SURSA DE TENSIUNE SI CURENT REGLABILA MULTIPLA

SURSA DE TENSIUNE SI CURENT REGLABILA MULTIPLA

Sursa de tensiune stabilizata prezentata in continuare asigura urmatoarele posibilitati:

- o iesire de 5V / 6A pentru alimentarea montajelor cu circuite TTL

- o iesire de +1,25 V 30V / 6A cu minusul comun cu sursa TTL

- o iesire de +1,25 V 30V / 6A cu minusul izolat fata de minusul celorlalte surse

- alimentare diferentiala "+ "si "- " 1,25V 28V/6A fata de masa

- +2856 V/6 A prin legarea in serie a celor doua iesiri de 1,25V 28V

- + 1,25 28 / 12A prin legarea in paralel a celor doua iesiri de 1,25V28 V (tensiuni strict egale)

- doua surse de curent constant 10A1A

- masurarea simultana a tensiunii si/sau curentului de la o iesire sau de la doua iesiri diferite

- protectie la scurtcircuit sau supracurent de sarcina

- semnalizare acustica si optica a anomaliilor functionale sau a scurtcircuitarii oricareia din iesiri.

Prezentarea schemei bloc ( figura 1.)

Transformatorul de retea Tr.1 asigura tensiunile alternative necesare. Siguranta de retea Spr este de 4A. Sectiunea miezului transformatorului are 25cm². Infasurarea Lpr are 396 spire cu sarma CuEm Ø 1,1 mm; L1 are 18 spire cu sarma CuEm Ø 2mm; L2 si L3 cate 36+20 spire CuEm Ø 2mm; L4 si L5 au cate 18 spire cu sarma CuEm Ø 0,35mm. Sursa are 6 module realizate pe cablaje separate, si anume: sursa TTL (5 V/6 A) modulul 100; sursa A (1,2530V/6A) - modulul 200; sursa B (1,2530V/6A) - modulul 300; instrumentele de masura digitale IMD1 si IMD2 - modulele 400 si respectiv 500; si sursele de curent constant Ik1 si Ik2 - modulul 600.

Sursa TTL si sursa A au minusul comun legat la masa aparatului, iar sursa B are minusul izolat fata de masa pentru a asigura conectarea externa dupa necesitati, si anume:

- borna ' - ' conectata la borna de minus comuna; se asigura o tensiune de 5 V si doua tensiuni diferite intre 1,25V 30 V cu minusul comun;

- borna ' + ' conectata la borna de minus comuna; se asigura o tensiune de 5 V si doua tensiuni de '+' si respectiv '-' 1,25V 30 V necesare pentru montajele cu alimentare diferentiala

- borna ' - ' conectata la borna ' + ' a sursei A; se asigura o tensiune de 5 V si o tensiune de 30V 60 V fata de minusul comun la borna ' + ' a sursei B;

- cu bornele sursei B libere se asigura o tensiune de 1,25V 30 V izolata galvanic de sursele TTL si de sursa A.

Cele doua instrumente de masura digitale, IMD1 si IMD2, sunt identice constructiv si functional, fiind realizate pe placile de circuit imprimat 400a si 500a (circuitele integrate C520 si CDB 447) si 400b si 500b (afisajele VQE24). Pentru a se asigura toate modurile de conectare a intrarii instrumentelor acestea sunt alimentate separat de la infasurarile L4 si respectiv L5 ale transformatorului de retea.

Modulul 600 contine sursele de curent constant Ik1 si Ik2 care sunt alimentate de la iesirea sursei TTL prin intermediul comutatoarelor K601a, respectiv K602a si controleaza curentul livrat pe sarcina de cele doua surse de tensiune stabilizata, A si B.

In acest mod de functionare borna ' - ' a sursei B va fi conectata la borna ' - ' comuna a surselor A si TTL. Tensiunea de iesire a surselor A si/sau B va fi cu eel ptin 2-3 V mai mare decat caderea de tensiune pe sarcina.

Sursa de tensiune TTL (5V/6A)

Prezentata in figura 2, sursa TTL are ca element principal circuitul integrat LM317 care asigura performante superioare in ce priveste stabilizarea de intrare, de sarcina si coeficientul de temperatura. Tensiunea continua rezultata dupa redresare si filtrare se aplica prin R101 si T102 la intrarea CI. Prezenta ei este indicata de D106. Grupul de diode D102D104 asigura protectia CI in regim tranzitoriu. Potentiometrul semireglabil (cu blocare si acces din exterior) permite reglarea tensiunii de 5V in limitele a 0,5V.

R101 limiteaza la aproximativ 30mA curentul maxim prin LM317. Dupa depasirea acestei valori tensiunea la bornele rezistorului depaseste 0,6V determinand deschiderea tranzistorilor T109, T110 si implicit a tranzistorilor de putere T111T113 care asigura debitarea unui curent de sarcina de 6A. S-a folosit un radiator alb profilat cu dimensiunile de 125 x 180 mm, montat vertical in partea latera a incintei. T110 va fi de asemenea montat pe un radiator cu o suprafata de 50-60cm², montat vertical.

Stabilirea curentului maxim debitat pe sarcina se face cu potentiometrul semireglabil P101. In cazul tendintei de crestere usoara a tensiunii de iesire (de ordinul zecilor de milivolti) a stabilizatorului la cresterea curentului de sarcina spre limita maxima se va mari valoarea condensatorului C107 pana la mentinerea tensiunii de iesire la aceeasi valoare de la consum zero la consum maxim. Aceeasi masura se va aplica si la sursele A si B condensatorilor 207 si respectiv 307.

Protectia la scurtcircuit sau supracurent pe sarcina se realizeaza astfel:

In ambele situatii, tensiunea la bornele rezistorului R127 creste, iar cand tensiunea aplicata prin P101 si R107, bazei tranzistorului T104 depaseste valoarea de aproximativ 0,6 V, acesta se deschide, determinand si deschiderea la saturatie a tranzistorului T103 (ambele simuleaza un tiristor), blocand astfel tranzistoarele T101 si T102. In aceasta situatie tensiunea aplicata intrarii stabilizatorului LM317 este nula iar curentul prin R101 este zero, ceea ce duce la blocarea lui T109 si implicit a tranzistorilor T110T113. Simultan cu aceasta se deschide tranzistorul T105 prin care se alimenteaza oscilatorul RC format de T106 si T107. Semnalul de AF generat de acesta este aplicat sub forma de impulsuri pozitive tranzistorului T115 si redat de traductorul acustic format dintr-un element piezoelectric sau o casca telefonica. In lipsa semnalului AF consumul prin T115 este zero. LED-ul D106 (verde) se stinge si se aprinde LED-ul D105 (rosu). Datorita faptului ca protectia se relizeaza prin blocarea tensiunii si nu prin limitarea curentului de scurtcircuit, protectia CI LM317 si a tranzistorilor de putere T111.. .T113 este totala indiferent de durata scurtcircuitului pe iesirea stabilizatorului.

Pentru revenirea la normal, dupa indepartarea cauzei care a determinat blocarea sursei, se apasa intrerupatorul fara mentinere K101a. Este indicat ca rezistorul R127 sa se execute din sarma de constantan, kanthal sau alt material cu coeficient termic apropiat de zero, si cu un diametru de 1,5 - 2mm. Acest lucru este necesar deoarece spre limita maxima a curentului debitat de sursa rezistorul se incalzeste si modificarea valorii lui ar afecta precizia de citire valorii curentului de sarcina afisata de IMD1.

Desenul cablajului si dispunerea componentelor pe placa sunt aratate in figura 4. Dimensiunile placii de circuit imprimat sunt de 50 x 80 mm.

Lista componentelor pentru sursa TTL (placa 100):

R101 - 22

R102 - 68

R103 - 680

R104 - 10k

R105 - 1 k

R106 - 100k

R107 - 10k

R108 - 470

R109 - 330

R110 - 4,7k

R111 - 4,7k

R112 - 68k

R113 - 68k

R114 - 4,7k

R115 -1,5k

R116 - 3,9k

R117 - 56

R118 - 150

R127 - 0,12 /15W

R128 - 82

R129 R131- 0,1 /5W

R133 - 82

R134 - 39k

P101 - 470

P102 - 47

S101 - Sig. fuzibila 8A

C101 C104 - 100nF

C105 - 20mF/16 V

C106 - 100nF

C107* - 50F/16V

C108 C110 - 100F/16V

C111 - 220nF

C112 C113 - 10nF

C114 - 100nF

D101 - 20PM4

D102 D104 - BA 157

D105 - LED rosu

D106 - LED verde

D107 - 1N4148

T101 - BC174

T102 - BD139

T103 - BC256

T104 - BC174

T105 - BC251

T106 T107 - BC107

T109 - BD140

T110 - 2N5492

T111 T113 - 2N3055

T115 - BD135

Sursele de tensiune A si B 1,2530V/6A

Schema acestor doua surse, identice constructiv, este data in figura 3. Din punct de vedere functional este similara cu schema sursei TTL, motiv pentru care nu vor fi discutate decat elementele care o deosebesc de aceasta.

Comutatorul K202a asigura reglarea bruta a tensiunii de iesire in trepte de 3 volti iar potentiometrul P202 asigura reglarea fina a tensiunii in intervalul acestor trepte. Pe prima pozitie, de 3V, nivelul maxim al tensiunii la iesirea stabilizatorului va fi de 4,25 V. Rezistorii R218R226 se vor monta direct pe comutator si de precizia acestora va depinde ecartul de tensiune intre pozitii. In functie de particularitatile constructive ale comutatoarelor, exista posibilitatea ca la trecerea de pe o pozitie pe alta sa se intrerupa contactul pentru scurt timp. In aceasta situatie tensiunea la iesirea stabilizatorului tinde sa ia o valoare maxima apropiata de valoarea U_in, lucru care poate prezenta riscul distrugerii unor componente din montajului alimentat. Pentru evitarea acestei situatii s-a introdus T208 care in regimul de lucru normal este blocat avand baza la potential zero prin R226R2xx si comutatorul K202a. Cand contactul comutatorului este deschis, tensiunea pozitiva de la iesirea stabilizatorului se aplica pe baza tranzistorului prin R217, P202 si R218R226 si-l deschide la saturatie, fortand instantaneu tensiunea de iesire la o valoare de aproximativ 2V. Punctul 206 (306 la sursa B), de pe care se culege semnalul AF generat de astabilul T206-T207 (T306-T307), se conecteaza la punctul 106 pentru asigurarea semnalizarii acustice in caz de scurtcircuit sau depasire a curentului de sarcina.

Pentru tensiuni stabilizate cu valori de pana la 15 volti la intrarea redresorului se va aplica prin K201 o tensiune alternativa de 18V iar pentru valori de 15.. .30V se va aplica tensiunea alternativa de 28V. A fost aleasa aceasta solutie pentru diminuarea consumului si a disipatiei termice pe elementul regulator de tensiune in cazul utilizarii sursei pentru tensiuni mici.

S-a folosit un radiator profilat negru mat cu dimensiunile de 200 x 250mm, montat vertical, pe care s-au montat atat grupul T211T214, cat si T311T314 al sursei B. T210 va fi de asemenea montat pe un radiator cu o suprafata de 50-60 cm².

Legaturile pe traseele de curent mare vor fi cat mai scurte si cu conductor multifilar de cupru cu sectiunea de 2,5-3 mm2.
Lista componentelor pentru sursrsa A (placa 200) si sursa B (placa 300):

R201 - 22

R202 - 68

R203 - 680

R204 - 10k

R205 - 1 k

R206 - 100k

R207 - 10k

R208 - 470

R209 - 330

R210 - 4,7k

R211 - 4,7k

R212 - 68k

R213 - 68k

R214 - 4,7k

R215 - 1,5k

R216 - 4,7k

R217 - 180

R218 - 240

R219 R226 - 420

R227 - 0,12 / 15W

R228 - 82

R229 R232 - 0,1 / 5W

R233 - 82

P201 - 470

P202 - 500

S201 - Sig. fuzibila 8A.

C201 C204 - 100nF

C205 - 33mF/50 V

C206 - 100nF

C207* - 50F/40 V

C208 C210 - 100/ 40V

C211 - 220nF

C212 C213 - 22nF

C214 - 100nF

D201 - 20PM4

D202 0204 - BA 157

D205 - LED rosu

D206 - LED verde

T201 - BC174

T202 - BD 139

T203 - BC256

T204 - BC174

T205 - BC251

T206 T207 - BC107

T208 - BC337

T209 - BD140

T210 - 2N5492

T211 T214 - 2N3055

Componentele de pe placa 300 (x3xx) au valori identice cu cele de pe placa 200,

exceptand C312 C313 - 33nF.

Circuitul de semnalizare a tensiunii alternative

Schema circuitului de semnalizare a tensiunii alternative este data in figura 5. Rolul acestui circuit este sa indice corelarea dintre pozitia comutatorului K201 (18 sau 28V tensiune alternativa pe intrarea puntii redresoare) si pozitia comutatorului K202 (intre 1,25 si 15V sau sau intre 15 si 30V). Daca K202 este pozitionat pe o tensiune mai mica de 15V si K201 este pe pozitia 18V alternativ, atunci LED-ul bicolor va avea culoarea verde, in caz contrar va avea culoarea rosie. Efectul este similar in cazul domeniului de tensiuni intre 15 si 30V, situatie in care LED-ul va ilumina verde daca K201 este pe pozitia 28V alternativ.

Circuitul este optional si nu influenteaza functionarea stabilizatorului. Daca se opteaza pentru instalarea lui, comutatorul K202 va trebui sa dispuna de doi galeti cu 10 pozitii, in caz contrar fiind suficient un singur galet.

Componentele acestui circuit vor fi dispuse pe o regleta montata in apropierea comutatorului K202.

Blocarea comuna sau individuala a surselor de tensiune

In cazul unor montaje alimentate cu tensiuni diferite intreruperea uneia din tensiunile de alimentare poate duce la distrugerea unor componente cum ar fi circuitele integrate logice sau analogice alimentate diferential. Pentru evitarea acestei situatii, sursa de alimentare a fost prevazuta cu posibilitatea ca in cazul de scurtcircuit pe iesire sau de supracurent de sarcina, sa poata fi blocata fie numai numai sursa de tensiune afectata, fie toate cele trei surse simultan, in functie de optiunea utilizatorului.

Schema circuitului de comanda pentru blocarea individuala sau comuna a surselor de tensiune este data in figura 6. Cu comutatorul K102 pe pozitia "One" va fi blocata tensiunea doar la iesirea sursei de tensiune afectate. Trecand comutatorul pe pozitia "All", semnalul AF de la punctul 107, va fi redresat si tensiunea continua rezultata va fi aplicata simultan prin rezistorii de 10k la punctele 103, 203 si 303, determinand blocarea tuturor surselor. Dupa indepartarea cauzei care a provocat blocarea alimentarii, revenirea la regimul de functionare normala se face prin inchiderea simultana a intrerupatoarelor K101a, K101b si K101c care trebuie sa fie actionate de un singur buton. .

Componenetele acestui circuit vor fi dispuse pe o regleta montata in apropierea intrerupatorului K101.

Sursele de curent constant

Cele doua surse de curent constant (vezi figura 7) sunt de asemenea identice functional si constructiv si sunt concepute sa livreze un curent constant intre 10A si 1 A, reglabil in patru domenii (01 mA, 010mA, 0100mA si 01 A) prin K601 (K602) si continuu in domeniul respectiv prin P601 (P602).

Curentul necesar este generat de T603 (T606) in functie de valoarea rezistorului din emitor si de valoarea tensiunii aplicate bazei. Aceasta tensiune se obtine prin reducerea si stabilizarea suplimentara a tensiunii de 5 V livrata de sursa de tensiune TTL. Deoarece curentul de baza al tranzistorului T603 ajunge la valori de ordinul zecilor de miliamperi in cazul livrarii unui curent apropiat de 1A, este necesara utilizarea unui amplificator de curent pentru a se elimina influenta valorii acestui curent asupra liniaritatii reglajului tensiunii obtinute prin potentiometrul P601 (P602). In acest scop s-au introdus T601 si T602 care asigura injectarea unui curent de 3040mA in baza lui T603 (in functie de factorul de amplificare al acestuia) plecand de la cativa microamperi culesi de pe cursorul potentiometrului P601. La trecerea unui curent de colector maxim de 1 mA (sau 10mA, 100 mA, 1 A) pe emitor va fi o tensiune de 1 V (impusa de valoarea rezistorilor din emiter pe domeniul respectiv), iar la un curent zero tensiunea va fi de asemenea zero. Rezulta ca pentru a obtine acest lucru va trebui aplicata pe baza o tensiune intre 0,6 si 1,6V (valoarea difera de la tranzistor la tranzistor, in functie de tensiunea de deschidere a jonctiunii baza-emitor a exemplarului respectiv). Pentru a se obtine tensiunea (si implicit curentul de colector) necesara, la extremitatile potentiometrului trebuie sa se poata culege tensiuni intre 1,7V si 3,1 V. Aceasta tensiune fiind foarte stabila, pe baza tranzistorului T603 tensiunea va fi de asemenea stabila, ceea ce va face ca si curentul de colector al acestui tranzistor sa fie constant.

Rezistorii R613R616 si R630R633 constituie sunturile pentru citirea curentului de IMD1 si IMD2 pe pozitia Ik2 si respectiv Ik1. La bornele acetor rezistori trebuie sa existe o tensiune de 1,1 V la valoarea maxima a curentului pe domeniul respectiv. R616 si R633 se vor executa pe cat posibil din sarma de constantan sau kanthal pentru a se elimina influenta temperaturii asupra acuratetii valorii curentului citit de IMD1 si IMD2 pe domeniile de 1 A.

In figura 8 sunt date placa de circuit imprimat si dispunerea componentelor. Dimensiunile placii sunt de 50 x 75 mm. Tranzistorii T603 si T606 vor fi dispusi pe un radiator similar cu cel folosit pentru sursa TTL, montat vertical.

Lista componentelor pentru sursele de curent constant (placa 600)

R601 -

R602 -

R603 - 1,5k

R604 - 1 k

R605 - 1 k

R606 -

R607 -

R608 -

R609 - 1k

R610 -

R611 -

R612 - 1 /3W

R613 - 1,222k

R614 -

R615 -

R616 - 1,1 /3W

R617 -

R618 -

R619 -

R620 - 1,5k

R621 - 1 k

R622 - 1 k

R623 -

R624 -

R625

R626 - 1 k

R627 -

R628 - 1

R629 - 1 /3W

R630 - 1,222k

R631 -

R632 -

R633 - 1,1 /3W

R634 -

P602 P603 - 1 k

C601 C604 - 50F.

D601 - PL3V9

D602 - LED galben

D603 - PL3V9

D604 - LED galben.

T601 - BC107

T602 - BD135

T603 - 2N3055

T604 - BC107

T605 - BD135

T606 - 2N3055

Instrumentele de masura

Pentru masurarea tensiunilor de iesire si a curentilor debitati pe sarcina, sursa este prevazuta cu doua instrumente digitale realizate cu circuitul integrat specializat C520 (modulele 400 si 500) a caror schema este data in figura 9.

Instrumentele sunt alimentate individual de la infasurarile L4 si respectiv L5 ale transformatorului de retea, consumul fiind de aproximativ 100mA. Cu potentiometrul semireglabil P401 se regleaza punctul de zero al instrumentului (intrarea fiind conectata la masa), iar cu semireglabilul P402 se regleaza indicatia capatului de scala aplicandu-se la intrare o tensiune de 900 - 990mV. Pentru calibrare se va folosi un voltmetru digital. Montarea rezistorilor R407 R410 este necesara doar in cazul unor exemplare (foarte rare) de circuite C520 care nu asigura nivelul logic 1 la valoarea minim necesara pentru intrarea de date a decodorului CDB447. Modificarea intensitatii de iluminare a afisajelor VQE24 (cu anod comun) se poate face dupa dorinta modificand valorile rezistorilor R411R417. Prima cifra libera a afisajului este utilizata pentru indicarea domeniului de masura, intensitate sau tensiune, prin iluminarea segmentului 'e' sau a segmentelor 'c', 'd', 'e', In functie de pozitia comutatoarelor K401 si K501.

Dupa cum se observa in schema de conectare a instrumentelor de masura, ilustrata in figura 12, prin intermediul comutatoarelor K401 si K501 se asigura posibilitatea masurarii simultane fie a tensiunii si intensitatii pe oricare din iesirile sursei, fie a tensiunii si/sau intensitatii pe doua iesiri diferite.

Deplasarea punctului zecimal in functie de domeniul de masura este asigurata de K401c (K501 c) si K602b (K601b). Rezistorii aditionali si potentiometrii semireglabili vor fi montati pe o regleta dispusa in aproprierea comutatoarelor sau direct pe contactele acestora.

Instrumentul este realizat pe doua placi de circuit imprimat, placa 400a pe care sunt montate circuitele integrate. C520 si CDB447 impreuna cu piesele aferente si placa 400b pe care sunt montate afisajele VQE24. In figura 10 este dat desenul cablajului placii 400a (55 x 70mm) si dispunerea componentelor iar in figura 11 desenele cablajului placii 400b (dublu placata, 50 x 70mm) si dispunerea componentelor. Placa 400b se va monta vertical pe placa 400a, dupa care tot ansamblul se fixeaza cu doua suruburi pe panoul frontal.

Lista componentelor pentru instrumentele digitale IMD-1 si IMD-2

(placile 400A/400B si 500A/500B)

R401 - 150 Ω

R402 - 10 kΩ / 1 %;

R403 - 1 kΩ

R404 R405 - 10kΩ

R406 - 1 kΩ

R407 R410 - 10kΩ

R411 R417 - 100 Ω

R418 - 150 Ω

R419 - 82 Ω

R420 R422 - 150 Ω

R423 R425 - 1 kΩ

R426 - 990kΩ

R427 - 990kΩ

R428 - 1,5kΩ

R429 - 1,5 Ω

R430 - 1 kΩ

P401 P402 - 10kΩ

P403 P404 - 2,2kΩ

C401 - 470F

C402 C403 - 100nF

C404 C405 - 2,2F(tantal)

C406 - 220nF

D401 - B25C1200

(sau echivalent)

D402 - PL5V6

D403 - PL3V4

D404 D405 - VQE24

T401 - BD139

T402 T404 - BC337

IC1 - C520

IC2 - CDB447

S401 - Sig. fuzibila 200mA.

Componentele de pe placile 500A/500B (x5xx) au valori identice cu cele de pe placile 400A/400B.