يولد هذا العرض متعدد الأغراض للأغراض العامة ما يصل إلى 2.5 أمبير من صفر إلى 20 فولت أو يصل إلى 1.25 أمبير من 0-40 فولت. القيد الحالي متغير داخل النطاق بأكمله لأي من خياري الإخراج.
بواسطة Trupti Patil
المواصفات الرئيسية لإمداد الطاقة:
يجب أن يوفر مصدر الطاقة المثالي جهدًا متغيرًا ضمن نطاق واسع ، ويبقى في الجهد المحدد بغض النظر عن جهد الخط أو تباينات الحمل.
يجب أن يكون الإمداد أيضًا في مأمن من دائرة قصر في جميع أنحاء خرجه وأن يكون قادرًا على تقييد تيار الحمل لضمان عدم تلف الأجهزة بسبب ظروف الفشل.
يشرح هذا المشروع المعين مصدر طاقة مصمم لتوصيل 2.5 أمبير حتى 18 فولت (حتى 20 فولت في التيارات المنخفضة). في الوقت نفسه ، ستجعل بعض التعديلات الأساسية العرض يصل إلى 40 فولت عند 1.25 أمبير.
يمكن ضبط جهد الإمداد بين الصفر و 'أعلى مستوى متاح ، ويمكن أيضًا تعديل الحد الحالي عبر النطاق الكامل المنصوص عليه. يشار إلى وضع تشغيل مصدر الطاقة بواسطة مصباحي LED.
يُظهر المقبض الموجود بالقرب من مقبض التحكم في الجهد ما إذا كانت الوحدة في وضع تنظيم الجهد العادي والوحدة القريبة من مقبض الحد الحالي توضح ما إذا كانت الوحدة في وضع الحد الحالي. علاوة على ذلك ، يظهر عداد كبير ناتج التيار أو الجهد كما هو محدد بواسطة مفتاح.
ميزات التصميم
بينما في مراحل التصميم الأولية ، بحثنا في أنواع مختلفة من المنظم والجوانب الإيجابية وعيوب كل منها حتى نتمكن من اختيار النوع الذي يوفر أفضل وظائف فعالة من حيث التكلفة. يمكن تلخيص الاستراتيجيات المحددة وخصائصها على النحو التالي.
منظم التحويلة:
سيعمل هذا التصميم بشكل أساسي مع مصادر الطاقة المنخفضة التي تتراوح من 10 إلى 15 واط. إنه يوفر تنظيمًا ممتازًا ومقاومًا للدائرة القصيرة داخليًا ولكنه يبدد الحجم الكامل للطاقة المجهز للتعامل مع ظروف عدم التحميل.
منظم السلسلة.
يناسب هذا المنظم مصادر الطاقة المتوسطة حوالي 50 واط.
قد يكون ومخصصًا لمصادر طاقة أعلى ، على الرغم من أن تبديد الحرارة يمكن أن يكون مشكلة خاصة في التيار العالي جدًا مع الفولتية المنخفضة.
اللوائح التنظيمية رائعة ، بشكل عام هناك ضوضاء ناتجة طفيفة والتكلفة ضئيلة نسبيًا.
منظم SRC:
يُعد هذا المنظم مثاليًا للأغراض ذات الطاقة المتوسطة إلى العالية ، ويوفر تبديدًا منخفضًا للطاقة ، على الرغم من أن تموج الإخراج ووقت الاستجابة ليسا بجودة تلك الموجودة في منظم سلسلة.
منظم SCR ومنظم السلسلة.
يتم وضع أفضل ميزات SCR والمنظمين المتسلسلين مع هذا النوع من دوائر إمداد الطاقة المستخدمة لتطبيقات الطاقة المتوسطة إلى العالية. يتم استخدام منظم SCR مسبقًا لتأمين إمداد منظم تقريبًا بحوالي خمسة فولت أكبر من الموصى به ، مصحوبًا بمنظم سلسلة مناسب.
هذا يقلل من فقدان الطاقة في منظم السلسلة. ومع ذلك ، فإن تشييده أكثر تكلفة بكثير.
منظم التبديل.
تُطبق هذه التقنية أيضًا على تطبيقات الطاقة المتوسطة والعالية ، وتوفر تنظيمًا ميسورًا وتبديدًا منخفضًا للطاقة في المنظم ، ومع ذلك فهي باهظة الثمن في الإنشاء وتمتلك تموجًا عالي التردد على الإخراج.
مصدر طاقة بتبديل الوضع.
أكثر التقنيات نجاحًا على الإطلاق ، يقوم هذا المنظم بتصحيح التيار الكهربائي لتشغيل العاكس عند 20 كيلو هرتز أو أكثر. لخفض أو تعزيز الجهد ، يتم استخدام محول حديدي منخفض التكلفة بشكل شائع ، حيث يتم تصحيح الإخراج منه وتصفيته للحصول على خرج التيار المباشر المفضل.
يعد تنظيم الخط جيدًا جدًا ولكنه بالتأكيد له جانب سلبي حيث لا يمكن تطبيقه بسهولة كمصدر متغير لأنه قابل للتكيف على نطاق أصغر نسبيًا.
تصميمنا الخاص
كان مبدأ التصميم الأولي لدينا هو مصدر طاقة يبلغ حوالي 20 فولت عند خرج 5 إلى 10 أمبير.
بعد قولي هذا ، في ضوء أنواع المنظم المتاحة بسهولة ، فضلاً عن التكاليف ، فقد تم اختيار قصر التيار إلى حوالي 2.5 أمبير.
ساعدنا هذا النهج في استخدام منظم متسلسل ، وهو النموذج الأكثر فعالية من حيث التكلفة. كان التنظيم الجيد ضروريًا ، جنبًا إلى جنب مع ميزة تحديد التيار القابل للتعديل ، بالإضافة إلى أنه تم اختياره بشكل إضافي أن مزود الطاقة يمكن أن يكون قابلاً للتطبيق حتى صفر فولت عمليًا.
للحصول على المؤهل النهائي ، من الضروري استخدام سكة إمداد سلبية أو مقارن يمكن تشغيله باستخدام مدخلاته عند صفر فولت. على عكس استخدام سكة إمداد سلبية ، اتخذنا قرارًا بالعمل مع مكبر تشغيلي CA3l30 IC كمقارن.
يحتاج CA3l 30 إلى مصدر إمداد واحد (بحد أقصى 15 فولت) ، وفي البداية استخدمنا المقاوم و 2 فولت زينر للحصول على إمداد 12 فولت. تم إنشاء الجهد المرجعي بعد ذلك من مصدر زينر هذا بواسطة مقاوم واحد إضافي وزينر 5 فولت.
كان يُعتقد أن هذا كان سيقدم تنظيمًا مناسبًا للجهد المرجعي ، ولكن تم تحديد الإخراج من المقوم عمليًا للتغيير من 21 إلى 29 فولت بالإضافة إلى بعض تبديل التموج والجهد الذي حدث على 12 فولت زينر ، نتيجة لذلك ، انتهى حتى يتم عكسه في مرجع زينر 5 فولت.
لهذا السبب تم استبدال زينر 12 فولت بمنظم LC الذي عالج المشكلة.
مع جميع منظمات السلسلة ، يجب أن يبدد ترانزستور الخرج المتسلسل من خصائص التصميم الكثير من الطاقة خاصة في الجهد المنخفض الناتج والتيار العالي. بالنسبة لهذا العامل ، فإن غرفة التبريد المحترمة هي جزء مهم من الهيكل.
خافضات الحرارة الصناعية باهظة الثمن بشكل لا يصدق ويصعب إرفاقها كثيرًا. ونتيجة لذلك ، أنشأنا غرفة التبريد الخاصة بنا والتي لم تكن ميسورة التكلفة فحسب ، بل عملت أيضًا بشكل أفضل بكثير من التباين التجاري الذي كنا نفكر فيه - كونه أسهل في التثبيت.
ومع ذلك ، عند التحميل الكامل ، يستمر المبرد في العمل دافئًا كما يفعل المحول. وفي ظروف الجهد المنخفض للتيار العالي ، يمكن أن يصبح الترانزستور أزيزًا للغاية بحيث لا يمكن لمسه.
هذا أمر طبيعي إلى حد ما لأن الترانزستور في هذه المواقف لا يزال يعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد.
جنبًا إلى جنب مع أي عرض منظم للغاية ، يمكن أن يكون الاستقرار صعبًا. لهذا الدافع ، يتم تضمين وضع تنظيم الجهد للعمليات ، والمكثفات C5 و C7 لتقليل كسب الحلقة في الترددات العالية وبالتالي تجنب الإمداد من التذبذب.
تم اختيار قيمة C5 من أجل التبخير المثالي بين فترة الاستقرار والتفاعل. عندما تكون قيمة C5 منخفضة جدًا ، يزداد معدل التفاعل.
ومع ذلك ، هناك احتمال أكبر لانعدام الاستقرار. إذا زاد وقت رد الفعل المفرط بشكل غير ملائم. في وضع الحد الحالي ، يتم إكمال الوظيفة المتطابقة بواسطة C4 ويتم تنفيذ نفس الآراء بالضبط لسيناريو الجهد.
نظرًا لأن مصدر الطاقة لديه القدرة على إنتاج تيار مرتفع نسبيًا ، فقد يكون هناك بلا شك بعض انخفاض الجهد على الأسلاك إلى أطراف الخرج ، ويتم تعويض هذا عن طريق استشعار الجهد على أطراف الخرج من خلال مجموعة مستقلة من الخيوط.
على الرغم من أن الإمداد تم إجراؤه بشكل أساسي لـ 20 فولت عند 2.5 أمبير ، فقد انتهى الأمر بالتوصية بأن نفس العرض قد يكون معتادًا على توفير 40 فولت عند 1.25 أمبير وأن هذا قد يكون أكثر ملاءمة للعديد من المستخدمين النهائيين.
يمكن تحقيق ذلك عن طريق تعديل إعدادات المعدل وعن طريق تغيير بعض المكونات. تم تسليم بعض الأفكار لإنشاء قابلية التبديل في العرض ، لكن التعقيدات الإضافية والسعر كانت بطريقة تم تجاهلها لتكون مفيدة.
لذلك عليك أن تختار بشكل أساسي التكوين الذي يتناسب مع طلبك وبناء العرض حسب الضرورة.
ربما يكون الحد الأقصى للجهد المنظم الذي يمكن الوصول إليه مقيدًا بجهد الإدخال إلى المنظم الذي يتم تقليله بشكل كبير (بأكثر من 18 فولت و 2.5 أمبير) أو ربما من نسبة R14 / R15 وقيمة الجهد المرجعي. (الخرج = R14 + R15 / R15) المرجع V
بسبب التسامح مع ZD1 ، ربما لا يمكن الوصول إلى 20 فولت كاملة (أو 40 فولت). إذا تم تحديده على أنه حالة يجب زيادة R14 إلى القيمة المفضلة اللاحقة.
تم إعطاء مقاييس فرق الجهد أحادية الدوران للتحكم في الجهد والتيار نظرًا لأنها ميسورة التكلفة. ومع ذلك ، إذا كانت هناك حاجة إلى ضبط دقيق للجهد أو التحكم الحالي ، فيجب تطبيق مقاييس فرق الجهد التي تبلغ عشرة لفات كبديل.
كيف تعمل
يتم تخفيض التيار الكهربائي بجهد 240 فولت إلى 40 فولت من خلال المحول ، وبناءً على ما تم تطوير الإمداد ، يتم تصحيحه إما إلى 25 أو 5 فولت تيار مستمر.
هذا الجهد معتدل في الواقع لأن الجهد الفعلي سيكون مختلفًا بين 29 فولت (58 فولت) عند عدم التحميل إلى 21 فولت (42 فولت) عند التحميل الكامل.
يتم استخدام مكثفات المرشح المتطابقة في كلتا الحالتين. يتم توصيلها بالتوازي مع متغير 25 فولت (5000 فائق التوهج) وفي سلسلة مخصصة لطراز 50 فولت (1250 فائق التوهج). في نموذج 50 فولت ، سيتم ربط الصنبور المركزي للمحول بالصنبور المركزي للمكثفات وبالتالي ضمان جهد دقيق. بين المكثفات. يوفر هذا الإعداد بالإضافة إلى ذلك إمداد 25 فولت للمنظم LC.
منظم الجهد هو في الأساس نوع متسلسل يتم فيه التحكم في مقاومة الترانزستور المتسلسل بطريقة تجعل هذا الجهد طوال الحمل ثابتًا عند القيمة المحددة مسبقًا.
يعمل الترانزستور Q4 على تبديد قدر كبير من الطاقة خاصة عند الجهد المنخفض الناتج والتيار العالي ، ومن ثم يتم تثبيته على المبدد الحراري داخل الجانب الخلفي للمنتج.
يجلب الترانزستور Q3 المكاسب الحالية إلى Q4 ، حيث يعمل التعاون مثل ترانزستور PNP عالي الطاقة وعالي الكسب. يتم تقليل 25 فولت إلى 12 فولت من خلال منظم الدائرة المتكاملة ICI. يتم استخدام هذا الجهد بشكل شائع كجهد إمداد لـ CA3130 lCs ويتم تخفيضه بشكل إضافي إلى 5.1 فولت بواسطة zener diode ZDI لاستخدامه كجهد مرجعي.
يتم تنظيم الجهد بواسطة lC3 الذي يفحص الجهد كما هو محدد بواسطة RV3 (O إلى 5.1 'فولت) مع جهد الخرج مقسومًا على R14 و R15. يوفر الحاجز قسمة 4.2 (O إلى 21 فولت) أو ثمانية (0 إلى 40 فولت).
من ناحية أخرى ، في النهاية العليا ، يتم تقييد الجهد الذي يمكن الحصول عليه إلى النقطة التي يتمكن فيها المنظم من فقدان السيطرة عند التيار العالي حيث يصل الجهد عبر مكثف المرشح إلى جهد الخرج بالإضافة إلى حوالي 100 هرتز تموج يمكن العثور عليها. ينظم خرج IC3 الترانزستور Q2 الذي يتحكم لاحقًا في الترانزستور الناتج بطريقة يستمر فيها جهد الخرج في الثبات بغض النظر عن تباينات الخط والحمل. يتم تقديم المرجع 5.1 فولت لمرسل Q2 إلى Q1.
هذا الترانزستور هو في الواقع مرحلة عازلة لمواجهة تحميل خط 5.1 فولت. يتم إجراء التحكم الحالي بواسطة IC2 الذي يحلل الجهد المحدد بواسطة -RV1 (O حتى 0.55 فولت) باستخدام الجهد الناتج حول R7 بواسطة تيار الحمل.
إذا تم تحديد 0.25 فولت على RV1 وكان التيار المأخوذ من العرض صغيرًا ، فسيكون ناتج IC2 قريبًا من 12 فولت. هذا يؤدي إلى إضاءة LED 2 لأن باعث Q1 عند 5.7 فولت.
يشير هذا المؤشر بالتالي إلى أن هذا العرض يعمل في وضع منظم الجهد. لكن إذا كان التيار المدفوع مرتفعًا بطريقة يكون فيها الجهد حول R7 أعلى قليلاً من 0.25 فولت (في الرسم التوضيحي الخاص بنا) ، فقد ينخفض خرج IC2. بمجرد انخفاض خرج IC2 إلى أقل من حوالي 4 فولت ، يبدأ Q2 في إيقاف التشغيل من خلال LED 3 و D5. ستكون نتيجة ذلك تقليل جهد الخرج حتى لا يتمكن الجهد في جميع أنحاء R7 من زيادة الجهد.
أثناء حدوث ذلك ، يحاول مقارن الجهد IC3 مواجهة المشكلة وترتفع ناتجها إلى 12 فولت. يستهلك IC2 بعد ذلك مزيدًا من التيار للتعويض وهذا التيار يجلب إضاءة LED 3 ، مما يعني أن العرض يعمل في وضع الحد الحالي.
للتأكد من التنظيم الدقيق ، يتم تسليم محطات استشعار الجهد إلى نقاط الإخراج بشكل مستقل عن تلك التي تنقل تيار الحمل. يشتمل العداد على حركة ملي أمبير ويقرأ جهد الخرج (مباشرة على طول أطراف الخرج) أو التيار (عن طريق 'قياس الجهد حول R7) كما تم اختياره من مفتاح اللوحة الأمامية SV2
تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لدائرة إمداد الطاقة 40 فولت
اعمال بناء
يجب استخدام تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور المقترح لدائرة إمداد الطاقة المتغيرة 0-40 فولت نظرًا لأن البناء يتم بشكل مبسط للغاية.
يجب وضع المكونات معًا على السبورة للتأكد من أن أقطاب الثنائيات ، والترانزستورات ، و LCs ، والتحليلات الكهربائية مناسبة. يجب تثبيت BDl40 (Q3) بطريقة يواجه فيها الجانب الذي يستخدم السطح المعدني في اتجاه lCl. يجب تثبيت مبدد حراري صغير على الترانزستور كما هو موضح في الصورة.
إذا تم استخدام الأعمال المعدنية كما هو مفصل ، فيجب اتباع ترتيب التجميع.
أ) انضم إلى اللوحة الأمامية في مقدمة الإطار وقم بربطها ببعضها البعض عن طريق تركيب العداد.
ب) ثبت أطراف الخرج ومقاييس الجهد ومفتاح العداد على اللوحة الأمامية.
ج) تم تعيين كاثودات مصابيح LED (التي طبقناها) بواسطة شق داخل الجسم لا يمكن ملاحظته أثناء تركيب مصابيح LED على اللوحة الأمامية.
إذا كان هذا يبدو هو الموقف بالنسبة لك ، فقم بتقليل أطراف الكاثود لتكون أصغر قليلاً للتعرف عليها ثم قم بتثبيت مصابيح LED في مكانها.
د) أطوال اللحام من الأسلاك (حوالي 180 مم) إلى أطراف 240 فولت للمحول ، قم بعزل الأطراف باستخدام شريط ثم قم بتوصيل المحول في مكانه داخل الإطار.
و) قم بتركيب سلك التيار الكهربائي ومشبك السلك. قم بتوصيل مفتاح الطاقة ، وعزل الأطراف ، وبعد ذلك قم بتوصيل المفتاح الموجود على اللوحة الأمامية.
ز) قم بتثبيت المبدد الحراري وثبته في الجزء الخلفي من الإطار باستخدام اثنين من البراغي - بعد ذلك قم بتثبيت ترانزستور الطاقة باستخدام غسالات عازلة وشحم السيليكون.
ح) قم بتثبيت ثنائي الفينيل متعدد الكلور المجمّع على الإطار باستخدام فواصل 10 مم.
ط) قم بتوصيل المحول الثانوي وثنائيات المعدل ومكثفات المرشح. أسلاك الصمام الثنائي صلبة بما يكفي لعدم الرغبة في أي دعم إضافي.
ي) قد تأتي الأسلاك التي تتضمن اللوحة والمفاتيح الآن عن طريق نقاط التوصيل بأحرف مطابقة في مخطط اللوحة الأمامية ومخططات تراكب المكونات. التأسيس الوحيد المطلوب هو معايرة العداد. قم بتوصيل جهاز قياس الفولتميتر الأصلي بالتحكم في خرج مصدر الطاقة بحيث يعمل جهاز فك الشفرات الخارجي على 1 5 فولت (أو 30 فولت في الإعداد البديل).
قائمة الأجزاء لدائرة إمداد الطاقة المقترحة 40 فولت 2 أمبير
زوج من: 3 دوائر إمداد طاقة قابلة للتعديل أحادية الحالة الصلبة 220 فولت في المادة التالية: 2 دائرة مدمجة 12 فولت 2 أمبير SMPS لسائق LED
