0-40V एडजस्टेबल पावर सप्लाई सर्किट - कंस्ट्रक्शन ट्यूटोरियल

यह बहुउद्देशीय सामान्य प्रयोजन आपूर्ति शून्य से 20 वोल्ट तक 2.5 एम्प्स या 0-40 वोल्ट से 1.25 एम्पियर तक उत्पन्न होती है। वर्तमान सीमा या तो आउटपुट विकल्पों के लिए पूरी सीमा के भीतर परिवर्तनशील है।

तृप्ति पाटिल द्वारा

बिजली की आपूर्ति मुख्य विनिर्देशों:

AN IDEAL POWER SUPPLY को एक वोल्टेज प्रदान करना चाहिए जो एक व्यापक श्रेणी के भीतर परिवर्तनशील हो, और जो लाइन वोल्टेज या लोड असमानताओं के बावजूद सेट वोल्टेज में रहता है।

आपूर्ति को अपने पूरे आउटपुट में शॉर्ट सर्किट से सुरक्षित होना चाहिए और यह सुनिश्चित करने के लिए लोड वर्तमान को सीमित करने में सक्षम होना चाहिए कि विफल परिस्थितियों से डिवाइस क्षतिग्रस्त न हों।

यह विशेष परियोजना 18 वोल्ट (कम धाराओं में 20 वोल्ट तक) पर 2.5 एम्पीयर देने के लिए डिज़ाइन की गई बिजली की आपूर्ति को बताती है। एक ही समय में कुछ बुनियादी संशोधन 1.25 एम्पीयर में 40 वोल्ट की आपूर्ति की पेशकश करेंगे।

आपूर्ति वोल्टेज शून्य और between उच्चतम उपलब्ध के बीच समायोज्य है, और वर्तमान सीमा को भी निर्धारित पूर्ण सीमा में समायोजित किया जा सकता है। बिजली की आपूर्ति के संचालन का तरीका दो एलईडी के माध्यम से इंगित किया गया है।

वोल्टेज कंट्रोल नॉब के पास वाला एक दिखाता है कि यूनिट सामान्य वोल्टेज-रेगुलेशन सेटिंग में है और एक पास की लिमिट नॉब से पता चलता है कि यूनिट चालू लिमिट मोड में है या नहीं। इसके अलावा एक बड़ा मीटर एक स्विच द्वारा चयनित के रूप में वर्तमान या वोल्टेज आउटपुट दिखाता है।

प्रारुप सुविधाये

जबकि हमारे प्रारंभिक डिजाइन चरणों में हमने विभिन्न प्रकार के नियामक और प्रत्येक के सकारात्मक पहलुओं और कमियों पर शोध किया, जो कि शीर्ष लागत प्रभावी कार्यक्षमता प्रदान करने में सक्षम हो। विशिष्ट रणनीतियों और उनकी विशेषताओं को संक्षेप में निम्नानुसार किया जा सकता है।

शंट नियामक:

यह लेआउट मुख्य रूप से लगभग 10 से 15 वाट तक कम बिजली की आपूर्ति के लिए काम करेगा। यह उत्कृष्ट विनियमन प्रदान करता है और आंतरिक रूप से शॉर्ट-सर्किट प्रतिरोधी होता है, लेकिन बिजली की पूरी मात्रा को नष्ट कर देता है जो इसे नो-लोड स्थितियों के तहत संभालने के लिए सुसज्जित है।

श्रृंखला नियामक।

यह नियामक लगभग 50 वाट की मध्यम-बिजली आपूर्ति को फिट करता है।

यह उच्च बिजली की आपूर्ति के लिए हो सकता है, हालांकि गर्मी लंपटता विशेष रूप से कम आउटपुट वोल्टेज के साथ बहुत अधिक वर्तमान में एक मुद्दा हो सकता है।

महान विनियमन, आम तौर पर मामूली उत्पादन शोर है और लागत तुलनात्मक रूप से न्यूनतम है।

एसआरसी नियामक:

मध्यम से उच्च शक्ति के प्रयोजनों के लिए आदर्श, यह नियामक कम बिजली अपव्यय प्रदान करता है, हालांकि आउटपुट रिपल और प्रतिक्रिया समय लगभग उतना नहीं है जितना कि एक श्रृंखला नियामक से।

SCR पूर्व-नियामक और श्रृंखला नियामक।

SCR और श्रृंखला नियामकों की बहुत अच्छी विशेषताओं को इस तरह की बिजली आपूर्ति सर्किट के साथ मध्यम से उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए नियोजित किया जाता है। एक SCR पूर्व-नियामक की सिफारिश की जाती है कि वह एक उपयुक्त श्रृंखला नियामक के साथ, अनुशंसित से अधिक लगभग पांच वोल्ट की आपूर्ति करता है।

यह श्रृंखला नियामक में बिजली की हानि को कम करता है। हालांकि, यह निर्माण करने के लिए बहुत अधिक महंगा है।

स्विचिंग नियामक।

मध्यम से उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए भी लागू किया जाता है, यह तकनीक नियामक में सस्ती विनियमन और कम बिजली अपव्यय प्रदान करती है फिर भी निर्माण पर एक उच्च आवृत्ति लहर का निर्माण और स्वामित्व है।

स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति।

सभी की सबसे सफल तकनीक, यह नियामक 20 kHz या इससे भी अधिक पर इन्वर्टर संचालित करने के लिए साधन को सुधारता है। वोल्टेज को कम या बढ़ावा देने के लिए कम लागत वाली फेराइट ट्रांसफार्मर को आमतौर पर नियोजित किया जाता है, जिसमें से आउटपुट को बेहतर किया जाता है और पसंदीदा डीसी आउटपुट प्राप्त करने के लिए फ़िल्टर किया जाता है।

लाइन विनियमन बहुत अच्छा है, लेकिन यह निश्चित रूप से नकारात्मक पक्ष है कि यह आसानी से एक चर स्रोत के रूप में लागू नहीं किया जा सकता है क्योंकि यह अपेक्षाकृत छोटी सीमा पर अनुकूलनीय है।

हमारा खुद का डिजाइन

हमारा प्रारंभिक डिजाइन सिद्धांत 5 से 10 amps आउटपुट पर लगभग 20 वोल्ट की बिजली आपूर्ति के लिए था।
यह कहते हुए कि, नियामक की उपलब्ध किस्मों के प्रकाश में, साथ ही साथ लागत भी, इसे वर्तमान में लगभग 2.5 एम्पियर तक सीमित करने का विकल्प चुना गया था।
इस दृष्टिकोण ने हमें एक श्रृंखला नियामक, सबसे अधिक लागत प्रभावी मॉडल को नियोजित करने में मदद की। समायोज्य वर्तमान सीमित सुविधा के साथ-साथ अच्छा विनियमन आवश्यक था, साथ ही यह अतिरिक्त रूप से चुना गया था कि बिजली की आपूर्ति व्यावहारिक रूप से शून्य वोल्ट तक ठीक से काम कर सकती है।

अंतिम योग्यता प्राप्त करने के लिए एक नकारात्मक आपूर्ति रेल या एक तुलनित्र जो शून्य वोल्ट पर अपने इनपुट का उपयोग करके चला सकता है, आवश्यक है। जैसा कि एक नकारात्मक आपूर्ति रेल का उपयोग करने के विरोध में हमने एक CA3l30 आईसी परिचालन एम्पलीफायर के साथ तुलनित्र के रूप में काम करने का निर्णय लिया।

CA3l 30 को एक एकल आपूर्ति (अधिकतम 15 वोल्ट) की आवश्यकता है और, शुरुआत में हमने 12 वोल्ट की आपूर्ति प्राप्त करने के लिए एक अवरोधक और l 2 वोल्ट ज़ेनर का उपयोग किया। संदर्भ वोल्टेज तब इस ज़ेनर आपूर्ति से एक और अवरोधक और 5 वोल्ट ज़ेनर द्वारा बनाया गया था।

यह माना जाता था कि इसने संदर्भ वोल्टेज के लिए पर्याप्त नियमन प्रस्तुत किया होगा लेकिन व्यावहारिक रूप से रेक्टिफायर से आउटपुट को 21to 29 वोल्ट से अधिक करने के लिए पहचाना गया था और इसके कुछ रिपल और वोल्टेज स्विचिंग जो कि 12 वोल्ट ज़ेनर के ऊपर हुए थे, परिणामस्वरूप समाप्त हो गया। 5 वोल्ट ज़ेनर संदर्भ में प्रतिबिंबित किया जा रहा है।

इस कारण के कारण 12 वोल्ट ज़ेनर को एक lC नियामक द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है जिसने इस मुद्दे को हल किया है।

सभी श्रृंखला नियामकों के साथ श्रृंखला-आउटपुट ट्रांजिस्टर लेआउट की विशेषताओं से, विशेष रूप से कम आउटपुट वोल्टेज और उच्च धारा में बहुत सारी शक्ति को नष्ट करने के लिए चाहिए। इस कारक के लिए एक सम्मानजनक हीटसिंक संरचना का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

औद्योगिक हीटसिंक अविश्वसनीय रूप से महंगे हैं और संलग्न करने के लिए अक्सर चुनौतीपूर्ण होते हैं। परिणाम के रूप में हमने अपनी खुद की हीटसिंक बनाई जो न केवल अधिक सस्ती थी, बल्कि वाणिज्यिक रूप से भिन्नता से बहुत बेहतर थी, जिसके बारे में हम सोच रहे थे - संलग्न करने के लिए सरल।

फिर भी पूर्ण भार पर ट्रांसफॉर्मर के रूप में गर्म करने के लिए गर्म सिंक जारी रहता है। और उच्च-वर्तमान कम-वोल्टेज परिस्थितियों में ट्रांजिस्टर स्पर्श करने के लिए बहुत दूर तक चक्कर लगा सकता है।
यह काफी सामान्य है क्योंकि इन स्थितियों के भीतर ट्रांजिस्टर अपने चयनित तापमान सीमा के भीतर कार्यशील रहता है।

किसी भी अत्यंत विनियमित आपूर्ति के साथ, स्थिरता में कठिनाई हो सकती है। इस उद्देश्य के लिए संचालन के वोल्टेज-विनियमन मोड, कैपेसिटर C5 और C7 को उच्च आवृत्तियों में लूप लाभ को कम करने के लिए शामिल किया गया है और इसलिए आपूर्ति को दोलन करने से बचाते हैं।

स्थिरता और प्रतिक्रिया अवधि के बीच आदर्श रूप से कंजूसी के लिए C5 का मूल्य चुना गया है। जब C5 का मूल्य बहुत कम होता है तो प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है।

हालांकि इसमें स्थिरता की कमी की संभावना अधिक होती है। एलएफ अत्यधिक प्रतिक्रिया समय में वृद्धि हुई है। वर्तमान-सीमा मोड में समान कार्यक्षमता C4 द्वारा पूरी की जाती है और ठीक उसी तरह की राय वोल्टेज परिदृश्य के लिए लागू होती है।

चूंकि बिजली की आपूर्ति में अपेक्षाकृत उच्च वर्तमान उत्पादन की क्षमता है, निस्संदेह आउटपुट टर्मिनलों के वायरिंग पर कुछ वोल्टेज ड्रॉप हो सकता है। यह एक स्वतंत्र सेट के माध्यम से आउटपुट टर्मिनलों पर वोल्टेज को संवेदन द्वारा मुआवजा दिया जाता है।

हालाँकि यह आपूर्ति मुख्य रूप से 20 वोल्ट के लिए 2.5 amps पर की गई थी, लेकिन यह समाप्त होने की सिफारिश की गई कि ठीक उसी आपूर्ति को 1.25 amps पर 40 वोल्ट की आपूर्ति करने का आदी हो सकता है और यह कई अंत उपयोगकर्ताओं के लिए अधिक उपयुक्त हो सकता है।

यह रेक्टिफायर की सेटिंग्स को संशोधित करके और कुछ घटकों को बदलकर पूरा किया जा सकता है। कुछ विचार आपूर्ति सुगम बनाने के लिए सौंपे गए थे, हालांकि अतिरिक्त जटिलताएं और कीमत इस तरह से थीं कि यह लाभप्रद होने की अवहेलना थी।

इसलिए आपको मूल रूप से कॉन्फ़िगरेशन का चयन करने की आवश्यकता है जो आपकी मांग से मेल खाती है और आवश्यकतानुसार आपूर्ति का निर्माण करती है।

संभवत: इनपुट वोल्टेज द्वारा नियामक को बहुत कम किया जा रहा है (18 वोल्ट और 2.5 एम्पियर के साथ) या शायद R14 / R15 के अनुपात से और संदर्भ वोल्टेज के मूल्य से अधिकतम विनियमित वोल्टेज सुलभ है। (आउटपुट = R14 + R15 / R15) वी रेफ

ZD1 की सहिष्णुता के कारण पूर्ण 20 वोल्ट (या 40 वोल्ट) संभवत: सुलभ नहीं है। यदि यह एक स्थिति की तरह पहचाना जाता है तो R14 को बाद के पसंदीदा मूल्य तक बढ़ाया जाना चाहिए।

इस तथ्य के कारण कि वे सस्ती हैं, वोल्टेज और वर्तमान नियंत्रण के लिए सिंगल टर्न पोटेंशियोमीटर दिए गए हैं। फिर भी यदि वोल्टेज या करंट कंट्रोल की सटीक सेटिबिलिटी की जरूरत है तो दस-बारी वाले पोटेंशियोमीटर को एक विकल्प के रूप में लगाना चाहिए।

यह काम किस प्रकार करता है

240 वोल्ट मेन को ट्रांसफार्मर के माध्यम से 40-वाॅक पर रखा गया है, जिसके आधार पर आपूर्ति को विकसित किया गया है, जिसे 25 या 5 Vdc तक सुधारा गया है।

यह वोल्टेज वास्तव में मध्यम है क्योंकि वास्तविक वोल्टेज पूर्ण लोड पर 21 वोल्ट (42 वोल्ट) पर नो-लोड पर 29 वोल्ट (58 वोल्ट) के बीच अलग होगा।

समान फ़िल्टर कैपेसिटर दोनों स्थिति में कार्यरत हैं। ये आपके 25 वोल्ट वेरिएंट (5000uF) और 50 वोल्ट मॉडल (1250xF) के लिए श्रृंखला में समानांतर में संलग्न हैं। ln 50 वोल्ट मॉडल ट्रांसफार्मर के केंद्र नल को कैपेसिटर के केंद्र नल से जोड़ा जाएगा, इसलिए सटीक वोल्टेज की गारंटी होगी। कैपेसिटर के बीच साझा करना। यह अतिरिक्त रूप से नियामक lC को 25 वोल्ट की आपूर्ति प्रदान करता है।

वोल्टेज नियामक अनिवार्य रूप से एक श्रृंखला प्रकार है जिसमें श्रृंखला ट्रांजिस्टर के प्रतिबाधा को इस तरह से नियंत्रित किया जाता है कि पूरे भार में इस वोल्टेज को पूर्व निर्धारित मूल्य पर स्थिर रखा जाता है।

ट्रांजिस्टर Q4 शक्ति का एक बड़ा सौदा विशेष रूप से कम आउटपुट वोल्टेज और उच्च धारा में फैलता है और इसलिए इसे उत्पाद के पीछे की तरफ हीटसिंक पर स्थापित किया जाता है।

ट्रांजिस्टर क्यू 3 क्यू 4 में वर्तमान लाभ लाता है, एक उच्च-शक्ति, उच्च-लाभ, पीएनपी ट्रांजिस्टर की तरह सहयोग करता है। एकीकृत सर्किट नियामक आईसीआई के माध्यम से 25 वोल्ट को घटाकर 12 वोल्ट कर दिया जाता है। इस वोल्टेज को आमतौर पर CA3130 lCs के लिए आपूर्ति वोल्टेज के रूप में नियोजित किया जाता है और इसे संदर्भ वोल्टेज के रूप में उपयोग करने के लिए जेनर डायोड ZDI द्वारा इसके अतिरिक्त 5.1 वोल्ट तक कम किया जाता है।

वोल्टेज नियमन lC3 द्वारा किया जाता है जो R14 और R15 द्वारा विभाजित के रूप में आउटपुट वोल्टेज के साथ RV3 (O से 5.1 'वोल्ट) द्वारा निर्धारित वोल्टेज की जांच करता है। विभक्त 4.2 (O से 21 वोल्ट) या आठ (0 से 40 वोल्ट) का विभाजन प्रदान करता है।

दूसरी ओर उच्च अंत में प्राप्य वोल्टेज इस बिंदु तक सीमित है कि नियामक उच्च प्रवाह पर नियंत्रण खोने का प्रबंधन करता है क्योंकि फिल्टर संधारित्र के माध्यम से वोल्टेज आउटपुट वोल्टेज तक पहुंच जाता है और कुछ 100 हर्ट्ज रिपल भी मिल सकता है। IC3 का आउटपुट ट्रांजिस्टर Q2 को नियंत्रित करता है जो बाद में आउटपुट ट्रांजिस्टर को इस तरह से नियंत्रित करता है कि आउटपुट वोल्टेज लाइन और लोड असमानताओं के बावजूद लगातार बना रहता है। क्यू 1 के emitter को Q1 के माध्यम से 5.1 वोल्ट संदर्भ की पेशकश की जाती है।

यह ट्रांजिस्टर वास्तव में 5.1 वोल्ट लाइन को लोड होने से बचाने के लिए एक बफर चरण है। वर्तमान नियंत्रण IC2 द्वारा संचालित किया जाता है जो लोड वर्तमान द्वारा R7 के आसपास बनाए गए वोल्टेज का उपयोग करके -RV1 (O से 0.55 वोल्ट) द्वारा निर्धारित वोल्टेज का विश्लेषण करता है।

यदि 0.25 वोल्ट आरवी 1 पर परिभाषित किया गया है और आपूर्ति से लिया गया वर्तमान छोटा है, तो IC2 का उत्पादन 12 वोल्ट के पास होने वाला है। इससे एलईडी 2 को जलाया जा रहा है क्योंकि Q1 का उत्सर्जक 5.7 वोल्ट पर है।

यह एलईडी परिणामस्वरूप दर्शाता है कि यह आपूर्ति वोल्टेज नियामक मोड के भीतर काम कर रही है। हालांकि, चालू चालित को इस तरह से ऊपर उठाया जाता है कि R7 के आसपास का वोल्टेज 0.25 वोल्ट (हमारे चित्रण में) IC2 के आउटपुट से कम हो सकता है। एक बार IC2 का उत्पादन लगभग 4 वोल्ट से कम हो जाने पर Q2 एलईडी 3 और डी 5 के माध्यम से बंद होने लगता है। इसका परिणाम यह होगा कि आउटपुट वोल्टेज को कम से कम किया जाएगा ताकि R7 भर का वोल्टेज अधिक बढ़ सके।

हालांकि यह वोल्टेज तुलनित्र IC3 को समस्या और इसके आउटपुट के लिए 12 वोल्ट तक काउंटर करने का प्रयास करता है। IC2 तब बनाने के लिए अधिक करंट की खपत करता है और यह करंट एल ई डी 3 को लुमिनेशन में लाता है, जिसका अर्थ है कि आपूर्ति वर्तमान-सीमा मोड में काम कर रही है।

यह सुनिश्चित करने के लिए सटीक विनियमन कि वोल्टेज सेंसिंग टर्मिनलों को आउटपुट बिंदुओं तक पहुंचाया जाता है जो लोड करंट के परिवहन से स्वतंत्र रूप से होते हैं। मीटर में एक मिलिम्प मूवमेंट शामिल होता है और फ्रंट पैनल स्विच SV2 से चुने गए आउटपुट वोल्टेज (तुरंत आउटपुट टर्मिनलों के साथ) या करंट (R7 के चारों ओर वोल्टेज को मापते हुए) को चुना जाता है।

40V बिजली की आपूर्ति सर्किट के लिए पीसीबी लेआउट

निर्माण

इस 0-40V चर बिजली आपूर्ति सर्किट के लिए सुझाए गए पीसीबी लेआउट का उपयोग किया जाना चाहिए क्योंकि निर्माण बहुत सरलता से। एड कर रहा है।

घटकों को बोर्ड पर एक साथ रखा जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि डायोड, ट्रांजिस्टर, एलसीएस और इलेक्ट्रोलाइटिक्स की ध्रुवीयताएं उचित हैं। BDl40 (Q3) को इस तरह से स्थापित किया जाना चाहिए कि धातु की सतह का उपयोग करने वाला पक्ष एलसीएल की दिशा में सामना करता है। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, ट्रांजिस्टर पर एक छोटा सा हीट बोल्ट लगाया जाना चाहिए।

यदि धातु के रूप में विस्तृत उपयोग किया जाता है तो विधानसभा व्यवस्था को नियोजित किया जाना चाहिए।

a) फ्रेम के मोर्चे में सामने के पैनल में शामिल हों और उन्हें मीटर फिटिंग द्वारा एक दूसरे के साथ बोल्ट करें।

बी) फ्रंट पैनल पर आउटपुट टर्मिनलों, पोटेंशियोमीटर और मीटर-स्विच को ठीक करें।

ग) एल ई डी के कैथोड (जो हमने लागू किए थे) को शरीर के भीतर एक पायदान द्वारा निर्दिष्ट किया गया था जिसे संभव नहीं देखा जा सकता था जबकि एलईडी को सामने के पैनल पर फिट किया गया था।

यदि यह आपके साथ स्थिति को ध्वनित करता है, तो कैथोड टर्मिनलों को छोटा करके उन्हें पहचानने के लिए कम करें, जिसके बाद एलईडी को जगह में स्थापित करें।

घ) ट्रांसफार्मर की 240 वोल्ट टर्मिनलों के लिए तार की लंबाई (लगभग 180 मिमी लंबी), टेप का उपयोग करके टर्मिनलों को इन्सुलेट करें जिसके बाद ट्रांसफार्मर को फ्रेम के अंदर जगह में संलग्न करें।

च) मेन कॉर्ड और कॉर्ड-क्लिप माउंट करें। पावर स्विच को तार करें, टर्मिनलों को इन्सुलेट करें और उसके बाद फ्रंट पैनल पर स्विच को संलग्न करें।

छ) हीट को ठीक करें और बोल्ट के एक जोड़े का उपयोग करके इसे ढांचे के पीछे पेंच करें - इसके बाद इन्सुलेशन वाशर और सिलिकॉन ग्रीस का उपयोग कर पावर ट्रांजिस्टर स्थापित करें।

एच) 10 मिमी spacers का उपयोग कर ढांचे पर इकट्ठे पीसीबी स्थापित करें।

i) ट्रांसफ़ॉर्मर सेकेंडरी, रेक्टिफायर डायोड और फ़िल्टर कैपेसिटर को तार दें। डायोड लीड कठोर हैं वास्तव में किसी भी अतिरिक्त समर्थन नहीं चाहते हैं।

j) बोर्ड और स्विच को शामिल करने वाली वायरिंग संभवतः सामने पैनल आरेख और घटक ओवरले आरेखों में मिलान पत्र के साथ हुक अप पॉइंट्स से आ सकती है। मीटर स्थापित करने के लिए केवल आवश्यक स्थापना होगी। बिजली की आपूर्ति के उत्पादन नियंत्रण के लिए एक वास्तविक वाल्टमीटर को हुक करें ताकि बाहरी मीटर 1 5 वोल्ट (या वैकल्पिक सेट पर 30 वोल्ट) की परिधि हो।

प्रस्तावित 40V 2 amp बिजली की आपूर्ति सर्किट के लिए भागों की सूची