Fuente de alimentación de laboratorio de dos canales con control por microprocesador. Fuente de alimentación del microcontrolador Fuente de alimentación conmutada controlada desde un microcontrolador

Ofrezco a todos los radioaficionados repetir el circuito de un amperímetro-voltímetro probado en un microcontrolador 16F676. Fue desarrollado para una fuente de alimentación; el diagrama de la fuente de alimentación de laboratorio se muestra en el artículo siguiente. El medidor A/V le permite medir voltaje de 0 a 50 voltios, amperios, de 0 a 10 amperios. El dispositivo funciona perfectamente desde hace bastante tiempo.

En la placa de circuito impreso, recomendaría dejar espacio para un condensador de 0,1-2 uF en el pin 12 del MK, en caso de que sea necesario suavizar las ondulaciones y las interferencias que captará el amplificador de entrada. Los elementos de la parte de entrada del amplificador operacional (R3, R4, RV2) deben seleccionarse según la clasificación de la derivación (R101) y la corriente de medición.
El circuito eléctrico de la fuente de alimentación en sí no tiene características especiales. Este circuito de trabajo funciona de manera estable y la placa de circuito impreso no tiene errores. Su diagrama y descripción de funcionamiento están tomados del sitio vrtp.ru:

Este es el circuito y el cableado de una versión simplificada de la fuente de alimentación, en un paso VT2 - TIP147. La numeración del esquema coincide con el anterior, se han eliminado elementos relacionados con 3 conectores. El tamaño del tablero, como en la versión anterior, es de 120 x 55 mm. En el camino, un consejo: si no puede eliminar la autoexcitación en HF en el modo de fuente de voltaje, intente quitar el condensador C21 por completo.

En cuanto a VD8 - (está incluido en el emisor VT3), entonces, con la ayuda de este diodo Zener, el punto de funcionamiento del voltaje de salida del amplificador operacional DA1.1 se desplaza a la mitad del voltaje de soporte y suministro = +12,25 voltios. Entonces, el voltaje de salida de este amplificador operacional siempre se mantiene alrededor de este límite (5,6 + 0,7 = 6,3 voltios). Y el propósito de VD10 y VD11 es aumentar el voltaje de encendido (iluminación) de los LED correspondientes HL1 y HL2. El hecho es que utilicé LED brillantes en el prototipo, por lo que la presencia de las resistencias R21 y R22 por sí sola no fue suficiente. Para evitar una iluminación innecesaria del LED "extraño", fue necesario instalar diodos Zener. Al cambiar los modos de estabilización "voltaje-corriente", un LED se apaga y solo entonces se enciende el otro LED.

Cuando utilice otros LED que sean menos brillantes, es posible que deba seleccionar (con mayor frecuencia reducir) el voltaje de estabilización de los diodos Zener VD10 y VD11. En cuanto a los diodos Zener VD10, VD11, todo depende del deseo de obtener el brillo de pantalla requerido y de que no se encienda el LED "extraño".

Pero hay que tener más cuidado al elegir un diodo zener VD8. El circuito, en principio, permite variar su voltaje de estabilización dentro de un rango bastante amplio (de 3 a 6 voltios), pero hay algunos matices. Las resistencias R14 y R16 forman un divisor que reduce el voltaje en la base de VT3 mientras limita la corriente. Cierre mentalmente el terminal inferior de R16 a tierra, y calcule cuánto será en la base VT3, con el voltaje de salida MÁXIMO de DA1.1 (asumimos = 11 voltios), en nuestro caso, en la base VT3 será alrededor de 4,2 voltios.

Este voltaje debe ser MENOR que la suma del voltaje del diodo zener VD8 y la caída en la unión BE del transistor VT3 (3,3 + 0,7 = 4 voltios). De lo contrario, el amplificador operacional DA1.2 no podrá cerrar VT3 en caso de sobrecarga de corriente. Aquí específicamente no tenemos en cuenta el voltaje de -5 voltios, creando así una cierta reserva. En pocas palabras, al reducir el voltaje de estabilización VD8, es mejor reducir proporcionalmente la clasificación de R16. En nuestro caso, cuando usamos VD8 = 3,3 voltios, será = 3,6 kOhm. Es cierto que esto reducirá el brillo de HL1 en el momento de la limitación actual, pero esto se puede restaurar fácilmente seleccionando VD10.

Monté este circuito (con fuente de alimentación unipolar, sin soporte negativo). Todo funciona bien, pero a corrientes superiores a 0,5 A, aparecen ondulaciones de 50-100 mV en la salida (anteriormente 10-20) y aumentan al aumentar la carga. Recorrí el circuito con un osciloscopio. Las ondas comienzan desde el emisor VT1 y, en consecuencia, a lo largo del circuito están en todas partes. Cambié el transistor, fue en vano. Cambié el TLK y obtuve el mismo resultado. Jugué con condensadores de 0,1 microfaradios como fuente de alimentación: cero emociones. Intenté aumentar la capacidad del C8, ayuda pero no mucho. De forma gratuita, inserté una capacitancia de 1000.0x16V entre la base VT1 y la entrada menos... En la salida a 2,5 A, ¡SOLO una ondulación de 2 mV, y así sucesivamente en todo el rango de voltajes y corrientes!

Otro consejo: intente aumentar C7 a 47...220 µF y observe la cantidad de ondulación al mismo tiempo. Por cierto, puedes intentar conectar C7 entre el pin de control de TL431 y la base de VT1, y no entre el pin de control y el cátodo de TL431, como se muestra originalmente en el diagrama. Los experimentos anteriores terminaron con la instalación de un condensador de capacidad bastante grande en la base T1. Una disminución de la capacitancia provocó un aumento de la ondulación. También hubo una salida del régimen “similar a un seno”. Las manipulaciones no dieron los resultados deseados. Pero... quité todo y coloqué la capacitancia en paralelo con la resistencia R4-30Kom, 22 μF, más el emisor T1. Recibí una ondulación de 2,5 mV con una corriente de carga de 2,9 A (el trans no aguanta más), en todo el rango de voltaje. El régimen creció linealmente, sin oleadas. Una capacitancia de menos de 10 microfaradios aumenta la ondulación, pero una capacitancia de más de 22 microfaradios no la reduce. Para ser honesto, no encuentro una explicación para este hecho...

1) La idea en sí de usar un amplificador operacional barato y normal es buena; la descripción del circuito anterior explica en detalle qué y cómo. No me repetiré, solo diré que la base del diseño de su circuito es el funcionamiento de un amplificador operacional con señales de entrada ubicado en el medio del rango dinámico, es decir, en el medio de su fuente de alimentación (por lo tanto, no es necesaria una polarización negativa para el amplificador operacional). Es para ello que se introduce un divisor, que reduce 2 veces la tensión de soporte, y hasta este punto se suministra la tensión de salida, reducida (escalada) a través de la correspondiente resistencia R21. Para ello, se utilizan las resistencias R10, R11, R21; esta parte del circuito repite el prototipo que describí anteriormente.

2) Resistencia R1: sirve para descargar los electrolitos de potencia después del apagado; esta es una solución estándar. Aún así, 15.000 uF es una capacidad bastante grande. El hecho es que cuando el OOS se enciende como se describe anteriormente (sobre las resistencias R10, R11, R21, escribí arriba), el voltaje en las entradas del amplificador operacional no debe estar cerca de cero, es decir, tierra. Varía de 4 a 6 voltios (más o menos), como en el circuito prototipo. Por lo tanto, en el circuito hay una resistencia R8 que limita el rango de variación de este mismo voltaje, no desde cero. ¿De qué sirve reducir aún más el voltaje de referencia en la entrada del amplificador operacional cuando la salida del bloque ya tiene ese mismo cero?

3) Creo que la ausencia de polarización negativa no es una desventaja, sino una ventaja del circuito, aunque el sabor y el color, ya sabes... ¿Agregar dos o tres resistencias es más difícil que ensamblar un rectificador para voltaje negativo? un filtro, un estabilizador, me parece que no.

4) Diodo Zener VD5: cambia el punto de funcionamiento del voltaje de salida del amplificador operacional DA1.1 - a la mitad del rango dinámico, es decir, a la mitad de la fuente de alimentación. El voltaje de salida del amplificador operacional nunca cae por debajo de 5...6 voltios, que es lo que necesitamos, en general, para usarlo como amplificadores operacionales convencionales, no de riel a riel, etc.

5) El uso de VT2 como transistor, una estructura compuesta del tipo Darlington, resuelve dos problemas a la vez. En primer lugar, descarga en gran medida la corriente del transistor VT3 (no es necesario colocarlo en un disipador de calor, etc.), que funciona con casi toda la tensión de entrada del circuito y, en segundo lugar, permite utilizar transistores normales como alimentadores en paralelo. , con ganancia bastante pequeña, prácticamente sin preocuparse por su selección. Por supuesto, puedes intentarlo, poner un transistor normal en lugar del VT2, pero, como te puedo decir, todo esto es por el momento. No en vano llamé la atención de los coleccionistas sobre el hecho de que, como VT2, solo se necesita un transistor COMPUESTO P-N-P del tipo Darlington.

6) ¿Qué pasó con la corriente de salida MÁXIMA? Será mejor que le preguntes a un físico. En mi opinión, eliminó algo así como 12 amperios de corriente de salida de este circuito, y yo mismo me sorprendí. Creo que aquí no hace falta hacer comentarios, aunque creo que para un circuito con regulación continua esta corriente es demasiado excesiva. Surgirán otros problemas, como la disipación de calor, la confiabilidad, etc., etc. Pero, como dicen, esto queda a criterio del usuario, si te gusta cómo funciona el circuito, qué más puedes decir.

7) La elección de los transistores implica que tengan el margen requerido en su voltaje permitido. Espero que entiendas que si se planea que el voltaje de entrada sea de aproximadamente 50 voltios, entonces los transistores deben tener un límite de al menos 80...100 voltios. Pero esto se aplica, en general, a cualquier esquema, no sólo a éste.

El diodo VD2 permite que el condensador de filtro del soporte C8 se descargue después de apagar la unidad, los diodos Zener VD6 y VD7 configuran el modo de iluminación alternativo de los LED indicadores HL1 y HL2. El diodo VD4 transmite un aumento de voltaje significativo en los terminales del bloque a sus electrolitos de entrada para proteger los conectores (por si acaso, nunca se sabe qué tipo de carga inductiva se conectará a estos mismos terminales).

El diodo VD8 protege los transistores de paso para que no lleguen a la salida con demasiado voltaje negativo. Los condensadores C16 y C17 son un tándem común de condensadores en la salida de la fuente de alimentación. La resistencia R29 crea una ligera carga en la salida de la fuente de alimentación, mientras que sus parámetros dinámicos se mejoran, además, cuando se regula el voltaje de salida para disminuir, la salida C17 se descarga más rápido, esto es más conveniente. El condensador C15 elimina la posibilidad de autoexcitación del circuito limitador de corriente de salida.

Para abrir un transistor NPN de silicio normal (¡¡no compuesto!!!), es necesario aplicar un voltaje a su base que sea aproximadamente 0,7 voltios más alto que en el emisor. Entonces, si quita el diodo Zener VD5 (conecta el emisor VT3 a tierra), para abrir VT3 en su base (es decir, en la salida del amplificador operacional DA1.1) debe haber un potencial de + 0,7 voltios. No obtendremos ningún voltaje de aproximadamente 5...6 voltios en la salida del amplificador operacional; funcionará cerca del potencial de tierra, y para un amplificador operacional convencional alimentado por uno unipolar, esto no es bueno. Es por eso que instalé el diodo zener VD5 para cambiar el punto de operación del voltaje de salida del amplificador operacional al centro de su fuente de alimentación. Resumen: este diodo zener es imprescindible.

Si te gustan los clásicos (aunque todo es relativo), haz un circuito con polarización negativa, que es la pregunta que no entendí. Después de todo, nadie te obliga a montar este esquema en particular. El pin 6 recibe retroalimentación de la salida a través de la resistencia R21; es simplemente que allí se suministra la mitad del voltaje de referencia creado usando las resistencias R10, R11.

Si no es posible alimentar el enfriador desde un devanado separado, es mejor obtener energía de los electrolitos de entrada a través de un pequeño estrangulador supresor de ruido. Limite el exceso con una resistencia o un simple estabilizador, quizás incluso combinado con un regulador de rotación de temperatura. No recomiendo tomar la alimentación del enfriador del soporte, por eso es un soporte, para que esté libre de cualquier interferencia o interferencia.

En el camino, consejo, es mejor conectar la entrada del estabilizador de soporte (este es el colector VT1, el terminal superior de la resistencia R2 y el cátodo VD2) con un cable separado directamente al plus de los electrolitos de entrada C6, la influencia de las ondulaciones en las corrientes de salida MAX será menor.

Cuando hablé de "dos o tres resistencias", me refiero a la adición de R10, R11. Es con su ayuda que resulta que no necesitamos aplicar un voltaje igual a cero a las entradas del amplificador operacional en para obtener este mismo cero en la salida del bloque. Lea Mire más de cerca la descripción del circuito prototipo, allí se describe en detalle. En general, el truco de este circuito es que el amplificador operacional que regula el El voltaje no funciona en los bordes de su rango dinámico, es decir, en el medio, por lo que puedes colocarle un amplificador operacional normal.

Sobre TL431. Para garantizar que este estabilizador no tenga el voltaje de entrada completo, se introduce una etapa de descarga en el transistor VT1. Piensa por ti mismo, en su emisor hay 12,5 voltios (así se calcula el divisor R4 y R5 en el estabilizador de soporte), lo que significa que en su base el voltaje será 0,7 voltios mayor, es decir, 13,2 voltios. Y todo el exceso de voltaje restante caerá a través del transistor VT1, la corriente a través de TL431 está limitada por la resistencia R3. La resistencia R2 establece el voltaje de apertura en base a VT1, y TL431, al regular este voltaje, estabiliza el voltaje de soporte. Por supuesto, el transistor VT1 disipará poca potencia, y señalé que es recomendable colocarlo sobre un pequeño disipador de calor tipo bandera, hay espacio para esto en la placa.

Y además, te aconsejo que prestes atención a la última versión del diagrama (publicaciones 337288 y 337290). La salida del circuito limitador de corriente está conectada a la entrada del amplificador operacional DA1.1, es decir, no dentro del sistema limitador de voltaje, sino "afuera", por así decirlo. Cuando se excede la configuración actual, el transistor VT7 se abre y pasa por alto la entrada DA1.1, limitando la corriente en la salida del bloque. Esta solución de circuito le permite deshacerse de las emisiones en la salida al salir del modo de limitación actual. Siempre, por supuesto, que el propio canal de regulación de voltaje se ajuste normalmente desde el punto de vista OOS.

Les presento a su atención un diagrama probado de una buena fuente de alimentación de laboratorio, publicado en la revista "Radio" No. 3, con un voltaje máximo de 40 V y una corriente de hasta 10 A. La fuente de alimentación está equipada con un digital Unidad de visualización con control por microcontrolador. El circuito de alimentación se muestra en la figura:

Descripción del funcionamiento del dispositivo. El optoacoplador mantiene una caída de voltaje en el regulador lineal de aproximadamente 1,5 V. Si la caída de voltaje en el chip aumenta (por ejemplo, debido a un aumento en el voltaje de entrada), el LED del optoacoplador y, en consecuencia, el fototransistor se encienden. El controlador PHI se apaga, cerrando el transistor de conmutación. El voltaje en la entrada del estabilizador lineal disminuirá.

Para aumentar la estabilidad, la resistencia R3 se coloca lo más cerca posible del chip estabilizador DA1. Los inductores L1, L2 son secciones de tubos de ferrita colocadas en los terminales de puerta de los transistores de efecto de campo VT1, VT3. La longitud de estos tubos es aproximadamente la mitad de la longitud del cable. El inductor L3 está enrollado sobre dos núcleos magnéticos anulares K36x25x7,5 plegados entre sí de aleación permanente MP 140. Su devanado contiene 45 vueltas, que se enrollan en dos cables PEV-2 con un diámetro de 1 mm, colocados uniformemente alrededor del perímetro del imán. centro. Está permitido reemplazar el transistor IRF9540 por IRF4905 y el transistor IRF1010N por BUZ11, IRF540.

Si se requiere con una corriente de salida superior a 7,5 A, es necesario agregar otro regulador DA5 en paralelo con DA1. Entonces la corriente de carga máxima alcanzará los 15 A. En este caso, el inductor L3 está enrollado con un haz que consta de cuatro cables PEV-2 con un diámetro de 1 mm, y la capacitancia de los condensadores C1-SZ se duplica aproximadamente. Las resistencias R18, R19 se seleccionan según el mismo grado de calentamiento de los microcircuitos DA1, DA5. El controlador PHI debe reemplazarse por otro que permita el funcionamiento a una frecuencia más alta, por ejemplo, KR1156EU2.

Módulo para medición digital de tensión y corriente de fuente de alimentación de laboratorio.

La base del dispositivo es el microcontrolador PICI6F873. El chip DA2 contiene un estabilizador de voltaje, que también se utiliza como referencia para el ADC incorporado del microcontrolador DDI. Las líneas de puerto RA5 y RA4 están programadas como entradas ADC para medir voltaje y corriente, respectivamente, y RA3 es para controlar un transistor de efecto de campo. El sensor de corriente es la resistencia R2 y el sensor de voltaje es el divisor resistivo R7 R8. La señal actual del sensor es amplificada por el amplificador operacional DAI. 1. y el amplificador operacional DA1.2 se utiliza como amplificador de búfer.

Especificaciones:

Medición de tensión, V - 0..50.
Medición actual, A - 0,05..9.99.
Umbrales de protección:
- por corriente. A - de 0,05 a 9,99.
- por voltaje. B - de 0,1 a 50.
Tensión de alimentación, V - 9...40.
Consumo máximo de corriente, mA - 50.

Efectos, medidores de frecuencia, etc. Pronto llegará el momento en que será más fácil montar un multivibrador en un controlador :) Pero hay un punto en el que todos los tipos de controladores son muy similares a los microcircuitos digitales convencionales de la serie K155: esta es una potencia estrictamente de 5 voltios. suministrar. Por supuesto, encontrar ese voltaje en un dispositivo conectado a la red no es un problema. Pero utilizar microcontroladores como parte de dispositivos de pequeño tamaño que funcionan con baterías es más difícil. Como usted sabe, el microcontrolador solo percibe señales digitales: cero lógico o uno lógico. Para el microcontrolador ATmega8, con una tensión de alimentación de 5 V, el cero lógico es un voltaje de 0 a 1,3 V y el lógico es de 1,8 a 5 V. Por lo tanto, para su funcionamiento normal, se requiere este valor de la tensión de alimentación.

Cuando se trata de microcontroladores AVR, existen dos tipos principales:

Para obtener el máximo rendimiento a altas frecuencias, utilice una fuente de alimentación en el rango de 4,5 a 5,5 voltios con una frecuencia de reloj de 0...16 MHz. Para algunos modelos, hasta 20 MHz, por ejemplo ATtiny2313-20PU o ATtiny2313-20PI.

Para un funcionamiento económico a bajas frecuencias de reloj: 2,7...5,5 voltios a una frecuencia de 0...8 MHz. El marcado del segundo tipo de microcircuito se diferencia del primero en que se añade la letra "L" al final. Por ejemplo, ATtiny26 y ATtiny26L, ATmega8 y ATmega8L.

También existen microcontroladores con capacidad para reducir la fuente de alimentación a 1,8 V, están marcados con la letra “V”, por ejemplo ATtiny2313V. Pero hay que pagar por todo, y cuando se reduce la potencia, también se debe reducir la frecuencia del reloj. Para ATtiny2313V, con una fuente de alimentación de 1,8...5,5 V, la frecuencia debe estar en el rango de 0...4 MHz, con una fuente de alimentación de 2,7...5,5 V - en el rango de 0... 10 megaciclos. Por lo tanto, si se requiere el máximo rendimiento, es necesario instalar ATtiny26 o ATmega8 y aumentar la frecuencia del reloj a 8...16 MHz con una fuente de alimentación de 5V. Si la eficiencia es lo más importante, es mejor usar ATtiny26L o ATmega8L y reducir la frecuencia y la fuente de alimentación.

En el circuito convertidor propuesto, cuando se alimenta con dos baterías AA con un voltaje total de 3 V, el voltaje de salida se selecciona para que sea de 5 V para proporcionar suficiente energía a la mayoría de los microcontroladores. La corriente de carga es de hasta 50 mA, lo cual es bastante normal; después de todo, cuando funcionan a una frecuencia de, por ejemplo, 4 MHz, los controladores PIC, según el modelo, tienen un consumo de corriente de menos de 2 mA.

El transformador convertidor está enrollado sobre un anillo de ferrita con un diámetro de 7-15 mm y contiene dos devanados (20 y 35 vueltas) con un cable de 0,3 mm. Como núcleo, también puede tomar una pequeña varilla de ferrita ordinaria de 2,5x7 mm de las bobinas del receptor de radio. Usamos transistores VT1 - BC547, VT2 - BC338. Es aceptable sustituirlos por otros de estructura similar. Seleccionamos el voltaje de salida con una resistencia de 3,6k. Naturalmente, con una carga conectada equivalente: una resistencia de 200-300 ohmios.

Afortunadamente, la tecnología no se detiene y lo que hasta hace poco parecía la última tecnología ahora está notablemente desactualizada. Les presento un nuevo desarrollo de la campaña STMicroelectronics: una línea de microcontroladores STM8L, que se producen con tecnología de 130 nm, especialmente diseñados para obtener corrientes de fuga ultrabajas. Las frecuencias de funcionamiento del MK son 16 MHz. La propiedad más interesante de los nuevos microcontroladores es la capacidad de funcionar con tensiones de alimentación en el rango de 1,7 a 3,6 V. Y el estabilizador de tensión incorporado proporciona flexibilidad adicional a la hora de elegir la fuente de tensión de alimentación. Dado que el uso de microcontroladores STM8L requiere energía de batería, cada microcontrolador tiene circuitos integrados de reinicio de encendido/apagado y reinicio de bajo voltaje. El detector de voltaje de suministro incorporado compara los voltajes de suministro de entrada con un umbral específico y genera una interrupción cuando se cruza.

Otros métodos para reducir el consumo de energía en el diseño presentado incluyen el uso de memoria no volátil incorporada y una variedad de modos de energía reducida, que incluyen un modo activo con un consumo de energía de 5 μA, un modo de espera de 3 μA, un modo de parada con un reloj en tiempo real en funcionamiento de 1 μA y parada completa: ¡solo 350 nA! El microcontrolador puede recuperarse del modo de bloqueo en 4 µs, lo que permite utilizar el modo de menor potencia con la mayor frecuencia posible. En general, el STM8L proporciona un consumo de corriente dinámico de 0,1 mA por megahercio.

Discuta el artículo ENERGÍA DEL MICROCONTROLADOR

Una fuente de alimentación buena, confiable y fácil de usar es el dispositivo más importante y más utilizado en todo laboratorio de radioaficionados.

Una fuente de alimentación industrial estabilizada es un dispositivo bastante caro. Usando un microcontrolador al diseñar una fuente de alimentación, puede construir un dispositivo que tenga muchas funciones adicionales, sea fácil de fabricar y muy asequible.

Esta fuente de alimentación digital de CC ha sido un producto de gran éxito y ahora se encuentra en su tercera versión. Todavía se basa en la misma idea que la primera opción, pero viene con algunas mejoras interesantes.

Introducción

Esta fuente de alimentación es la menos compleja de fabricar que la mayoría de los demás circuitos, pero tiene muchas más características:

La pantalla muestra el voltaje medido actual y los valores actuales.
- La pantalla muestra los límites de tensión y corriente preestablecidos.
- Sólo se utilizan componentes estándar (sin chips especiales).
- Requiere voltaje de suministro de polaridad única (no hay voltaje de suministro negativo separado para amplificadores operacionales o lógica de control)
- Puedes controlar la fuente de alimentación desde tu ordenador. Puede leer corriente y voltaje y configurarlos con comandos simples. Esto es muy útil para pruebas automatizadas.
- Pequeño teclado para introducir directamente la tensión deseada y la corriente máxima.
- Esta es una fuente de energía realmente pequeña pero poderosa.

¿Es posible eliminar algunos componentes o agregar funciones adicionales? El truco consiste en trasladar la funcionalidad de componentes analógicos, como amplificadores operacionales, al microcontrolador. En otras palabras, la complejidad del software, los algoritmos aumenta y la complejidad del hardware disminuye. Esto reduce la complejidad general para usted, ya que el software se puede descargar simplemente.

Ideas básicas de proyectos eléctricos

Comencemos con la fuente de alimentación estabilizada más simple. Consta de 2 partes principales: un transistor y un diodo zener, que crea un voltaje de referencia.

El voltaje de salida de este circuito será Uref menos 0,7 voltios, que cae entre B y E en el transistor. El diodo Zener y la resistencia crean un voltaje de referencia que es estable incluso si hay picos de voltaje en la entrada. Se necesita un transistor para conmutar corrientes elevadas que un diodo zener y una resistencia no pueden proporcionar. En esta función, el transistor sólo amplifica la corriente. Para calcular la corriente en la resistencia y el diodo Zener, es necesario dividir la corriente de salida por el HFE del transistor (el número HFE, que se puede encontrar en la tabla con las características del transistor).

¿Cuáles son los problemas con este esquema?

El transistor se quemará cuando haya un cortocircuito en la salida.
- Sólo proporciona una tensión de salida fija.

Estas son limitaciones bastante severas que hacen que este circuito no sea adecuado para nuestro proyecto, pero es la base para diseñar una fuente de alimentación controlada electrónicamente.

Para superar estos problemas, es necesario utilizar “inteligencia” que regule la corriente de salida y cambie el voltaje de referencia. Eso es todo (...y esto hace que el circuito sea mucho más complicado).

En las últimas décadas, la gente ha estado utilizando amplificadores operacionales para impulsar este algoritmo. En principio, los amplificadores operacionales se pueden utilizar como computadoras analógicas para sumar, restar, multiplicar o realizar operaciones lógicas "o" en voltajes y corrientes.

Hoy en día, todas estas operaciones se pueden realizar rápidamente mediante un microcontrolador. La mejor parte es que obtienes un voltímetro y un amperímetro como complemento gratuito. En cualquier caso, el microcontrolador debe conocer los parámetros de salida de corriente y voltaje. Sólo necesitas mostrarlos. ¿Qué necesitamos de un microcontrolador?

ADC (convertidor analógico a digital) para medir voltaje y corriente.
- DAC (convertidor digital a analógico) para controlar el transistor (ajustando el voltaje de referencia).

El problema es que el DAC debe ser muy rápido. Si se detecta un cortocircuito en la salida, debemos reducir inmediatamente el voltaje en la base del transistor, de lo contrario se quemará. La velocidad de respuesta debe ser de milisegundos (tan rápida como un amplificador operacional).

El ATmega8 tiene un ADC que es bastante rápido y a primera vista no tiene DAC. Puede usar modulación de ancho de pulso (PWM) y un filtro de paso bajo analógico para lograr un DAC, pero el PWM por sí solo es demasiado lento en el software para implementar protección contra cortocircuitos. ¿Cómo construir un DAC rápido?

Hay muchas formas de crear convertidores de digital a analógico, pero debe ser rápida y sencilla, que interactúe fácilmente con nuestro microcontrolador. Existe un circuito convertidor conocido como "matriz R-2R". Se compone únicamente de resistencias e interruptores. Se utilizan dos tipos de valores de resistencia. Uno con un valor R y otro con el doble de valor R.

Arriba se muestra un diagrama de circuito de un DAC R2R de 3 bits. El control lógico cambia entre GND y Vcc. Un uno lógico conecta el interruptor a Vcc y un cero lógico a GND. ¿Qué hace este circuito? Regula el voltaje en pasos de Vcc/8.El voltaje total de salida es:

Usal = Z * (Vcc / (Zmax +1), donde Z es la resolución de bits del DAC (0-7), en este caso de 3 bits.

La resistencia interna del circuito, como puede verse, será igual a R.

En lugar de utilizar un interruptor independiente, puede conectar la matriz R-2R a las líneas del puerto del microcontrolador.

Creando una señal DC de diferentes niveles usando PWM (modulación de ancho de pulso)

La modulación por ancho de pulso es una técnica que genera pulsos y los pasa a través de un filtro de paso bajo con una frecuencia de corte significativamente menor que la frecuencia del pulso. Como resultado, la señal de corriente y voltaje CC depende del ancho de estos pulsos.

Atmega8 tiene hardware PWM de 16 bits. Es decir, teóricamente es posible tener un DAC de 16 bits utilizando una pequeña cantidad de componentes. Para obtener una señal CC real a partir de una señal PWM, es necesario filtrarla, lo que puede ser un problema a altas resoluciones. Cuanta más precisión se necesite, menor debe ser la frecuencia de la señal PWM. Esto significa que se necesitan condensadores grandes y el tiempo de respuesta es muy lento. La primera y segunda versión de la fuente de alimentación de CC digital se construyeron en una matriz R2R de 10 bits. Es decir, el voltaje de salida máximo se puede configurar en 1024 pasos. Si usa ATmega8 con un generador de reloj de 8 MHz y PWM de 10 bits, entonces los pulsos de señal PWM tendrán una frecuencia de 8 MHz/1024 = 7,8 KHz. Para obtener la mejor señal de CC, debe filtrarla con un filtro de segundo orden de 700 Hz o menos.

Puedes imaginar lo que pasaría si usaras PWM de 16 bits. 8MHz/65536 = 122Hz. Por debajo de 12 Hz es lo que necesitas.

Combinando matriz R2R y PWM

Puede utilizar la matriz PWM y R2R juntas. En este proyecto usaremos una matriz R2R de 7 bits combinada con una señal PWM de 5 bits. Con una velocidad de reloj del controlador de 8 MHz y una resolución de 5 bits, obtendremos una señal de 250 kHz. La frecuencia de 250 kHz se puede convertir en una señal de CC utilizando una pequeña cantidad de condensadores.

La versión original de la fuente de alimentación de CC digital utilizaba un DAC basado en matriz R2R de 10 bits. En el nuevo diseño utilizamos una matriz R2R y PWM con una resolución total de 12 bits.

Sobremuestreo

A costa de algo de tiempo de procesamiento, se puede aumentar la resolución del convertidor analógico a digital (ADC). Esto se llama remuestreo. El remuestreo cuádruple da como resultado una resolución doble. Es decir: se pueden utilizar 4 muestras consecutivas para obtener el doble de pasos por ADC. La teoría detrás del remuestreo se explica en el documento PDF que puede encontrar al final de este artículo. Usamos sobremuestreo para el voltaje del circuito de control. Para el bucle de control actual, utilizamos la resolución original del ADC ya que aquí el tiempo de respuesta rápido es más importante que la resolución.

Descripción detallada del proyecto.

Todavía faltan algunos detalles técnicos:

DAC (convertidor digital a analógico) no puede controlar el transistor de potencia
- El microcontrolador funciona desde 5V, esto significa que la salida máxima del DAC es 5V, y el voltaje de salida máximo en el transistor de potencia será 5 - 0,7 = 4,3V.

Para solucionar esto debemos agregar amplificadores de corriente y voltaje.

Agregar una etapa de amplificador al DAC

A la hora de añadir un amplificador debemos tener en cuenta que este debe manejar señales grandes. La mayoría de los diseños de amplificadores (por ejemplo, para audio) se realizan asumiendo que las señales serán pequeñas en comparación con el voltaje de suministro. Así que olvídate de todos los libros clásicos sobre el cálculo de un amplificador para un transistor de potencia.

Podríamos usar amplificadores operacionales, pero requerirían voltaje de suministro positivo y negativo adicional, lo cual queremos evitar.

También existe el requisito adicional de que el amplificador debe amplificar el voltaje desde cero en un estado estable sin oscilación. En pocas palabras, no debe haber fluctuaciones de voltaje cuando se enciende la alimentación.

A continuación se muestra un diagrama de una etapa amplificadora adecuada para este propósito.

Empecemos por el transistor de potencia. Usamos BD245 (Q1). Según las características, el transistor tiene HFE = 20 a 3A. Por tanto consumirá unos 150 mA en la base. Para amplificar la corriente de control utilizamos una combinación conocida como "transistor Darlington". Para ello utilizamos un transistor de media potencia. Normalmente, el valor de HFE debe ser 50-100. Esto reducirá la corriente requerida a 3 mA (150 mA / 50). La corriente de 3 mA es la señal proveniente de transistores de baja potencia como BC547/BC557. Los transistores con tal corriente de salida son muy adecuados para construir un amplificador de voltaje.

Para obtener una salida de 30 V, debemos amplificar los 5 V provenientes del DAC con un factor de 6. Para hacer esto, combinamos transistores PNP y NPN, como se muestra arriba. La ganancia de voltaje de este circuito se calcula:

Vampl = (R6 + R7) / R7

La fuente de alimentación puede estar disponible en 2 versiones: con una tensión máxima de salida de 30 y 22V. La combinación de 1K y 6,8K da un factor de 7,8, lo cual es bueno para la versión de 30V, pero puede haber cierta pérdida con corrientes más altas (nuestra fórmula es lineal, pero en realidad no lo es). Para la versión de 22V utilizamos 1K y 4,7K.

La resistencia interna del circuito como se muestra en la base BC547 sería:

Rin = hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1K * 47K = 235 MOhm

HFE es aproximadamente de 100 a 200 para el transistor BC547
- S es la pendiente de la curva de ganancia del transistor y es aproximadamente 50 [unidad = 1/Ohm]

Esto es más que suficiente para conectarlo a nuestro DAC, que tiene una resistencia interna de 5k ohmios.

Resistencia de salida equivalente interna:

Ruta = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = aproximadamente 2Ω

Lo suficientemente bajo como para usar el transistor Q2.

R5 conecta la base del BC557 al emisor, lo que significa "apagado" para el transistor antes de que se activen el DAC y el BC547. R7 y R6 atan la base de Q2 primero a tierra, lo que baja la etapa de salida Darlington.

En otras palabras, todos los componentes de esta etapa del amplificador se apagan inicialmente. Esto significa que no obtendremos ninguna oscilación de entrada o salida de los transistores cuando se encienda o apague la alimentación. Este es un punto muy importante. He visto costosas fuentes de alimentación industriales que experimentan subidas de tensión cuando se apagan. Sin duda, estas fuentes deben evitarse, ya que pueden dañar fácilmente los dispositivos sensibles.

Límites

Por experiencia previa, sé que a algunos radioaficionados les gustaría “personalizar” el dispositivo. Aquí hay una lista de limitaciones de hardware y formas de superarlas:

BD245B: 10A 80W. 80W a una temperatura de 25"C. En otras palabras, hay una reserva de energía basada en 60-70W: (Voltaje máximo de entrada * Corriente máxima)< 65Вт.

Puedes agregar un segundo BD245B y aumentar la potencia a 120W. Para garantizar que la corriente se distribuya equitativamente, agregue una resistencia de 0,22 ohmios a la línea del emisor de cada BD245B. Se puede utilizar el mismo circuito y placa. Monte los transistores en el refrigerador de aluminio adecuado y conéctelos con cables cortos a la placa. El amplificador puede controlar un segundo transistor de potencia (este es el máximo), pero es posible que necesites ajustar la ganancia.

Derivación de detección de corriente: utilizamos una resistencia de 0,75 ohmios y 6 W. Hay suficiente potencia con una corriente de 2,5 A (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Fuentes de alimentación

Puede utilizar un transformador, un rectificador y condensadores grandes o puede utilizar un adaptador para portátil de 32/24 V. Elegí la segunda opción porque... Los adaptadores a veces se venden a muy bajo precio (en oferta) y algunos de ellos proporcionan 70 W a 24 V o incluso 32 V CC.

La mayoría de los radioaficionados probablemente utilizarán transformadores normales porque son fáciles de conseguir.

Para la versión 22V 2.5A necesitas: transformador 3A 18V, rectificador y condensador de 2200uF o 3300uF. (18*1,4 = 25V)
Para la versión 30V 2A necesitas: transformador de 2,5A 24V, rectificador y condensador de 2200uF o 3300uF. (24*1,4 = 33,6V)

No estará de más utilizar un transformador de corriente superior. Un puente rectificador con 4 diodos de baja caída (por ejemplo, BYV29-500) ofrece un rendimiento mucho mejor.

Compruebe si su dispositivo tiene un aislamiento deficiente. Asegúrese de que no sea posible tocar ninguna parte del dispositivo donde el voltaje pueda ser de 110/230 V. Conecte todas las partes metálicas de la carcasa a tierra (no los circuitos GND).

Transformadores y adaptadores de corriente para portátiles.

Si desea utilizar dos o más fuentes de alimentación en su dispositivo para producir voltaje positivo y negativo, entonces es importante que los transformadores estén aislados. Tenga cuidado con los adaptadores de corriente para portátiles. Es posible que los adaptadores de baja potencia aún funcionen, pero algunos pueden tener el pin de salida negativo conectado al pin de tierra de entrada. Esto posiblemente provocará un cortocircuito a través del cable de tierra cuando se utilicen dos fuentes de alimentación en la unidad.

Otro voltaje y corriente.

Hay dos opciones 22V 2,5A y 30V 2A. Si desea cambiar el voltaje de salida o los límites de corriente (simplemente disminuir), simplemente cambie el archivo hardware_settings.h.

Ejemplo: para construir una versión de 18 V 2,5 A, simplemente cambie el voltaje de salida máximo a 18 V en el archivo hardware_settings.h. Puede utilizar una fuente de alimentación de 20 V 2,5 A.

Ejemplo: para construir una versión de 18 V 1,5 A, simplemente cambie el voltaje de salida máximo en el archivo hardware_settings.h a 18 V y máx. corriente 1.5A. Puede utilizar una fuente de alimentación de 20 V 1,5 A.

Pruebas

El último elemento instalado en la placa debe ser un microcontrolador. Antes de instalarlo recomendaría hacer algunas pruebas básicas de hardware:

Prueba 1: conecte un voltaje pequeño (10 V es suficiente) a los terminales de entrada de la placa y asegúrese de que el regulador de voltaje produzca exactamente un voltaje de 5 V CC.

Prueba 2: Mida el voltaje de salida. Debe ser 0 V (o cerca de cero, por ejemplo 0,15, y tenderá a cero si conecta resistencias de 2 kOhm o 5 kOhm en lugar de la carga).

Prueba 3: Instale el microcontrolador en la placa y cargue el software de prueba de LCD ejecutando los comandos en el directorio del paquete tar.gz digitaldcpower desempaquetado.

hacer test_lcd.hex
hacer load_test_lcd

Deberías ver "LCD funciona" en la pantalla.

Ahora puede descargar el software funcional.

Algunas palabras de advertencia para pruebas adicionales con software que funcione: tenga cuidado con los cortocircuitos hasta que haya probado la función limitadora. Una forma segura de probar la limitación de corriente es utilizar resistencias de baja resistencia (unidades de ohmios), como las bombillas de los automóviles.

Establezca el límite de corriente bajo, por ejemplo 30 mA a 10 V. Debería ver que el voltaje cae inmediatamente a casi cero tan pronto como conecta la bombilla a la salida. Hay una falla en el circuito si el voltaje no baja. Con una lámpara de automóvil, puede proteger el circuito de alimentación incluso si hay una falla porque no provoca un cortocircuito.

Software

Esta sección le permitirá comprender cómo funciona el programa y cómo puede utilizar el conocimiento para realizar algunos cambios. Sin embargo, conviene recordar que la protección contra cortocircuitos se realiza mediante software. Si cometió un error en alguna parte, es posible que la protección no funcione. Si cortocircuitas la salida, tu dispositivo terminará en una nube de humo. Para evitar esto, debe utilizar una lámpara de automóvil de 12 V (ver arriba) para probar la protección contra cortocircuitos.

Ahora un poco sobre la estructura del programa. Cuando mira por primera vez el programa principal (archivo main.c, descargado al final de este artículo), verá que solo hay unas pocas líneas de código de inicialización que se ejecutan en el encendido, y luego el programa ingresa un Bucle infinito.

De hecho, hay dos bucles infinitos en este programa. Uno es el bucle principal (" while(1)(...)" en main.c) y el otro es una interrupción periódica del convertidor analógico a digital (el "ISR(ADC_vect)(...)" función en analógico.c). Después de la inicialización, la interrupción se ejecuta cada 104 µs. Todas las demás funciones y códigos se ejecutan dentro del contexto de uno de estos bucles.

Una interrupción puede detener la ejecución de una tarea del bucle principal en cualquier momento. Luego se procesará sin distraerse con otras tareas, y luego la ejecución de la tarea continuará nuevamente en el bucle principal en el lugar donde se interrumpió. De esto se desprenden dos conclusiones:

1. El código de interrupción no debe ser demasiado largo, ya que debe completarse antes de la siguiente interrupción. Porque aquí es importante la cantidad de instrucciones en el código de máquina. Una fórmula matemática que se puede escribir como una línea de código C puede utilizar hasta cientos de líneas de código de máquina.

2. Las variables que se utilizan en la función de interrupción y en el código del bucle principal pueden cambiar repentinamente en medio de la ejecución.

Todo esto significa que cosas complejas como actualizar la pantalla, probar botones, convertir corriente y voltaje deben realizarse en el cuerpo del bucle principal. En interrupciones realizamos tareas críticas en el tiempo: medición de corriente y voltaje, protección de sobrecarga y configuración del DAC. Para evitar cálculos matemáticos complejos en las interrupciones, se realizan en unidades DAC. Es decir, en las mismas unidades que el ADC (valores enteros de 0...1023 para corriente y 0...2047 para voltaje).

Esta es la idea principal del programa. También explicaré brevemente los archivos que encontrará en el archivo (suponiendo que esté familiarizado con SI).

main.c: este archivo contiene el programa principal. Todas las inicializaciones se realizan aquí. El bucle principal también se implementa aquí.
analog.c es un convertidor analógico a digital, todo lo que funciona en el contexto de una interrupción de tarea se puede encontrar aquí.
dac.c: convertidor de digital a analógico. Inicializado desde ddcp.c, pero solo usado con analog.c
kbd.c - programa de procesamiento de datos de teclado
lcd.c - Controlador LCD. Esta es una versión especial que no requiere un contacto RW de pantalla.

Para cargar software en el microcontrolador necesita un programador como el avrusb500. Puede descargar archivos zip del software al final del artículo.

Edite el archivo hardware_settings.h y configúrelo según su hardware. Aquí también puedes calibrar el voltímetro y el amperímetro. El expediente está bien comentado.

Conecte el cable al programador y a su dispositivo. Luego configure los bits de configuración para ejecutar el microcontrolador desde el oscilador interno de 8 MHz. El programa está diseñado para esta frecuencia.

Botones

La fuente de alimentación tiene 4 botones para control de voltaje local y máx. corriente, el quinto botón se utiliza para guardar la configuración en la memoria EEPROM, de modo que la próxima vez que encienda la unidad habrá la misma configuración de voltaje y corriente.

U+ aumenta el voltaje y U - lo disminuye. Cuando mantiene presionado el botón, después de un tiempo las lecturas "se ejecutarán" más rápido para cambiar fácilmente el voltaje dentro de un rango amplio. Los botones I + e I - funcionan de la misma manera.

Mostrar

La indicación en pantalla se ve así:

La flecha de la derecha indica que la limitación de voltaje está actualmente vigente. Si hay un cortocircuito en la salida o el dispositivo conectado consume más que la corriente establecida, aparecerá una flecha en la línea inferior de la pantalla, indicando que el límite de corriente está habilitado.

Algunas fotos del dispositivo.

Aquí hay algunas fotos de la fuente de alimentación que monté.

Es muy pequeño, pero más capaz y potente que muchas otras fuentes de alimentación:

Los viejos radiadores de aluminio de los procesadores Pentium son muy adecuados para enfriar elementos de potencia:

Colocando la placa y el adaptador dentro del estuche:

Aspecto del dispositivo:

Opción de fuente de alimentación de doble canal. Publicado por el hombre del saco:

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El voltaje de salida de la fuente de alimentación se puede cambiar entre 1,25...26 V, la corriente de salida máxima es 2 A. El umbral de protección actual se puede cambiar entre 0,01...2 A en pasos de 0,01 A, y el retardo de respuesta - dentro de 1...10 ms en pasos de 1 ms y de 10...100 ms en pasos de 10 ms. El estabilizador de voltaje (Fig. 1) está ensamblado en el chip LT1084-ADJ (DA2). Proporciona una corriente de salida de hasta 5 A y tiene unidades de protección integradas tanto contra el sobrecalentamiento (la temperatura de funcionamiento es de aproximadamente 150 °C) como contra el exceso de corriente de salida. Además, el umbral de protección actual depende de la caída de voltaje en el microcircuito (la diferencia entre los voltajes de entrada y salida). Si la caída de voltaje no supera los 10 V, la corriente máxima de salida puede alcanzar los 5 A, cuando este voltaje aumenta a 15 V, disminuirá a 3...4 A, y a un voltaje de 17... 18 V o más no excederá 1 A. El ajuste del voltaje de salida en el rango de 1,25...26 V se logra mediante la resistencia variable R8.

Para proporcionar a la fuente de alimentación una corriente de salida de hasta 2 A en todo el rango de voltajes de salida, se aplica un cambio escalonado de voltaje en la entrada del estabilizador DA2. Se ensamblan cuatro rectificadores de onda completa en un transformador reductor T1 y diodos VD1-VD8. El rectificador de diodo VD1, VD2 y el estabilizador de voltaje DA1 están diseñados para alimentar el microcontrolador DD1, el amplificador operacional DA3 y el indicador digital HG1. El voltaje de salida del rectificador en los diodos VD5, VD6 es 9... 10 V, en los diodos VD4, VD7 - 18...20 V y en VD3, VD8 - 27...30 V. Las salidas de estos tres Los rectificadores, dependiendo de los valores del voltaje de salida de la fuente de alimentación, a través de los transistores de efecto de campo del optorrelé U1-U3, se pueden conectar al condensador de suavizado C4 y a la entrada del estabilizador DA2. El opto-relé está controlado por el microcontrolador DD1.

El transistor de conmutación VT1 realiza la función de una llave electrónica; al comando del microcontrolador DD1, conecta o desconecta el voltaje del estabilizador de la salida (jack XS1) de la fuente de alimentación. Se ensambla un sensor de corriente en la resistencia R14; el voltaje en él depende de la corriente de salida. Este voltaje es amplificado por un amplificador de escala de CC en el amplificador operacional DA3.1 y desde la salida del amplificador buffer en el amplificador operacional DA3.2 se suministra a la línea PCO (pin 23) del microcontrolador DD1, que es configurado como entrada del ADC incorporado. Los modos de funcionamiento de la fuente de alimentación, así como los valores actuales de corriente y voltaje, se muestran en el indicador LCD HG1.

Cuando se enciende la fuente de alimentación, la salida del microcontrolador RSZ DD1, independientemente del voltaje de salida, se establecerá en un nivel lógico alto, los transistores de efecto de campo del optoacoplador U1 se abrirán y se activará un rectificador que utiliza diodos VD3, VD8. (27...30 V) se conectará a la entrada del estabilizador DA2. A continuación, se mide el voltaje de salida de la unidad utilizando el ADC integrado en el microcontrolador DD1. Este voltaje se suministra al divisor resistivo R9R11R12, y desde el motor de la resistencia ajustada R11, el voltaje ya reducido se suministra a la línea PC1 del microcontrolador, que está configurado como una entrada ADC.

Durante el funcionamiento, el voltaje de salida se mide constantemente y el rectificador correspondiente se conectará a la entrada del estabilizador. Debido a esto, la diferencia entre los voltajes de entrada y salida del estabilizador DA2 no excede los 10... 12 V, lo que permite proporcionar la máxima corriente de salida a cualquier voltaje de salida. Además, esto reduce significativamente el calentamiento del estabilizador DA2.

Si el voltaje de salida de la unidad no supera los 5,7 V, habrá un nivel alto en la salida PC5 del microcontrolador DD1 y un nivel bajo en las salidas RSZ y RS4, por lo que la entrada del estabilizador DA2 recibirá un voltaje de 9...10V del rectificador en diodos VD5, VD6. En el rango de voltaje de salida de 5,7...13,7 V, se suministrará un voltaje de 18...20 V al estabilizador desde el rectificador mediante los diodos VD4, VD7. Si el voltaje de salida es superior a 13,7 V, el estabilizador DA2 recibirá un voltaje de 27...30 V desde el rectificador en los diodos VD3, VD8. Los voltajes de umbral de conmutación se pueden cambiar en el menú de configuración inicial de 1 a 50 V.

Al mismo tiempo, se mide la corriente de salida; si excede un valor preestablecido, se establecerá un nivel lógico bajo en la salida PC2, el transistor VT1 se cerrará y el voltaje no fluirá a la salida de la fuente de alimentación. Si la corriente consumida es pulsante, se indica su valor de amplitud.
Inmediatamente después de encender la fuente de alimentación, el transistor VT1 se cierra y no se suministra voltaje a la salida. El programa está en el modo de configurar la corriente de respuesta de protección y el tiempo de retardo (si es necesario), el indicador LCD del HG1 mostrará el siguiente mensaje:

PROTECCION
yo=0.00A

y luego de presionar el botón SB3 con el dígito más significativo parpadeando:

RETARDO 1ms

En el primer caso, uno de los tres dígitos parpadea; el valor actual en este dígito se cambia presionando el botón SB1 “+” o SB2 “-”. Este dígito se selecciona presionando el botón “Seleccionar” SB3. Para desactivar la protección se debe presionar el botón SB2 “-” hasta que aparezca el mensaje en pantalla:
U= 10.0V
z apagado z

Después de configurar la corriente de operación de protección requerida, presione el botón "Seleccionar" SB3 y manténgalo presionado durante aproximadamente un segundo; el dispositivo entrará en modo de funcionamiento, el transistor VT1 se abrirá y el indicador LCD HG1 mostrará el voltaje actual y los valores actuales:
U= 10.0V
yo=0.00A

Cuando el retraso está activado, además de los valores de voltaje y corriente, se mostrará un signo de exclamación parpadeante en el indicador como recordatorio:
U=10.0V
¡Yo 0,00A!

Si la protección está desactivada, aparecerá un rayo parpadeante en lugar del signo de exclamación.
Si la corriente de salida es igual o supera el valor establecido de la corriente de protección, el transistor VT1 se cerrará y aparecerá el mensaje en pantalla:
PROTECCION
Yo=1.00A

Además, la palabra “PROTECCIÓN” parpadeará. Después de presionar brevemente cualquiera de los botones, el dispositivo volverá a cambiar al modo de configuración de la corriente de operación de protección.
Si presiona el botón SB1 “+” o SB2 “-” en el modo de funcionamiento, se encenderá la sección para configurar el retardo de tiempo para la protección actual y aparecerá el siguiente mensaje en el indicador:
RETARDO 1ms

Al presionar el botón SB1 "+" o SB2 "-", cambia el retraso de 1 ms a 10 ms en pasos de 1 ms y de 10 a 100 ms en pasos de 10 ms. El retardo de protección actual funciona de la siguiente manera. Si la corriente de salida iguala o supera el valor establecido, se realizará una pausa de la duración establecida (de 1 a 100 ms), después de la cual se volverá a tomar la medición. Si la corriente sigue siendo igual o mayor que el valor establecido, el transistor VT1 se cerrará y la carga se desactivará. Si durante este intervalo de tiempo la corriente de salida es menor que la corriente de funcionamiento, el dispositivo permanecerá en modo de funcionamiento. Para desactivar el retraso, es necesario disminuir su valor presionando el botón SB2 “-” hasta que aparezca el mensaje en la pantalla:
RETARDO APAGADO

En el modo de funcionamiento, puede apagar manualmente el voltaje de salida y cambiar al modo de configuración de corriente de protección; para hacer esto, presione el botón "Seleccionar" SB3.
El programa tiene un menú de configuración inicial, para ingresar a él es necesario encender la fuente de alimentación mientras se mantiene presionado el botón SB3 "Seleccionar". Primero se mostrará el menú para configurar la frecuencia de reloj del ADC incorporado del microcontrolador DD1:
RELOJ ADC 500 kHz

Al presionar el botón SB1 "+" o SB2 "-", puede seleccionar tres frecuencias de reloj del ADC incorporado: 500 kHz, 1 MHz y 2 MHz. A una frecuencia de 500 kHz, el tiempo de respuesta de protección es de 64 μs, a frecuencias de 1 y 2 MHz, 36 y 22 μs, respectivamente. Es mejor calibrar el dispositivo a una frecuencia de 500 kHz (configurada de forma predeterminada).

Para ir a la siguiente configuración, presione el botón SB3 “Seleccionar” y aparecerá el mensaje:
PASO 2
DESDE 5,7V

En esta sección del menú, puede cambiar (presionando el botón SB1 "+" o SB2 "-") el valor del voltaje de salida al que uno u otro rectificador está conectado a la entrada del estabilizador DA2. La próxima vez que presione el botón "Seleccionar" SB3, aparecerá un menú para configurar el siguiente umbral de conmutación:
PASOS
DESDE 13,7V

Cuando pase a la siguiente sección del menú, se abrirá el transistor VT1 y se desactivará la protección actual. Aparecerá el mensaje: U= 10.0V* I=0.OOA*
En esta sección, se cambia el valor del coeficiente k, que se utiliza en el programa para corregir las lecturas de voltaje de salida dependiendo de la corriente de salida. El hecho es que a través de la resistencia R14 y el transistor VT1 a la corriente de salida máxima la caída de voltaje es de hasta 0,5 V. Dado que el divisor resistivo R9R11R12, conectado antes de la resistencia R14 y el transistor VT1, se usa para medir el voltaje de salida, en el programa, Dependiendo de la corriente que fluye, esta caída de voltaje se calcula y se resta del valor de voltaje medido. Cuando presiona el botón SB1 "+" o SB2 "-", el indicador mostrará el valor del coeficiente k en lugar del valor actual:
U= 10,0V*k=80

Por defecto es 80, se puede cambiar presionando el botón SB1 "+" o SB2 "-".
La próxima vez que presione el botón "Seleccionar" SB3, el microcontrolador DD1 se reiniciará y todas las configuraciones se guardarán en su memoria no volátil y se utilizarán durante los inicios posteriores.

La mayoría de las piezas, incluido el transformador T1, se colocan en una placa de circuito impreso prototipo (Fig. 2). Se utilizó instalación por cable. Los condensadores C5 y C7 se instalan lo más cerca posible de los terminales del estabilizador DA2. El panel frontal (Fig. 3) contiene un indicador, un interruptor de encendido, una resistencia variable, botones y conectores de salida.

Se utilizan resistencias fijas MLT, S2-23, además de la resistencia R14 - es del tipo SQP-15, resistencias de sintonización multivuelta - SP5-2, resistencia variable - SPZ-1, SPZ-400, cuyo motor es impulsado en rotación a través de un engranaje con una relación de transmisión igual a tres (Fig. 4). El resultado es una resistencia variable de tres vueltas, que le permite cambiar de forma rápida y al mismo tiempo precisa el voltaje en la salida del estabilizador.

Es recomendable utilizar condensadores de tantalio C5, C7, condensadores de óxido importados, el resto - K10-17. En lugar de lo que se indica en el diagrama, puede utilizar un indicador LCD (dos líneas de ocho caracteres cada una) con un juego de caracteres inglés-ruso en los controladores KS0066, HD47780, por ejemplo WH0802A-YGH-CT de Winstar. Los diodos 1N4005 son reemplazables por diodos 1N4002-1N4007, 1N5819, diodos P600B - por P600DP600M, 1 N5401-1 N5408.

El estabilizador LT1084 se fija a través de una junta aislante termoconductora al cuerpo metálico del dispositivo, que actúa como disipador de calor. Este estabilizador puede ser reemplazado por el LM1084, pero debe tener un voltaje de salida ajustable (con el índice ADJ) . El análogo doméstico es el microcircuito KR142EN22A, pero su rendimiento en este dispositivo no ha sido probado. El estabilizador 7805 se puede sustituir por el KR142EN5A doméstico.

Choke L1: DM-0.1 nacional o EC-24 importado, se puede reemplazar con una resistencia de 100 ohmios. Resonador de cuarzo ZQ1 - RG-05, HC-49U. Botones: cualquiera con un contacto normalmente abierto, por ejemplo SDTM-630-N, interruptor de encendido - B100G. Se utilizó un transformador, cuyo tipo se desconoce (solo se indican los parámetros del devanado secundario: 24 V, 2,5 A), pero en términos de dimensiones es similar al transformador TTP-60. Se retira el devanado secundario y se enrollan dos nuevos. Para determinar el número de vueltas requerido antes de retirar el devanado, se midió el voltaje de salida y se encontró el número de vueltas por 1 V de voltaje. Luego, utilizando cable PEV-2 0,7...0,8, se enrollan simultáneamente dos devanados con dos derivaciones cada uno. El número de vueltas debe ser tal que las primeras tomas de ambos devanados tengan un voltaje de 9 V y las segundas, 18 V. En la versión del autor, cada uno de los devanados contenía 162 vueltas con derivaciones de las vueltas 54 y 108.

La configuración comienza sin un microcontrolador, amplificador operacional e indicador instalados verificando los voltajes constantes en las salidas de los rectificadores y el estabilizador DA1. Al programar el microcontrolador, es necesario configurar los bits de configuración (bits de fusible):
CKSELO - 1;
CKSEL1 - 1;
CKSEL2-1;
CKSEL3-1;
SUT1 - 1;
ARRANQUE - 1;
EESAVE - 1;
WDTON - 1;
RSTDISBL - 1;
SUTO - 0;
BODEN - 0;
NIVEL DE BOD - 0;
BOTASZO - 0;
BOTASZ1 - 0;
COOPTAR - 0;
ESPIEN - 0.

El microcontrolador se puede programar en circuito, con el programador conectado al enchufe XP2. En este caso, el microcontrolador se alimenta desde una fuente de alimentación.
Después de instalar el microcontrolador y el amplificador operacional, conecte el indicador y encienda el dispositivo (sin carga), manteniendo presionado el botón "Seleccionar" SB3, y el programa del microcontrolador entrará en el modo de configuración inicial. La resistencia R16 establece el contraste deseado de la imagen del indicador y la selección de la resistencia R18 establece el brillo de la luz de fondo del panel indicador.

A continuación, al presionar el botón "Seleccionar" SB3, debe seleccionar la sección de configuración del coeficiente k en el menú. Se conecta un voltímetro estándar a la salida del dispositivo y el voltaje de salida se ajusta cerca del máximo. La resistencia R11 ecualiza las lecturas del indicador y del voltímetro. En este caso, la corriente de salida debe ser cero.

Luego configure el voltaje de salida mínimo (1,25 V) y conecte a la salida un amperímetro estándar conectado en serie y una resistencia de carga con una resistencia de aproximadamente 10 ohmios y una potencia de 40...50 W. Al cambiar el voltaje de salida, establezca la corriente de salida en aproximadamente 2 A y use la resistencia R17 para alinear las lecturas del indicador con las lecturas del amperímetro. Después de esto, se conecta una resistencia con una resistencia de 1 kOhm en serie con el amperímetro y la corriente de salida se establece en 10 mA cambiando el voltaje de salida. El indicador debe mostrar el mismo valor actual; si este no es el caso y las lecturas son menores, es necesario instalar una resistencia con una resistencia de 300...1000 Ohmios entre la salida del estabilizador DA1 y la fuente del transistor VT1 y su selección para ecualizar las lecturas. del indicador y del amperímetro. Puede utilizar temporalmente una resistencia variable y luego reemplazarla por una constante con la resistencia adecuada.

Finalmente, se aclara el valor del coeficiente k. Para hacer esto, se vuelven a conectar a la salida un voltímetro estándar y una potente resistencia de carga. Al cambiar el voltaje de salida, la corriente de salida se ajusta cerca del máximo. Al presionar el botón SB1 "+" o SB2 "-", cambie el coeficiente k para que coincidan las lecturas del indicador y el voltímetro. Después de presionar el botón "Seleccionar" SB3, el microcontrolador se reiniciará y la fuente de alimentación estará lista para usar.
Cabe señalar que la corriente de salida máxima (2 A) está limitada por el tipo de optorrelés utilizados y puede aumentarse a 2,5 A si se reemplazan por otros más potentes.

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D. MALTSEV, Moscú
"Radio" N° 12 2008 Capítulo: