แหล่งจ่ายไฟอันทรงพลังพร้อมการป้องกันกระแสไฟ

ทุกคนที่ประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานสากลที่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟขาออกในช่วงกว้าง ควบคุมกระแสไฟ และปิดอุปกรณ์ที่จ่ายไฟหากจำเป็น ในร้านค้า แหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการดังกล่าวมีราคาแพงมาก แต่คุณสามารถประกอบด้วยตัวเองจากส่วนประกอบวิทยุทั่วไป

แหล่งจ่ายไฟที่นำเสนอประกอบด้วย:

• ปรับแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุด 24 โวลต์;
• กระแสสูงสุดที่จ่ายให้กับโหลดสูงถึง 5 แอมแปร์
• การป้องกันปัจจุบันพร้อมตัวเลือกค่าคงที่หลายค่า
• การระบายความร้อนแบบแอคทีฟสำหรับการทำงานที่กระแสสูง
• หมุนตัวบ่งชี้กระแสและแรงดันไฟฟ้า

วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ตัวเลือกที่ง่ายที่สุดและประหยัดที่สุดสำหรับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าคือวงจรบนไมโครวงจรพิเศษที่เรียกว่าตัวปรับแรงดันไฟฟ้า ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดคือ LM338 ซึ่งให้กระแสสูงสุด 5 A และระลอกเอาท์พุตขั้นต่ำ LM350 และ LM317 ก็เหมาะสมเช่นกัน แต่กระแสสูงสุดในกรณีนี้คือ 3 A และ 1.5 A ตามลำดับตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ใช้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า ค่าของมันขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ต้องการรับที่เอาต์พุต หากเอาต์พุตสูงสุดที่ต้องการคือ 24 โวลต์ จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานแบบแปรผันที่มีความต้านทาน 4.3 kOhm ในกรณีนี้ คุณจะต้องใช้โพเทนชิโอมิเตอร์มาตรฐาน 4.7 kOhm และเชื่อมต่อค่าคงที่ 47 kOhm แบบขนาน ความต้านทานรวมจะอยู่ที่ประมาณ 4.3 kOhm ในการจ่ายไฟให้กับวงจรทั้งหมด คุณต้องมีแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีแรงดันไฟฟ้า 24-35 โวลต์ ในกรณีของฉัน นี่คือหม้อแปลงธรรมดาที่มีวงจรเรียงกระแสในตัว คุณยังสามารถใช้ที่ชาร์จแล็ปท็อปหรือแหล่งชีพจรอื่นๆ ที่เหมาะกับกระแสไฟฟ้าได้

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้านี้เป็นแบบเส้นตรงซึ่งหมายความว่าความแตกต่างทั้งหมดระหว่างแรงดันอินพุตและเอาต์พุตตกอยู่บนชิปตัวเดียวและกระจายไปในรูปของความร้อน ที่กระแสสูงสิ่งนี้สำคัญมากดังนั้นจึงต้องติดตั้งไมโครวงจรบนหม้อน้ำขนาดใหญ่หม้อน้ำจากโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ที่จับคู่กับพัดลมเหมาะที่สุดสำหรับสิ่งนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าพัดลมไม่หมุนตลอดเวลาโดยเปล่าประโยชน์ แต่จะเปิดเฉพาะเมื่อหม้อน้ำร้อนขึ้นเท่านั้นจึงจำเป็นต้องประกอบเซ็นเซอร์อุณหภูมิขนาดเล็ก

วงจรควบคุมพัดลม

มันขึ้นอยู่กับเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ NTC ซึ่งความต้านทานจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ - เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความต้านทานจะลดลงอย่างมากและในทางกลับกัน แอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงานทำหน้าที่เป็นตัวเปรียบเทียบโดยบันทึกการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ เมื่อถึงเกณฑ์การทำงาน แรงดันไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นที่เอาท์พุตของ op-amp ทรานซิสเตอร์จะปลดล็อคและสตาร์ทพัดลม พร้อมกับพัดลมจะสว่างขึ้น ไดโอดเปล่งแสง- ตัวต้านทานแบบทริมเมอร์ใช้เพื่อปรับเกณฑ์การตอบสนอง ควรเลือกค่าตามความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ที่อุณหภูมิห้อง สมมติว่าเทอร์มิสเตอร์มีความต้านทาน 100 kOhm ตัวต้านทานแบบทริมเมอร์ในกรณีนี้ควรมีค่าระบุประมาณ 150-200 kOhm ข้อได้เปรียบหลักของโครงการนี้คือการมีอยู่ของฮิสเทรีซีสเช่น ความแตกต่างระหว่างเกณฑ์ในการเปิดและปิดพัดลม ต้องขอบคุณฮิสเทรีซิส พัดลมจึงไม่เปิดและปิดบ่อยครั้งที่อุณหภูมิใกล้กับเกณฑ์ เทอร์มิสเตอร์ต่อสายโดยตรงกับหม้อน้ำและติดตั้งในตำแหน่งที่สะดวก

วงจรป้องกันกระแสไฟฟ้า

บางทีส่วนที่สำคัญที่สุดของแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดก็คือการป้องกันกระแสไฟ มันทำงานดังต่อไปนี้: แรงดันตกคร่อมวงจรแบ่ง (ตัวต้านทาน 0.1 โอห์ม) ถูกขยายเป็นระดับ 7-9 โวลต์และเปรียบเทียบกับการอ้างอิงโดยใช้ตัวเปรียบเทียบ แรงดันอ้างอิงสำหรับการเปรียบเทียบถูกกำหนดโดยตัวต้านทานทริมเมอร์สี่ตัวในช่วงตั้งแต่ศูนย์ถึง 12 โวลต์ อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการเชื่อมต่อกับตัวต้านทานผ่านสวิตช์พลิก 4 ตำแหน่ง ดังนั้นโดยการเปลี่ยนตำแหน่งของสวิตช์บิสกิต เราสามารถเลือกจากตัวเลือกที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 4 รายการสำหรับการป้องกันกระแส ตัวอย่างเช่น คุณสามารถตั้งค่าต่อไปนี้: 100 mA, 500 mA, 1.5 A, 3 A หากกระแสไฟที่สวิตช์เลื่อนกำหนดไว้เกิน การป้องกันจะทำงาน แรงดันไฟฟ้าจะหยุดไหลไปยังเอาต์พุตและ ไดโอดเปล่งแสง- หากต้องการรีเซ็ตการป้องกัน เพียงกดปุ่มสั้นๆ แรงดันเอาต์พุตจะปรากฏขึ้นอีกครั้งจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานทริมเมอร์ตัวที่ห้าในการตั้งค่าเกน (ความไว) โดยจะต้องตั้งค่าเพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านสับเปลี่ยน 1 แอมแปร์ แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของ op-amp จะอยู่ที่ประมาณ 1-2 โวลต์ ตัวต้านทานการตั้งค่าฮิสเทรีซีสสำหรับการป้องกันมีหน้าที่ในเรื่อง "ความชัดเจน" ของการล็อคของวงจร จำเป็นต้องปรับหากแรงดันเอาต์พุตไม่หายไปอย่างสมบูรณ์ วงจรนี้ดีเพราะมีความเร็วตอบสนองสูงเปิดการป้องกันทันที เมื่อกระแสเกิน

หน่วยแสดงผลกระแสและแรงดัน

แหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่จะมีโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์แบบดิจิทัลซึ่งแสดงค่าเป็นตัวเลขบนจอแสดงผล ตัวเลือกนี้มีขนาดกะทัดรัดและให้ความแม่นยำในการอ่านที่ดี แต่ไม่สะดวกในการอ่านโดยสิ้นเชิง นั่นคือเหตุผลว่าทำไมจึงตัดสินใจใช้หัวลูกศรเพื่อบ่งชี้ซึ่งการอ่านนั้นง่ายและน่ารับรู้ ในกรณีของโวลต์มิเตอร์ทุกอย่างทำได้ง่าย - เชื่อมต่อกับขั้วเอาท์พุทของแหล่งจ่ายไฟผ่านตัวต้านทานแบบทริมเมอร์ที่มีความต้านทานประมาณ 1-2 MOhm เพื่อการทำงานที่เหมาะสมของแอมป์มิเตอร์ จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณแบ่ง ซึ่งมีวงจรดังแสดงด้านล่าง

จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานทริมเพื่อปรับเกน ในกรณีส่วนใหญ่ ก็เพียงพอที่จะปล่อยให้อยู่ในตำแหน่งตรงกลาง (ประมาณ 20-25 kOhm) หัวชี้เชื่อมต่อผ่านสวิตช์บิสกิตซึ่งคุณสามารถเลือกตัวต้านทานการตัดแต่งหนึ่งในสามตัวได้ด้วยความช่วยเหลือในการตั้งค่ากระแสเบี่ยงเบนสูงสุดของแอมป์มิเตอร์ ดังนั้นแอมป์มิเตอร์จึงสามารถทำงานในสามช่วง - สูงสุด 50 mA, สูงสุด 500 mA, สูงสุด 5A ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำสูงสุดในการอ่านที่กระแสโหลดใดๆ

ประกอบแผงจ่ายไฟ

เมื่อคำนึงถึงแง่มุมทางทฤษฎีทั้งหมดแล้ว เราก็สามารถเริ่มประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างได้ องค์ประกอบทั้งหมดของแหล่งจ่ายไฟ - ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า, เซ็นเซอร์อุณหภูมิหม้อน้ำ, ชุดป้องกัน, แอมพลิฟายเออร์แบ่งสำหรับแอมป์มิเตอร์ - ประกอบอยู่บนบอร์ดเดียวซึ่งมีขนาด 100x70 มม. บอร์ดนี้สร้างขึ้นโดยใช้วิธี LUT ด้านล่างนี้เป็นรูปถ่ายกระบวนการผลิตหลายรูป

ขอแนะนำให้เชื่อมเส้นทางกำลังซึ่งกระแสโหลดไหลด้วยชั้นบัดกรีหนาเพื่อลดความต้านทาน ขั้นแรกให้ติดตั้งชิ้นส่วนขนาดเล็กบนกระดาน

หลังจากนั้นส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมด ต้องติดตั้งชิป 78L12 ซึ่งจ่ายพลังงานให้กับเซ็นเซอร์อุณหภูมิและตัวทำความเย็นบนหม้อน้ำขนาดเล็กซึ่งมีให้ไว้บนแผงวงจรพิมพ์ สุดท้ายสายไฟจะถูกบัดกรีบนบอร์ด โดยมีพัดลม เทอร์มิสเตอร์ ปุ่มรีเซ็ตการป้องกัน สวิตช์บิสกิต ไฟ LED, ชิป LM338, แรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุต วิธีที่สะดวกที่สุดในการเชื่อมต่ออินพุตแรงดันไฟฟ้าผ่านขั้วต่อ DC แต่ต้องคำนึงว่าต้องให้กระแสไฟสูง สายไฟทั้งหมดต้องใช้กับหน้าตัดที่เหมาะสมกับกระแสไฟ โดยเฉพาะทองแดง เอาต์พุตบวกจากแผงวงจรพิมพ์ไปที่เทอร์มินัลเอาต์พุตไม่ได้โดยตรง แต่ผ่านสวิตช์สลับที่มีหน้าสัมผัสสองกลุ่ม กลุ่มที่สองเปิดและปิด ไดโอดเปล่งแสงเพื่อระบุว่าจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขั้วต่อหรือไม่

การประกอบที่อยู่อาศัย

เคสนี้สามารถเลือกแบบสำเร็จรูปหรือประกอบเองก็ได้ คุณสามารถทำมันได้จากไม้อัดและแผ่นใยไม้อัดเหมือนที่ฉันทำ ก่อนอื่นแผงด้านหน้าสี่เหลี่ยมจะถูกตัดออกซึ่งจะติดตั้งส่วนควบคุมทั้งหมด

จากนั้นจึงสร้างผนังและด้านล่างของกล่องและยึดโครงสร้างด้วยสกรูเกลียวปล่อย เมื่อเฟรมพร้อมแล้ว คุณสามารถติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดภายในได้

ส่วนควบคุม หัวชี้ ไฟ LED ติดตั้งในตำแหน่งที่แผงด้านหน้าวางบอร์ดไว้ในเคสหม้อน้ำและพัดลมติดตั้งอยู่ที่แผงด้านหลัง ตัวยึดพิเศษใช้สำหรับยึด LED ขอแนะนำให้ทำซ้ำเทอร์มินัลเอาต์พุต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีพื้นที่ว่างให้ ขนาดของเคสกลายเป็น 290x200x120 มม. ยังมีพื้นที่ว่างมากมายภายในเคสและตัวอย่างเช่นสามารถใส่หม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ทั้งหมดได้

การตั้งค่า

แม้จะมีตัวต้านทานทริมเมอร์หลายตัว แต่การตั้งค่าแหล่งจ่ายไฟก็ค่อนข้างง่าย ก่อนอื่นเราปรับเทียบโวลต์มิเตอร์โดยเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกเข้ากับขั้วเอาต์พุต ด้วยการหมุนตัวต้านทานทริมเมอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับหัวชี้ของโวลต์มิเตอร์ เราจึงสามารถอ่านค่าได้อย่างเท่าเทียมกัน จากนั้นเราจะเชื่อมต่อโหลดบางส่วนกับแอมป์มิเตอร์เข้ากับเอาต์พุตและปรับเทียบแอมพลิฟายเออร์แบ่ง ด้วยการหมุนตัวต้านทานตัวห้อยแต่ละตัวในทั้งสามตัว เราจึงบรรลุความบังเอิญในการอ่านค่าของช่วงการวัดทั้งสามช่วงของแอมมิเตอร์ ในกรณีของฉันคือ 50 mA, 500 mA และ 5A ต่อไปเราตั้งค่ากระแสการป้องกันที่จำเป็นโดยใช้ตัวต้านทานการตัดแต่งสี่ตัว การดำเนินการนี้ไม่ใช่เรื่องยาก เนื่องจากแอมมิเตอร์มาตรฐานได้รับการสอบเทียบแล้วและแสดงกระแสที่แน่นอน เราค่อยๆเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (ในเวลาเดียวกันกระแสก็เพิ่มขึ้นด้วย) และดูว่ากระแสใดที่การป้องกันถูกกระตุ้น จากนั้นเราหมุนตัวต้านทานแต่ละตัวโดยตั้งค่ากระแสการป้องกันที่จำเป็นทั้งสี่กระแสซึ่งคุณสามารถสลับได้โดยใช้สวิตช์พลิก ตอนนี้สิ่งที่เหลืออยู่คือการตั้งค่าเกณฑ์การตอบสนองที่ต้องการของเซ็นเซอร์อุณหภูมิหม้อน้ำ - การตั้งค่าเสร็จสมบูรณ์

ดูวิดีโอ