強力な電流保護電源

電子回路を収集するすべての人は、出力電圧の幅広い変化、電流制御、および必要に応じて受電装置の切断を可能にするユニバーサル電源を必要とします。店舗では、このような実験用電源は非常に高価ですが、一般的な無線コンポーネントから自分で組み立てることができます。提示される電源には以下が含まれます。

• 最大24ボルトの電圧調整。
• 負荷に与えられる最大電流は最大5アンペアです。
• いくつかの固定値の選択による現在の保護。
• 高電流での動作のためのアクティブ冷却;
• 電流と電圧のインジケータをダイヤルします。

電圧レギュレータ回路

電圧レギュレータの最も簡単で手頃なバージョンは、電圧レギュレータと呼ばれる特別なチップ上の回路です。最適なオプションはLM338で、最大5 Aの電流と最小の出力リップルを提供します。ここではLM350とLM317も適していますが、この場合の最大電流はそれぞれ3 Aと1.5 Aになります。可変抵抗器は電圧を調整する役割を果たし、その定格は出力で取得する必要がある最大電圧によって異なります。最大出力に24ボルトが必要な場合、4.3 kOhmの抵抗を持つ可変抵抗器が必要です。この場合、標準のポテンショメータを4.7 kOhmで使用し、それと並列に47 kOhmの定数を接続する必要があります。合計抵抗は約4.3 kOhmになります。回路全体に電力を供給するには、24〜35ボルトのDC電源が必要です。私の場合は、整流器を内蔵した通常の変圧器です。また、ラップトップ充電器または電流に適した他のさまざまなスイッチングソースを使用することもできます。
この電圧レギュレータは線形です。つまり、入力電圧と出力電圧の差全体が1つのチップに収まり、熱の形で消費されます。大電流では、これは非常に重要であるため、マイクロ回路を大きなラジエーターに取り付ける必要があります。コンピュータープロセッサーからのラジエーターは、ファンと連携して動作するのが最適です。ファンが無駄に常に回転するのではなく、ラジエーターが加熱されているときにのみオンにするには、小さな温度センサーを組み立てる必要があります。

ファン制御回路

NTCサーミスタに基づいており、抵抗は温度とともに変化します-温度が上昇すると抵抗が大幅に減少し、逆も同様です。オペアンプはコンパレータとして機能し、サーミスタの抵抗の変化を記録します。しきい値に達すると、電圧がオペアンプの出力に現れ、トランジスタがロックを解除してファンを起動し、LEDが点灯します。しきい値の調整にはトリミング抵抗が使用されます。その値は、室温でのサーミスタの抵抗に基づいて選択する必要があります。サーミスタの抵抗が100 kOhmであるとします。この場合、調整抵抗の公称値は約150〜200 kOhmである必要があります。このスキームの主な利点は、ヒステリシスの存在です。ファンのオンとオフのしきい値の違い。ヒステリシスがあるため、しきい値に近い温度でファンが頻繁にオン/オフすることはありません。サーミスターは、ラジエーターへの配線に直接表示され、便利な場所に設置されます。
電流保護回路
おそらく、電源全体の最も重要な部分は電流保護です。シャント（抵抗0.1オームの抵抗）での電圧降下は7-9ボルトのレベルに増幅され、コンパレータを使用して基準と比較されます。比較用の基準電圧は、0〜12ボルトの範囲の4つのチューニング抵抗器によって設定され、オペアンプの入力は4ポジションレンチスイッチを介して抵抗器に接続されます。したがって、ビスケットスイッチの位置を変更すると、保護電流の4つの事前定義オプションから選択できます。たとえば、100 mA、500 mA、1.5 A、3 Aの値を設定できます。ダイヤルスイッチで設定された電流を超えると、保護が機能し、電圧が出力されなくなり、LEDが点灯します。保護をリセットするには、ボタンを短く押すだけで、出力電圧が再び表示されます。 5番目のチューニング抵抗は、ゲイン（感度）を設定するために必要です。シャントを流れる電流が1アンペアのときに、オペアンプの出力の電圧が約1〜2ボルトになるように設定する必要があります。保護ヒステリシスを設定するための抵抗器は、回路のスナップの「シャープネス」に関与します。出力電圧が完全に消失しない場合は調整する必要があります。

電流および電圧表示ユニット

ほとんどの実験用電源には、デジタル電圧計と電流計が装備されており、スコアボードに数値形式で値が表示されます。このオプションはコンパクトで読み取り値の精度が高くなりますが、知覚にはまったく不便です。それが、表示のために、読みが簡単にそして快適に知覚される矢じりを使用することに決めた理由です。電圧計の場合、すべてが簡単です-約1〜2 MOhmの抵抗のトリミング抵抗を介して電源の出力端子に接続します。電流計が適切に機能するには、シャント増幅器が必要です。その回路を以下に示します。
ゲインを調整するには調整抵抗が必要です。ほとんどの場合、調整抵抗を中央の位置（約20〜25 kOhm）のままにしておけば十分です。スイッチヘッドはダイヤルスイッチを介して接続されます。ダイヤルスイッチを使用して、3つのチューニング抵抗器のいずれかを選択し、電流計の最大偏差の電流を設定できます。したがって、電流計は、最大50 mA、最大500 mA、最大5 Aの3つの範囲で動作できます。これにより、負荷電流での読み取り精度が最大になります。

電源ボードアセンブリ

プリント基板：
すべての理論的側面が考慮されたので、構造の電子部品の組み立てを開始できます。電源のすべての要素-電圧レギュレータ、ラジエーター温度センサー、保護ユニット、電流計のシャントアンプは1つのボードに組み立てられ、その寸法は100x70 mmです。ボードはLUT方式で作成されています。以下は製造プロセスの写真です。
負荷電流が流れる電力経路では、抵抗を減らすために厚いはんだ層で錫メッキすることが望ましい。最初に、小さな部品がボードに取り付けられます。
その後、他のすべてのコンポーネント。温度センサーとクーラーを提供する78L12マイクロサーキットは、小さなラジエーターに設置する必要があります。ラジエーターの場所はプリント回路基板上にあります。最後に、ワイヤはボードにはんだ付けされ、ファン、サーミスタ、保護リセットボタン、レンチスイッチ、LED、LM338チップ、電圧入力および出力が出力されます。電圧入力はDCコネクタを介して最も便利に接続されますが、大電流を供給しなければならないことに留意する必要があります。電流の断面に対応するすべての電源線、できれば銅を使用する必要があります。さらに、プリント回路基板からの出力は出力端子に直接送られるのではなく、2つの接点グループを持つトグルスイッチを介して送られます。 2番目のグループは、LEDをオン/オフし、端子に電圧が印加されているかどうかを示します。

本体組立

ハウジングは既製であるか、個別に組み立てられます。たとえば、私がやったように、合板と繊維板から作ることができます。まず、すべてのコントロールがインストールされる長方形のフロントパネルを切り取ります。
次に、ボックスの壁と底部を作成し、セルフタッピングねじで構造を固定します。フレームの準備ができたら、すべての電子機器を内部に取り付けることができます。
コントロール、矢印、LEDはフロントパネルの所定の位置に取り付けられ、ボードはケース内に配置され、ファン付きのラジエーターはリアパネルに取り付けられます。 LEDを取り付けるには、特別なホルダーが使用されます。特に場所が許すので、出力端子を複製することが望ましいです。ケースの寸法は290x200x120 mmでしたが、ケース内にはまだ多くの空きスペースがあり、たとえば、デバイス全体に電力を供給するための変圧器を取り付けることができます。

カスタマイズ

多くのチューニング抵抗器にもかかわらず、電源のセットアップは非常に簡単です。まず、外部を出力端子に接続して電圧計を校正します。電圧計の矢印の頭に直列に接続されたチューニング抵抗器を回転させると、等しい測定値が得られます。次に、電流計を備えた負荷を出力に接続し、シャント増幅器を較正します。各リニア抵抗器と3つのインターリニア抵抗器を回転させると、電流計の3つの測定範囲のそれぞれで読み取り値が一致します。私の場合は50 mA、500 mA、5 Aです。次に、4つのチューニング抵抗を使用して必要な保護電流を設定します。標準の電流計はすでに校正されており、正確な電流を示しているので、これを行うことは難しくありません。電圧を徐々に上げ（電流も上昇）、保護がトリガーする電流を調べます。次に、各抵抗器を回転させて、4つの必要な保護電流を設定します。これらの間で、ダイヤルスイッチを使用して切り替えることができます。これで、ラジエーター温度センサーに必要なしきい値を設定するだけで、設定は完了です。