في الآونة الأخيرة ، أصبحت مهتمًا بتجميع دوائر استقرار الجهد الخطي. لا تتطلب هذه المخططات تفاصيل نادرة ، ولا يسبب اختيار المكونات والضبط أي صعوبات خاصة. هذه المرة قررت تجميع دائرة استقرار الجهد الخطي على "الصمام الثنائي الزينر المنظم" (الدائرة المصغرة) TL431. تعمل TL431 كمصدر جهد مرجعي ، ويتم لعب دور الطاقة بواسطة ترانزستور NPN قوي في حزمة TO -220.
مع جهد دخل 19 فولت ، يمكن أن تعمل الدائرة كمصدر للجهد المستقر في النطاق من 2.7 إلى 16 فولت عند تيار يصل إلى 4 أمبير. تم تصميم المثبت كوحدة مركبة على لوح توصيل. يبدو هذا:
فيديو:
يتطلب المثبت مصدر طاقة DC. من المنطقي استخدام مثل هذا المثبت مع مصدر طاقة خطي كلاسيكي ، يتكون من محول حديد وجسر ديود ومكثف كبير. يمكن أن يختلف الجهد في الشبكة اعتمادًا على الحمل ونتيجة لذلك ، سيتغير الجهد عند خرج المحول. ستوفر هذه الدائرة جهد إخراج ثابت مع إدخال متغير. تحتاج إلى أن تفهم أن مثبتًا من النوع السفلي ، وكذلك في الدائرة نفسها ، يسقط 1-3 فولت ، لذلك سيكون جهد الخرج الأقصى دائمًا أقل من المدخلات.
من حيث المبدأ ، يمكن استخدام تبديل مصادر الطاقة كمصدر طاقة لهذا المثبت ، على سبيل المثال ، من كمبيوتر محمول 19 فولت ، ولكن في هذه الحالة ، سيكون دور التثبيت ضئيلًا ، لأن مصنع تحويل إمدادات الطاقة وهلم جرا استقرار الناتج الجهد.
مخطط:
اختيار المكونات
الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن تمر به رقاقة TL431 من خلاله ، وفقًا للوثائق ، هو 100 مللي أمبير. في حالتي ، قمت بتحديد التيار بهامش إلى حوالي 80 مللي أمبير باستخدام المقاوم R1. من الضروري حساب المقاوم وفقًا للصيغ.
تحتاج أولاً إلى تحديد مقاومة المقاوم. عند جهد دخل أقصى يبلغ 19 فولت ، وفقًا لقانون أوم ، يتم حساب المقاومة على النحو التالي:
R = U / I = 19V / 0.08A = 240 أوم
من الضروري حساب قوة المقاوم R1:
P = I ^ 2 * R = 0.08 A * 0.08 A * 240 أوم = 1.5 واط
استخدمت مقاومًا سوفيتيًا بقدرة 2 وات
تشكل المقاومات R2 و R3 مقسم جهد يعمل على "برمجة" TL431 ، ويكون المقاوم R3 متغيرًا ، مما يسمح لك بتغيير الجهد المرجعي ، والذي يتكرر بعد ذلك في سلسلة من الترانزستورات. لقد استخدمت R2 - 1K أوم ، R3 - 10K أوم. تعتمد قوة المقاوم R2 على جهد الخرج. على سبيل المثال ، مع جهد خرج 19 فولت:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0.361 واط
لقد استخدمت المقاوم 1 واط.
يستخدم المقاوم R4 للحد من التيار بناءً على الترانزستور VT2. من الأفضل تحديد التصنيف تجريبيًا ، والتحكم في جهد الخرج. إذا كانت المقاومة كبيرة جدًا ، فسيحد ذلك بشكل كبير من جهد الخرج للدائرة. في حالتي ، إنه 100 أوم ، أي قوة مناسبة.
باعتباره ترانزستور الطاقة الرئيسي (VT1) ، من الأفضل استخدام الترانزستورات في حالة TO - 220 أو أكثر قوة (TO247 ، TO-3). لقد استخدمت الترانزستور E13009 ، تم شراؤها علي علي اكسبرس. ترانزستور للجهد حتى 400 فولت والتيار حتى 12 أمبير. لمثل هذه الدائرة ، فإن الترانزستور عالي الجهد ليس هو الحل الأمثل ، ولكنه يعمل بشكل جيد. من المرجح أن يكون الترانزستور مزيفًا ولن يقف 12 أمبير ، ولكن 5-6A تمامًا. في دارتنا ، التيار يصل إلى 4A ، وبالتالي ، مناسب لهذه الدائرة. في هذا المخطط ، يجب أن يكون الترانزستور قادرًا على تبديد الطاقة حتى 30-35 واط.
يتم حساب تبديد الطاقة على أنه الفرق بين جهد الدخل والخرج مضروبًا في تيار المجمع:
P = (خرج U -U المدخلات) * I جامع
على سبيل المثال ، جهد الدخل هو 19 فولت ، قمنا بتعيين جهد الخرج إلى 12 فولت ، والتيار المجمع هو 3 أمبير
P = (19V-12V) * 3A = 21 واط - هذا وضع طبيعي تمامًا للترانزستور.
وإذا واصلنا تقليل جهد الخرج إلى 6 فولت ، فستكون الصورة مختلفة:
P = (19V-6V) * 3A = 39 واط ، وهو ليس جيدًا جدًا للترانزستور في حزمة TO-220 (تحتاج أيضًا إلى مراعاة أنه عند إغلاق الترانزستور ، سينخفض التيار أيضًا: بحلول 6V ، سيكون التيار حوالي 2-2.5A ، و لا 3). في هذه الحالة ، من الأفضل استخدام ترانزستور آخر في حالة أكثر ضخامة ، أو تقليل الفرق بين جهد الدخل والإخراج (على سبيل المثال ، إذا كان مصدر الطاقة محولًا ، عن طريق تبديل اللفات).
أيضا ، يجب تصنيف الترانزستور لتيار 5A أو أكثر. من الأفضل أخذ ترانزستور مع معامل نقل تيار ثابت من 20. الترانزستور الصيني يلبي تمامًا هذه المتطلبات. قبل الختم في الدائرة ، راجعته (تبديد التيار والتيار) على حامل خاص.
لأن يمكن أن ينتج TL431 تيارًا لا يزيد عن 100 مللي أمبير ، ولتشغيل قاعدة الترانزستور يتطلب تيارًا أكثر ، ستحتاج إلى ترانزستور آخر ، والذي سيؤدي إلى تضخيم التيار من إخراج رقاقة TL431 ، مع تكرار الجهد المرجعي. لهذا ، نحتاج إلى ترانزستور VT2.
يجب أن يكون الترانزستور VT2 قادرًا على توفير تيار كاف لقاعدة الترانزستور VT1.
من الممكن تحديد التيار المطلوب تقريبًا من خلال معامل نقل التيار الثابت (h21e أو hFE أو β) للترانزستور VT1. إذا أردنا أن يكون لدينا تيار 4 أمبير عند الإخراج ، ويكون معامل نقل التيار الثابت VT1 هو 20 ، فعندئذٍ:
أنا أساس = أنا جامع / β = 4 أ / 20 = 0.2 أ.
سيختلف معامل تحويل التيار الثابت اعتمادًا على تيار المجمع ، لذا فإن هذه القيمة إرشادية. أظهر القياس في الممارسة أنه من الضروري توفير حوالي 170 مللي أمبير لقاعدة الترانزستور VT1 بحيث يكون تيار المجمع 4A. تبدأ الترانزستورات في حزمة TO-92 في التسخين بشكل ملحوظ عند التيارات فوق 0.1 أمبير ، لذلك استخدمت في هذه الدائرة الترانزستور KT815A في حزمة TO-126. تم تصميم الترانزستور لتيار يصل إلى 1.5 أمبير ، ويبلغ معامل نقل التيار الثابت حوالي 75. سيكون المبرد الصغير المناسب لهذا الترانزستور مناسبًا.
هناك حاجة إلى مكثف C3 لتثبيت الجهد على أساس الترانزستور VT1 ، القيمة الاسمية هي 100 μF ، الجهد 25V.
يتم تثبيت المرشحات من المكثفات عند الإخراج والإدخال: C1 و C4 (كهربائيا عند 25V ، 1000 μF) و C2 ، C5 (السيراميك 2-10 μF).
يعمل الصمام الثنائي D1 على حماية الترانزستور VT1 من التيار العكسي. هناك حاجة إلى الصمام الثنائي D2 للحماية من الترانزستور عند توريد محركات التجميع. عند إيقاف تشغيل الطاقة ، تدور المحركات لفترة من الوقت وفي وضع الكبح تعمل كمولدات. يسير التيار المولد بهذه الطريقة في الاتجاه المعاكس ويمكن أن يدمر الترانزستور.يغلق الصمام الثنائي في هذه الحالة المحرك إلى نفسه ولا يصل التيار إلى الترانزستور. يلعب المقاوم R5 دور حمولة صغيرة لتحقيق الاستقرار في وضع الخمول ، بقيمة اسمية تبلغ 10 كيلو أوم ، أي قوة.
التجمع
يتم تجميع الدائرة كوحدة نمطية على لوح توصيل. استخدمت المبرد من مصدر طاقة التبديل.
مع مشعاع بهذا الحجم ، لا يجب تحميل الدائرة قدر الإمكان. مع تيار أكثر من 1 A ، من الضروري استبدال المبرد بآخر أكثر ضخامة ، ولن يضر النفخ بمروحة أيضًا.
من المهم أن نتذكر أنه كلما زاد الفرق بين جهد الدخل والخرج وكلما زاد التيار ، كلما تم توليد المزيد من الحرارة والمزيد من التبريد.
استغرق الأمر حوالي ساعة لحام. من حيث المبدأ ، سيكون من الجيد إنشاء لوحة باستخدام طريقة LUT ، ولكن منذ ذلك الحين أحتاج فقط إلى لوحة في نسخة واحدة ، لم أرغب في إضاعة الوقت في تصميم اللوحة.
والنتيجة هي وحدة نمطية:
بعد التجميع ، راجعت الخصائص:
لا تحتوي الدائرة فعليًا على حماية (مما يعني أنه لا توجد حماية من الدائرة القصيرة ، وحماية القطبية العكسية ، وبداية ناعمة ، وحدود التيار ، وما إلى ذلك) ، لذلك تحتاج إلى استخدامها بعناية فائقة. لنفس السبب ، لا يوصى باستخدام مثل هذه المخططات في إمدادات الطاقة "المختبرية". لهذا الغرض ، فإن الدوائر المصغرة الجاهزة في حزمة TO-220 مناسبة للتيارات حتى 5 أمبير ، على سبيل المثال ، KR142EN22A. أو على الأقل لهذه الدائرة ، تحتاج إلى إنشاء وحدة إضافية للحماية من ماس كهربائى.
يمكن أن تسمى الدائرة الكلاسيكية ، مثل معظم دوائر التثبيت الخطية. تتمتع دوائر النبض الحديثة بالعديد من المزايا ، على سبيل المثال: كفاءة أعلى ، وتدفئة أقل بكثير ، وأبعاد ووزن أصغر. في الوقت نفسه ، من السهل إتقان الدوائر الخطية لحم الخنزير المبتدئ ، وإذا لم تكن الكفاءة والأبعاد مهمة بشكل خاص ، فهي مناسبة تمامًا لتزويد الأجهزة بجهد مستقر.
وبالطبع ، لا شيء يتفوق على الشعور عندما قمت بتشغيل بعض الأجهزة من مصدر طاقة محلي الصنع ، والدوائر الخطية لحم الخنزير المبتدئ يمكن الوصول إليها بشكل أكبر ، مهما كان ما يقوله المرء.