Proje, orta karmaşıklıkta, oldukça ciddi bir evrensel güç kaynağı devresinin montajıdır. Başlıca tasarım özellikleri, düşük çıkış akımı sayesinde yüksek voltaj kalitesidir:
2 sargılı bir transformatör devresindeki güç kaynağı, ana sargı 33 V ve yardımcı sargı 11 V'dur. Bu sargılar, işlemsel yükselteçleri beslemek, referans gerilimi sağlamak ve yönetici transistörü (+9 V/-5 V) kontrol etmek için kullanılır. Basitçe söylemek gerekirse, yardımcı güç kaynağının topraklaması, çıkış geriliminin pozitif terminaline bağlanır.
Referans gerilimi +5 V, son derece kararlı bir referans gerilim kaynağı olan LT1021 temelinde, R18/R19 dirençleri ve P2 potansiyometresi (Uout'un hassas ayarlanması için çok turlu) ile birlikte bir araya getirilerek çıkış gerilim seviyesi belirlenir.
Gerilim stabilizasyonunu akım stabilizasyonuna çeviren devre, operasyonel amplifikatör üzerine kuruludur. U4B, U4A, T2 ve D8 üzerindeki akım kaynaklarını kullanarak yönetici kademe T1 ve T4'ü kontrol eder. Ek devre T3 ve D11, çıkış akımının sınırlandırılması/stabilize edilmesi durumunun ayrı ayrı sinyallenmesi için kullanılır (tıpkı operasyonel amplifikatör U4'ün yanına monte edilmiş D9 gibi). C24, D19 ve T5 devreleri, güç kesildiğinde çıkış voltajında ani bir artış olmasını önleyen bir aşırı gerilim koruma devresi oluşturur.
U7 (LM317) ve LM34 sensöründeki (10 mV/1'F) güç kaynağı – sıcaklık kontrol devresi ve olası radyatör soğutması (havalandırma yaklaşık >50C'de, yani 1,3 V'ta açılır). LM7805(U5) üzerindeki ek bir güç kaynağı, harici LED gösterge panellerine (Iout ve Uout ölçümü) güç sağlamak için kullanılır.
Çift OPA2227 operasyonel amplifikatör - SR>1V/µs, düşük U_io_offset <0.1mV ve en önemlisi çok düşük sıcaklık ve zaman kayması: 1µV (yukarıdaki parametreleri karşılayan OP27 veya başka bir amplifikatör olabilir).
R18/R19 dirençleri ve P2 potansiyometresi Uout değerlerini önemli ölçüde etkilediğinden düşük sıcaklık katsayılı dirençler ve kaliteli bir potansiyometre kullanılması tavsiye edilir.
Soğutucunun T1 transistöründen en az 60 W alabilmesi gerekmektedir - 65 x 70 x 38 mm ölçülerinde bir PC soğutucu ve bir fan kullanılmıştır.
Güç kaynağı ölçümlerinin nihai sonuçları:
Güvenli bir çalışma rezervi için güç kaynağı Imax = 1,5 A'ya kadar çalışır (radyatörün artırılması ve R15 = 11,5 kOhm'un biraz azaltılması Imax = 2 A'ya kadar çalışmaya olanak sağlar).
- Çıkış voltajı 0 V'dan 40 V'a kadar ayarlanabilir;
- 0 A'dan itibaren ayarlanabilir 1,5 A'ya kadar çıkış akımı;
- Dahili çıkış direnci < 1 mOhm;
- Çıkış voltajı kararlılığı < 1 mV
Güç kaynağının şematik diyagramı
2 sargılı bir transformatör devresindeki güç kaynağı, ana sargı 33 V ve yardımcı sargı 11 V'dur. Bu sargılar, işlemsel yükselteçleri beslemek, referans gerilimi sağlamak ve yönetici transistörü (+9 V/-5 V) kontrol etmek için kullanılır. Basitçe söylemek gerekirse, yardımcı güç kaynağının topraklaması, çıkış geriliminin pozitif terminaline bağlanır.
Referans gerilimi +5 V, son derece kararlı bir referans gerilim kaynağı olan LT1021 temelinde, R18/R19 dirençleri ve P2 potansiyometresi (Uout'un hassas ayarlanması için çok turlu) ile birlikte bir araya getirilerek çıkış gerilim seviyesi belirlenir.
Gerilim stabilizasyonunu akım stabilizasyonuna çeviren devre, operasyonel amplifikatör üzerine kuruludur. U4B, U4A, T2 ve D8 üzerindeki akım kaynaklarını kullanarak yönetici kademe T1 ve T4'ü kontrol eder. Ek devre T3 ve D11, çıkış akımının sınırlandırılması/stabilize edilmesi durumunun ayrı ayrı sinyallenmesi için kullanılır (tıpkı operasyonel amplifikatör U4'ün yanına monte edilmiş D9 gibi). C24, D19 ve T5 devreleri, güç kesildiğinde çıkış voltajında ani bir artış olmasını önleyen bir aşırı gerilim koruma devresi oluşturur.
U7 (LM317) ve LM34 sensöründeki (10 mV/1'F) güç kaynağı – sıcaklık kontrol devresi ve olası radyatör soğutması (havalandırma yaklaşık >50C'de, yani 1,3 V'ta açılır). LM7805(U5) üzerindeki ek bir güç kaynağı, harici LED gösterge panellerine (Iout ve Uout ölçümü) güç sağlamak için kullanılır.
Çift OPA2227 operasyonel amplifikatör - SR>1V/µs, düşük U_io_offset <0.1mV ve en önemlisi çok düşük sıcaklık ve zaman kayması: 1µV (yukarıdaki parametreleri karşılayan OP27 veya başka bir amplifikatör olabilir).
R18/R19 dirençleri ve P2 potansiyometresi Uout değerlerini önemli ölçüde etkilediğinden düşük sıcaklık katsayılı dirençler ve kaliteli bir potansiyometre kullanılması tavsiye edilir.
Soğutucunun T1 transistöründen en az 60 W alabilmesi gerekmektedir - 65 x 70 x 38 mm ölçülerinde bir PC soğutucu ve bir fan kullanılmıştır.
Güç kaynağı ölçümlerinin nihai sonuçları:
- Çıkış gerilim aralığı Uout – 0 – 40,17 V (gerçek ayar çözünürlüğü: 2-3 mV).
- Çıkış akımı aralığı Uout – 0 – 1,5 A (gerçekte 1,92 A).
- Ölçülen R_dahili (voltaj sabitleme modu) – 0,51 mOhm.
- Sabit voltaj (voltaj sabitleme modu) – 0,3 mV.
- Ölçülen R_dahili (akım sabitleme modu) – 5 kOhm (mod değişiminin sınırında).
- Ölçülen R_dahili (akım sabitleme modu) – 20 kOhm (mod değişim sınırının altında).
Güvenli bir çalışma rezervi için güç kaynağı Imax = 1,5 A'ya kadar çalışır (radyatörün artırılması ve R15 = 11,5 kOhm'un biraz azaltılması Imax = 2 A'ya kadar çalışmaya olanak sağlar).