이 게시물에서는 모든 유형의 전자 프로젝트와 프로토 타입을 안전하게 테스트하기 위해 전자 애호가가 효과적이고 효율적이면서도 매우 저렴하고 안정적인 벤치 전원 공급 장치를 설계 할 수있는 방법에 대해 설명합니다.

벤치 전원 공급 장치가 가져야하는 주요 기능은 다음과 같습니다.

저렴하고 쉽게 구할 수있는 구성 요소로 제작되어야합니다
전압 및 전류 범위에 유연해야하거나 단순히 가변 전압 및 가변 전류 출력 기능을 포함해야합니다.
과전류 및 과부하 보호가 필요합니다.
문제가 발생할 경우 쉽게 수리 할 수 있어야합니다.
전력 출력이 합리적으로 효율적이어야합니다.
원하는 사양에 따라 쉽게 사용자 정의 할 수 있어야합니다.

일반적인 설명

지금까지 전원 공급 장치 설계의 대부분은 선형 직렬 안정기를 통합합니다. 이 설계는 제너 다이오드에 의해 조절되는 가변 저항처럼 작동하는 패스 트랜지스터를 사용합니다.

직렬 전원 공급 시스템은 훨씬 더 효율적이라는 사실로 인해 더 많이 사용됩니다. 제너 및 피드 저항의 약간의 손실을 제외하고 눈에 띄는 손실은 부하에 전류를 공급하는 기간 동안 직렬 패스 트랜지스터에서만 발생합니다.

그러나 직렬 전원 공급 시스템의 한 가지 단점은 어떤 종류의 출력 부하 단락을 제공하지 않는다는 것입니다. 즉, 출력 오류 상태에서 패스 트랜지스터는 큰 전류가 흐르도록 허용하여 결국 자체 및 연결된 부하를 파괴 할 수 있습니다.

즉, 단락 보호 직렬 통과 벤치 전원 공급 장치는 전류 컨트롤러 단계로 구성된 다른 트랜지스터를 통해 빠르게 구현할 수 있습니다.

그만큼 가변 전압 컨트롤러 간단한 트랜지스터, 전위차계 피드백을 통해 달성됩니다.

위의 두 가지 추가 사항은 매우 다재다능하고 견고하며 저렴하고 보편적이며 사실상 파괴되지 않는 직렬 통과 벤치 전원 공급 장치를 가능하게합니다.

다음 단락에서는 표준 안정화 벤치 전원 공급 장치와 관련된 다양한 단계의 설계에 대해 간략하게 배웁니다.

가장 쉬운 트랜지스터 전압 조정기

조정 가능한 출력 전압을 얻는 빠른 방법은 패스의베이스를 연결하는 것입니다. 전위차계와 제너 다이오드가있는 트랜지스터 아래 그림과 같이.

이 회로에서 T1은 이미 터 추종자 BJT ,베이스 전압 VB가 이미 터 측 전압 VE를 결정합니다. VE와 VB는 서로 정확하게 일치하고 거의 동일하며 전방 하락을 공제합니다.

BJT의 순방향 강하 전압은 일반적으로 0.7V이며, 이는 이미 터 측 전압이 다음과 같음을 의미합니다.

VE = VB-0.7

피드백 루프 사용

위의 디자인은 구축하기 쉽고 매우 저렴합니다. , 이러한 유형의 접근 방식은 낮은 전압 레벨에서 전력을 크게 조절하지 못합니다.

“이중 스위치가 있는 양방향 전등 스위치 배선 ”

이것이 바로 아래 그림과 같이 전체 전압 범위에 걸쳐 개선 된 레귤레이션을 얻기 위해 피드백 유형 제어가 일반적으로 사용되는 이유입니다.

이 구성에서 T1의 기본 전압, 즉 출력 전압은 주로 T2가 끌어 당기는 전류로 인해 R1 양단의 전압 강하에 의해 제어됩니다.

포트 VR1의 슬라이더 암이 접지 측 끝단에있을 때 T2는 이제베이스가 접지되므로 T2가 차단되어 T1의베이스 전류로 인한 R1의 유일한 전압 강하를 허용합니다. 이 상황에서 T1 이미 터의 출력 전압은 콜렉터 전압과 거의 같으며 다음과 같이 주어질 수 있습니다.

VE = Vin-0.7 , 여기서 VE는 T1의 이미 터 측 전압이고 0.7은 BJT T1베이스 / 이미 터 리드의 표준 순방향 전압 강하 값입니다.

따라서 입력 공급이 15V 인 경우 출력은 다음과 같을 수 있습니다.

VE = 15-0.7 = 14.3V

이제 포트 VR1 슬라이더 암이 양의 상단으로 이동하면 T2가 T1의 전체 이미 터 측 전압에 액세스하여 T2가 매우 강하게 전도하게됩니다. 이 작업은 제너 다이오드 R1이있는 D1. 의미, 이제 T1의 기본 전압 VB는 단순히 제너 전압 Vz와 동일합니다. 따라서 출력은 다음과 같습니다.

VE = Vz-0.7

따라서 D1 값이 6V이면 출력 전압은 다음과 같을 수 있습니다.

VE = 6-0.7 = 5.3V , 따라서 제너 전압은 여기서 얻을 수있는 최소 출력 전압을 결정합니다. 시리즈 패스 전원 공급 장치 냄비가 가장 낮은 설정에서 회전 될 때.

위의 방법은 벤치 전원 공급 장치를 만드는 데 쉽고 효과적이지만 단락 방지가되지 않는다는 큰 단점이 있습니다. 즉, 회로의 출력 단자가 실수로 단락되거나 과부하 전류가 가해지면 T1이 빠르게 가열되어 연소됩니다.

이러한 상황을 피하기 위해 디자인은 다음을 추가하여 간단히 업그레이드 할 수 있습니다. 현재 제어 기능 다음 섹션에 설명 된대로.

과부하 단락 보호 추가

T3 및 R2를 간단히 포함하면 벤치 전원 공급 장치 회로 설계가 100 % 단락 방지 및 전류 제어 . 이 설계에서는 의도적 인 출력 단락조차도 T1에 해를 끼치 지 않습니다.

이 단계의 작업은 다음과 같이 이해할 수 있습니다.

출력 전류가 설정된 안전 값을 초과하는 경향이있는 즉시 R2 양단에 비례하는 전위차가 발생하여 트랜지스터 T3을 강하게 켤 수 있습니다.

T3을 켜면 T1베이스가 이미 터 라인과 결합되어 T1 전도가 즉시 비활성화되고이 상황은 출력 단락 또는 과부하가 제거 될 때까지 유지됩니다. 이러한 방식으로 T1은 원치 않는 출력 상황으로부터 보호됩니다.

가변 전류 기능 추가

위의 설계에서 전류 센서 저항 R2는 출력이 정전류 출력이어야하는 경우 고정 값이 될 수 있습니다. 그러나 좋은 벤치 전원 공급 장치는 전압과 전류 모두에 대해 가변 범위를 가져야합니다. 이러한 요구를 고려하면 전류 제한기를 간단히 추가하여 조정할 수 있습니다. 가변 저항기 아래와 같이 T3의베이스로 :