Lihtne ahel bipolaarse toiteallika saamiseks unipolaarsest toiteallikast. Pööratava polaarsusega stabiliseeritud vooluallikas Pööratava polaarsusega toiteallikas

Selle vooluahela eripära on see, et juhtnuppu keerates saate muuta mitte ainult väljundpinget, vaid ka selle polaarsust. Reguleerimine toimub vahemikus +12V kuni -12V.

Polaarsuse reguleerimisega toiteahel

Põhimõtteliselt on need kaks eraldi pingestabilisaatorit - positiivne ja negatiivne, millel on ühine reguleeriv takisti R5.
Allika trafo on vajalik ka topeltmähisega.
Kui takisti R5 liugur on keskmises asendis, on mõlemad stabilisaatorid suletud ja väljundpinge on null. Kui mootorit liigutatakse ühes või teises suunas, avaneb üks reguleeritavatest stabilisaatoritest - kas "positiivne" või "negatiivne" ja vastavalt muutub väljundpinge.

Kondensaatorite C1 ja C2 mahtuvus ei tohi olla väiksem kui 1000 µF. Transistoride KT816 ja KT817 asemel võite kasutada võimsamaid - näiteks KT818 ja KT819. Toiteallika enda võimsus sõltub otseselt kasutatava trafo võimsusest.
Trafol peab olema kaks vähemalt 12-voldist väljundmähist.
KTs405 dioodikomplekti asemel saate kasutada nelja lihtsat dioodi, mis on ühendatud sillaks.

Tööstusseadmete projekteerimisel, millele kehtivad kõrgendatud töökindlusnõuded, olen rohkem kui korra kokku puutunud probleemiga kaitsta seadet toiteühenduse vale polaarsuse eest. Isegi kogenud paigaldajatel õnnestub mõnikord pluss miinusega segi ajada. Tõenäoliselt on sellised probleemid algajate elektroonikainseneride katsete ajal veelgi teravamad. Selles artiklis vaatleme probleemi lihtsamaid lahendusi - nii traditsioonilisi kui ka harva kasutatavaid kaitsemeetodeid.

Lihtsaim lahendus, mis kohe enesele viitab, on tavalise pooljuhtdioodi ühendamine seadmega järjestikku.


Lihtne, odav ja rõõmsameelne, tundub, et mida veel õnneks vaja on? Sellel meetodil on aga väga tõsine puudus - avatud dioodi suur pingelang.


Siin on tüüpiline I-V karakteristik dioodi otseseks ühendamiseks. Voolutugevusel 2 amprit on pingelangus ligikaudu 0,85 volti. Madalpingeahelate puhul, mille pinge on 5 volti ja alla selle, on see väga märkimisväärne kadu. Kõrgema pinge puhul mängib selline langus väiksemat rolli, kuid on veel üks ebameeldiv tegur. Suure voolutarbimisega ahelates hajutab diood väga märkimisväärset võimsust. Nii et ülemisel pildil näidatud juhtumi puhul saame:
0,85 V x 2 A = 1,7 W.
Dioodi poolt hajutav võimsus on selliseks juhuks juba liig ja kuumeneb märgatavalt!
Kui aga oled valmis veidi rohkema rahaga lahku minema, siis võid kasutada Schottky dioodi, millel on madalam languspinge.


Siin on tüüpiline I-V karakteristik Schottky dioodile. Arvutame selle juhtumi võimsuse hajumise.
0,55 V x 2 A = 1,1 W
Juba mõnevõrra parem. Aga mida teha, kui teie seade tarbib veelgi tõsisemat voolu?
Mõnikord asetatakse vastupidises ühenduses seadmega paralleelselt dioodid, mis peaksid toitepinge segamisel läbi põlema ja viima lühise. Sel juhul saab teie seade suure tõenäosusega minimaalselt kahju, kuid toiteallikas võib ebaõnnestuda, rääkimata sellest, et kaitsediood ise tuleb välja vahetada ja koos sellega võivad kahjustada saada ka plaadi rajad. Lühidalt öeldes on see meetod mõeldud ekstreemspordi harrastajatele.
Siiski on veel üks veidi kallim, kuid väga lihtne ja ilma ülaltoodud puudusteta kaitsemeetod - väljatransistori kasutamine. Viimase 10 aasta jooksul on nende pooljuhtseadmete parameetrid dramaatiliselt paranenud, kuid hind, vastupidi, on oluliselt langenud. Võib-olla on asjaolu, et neid kasutatakse üliharva kriitiliste vooluahelate kaitsmiseks toiteallika vale polaarsuse eest, suuresti seletatav mõtlemise inertsiga. Mõelge järgmisele diagrammile:


Toite sisselülitamisel läbib koormuse pinge kaitsedioodi. Selle langus on üsna suur - meie puhul umbes volt. Kuid selle tulemusena tekib transistori paisu ja allika vahele pinge, mis ületab katkestuspinge ning transistor avaneb. Allika äravoolu takistus väheneb järsult ja vool hakkab voolama mitte läbi dioodi, vaid läbi avatud transistori.


Liigume edasi spetsiifika juurde. Näiteks transistori FQP47З06 puhul on tüüpiline kanali takistus 0,026 oomi! Lihtne on arvutada, et meie puhul on transistori hajutatud võimsus vaid 25 millivatti ja pingelangus on nullilähedane!
Toiteallika polaarsuse muutmisel vooluringis voolu ei voola. Skeemi puuduste hulgas võib ehk märkida, et sellistel transistoridel ei ole paisu ja allika vahel väga kõrge läbilöögipinge, kuid skeemi veidi keerulisemaks muutes saab sellega kaitsta kõrgema pingega ahelaid.


Arvan, et lugejatel ei ole raske ise aru saada, kuidas see skeem töötab.

Pärast artikli avaldamist esitas lugupeetud kasutaja kommentaarides väljatransistoril põhineva kaitseahela, mida kasutatakse iPhone 4-s. Loodan, et tal pole selle vastu midagi, kui oma postitust tema leiuga täiendan.

Heade dünaamiliste omadustega juhitav konstantne stabiliseeritud vooluallikas võimaldab muuta väljundvoolu suurust ja polaarsust sisendjuhtpinge mõjul. Allikas võib olla osa erinevatest seadmetest ja süsteemidest. Väljundvoolu täpsus, mis vastab sisendjuhtpingele, võimaldab allikat kasutada kriitiliste rakenduste jaoks. Vooluallika tööd saab selgitada LED-indikaatori juhtimise näite abil.

Vooluallika kasutamine LED-ide juhtimiseks

LED-ide heledust on mugavam muuta LED-i läbiva voolu, mitte LED-ile rakendatava pinge reguleerimise teel. Kontrollitud stabiliseeritud vooluallika abil saate muuta ja reguleerida tavaliste või laser-LED-ide heledust. Polaarsust muutes saate valida töötavate LED-ide rühma. Voolu ühe polaarsusega süttivad LED-id H1-H6, vastupidise polaarsusega LED-id H7-H12. Kui LED-id on erinevat värvi, näiteks H1-H6 on punased ja H7-H12 rohelised, on võimalik näidata kontrollitava väärtuse normaal- ja kriitilist väärtust.

Pideva stabiliseeritud voolu allikas on vajalik konstantse magnetvälja suuruse reguleerimiseks. Juhtpinge võib tulla spetsiaalse kontrolleri või muu seadme digitaal-analoogmuundurilt.

Vooluallika rakendamine elektrimootorite juhtimiseks

Kasutades alalisvooluallikat, millel on võimalus voolu suunda muuta, on üsna lihtne reguleerida pöörlemiskiirust ja muuta elektrimootori rootori pöörlemissuunda. Pöörlemisparameetreid määrava käsu edastamiseks piisab ühest kahejuhtmelisest liinist. Edasipööre toimub siis, kui voolu polaarsus on vooluallika väljundpistiku U1 viigul 1 positiivne ja voolu polaarsus on negatiivne vooluallika väljundpistikul 2.

Mootori ümberpööramine toimub siis, kui muudetakse juhtpinge polaarsust ja sellest tulenevat väljundvoolu polaarsuse muutust. Ühe suunda muutva vooluallika abil saab juhtida kahte elektrimootorit. Väljundvoolu positiivse polaarsusega kontaktis 1 voolab vool läbi dioodi VD2 ja elektrimootor M2 töötab; voolu negatiivse polaarsusega kontaktis 1 voolab vool läbi dioodi VD1 ja elektrimootor M1 töötab. Selle ühendusskeemi puhul mootorit ümberpööramist ei toimu.

Analoogsignaalide edastamisel kasutatakse pingega juhitavat vooluallikat. Selle suhtluse korraldamise meetodi korral on praegune väärtus võrdeline analoogväärtusega. Voolu poolt edastatava signaali moonutused elektromagnetiliste häirete mõjul on oluliselt väiksemad võrreldes tavapärase signaali edastamise meetodiga pinge abil.

Voolusignaali kasutamine eeldab spetsiaalsete voolu edastus- ja vastuvõtumoodulite paigaldamist saate- ja vastuvõtuseadmetesse. Sel juhul saab edastatavate andmete digitaalse kodeerimise välistada. Hüdraulikasüsteemide solenoidipõhiste elektromagnetiliste regulaatorite sujuvaks juhtimiseks kasutatakse pingega juhitavat vooluallikat. Reguleeritava vooluallika põhjal on lihtne ehitada universaalne seade erinevat tüüpi akude laadimiseks.

Praeguse allika toiming

Ideaalse allika tekitatav vool on ühendatud koormuse takistuse muutumisel stabiilne. Praeguse väärtuse konstantseks hoidmiseks muutub allika emf väärtus. Koormustakistuse muutus põhjustab vooluallika emf-i muutuse selliselt, et voolu väärtus jääb muutumatuks.

Reaalvooluallikad hoiavad voolu vajalikul tasemel piiratud pingevahemikus, mis tekib muutuva koormustakistusega. Seda vahemikku piirab vooluallika toiteallika võimsus. Kui 20-oomise koormuse korral on vaja säilitada 1 amprine vool, tähendab see, et koormuse pinge on 20 volti. Koormustakistuse vähenemisel või lühise tekkimisel väljundpinge väheneb ja koormustakistuse suurenemisel peab toiteallikas saama töötada pingetel üle 20 volti.

Vooluallika tööks on vaja toiteallikat. Voolu stabilisaator on ühendatud toiteallikaga järjestikku. Sellise seadme väljundit peetakse vooluallikaks. Vooluallika toiteallika parameetrid on piiratud, see piirab vooluallikaga ühendatavat maksimaalset koormustakistust. Usaldusväärse töö tagamiseks peab toiteallikal olema ülekoormusreserv. Piiratud toiteallikas piirab maksimaalset voolu, mida vooluallikas suudab koormusele anda.

Vooluallikas võib töötada nullilähedase koormustakistusega. Vooluallika väljundi lühistamine ei too kaasa seadme riket ega kaitset. Kui vooluallika väljundis tekib lühis, mille põhjuseks on kõrge õhuniiskus või hoolduspersonali hooletu käsitsemine seadmega, naaseb seade pärast lühise põhjuste kõrvaldamist koheselt normaalsesse töörežiimi.

Kontrollitud vooluallika ahel

• Toitepinge………….100…260 V, 47…440 Hz
• Sisendpinge………….±10 V
• Väljundvool…………………….± 100 mA
• Koormuskindlus……..0,1…120 Ohm
• Temperatuurivahemik……-50…+75 ±С
• Konversiooni täpsus……0,5%

Lihtsustatud vooluallika ahel

Ahela töö põhineb operatiivvõimendi võimel muuta operatiivvõimendi väljundpinget nii, et tänu tagasisideahelatele pinge sisendites võrdsustatakse. Juhtpinge läbi takisti R1 suunatakse operatiivvõimendi inverteerivasse sisendisse ja põhjustab selle väljundis pinge muutuse.

Pinge muutus võimendi väljundis põhjustab voolu voolu läbi takisti R5 ja koormuse. Väljundpinge juhitakse tagasisideahelate kaudu operatiivvõimendi sisenditesse. Takisti takistustel on väärtused, mis tagavad soovitud proportsionaalsuse juhtpingele avaldatava mõju ja koormust läbiva voolu vahel.

Kui operatiivvõimendi inverteerivale sisendile antakse positiivne juhtpinge, genereeritakse selle väljundis negatiivne pinge. Vool voolab läbi takisti ja koormuse, tekitades takistile R5 pinge. Takistite R3 ja R5 ristmikul on potentsiaal väiksem kui takistite R4, R5 ja koormuse ristmikul.

Tulenevalt asjaolust, et takistite R4 ja R5 kogutakistus on võrdne R3 takistusega, on võimendi väljundis potentsiaal, mis kompenseerib töövõimendi sisendite juhtpinget tagasisidetakistite kaudu. Võimendi väljundpotentsiaal langeb nii palju kui vaja, et kompenseerida positiivse juhtpinge mõju operatiivvõimendi inverteerivale sisendile.

Juhtpinge mõju töövõimendi sisenditele kompenseeritakse sõltuvalt takisti R5 pingest, mis on põhjustatud voolavast voolust. Kui juhtpinge on fikseeritud, sõltub tagasiside mõju operatiivvõimendi sisenditele takisti R5 pingest.

Koormustakistuse muutus põhjustab takisti R4 kaudu töövõimendi mitteinverteeriva sisendi potentsiaali muutuse. Koormustakistuse vähenemisel operatiivvõimendi mitteinverteeriva sisendi potentsiaal väheneb ja pinge operatsioonvõimendi sisendite vahel suureneb, mis põhjustab võimendi väljundis potentsiaali vähenemise. Samal ajal väheneb rakendatav pinge vähenenud koormustakistuse korral, takistades voolu suurenemist.

Juhtpinge ja väljundvoolu proportsionaalsus määratakse takistite takistustega. Takisti R5 takistus peaks olema väike, selle kaudu voolab väljundvool, mis põhjustab kuumenemist. Takistuse R5 vähendamine laiendab ühendatud koormuste takistuse ulatust. Takistite R1 ja R2 takistused on võrdsed, nende väärtused valitakse nii, et need välistavad juhtpingeallika ülekoormuse. Takisti takistused arvutatakse järgmiste valemite abil:

I = (U*R3)/(R1*R5)

• U - juhtpinge
• I - väljundvool

Iga vooluallika ja meie puhul pinge-voolu muunduri üks olulisi parameetreid on ühendatud koormuste takistusvahemik. Seadme idealiseeritud mudel tagab vajaliku voolu koormustakistuse vahemikus 0 kuni lõpmatuseni.

Reaalsetes seadmetes on see võimatu ja mittevajalik, kuna koormustakistusele lisatakse juhtmete, pistikukontaktide ja muude vooluahelate elementide takistus. Väga kasulik on vooluallika omadus tagada süsteemi töö sõltumata koormustakistusest. Tänu sellele omadusele suurendab see vooluallikaga seotud süsteemi töökindlust.

Vooluallika puuduseks on väljundvõimendil vabanev võimsus. Igal juhul peate valima kompromissi koormustakistuse marginaali ja väljundvõimendis tekkiva soojuse vahel. Koormustakistuste laia valiku tagamiseks on vaja kasutada piisava pingevaruga seadme toiteallikat.

Allika praktiline teostus on näidatud elektriskeemil. Skeemiarvutuste täpseks sobitamiseks on takistused kokku pandud järjestikku või paralleelselt ühendatud takistitest. Väljundvõimendi koosneb transistoridest VT1 ja VT2. Saja milliamprise väljundvoolu korral kahekümne oomi koormuse juures on pinge kaks volti, reguleertransistori pingelangus on ligikaudu 0,6 volti ja takisti R5 pingelangus 0,1 volti. 15-voldise toiteallika korral on võimendi kahest transistorist ühel pinge 15V-2,7V=12,3V ja soojuse kujul vabaneb võimsus umbes 12,3V*100mA=1,23W.

Kondensaator C4 on vajalik seadme juhtsisendiga ühendatud liinil indutseeritud häirete summutamiseks, kondensaator C5 takistab ahela ergutamist. Kondensaator C1 vähendab seadme häireid toiteallikas. Toide saadakse võrgust 220 volti, 50 Hz.

Tänu DA1 impulsspingemuundurile ei esitata toiteallikale pinge stabiilsuse nõudeid. Kaitselüliti Q1 toimib toitelülitina ja kaitseb 220-voldist võrku ülekoormuse eest seadme rikke korral. H1 – toiteallika indikaator. Transüüldiood VD1 kaitseb toiteallikat võrgupinge ületamise eest üle kriitilise väärtuse. Pingemuundur varustab seadme ahelat bipolaarse võimsusega, mis on vajalik operatiivvõimendi tööks ja kahe polaarsusega väljundvoolu moodustamiseks.

Vooluahela komponendid

Kondensaator C1 võib olla mis tahes tüüpi. Selle komponendi oluline nõue on tööpinge tase vähemalt 630 volti. Kondensaatorid C2...C5 võivad olla keraamilised või mitmekihilised. Kõik takistid peale R3 peavad olema võimalikult täpsed. Parem on teha takisti R5 nelja takisti komposiit, mille takistus on 1 oomi.

Kaks ahelat, mis koosnevad kahest järjestikku ühendatud 1-oomisest takistist, on ühendatud paralleelselt. Selle tulemusena on kogutakistus 1 oomi ja võimsuse hajumine neljakordistub. Traadi tüüpi takistit R5 ei saa kasutada. DA1 lülituspinge muunduri saab asendada bipolaarse toiteallikaga, mis tagab väljundvoolu mõlemas harus 500 milliamprit ja pulsatsiooni taset mitte rohkem kui 50 millivolti.

Juhtpinge väljundvooluks muundamise suure täpsuse saavutamiseks peab operatiivvõimendil olema madal nullnihkepinge. See on eriti oluline väljundvoolu vähendamiseks juhtpinge mõjul nullini. Väikese täpsuse vähenemisega sobivad DA1 asendamiseks mikroskeemid OP213 või OP177. Võimsate transistoride kasutamine vooluahela väljundis suurendab seadme töökindlust. Radiaatoritele tuleb paigaldada transistorid.

Ahelat saab kasutada muude väljundvoolude ja juhtimispingete jaoks. Selleks peate tegema arvutused artiklis varem toodud valemite abil. Arvutuste tegemisel peaksite arvestama võimalusega kasutada takisteid standardsest takistuste vahemikust.

Ahela töö kontrollimisel tuleb ostsilloskoobiga kontrollida kogu pingete, voolude ja koormustakistuse ulatuses, et vooluahela väljundis ei esineks võnkumisi. Kui esineb kõikumisi, suurendage mahtuvust C4 või C5.

Platon Konstantinovitš Denisov, Simferopol
[e-postiga kaitstud]

Selle toiteallika eripära on see, et juhtnuppu keerates saate muuta mitte ainult väljundpinget, vaid ka selle polaarsust. Praktiliselt reguleeritav +12V kuni -12V. See saavutatakse tänu veidi ebatavalisele bipolaarse toiteallika stabilisaatorite lisamisele, nii et mõlemat stabilisaatorit reguleeritakse ühe muutuva takistiga.

Skemaatiline diagramm on näidatud joonisel. Alaldi on bipolaarne, valmistatud standardse vooluahela järgi T1 trafol, mille sekundaarmähis on keskelt koputatud, dioodsild VD 1 ja kondensaatorid C1 ja C2. Selle tulemusena toodab selle väljund bipolaarset pinget +-16.., 20V. See pinge antakse kahele transistori stabilisaatorile VT 1 ja VT 3 (positiivne pingeregulatsioon) ja transistoridel VT 2 ja VT 4 (negatiivse pinge reguleerimine). Erinevus tavalisest bipolaarsest vooluringist seisneb selles, et stabilisaatorite väljundid on omavahel ühendatud ja pinge reguleerimiseks kasutatakse üht ühist muutuvat takistit. R5. Seega, kui selle takisti liugur on paigaldatud täpselt keskele ja selle pinge ühise juhtme suhtes on null, on mõlemad stabilisaatorid suletud ja vooluahela väljundi pinge on samuti null. Nüüd, kui mootor hakkab liikuma positiivsete pingete suunas (ahelas ülespoole), hakkab transistoride positiivne pinge stabilisaator avanema. VT 1 ja VT 3, ja negatiivne pinge stabilisaator(VT 4 ja VT 2) jääb endiselt suletuks. INTulemuseks on väljundis positiivne pinge. Nüüd, kui liugurit liigutada negatiivsete pingete suunas (ahelast allapoole), väheneb ahela klemmi positiivne pinge keskmises asendis R 5 pinge muutub nulliks. Positiivne pingeregulaator sulgub. Kui mootorit liigutatakse edasi samas suunas, lülitub negatiivse pinge stabilisaator sisse VT 2 ja VT 4 (sel juhul suletakse positiivne pinge stabilisaator) ja negatiivne pinge väljundis suureneb.

Disain kasutab valmis trafot"TAIVAN" võimsusega 10 W, tekitades sekundaarmähisele kaks vahelduvpinget 12 V.

Kondensaatorite C1 ja C2 mahtuvus ei tohiks olla väiksem kui 1000 μF, tuleb arvestada, et neist sõltub pulsatsiooni tase väljundis. Zeneri dioodid võivad olla mis tahes väikese võimsusega 12 V pingega. KT817 transistori saab asendada KT815, KT807, KT819 vastu. Transistor KT816 - mudelitel KT814, KT818. Transistorid KT502 ja KT503 saab asendada vastavalt KT361 ja KT315 vastu. Võite kasutada mõnda muud alaldi silda, näiteks KTs402, või koostada selle dioodidest nagu D226 või KD105.

Transistorid VT 1 ja VT 2 tuleb asetada väikestele jahutusradiaatoritele.

Selle toiteallika eripära on see, et juhtnuppu keerates saate muuta mitte ainult väljundpinget, vaid ka selle polaarsust. Praktikas reguleeritakse pinget vahemikus + 12 kuni 12 V. See saavutatakse tänu veidi ebatavalisele bipolaarse toiteallika stabilisaatorite lisamisele, nii et mõlemat stabilisaatorit reguleeritakse ühe muutuva takistiga. Allika skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. 2.25.

Alaldi on bipolaarne, valmistatud trafo T1 standardse vooluringi järgi, sekundaarmähisega keskelt, VDI dioodsild ja kondensaatorid C1 ja C2. Selle tulemusena toodab selle väljund bipolaarset pinget. See pinge antakse kahele stabilisaatorile transistoridel VT1 ja VT3 (positiivne pingeregulatsioon) ning transistoridel VT2 ja VT4 (negatiivne pingeregulatsioon).

Erinevus tavalisest bipolaarsest vooluringist seisneb selles, et stabilisaatorite väljundid on omavahel ühendatud ja pinge reguleerimiseks kasutatakse üht ühist muutuvat takistit R5. Seega, kui selle takisti liugur on paigaldatud täpselt keskele ja selle pinge ühise juhtme suhtes on null, on mõlemad stabilisaatorid suletud ja vooluahela väljundi pinge on samuti null. Kui mootor hakkab liikuma positiivsete pingete suunas (ahelast ülespoole), hakkab transistoride VT1 ja VT3 positiivne pinge stabilisaator avanema ning negatiivse pinge stabilisaator VT4 ja VT2 jääb endiselt suletuks.

Konstruktsioonis on kasutatud valmistrafot võimsusega 10 W, mis toodab sekundaarmähisele kaks vahelduvpinget 12 V. Kondensaatorite C1 ja C2 mahtuvus ei tohi olla väiksem kui 1000 μF, sellega tuleb arvestada. et pulsatsiooni tase väljundis sõltub neist.

Zeneri dioodid võivad olla mis tahes väikese võimsusega dioodid, mille pinge on 12 V. Transistori KT817 saab asendada KT815, KT807, KT819 vastu. Transistor KT816 peal KT814. Transistorid KT502 ja KT503 saab asendada vastavalt KT361 ja KT315 vastu. Võite kasutada mõnda muud alaldi silda, näiteks KTs402, või koostada selle dioodidest nagu D226 või KD105. Transistorid VT1 ja VT2 tuleb asetada väikestele jahutusradiaatoritele.