לאחרונה התעניינתי בהרכבה של מעגלי מייצב מתח ליניארי. תוכניות כאלה אינן דורשות פרטים נדירים, ובחירת הרכיבים וכוונון גם אינה גורמת קשיים מיוחדים. הפעם החלטתי להרכיב מעגל מייצב מתח ליניארי על "דיודה זנר מוסדרת" (מיקרו מעגל) TL431. TL431 משמש כמקור מתח התייחסות, ותפקיד הכוח ממלא על ידי טרנזיסטור NPN רב עוצמה בחבילת TO -220.
עם מתח כניסה של 19 וולט, המעגל יכול לשמש כמקור מתח מייצב בטווח שבין 2.7 ל 16 וולט בזרם של עד 4A. המייצב מעוצב כמודול המורכב על לוח לחם. זה נראה כך:
וידאו:
המייצב דורש ספק כוח DC. הגיוני להשתמש במייצב כזה עם ספק כוח לינארי קלאסי, המורכב משנאי ברזל, גשר דיודה וקבל גדול. המתח ברשת יכול להשתנות בהתאם לעומס וכתוצאה מכך המתח ביציאת השנאי ישתנה. מעגל זה יספק מתח יציאה יציב עם כניסה משתנה. עליכם להבין שמייצב מסוג מטה, כמו גם על המעגל עצמו, יורד 1-3 וולט, כך שמתח הפלט המרבי תמיד יהיה פחות מהכניסה.
באופן עקרוני, החלפת ספקי כוח יכולה לשמש כאספקת חשמל למייצב זה, למשל, ממחשב נייד 19 V. אך במקרה זה, תפקיד הייצוב יהיה מינימלי, מכיוון מפעל ספקי כוח מיתוג וכן הלאה מתח מייצב פלט.
תוכנית:
בחירת רכיבים
הזרם המרבי אותו יכול שבב TL431 לעבור בעצמו, על פי התיעוד, הוא 100 mA. במקרה שלי, הגבלתי את הזרם עם שוליים לכ- 80 mA באמצעות הנגד R1. יש צורך לחשב את הנגד לפי הנוסחאות.
ראשית עליך לקבוע את ההתנגדות של הנגד. במתח כניסה מרבי של 19 וולט, על פי חוק אוהם, ההתנגדות מחושבת כדלקמן:
R = U / I = 19V / 0.08A = 240 אוהם
יש צורך לחשב את עוצמת הנגד R1:
P = I ^ 2 * R = 0.08 A * 0.08 A * 240 אוהם = 1.5 וואט
השתמשתי בנגדי סובייטי 2 וואט
נגדים R2 ו- R3 יוצרים מחיצת מתח ש"תכנת "את TL431, והנגד R3 משתנה, המאפשר לשנות את מתח ההתייחסות, אשר חוזר על עצמו אז במפל של טרנזיסטורים. השתמשתי באו"ם R2 - 1K, R3 - 10K אוהם. כוחו של הנגד R2 תלוי במתח היציאה. לדוגמה, עם מתח יציאה של 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0.361 וואט
השתמשתי בנגד 1 וואט.
נגד R4 משתמשים בכדי להגביל את הזרם על בסיס הטרנזיסטור VT2. עדיף לבחור את הדירוג באופן ניסיוני, לשלוט על מתח היציאה. אם ההתנגדות גדולה מדי, הדבר יגביל משמעותית את מתח היציאה של המעגל. במקרה שלי זה 100 אוהם, כל כוח מתאים.
כטרנזיסטור הכוח הראשי (VT1), עדיף להשתמש בטרנזיסטורים במקרה TO - 220 או חזק יותר (TO247, TO-3). השתמשתי בטרנזיסטור E13009, רכשתי על עלי אקספרס. טרנזיסטור למתח עד 400 וולט וזרם עד 12A. עבור מעגל כזה טרנזיסטור במתח גבוה אינו הפיתרון האופטימלי ביותר, אך הוא יעבוד מצוין. הטרנזיסטור הוא ככל הנראה מזויף ו 12 A לא תעמוד, אבל 5-6A זה די. במעגל שלנו, הזרם הוא עד 4A, לכן מתאים למעגל זה. בתכנית זו, הטרנזיסטור חייב להיות מסוגל להפיץ כוח עד 30-35 וואט.
פיזור הכוח מחושב כהפרש בין מתח הכניסה והיציאה כפול זרם האספן:
P = (פלט U - קלט U) * אני אספן
לדוגמא, מתח הכניסה הוא 19 וולט, אנו קובעים את מתח היציאה ל 12 וולט, וזרם האספן הוא 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 וואט - זה מצב רגיל לחלוטין עבור הטרנזיסטור שלנו.
ואם נמשיך להפחית את מתח היציאה ל 6 וולט, התמונה תהיה שונה:
P = (19V-6V) * 3A = 39 וואט, מה שלא כל כך טוב לטרנזיסטור באריזה TO-220 (אתה צריך גם לקחת בחשבון שכאשר הטרנזיסטור סגור, הזרם גם יקטן: ב 6V הזרם יהיה בערך 2-2.5A, ו לא 3). במקרה זה עדיף להשתמש בטרנזיסטור אחר במקרה מאסיבי יותר, או להפחית את ההבדל בין מתח הכניסה והיציאה (לדוגמה, אם ספק הכוח הוא שנאי, על ידי החלפת הפיתולים).
כמו כן, יש לדרג את הטרנזיסטור לזרם של 5A ומעלה. עדיף לקחת טרנזיסטור עם מקדם העברת זרם סטטי של 20. הטרנזיסטור הסיני עומד במלואו בדרישות אלה. לפני שאטימה במעגל, בדקתי את זה (זרם ופיזור כוח) במעמד מיוחד.
כי TL431 יכול לייצר זרם של לא יותר מ- 100 mA, וכדי להניע את בסיס הטרנזיסטור דורש יותר זרם, תזדקק לטרנזיסטור נוסף, שיגביר את הזרם מפלט שבב TL431, ויחזור על מתח ההתייחסות. לשם כך אנו זקוקים לטרנזיסטור VT2.
הטרנזיסטור VT2 חייב להיות מסוגל לספק זרם מספיק לבסיס הטרנזיסטור VT1.
ניתן לקבוע בערך את הזרם הנדרש באמצעות מקדם העברת הזרם הסטטי (h21e או hFE או β) של הטרנזיסטור VT1. אם ברצוננו שיהיה זרם של 4 A בפלט, ומקדם ההעברה הנוכחי הסטטי VT1 הוא 20, אז:
אני בסיס = אני אספן / β = 4 A / 20 = 0.2 א.
מקדם העברת הזרם הסטטי ישתנה בהתאם לזרם האספן, ולכן ערך זה מעיד. מדידה בפועל הראתה כי יש צורך לספק כ -170 mA לבסיס הטרנזיסטור VT1 כך שזרם האספן יהיה 4A. הטרנזיסטורים בחבילת TO-92 מתחילים להתחמם בזרמים מעל 0.1 A, כך שבמעגל הזה השתמשתי בטרנזיסטור KT815A בחבילת TO-126. הטרנזיסטור מיועד לזרם של עד 1.5A, המקדם הסטטי של העברת הזרם הוא כ 75. כיור קירור קטן לטרנזיסטור זה יהיה מתאים.
קבל C3 נחוץ בכדי לייצב את המתח על בסיס הטרנזיסטור VT1, הערך הנקוב הוא 100 מיקרומטר, המתח הוא 25 וולט.
מסננים מהקבלים מותקנים בפלט ובכניסה: C1 ו- C4 (אלקטרוליטי ב 25V, 1000 μF) ו- C2, C5 (קרמיקה 2-10 μF).
הדיודה D1 משמשת להגנה על הטרנזיסטור VT1 מפני זרם הפוך. דיודה D2 נדרשת להגנה מפני טרנזיסטור בעת אספקת מנועי אספן. כאשר הכיבוי כבוי, המנועים מסתובבים זמן מה ובמצב הבלימה עובדים כגנרטורים. הזרם הנוצר בדרך זו הולך בכיוון ההפוך ועלול לגרום נזק לטרנזיסטור.הדיודה במקרה זה סוגרת את המנוע לעצמו והזרם לא מגיע לטרנזיסטור. הנגד R5 ממלא את התפקיד של עומס קטן להתייצבות במצב סרק, ערך נומינלי של 10k אוהם, כל כוח.
הרכבה
המעגל מורכב כמודול על לוח לחם. השתמשתי ברדיאטור מאספקת חשמל מיתוג.
עם רדיאטור בגודל כזה, אסור שתעמיסו את המעגל ככל האפשר. עם זרם של יותר מ- 1 A, יש צורך להחליף את הרדיאטור בזרם מאסיבי יותר, גם ניפוח במאוורר לא יפגע.
חשוב לזכור שככל שההבדל בין מתח הכניסה והיציאה וגדול הזרם גדול יותר, כך נוצר יותר חום ונדרש קירור רב יותר.
הלחמה לקח כשעה. באופן עקרוני, זו תהיה צורה טובה ליצור לוח בשיטת LUT, אך מאז אני צריך רק לוח בעותק אחד, לא רציתי לבזבז זמן בעיצוב הלוח.
התוצאה היא מודול כזה:
לאחר ההרכבה בדקתי את המאפיינים:
למעגל אין כמעט הגנה (כלומר אין הגנה מפני קצר חשמלי, הגנה מפני קוטביות הפוכה, התחלה חלקה, הגבלת זרם וכו '), ולכן יש להשתמש בזהירות רבה. מאותה סיבה, לא מומלץ להשתמש במזימות כאלה באספקת חשמל "מעבדתית". למטרה זו, מעגלי מיקרו מוכנים באריזה TO-220 מתאימים לזרמים עד 5A, למשל KR142EN22A. או לפחות למעגל זה, עליכם ליצור מודול נוסף להגנה מפני קצר חשמלי.
ניתן לכנות את המעגל קלאסי, כמו רוב מעגלי המייצב הליניאריים. למעגלי הדופק המודרניים יתרונות רבים, למשל: יעילות גבוהה יותר, חימום הרבה פחות, מידות ומשקל קטנים יותר. יחד עם זאת, קל יותר לשלוט במעגלים לינאריים עבור חמאיות מתחילים, ואם היעילות והממדים אינם חשובים במיוחד, הם מתאימים למדי לספק מכשירים עם מתח יציב.
וכמובן, לא ניתן להשוות דבר לתחושה כשאני מניע מכשיר כלשהו ממקור חשמל ביתי, ומעגלים לינאריים למען המתחילים הם נגישים יותר, מה שאפשר לומר.