เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันเริ่มสนใจการประกอบวงจรปรับแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น รูปแบบดังกล่าวไม่ต้องการรายละเอียดที่หายากและการเลือกส่วนประกอบและการปรับแต่งก็ไม่ทำให้เกิดปัญหาใด ๆ คราวนี้ฉันตัดสินใจที่จะประกอบวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นบน "ไดโอดซีเนอร์ไดโอด" (microcircuit) TL431 TL431 ทำหน้าที่เป็นแหล่งอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าและบทบาทกำลังเล่นโดยทรานซิสเตอร์ NPN อันทรงพลังในแพ็คเกจ TO -220
ด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุต 19V วงจรสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งของแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรในช่วง 2.7 ถึง 16 V ที่ปัจจุบันสูงถึง 4A โคลงถูกออกแบบมาเป็นโมดูลประกอบบนเขียงหั่นขนม ดูเหมือนว่านี้:
วิดีโอ:
โคลงที่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC มันสมเหตุสมผลที่จะใช้โคลงที่มีแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นแบบคลาสสิกประกอบด้วยหม้อแปลงเหล็กสะพานไดโอดและตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโหลดและเป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตหม้อแปลงจะเปลี่ยน วงจรนี้จะให้แรงดันเอาท์พุทที่มั่นคงด้วยอินพุตที่แตกต่างกัน คุณต้องเข้าใจว่าโคลงประเภทลงเช่นเดียวกับวงจรลดลง 1-3 V ดังนั้นแรงดันเอาต์พุตสูงสุดจะน้อยกว่าอินพุต
ตามหลักการแล้วการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟสามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับโคลงนี้ได้เช่นจากแล็ปท็อป 19 V แต่ในกรณีนี้บทบาทของการทำให้มีเสถียรภาพจะน้อยที่สุดเพราะ แหล่งจ่ายไฟสลับโรงงานและแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร
ในการขับขี่:
การเลือกส่วนประกอบ
กระแสสูงสุดที่ชิป TL431 สามารถผ่านได้เองตามเอกสารคือ 100 mA ในกรณีของฉันฉัน จำกัด กระแสไฟฟ้าด้วยระยะขอบถึงประมาณ 80 mA โดยใช้ตัวต้านทาน R1 มีความจำเป็นต้องคำนวณตัวต้านทานตามสูตร
ก่อนอื่นคุณต้องพิจารณาความต้านทานของตัวต้านทาน ที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุดที่ 19 V ตามกฎของโอห์มความต้านทานจะถูกคำนวณดังนี้:
R = U / I = 19V / 0.08A = 240 โอห์ม
จำเป็นต้องคำนวณกำลังของตัวต้านทาน R1:
P = I ^ 2 * R = 0.08 A * 0.08 A * 240 Ohms = 1.5 Watts
ฉันใช้ตัวต้านทานโซเวียต 2 วัตต์
ตัวต้านทาน R2 และ R3 เป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่“ โปรแกรม” TL431 และตัวต้านทาน R3 เป็นตัวแปรซึ่งช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนแรงดันอ้างอิงซึ่งจะถูกทำซ้ำในน้ำตกของทรานซิสเตอร์ ฉันใช้ R2 - 1K ohm, R3 - 10K ohm พลังของตัวต้านทาน R2 ขึ้นอยู่กับแรงดันขาออก ตัวอย่างเช่นด้วยแรงดันเอาต์พุต 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0.361 วัตต์
ฉันใช้ตัวต้านทาน 1 วัตต์
Resistor R4 ใช้เพื่อ จำกัด กระแสไฟฟ้าตามทรานซิสเตอร์ VT2 มันเป็นการดีกว่าที่จะเลือกคะแนนทดลองการควบคุมแรงดันไฟฟ้าออก หากความต้านทานสูงเกินไปสิ่งนี้จะ จำกัด แรงดันเอาต์พุตของวงจรอย่างมาก ในกรณีของฉันมันคือ 100 โอห์มพลังงานใด ๆ ที่เหมาะสม
ในฐานะที่เป็นทรานซิสเตอร์พลังงานหลัก (VT1) จะเป็นการดีกว่าที่จะใช้ทรานซิสเตอร์ในเคส TO - 220 หรือเคสที่ทรงพลังกว่า (TO247, TO-3) ฉันใช้ทรานซิสเตอร์ E13009 ที่ซื้อมา บน Ali Express. ทรานซิสเตอร์สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 400V และกระแสสูงถึง 12A สำหรับวงจรเช่นทรานซิสเตอร์แรงดันสูงไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุด แต่จะทำงานได้ดี ทรานซิสเตอร์น่าจะเป็นของปลอมและ 12 A จะไม่ทน แต่ 5-6A นั้นค่อนข้าง ในวงจรของเรากระแสสูงถึง 4A ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับวงจรนี้ ในรูปแบบนี้ทรานซิสเตอร์จะต้องสามารถกระจายกำลังงานได้ถึง 30-35 วัตต์
การกระจายพลังงานนั้นคำนวณจากความแตกต่างระหว่างแรงดันอินพุทและเอาท์พุทคูณด้วยตัวสะสมกระแสไฟฟ้า:
P = (อินพุต U- อินพุต U) * ฉันสะสม
ตัวอย่างเช่นแรงดันไฟฟ้าอินพุทคือ 19 V เราตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตเป็น 12 V และกระแสของตัวเก็บรวบรวมเป็น 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 วัตต์ - นี่เป็นสถานการณ์ปกติอย่างสมบูรณ์สำหรับทรานซิสเตอร์ของเรา
และถ้าเราลดแรงดันเอาต์พุตต่อไปที่ 6V ภาพจะแตกต่างกัน:
P = (19V-6V) * 3A = 39 วัตต์ซึ่งไม่ดีสำหรับทรานซิสเตอร์ในแพ็คเกจ TO-220 (คุณต้องคำนึงว่าเมื่อทรานซิสเตอร์ถูกปิดกระแสจะลดลง: 6V โดยกระแสจะประมาณ 2-2.5A และ ไม่ 3) ในกรณีนี้มันจะดีกว่าถ้าใช้ทรานซิสเตอร์ตัวอื่นในกรณีที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือลดความแตกต่างระหว่างแรงดันอินพุทและเอาท์พุท (ตัวอย่างเช่นถ้าแหล่งจ่ายไฟเป็นหม้อแปลง
นอกจากนี้ทรานซิสเตอร์จะต้องจัดอันดับกระแส 5A หรือมากกว่า มันจะดีกว่าที่จะใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนคงที่ 20 ทรานซิสเตอร์จีนตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้อย่างเต็มที่ ก่อนปิดผนึกในวงจรฉันตรวจสอบ (กระแสและกำลังงานสูญเสีย) บนขาตั้งพิเศษ
เพราะ TL431 สามารถสร้างกระแสได้ไม่เกิน 100 mA และเพื่อให้พลังงานฐานของทรานซิสเตอร์ต้องการกระแสที่มากขึ้นคุณจะต้องมีทรานซิสเตอร์อีกตัวซึ่งจะขยายกระแสจากเอาท์พุทของชิป TL431 ทำซ้ำแรงดันอ้างอิง สำหรับสิ่งนี้เราต้องการทรานซิสเตอร์ VT2
ทรานซิสเตอร์ VT2 จะต้องสามารถจ่ายกระแสไฟให้เพียงพอที่ฐานของทรานซิสเตอร์ VT1
เป็นไปได้ที่จะกำหนดกระแสที่ต้องการอย่างคร่าวๆผ่านค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนคงที่ (h21e หรือ hFE หรือβ) ของทรานซิสเตอร์ VT1 หากเราต้องการให้มีกระแส 4 A ที่เอาต์พุตและค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสคงที่ VT1 คือ 20 ดังนั้น:
ฉันฐาน = ฉันสะสม / β = 4 A / 20 = 0.2 A
สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสคงที่จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับกระแสของตัวสะสมดังนั้นค่านี้จึงแสดงให้เห็น การวัดในทางปฏิบัติพบว่าจำเป็นต้องจ่ายประมาณ 170 mA ไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ VT1 เพื่อให้กระแสของตัวสะสมเป็น 4A ทรานซิสเตอร์ในแพ็คเกจ TO-92 เริ่มอุ่นขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่กระแสสูงกว่า 0.1 A ดังนั้นในวงจรนี้ฉันใช้ทรานซิสเตอร์ KT815A ในแพ็คเกจ TO-126 ทรานซิสเตอร์ได้รับการออกแบบสำหรับกระแสสูงถึง 1.5A ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสคงที่ประมาณ 75 ฮีทซิงค์ขนาดเล็กสำหรับทรานซิสเตอร์นี้จะเหมาะสม
ตัวเก็บประจุ C3 เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าบนพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ VT1, ค่าเล็กน้อยคือ 100 μF, แรงดันไฟฟ้าคือ 25V
ตัวกรองจากตัวเก็บประจุติดตั้งที่เอาต์พุตและอินพุต: C1 และ C4 (อิเล็กโทรไลต์ที่ 25V, 1000 μF) และ C2, C5 (เซรามิก 2-10 μF)
ไดโอด D1 ทำหน้าที่ปกป้องทรานซิสเตอร์ VT1 จากกระแสย้อนกลับ จำเป็นต้องมี Diode D2 เพื่อป้องกันทรานซิสเตอร์เมื่อจ่ายมอเตอร์สะสม เมื่อปิดเครื่องเครื่องยนต์จะหมุนไปชั่วขณะหนึ่งและในโหมดเบรกทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสที่สร้างในลักษณะนี้จะไปในทิศทางตรงกันข้ามและอาจทำให้ทรานซิสเตอร์เสียหายได้ไดโอดในกรณีนี้จะปิดมอเตอร์เองและกระแสไม่ถึงทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทาน R5 มีบทบาทในการโหลดขนาดเล็กสำหรับการทำให้เสถียรในโหมดว่าง, ค่าเล็กน้อยที่ 10k Ohm, พลังงานใด ๆ
การชุมนุม
วงจรประกอบเป็นโมดูลบนเขียงหั่นขนม ฉันใช้หม้อน้ำจากแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
ด้วยหม้อน้ำขนาดนี้คุณไม่ควรโหลดวงจรให้มากที่สุด ด้วยกระแสไฟฟ้ามากกว่า 1 A จำเป็นต้องเปลี่ยนหม้อน้ำให้มีขนาดใหญ่ขึ้นการเป่าด้วยพัดลมจะไม่เจ็บ
เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้ว่ายิ่งความแตกต่างระหว่างแรงดันอินพุทและเอาท์พุทและยิ่งกระแสยิ่งสร้างความร้อนมากขึ้น
ใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงในการประสาน โดยหลักการแล้วมันจะเป็นรูปแบบที่ดีในการทำบอร์ดโดยใช้วิธี LUT แต่เนื่องจาก ฉันต้องการบอร์ดเพียงสำเนาเดียวฉันไม่ต้องการเสียเวลาออกแบบบอร์ด
ผลที่ได้คือโมดูลดังกล่าว:
หลังจากการชุมนุมฉันตรวจสอบคุณสมบัติ:
วงจรไม่มีการป้องกันที่แท้จริง (หมายถึงไม่มีการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรการป้องกันกระแสไฟฟ้าย้อนกลับเริ่มต้นอ่อนข้อ จำกัด ในปัจจุบัน ฯลฯ ) ดังนั้นคุณต้องใช้อย่างระมัดระวัง ด้วยเหตุผลเดียวกันไม่แนะนำให้ใช้ชุดรูปแบบดังกล่าวในแหล่งจ่ายไฟ "ห้องปฏิบัติการ" เพื่อจุดประสงค์นี้ไมโครเซอร์กิตสำเร็จรูปในแพ็คเกจ TO-220 เหมาะสำหรับกระแสสูงถึง 5A เช่น KR142EN22A หรืออย่างน้อยสำหรับวงจรนี้คุณต้องสร้างโมดูลเพิ่มเติมเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร
วงจรนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นแบบคลาสสิคเช่นเดียวกับวงจรปรับความตึงเชิงเส้นส่วนใหญ่ วงจรพัลส์ที่ทันสมัยมีข้อดีหลายประการตัวอย่างเช่นประสิทธิภาพที่สูงกว่าความร้อนที่น้อยกว่าขนาดที่เล็กกว่าและน้ำหนักมาก ในเวลาเดียวกันวงจรเชิงเส้นจะง่ายต่อการควบคุมสำหรับแฮมเริ่มต้นและถ้าประสิทธิภาพและขนาดไม่สำคัญเป็นพิเศษพวกเขาค่อนข้างเหมาะสำหรับการจัดหาอุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าเสถียร
และแน่นอนไม่มีอะไรเต้นความรู้สึกเมื่อฉันขับเคลื่อนอุปกรณ์บางอย่างจากแหล่งพลังงานทำที่บ้านและวงจรเชิงเส้นสำหรับแฮมเริ่มต้นสามารถเข้าถึงได้มากขึ้นสิ่งที่คนอาจพูดว่า