED es adecuada para un valor nominal de 1-2 kOhm. Este LED se enciende cuando se activa la protección. También se agregaron dos contactos, indicados por la palabra "Jamper", cuando están cerrados, la fuente de alimentación deja de estar protegida, "se apaga". Además, se agregó un condensador de 100 pF entre la salida 1 y 2 del microcircuito, sirve para proteger contra interferencias y garantiza un funcionamiento estable del circuito.
Descargar tablero:

Configuración de fuente de alimentación

Entonces, después de ensamblar el circuito, puede comenzar a configurarlo. En primer lugar, suministramos energía a 15-30 voltios y medimos el voltaje en el cátodo del chip TL431, debe ser aproximadamente igual a 10,7 voltios. Si el voltaje suministrado a la entrada de la fuente de alimentación es pequeño (15-20 voltios), entonces la resistencia R3 debe reducirse a 1 kOhm. Si el voltaje de referencia está en orden, verificamos el funcionamiento del regulador de voltaje, cuando la resistencia variable R4 gira, debe cambiar de cero al máximo. A continuación, giramos la resistencia R13 en su posición más extrema, se puede activar una protección cuando esta resistencia tira de la entrada OP2 al suelo. Puede instalar una resistencia con un valor nominal de 50-100 ohmios entre la tierra y el terminal terminal R13, que está conectado a tierra. Conectamos algo de carga a la fuente de alimentación, colocamos R13 en la posición extrema. Aumentamos el voltaje en la salida, la corriente aumentará y en algún momento la protección funcionará. Logramos la sensibilidad deseada con una resistencia de ajuste R19, luego se puede soldar una constante. Esto completa el proceso de ensamblaje de la fuente de alimentación del laboratorio, puede instalarlo en la carcasa y usarlo.

Indicación

Es muy conveniente usar la punta de flecha para indicar el voltaje de salida. Los voltímetros digitales, aunque pueden mostrar un voltaje de hasta centésimas de voltio, el ojo humano no percibe constantemente los números en funcionamiento constante. Por eso es más racional usar puntas de flecha. Es muy simple hacer un voltímetro a partir de una cabeza de este tipo: simplemente coloque una resistencia de sintonización con un valor nominal de 0.5 - 1 MΩ en serie con él. Ahora debe aplicar un voltaje, cuyo valor se conoce de antemano, y ajustar la posición de la flecha correspondiente al voltaje aplicado con una resistencia de corte. Asamblea exitosa!