4 martie 2012

Sursa de curent constant (de putere)

Sursele de curent constant se recomandă la alimentarea bobinelor de excitaţie ale motoarelor (pentru a avea cuplu constant) sau la încărcarea corectă şi eficientă a acumulatoarelor.

O sursă de curent constant este uneori utilă în laboratorul propriu: putem alimenta lămpi cu incan­descenţă la care vrem să menţinem con­stantă temperatura de culoare, putem încărca acumulatoare NiCd sau putem alimenta un mic motor pas-cu-pas la cuplu constant.
In general, pentru o astfel de sursă cerinţele de precizie nu sunt la fel de înalte ca pentru sursele de tensiune, deci se poate realiza o sursă competitivă utilizând o schemă simplă, relativ ieftină, mai ales dacă se stabileşte valoarea impusă curentului prin sarcină. Ideea de bază a montajului este de a oferi la ieşire acest curent, independent de variaţiile sarcinii, în limitele impuse de tensiunea maximă de alimentare pe care o admite aceasta.

Pentru că se propune realizarea unei surse de curent de putere, se va adopta o soluţie lineară şi disiparea de putere va fi importantă. Este nevoie de un radiator eficient, cu ventilaţie forţată. Din calculatoarele uzate moral se pot recupera radiatoare prevăzute cu ventilator, foarte potrivite pentru utilizare în schema de faţă. Un bun exemplu îl reprezintă radiatorul utilizat pentru procesorul Pentium II, dar se pot folosi şi alte tipuri de radiatoare, prevăzute cu ventilator.
O schemă simplă de curent constant este cea din figura 1. Un tranzistor de pu­tere (T1) montat ca repetor şi un stabili­zator parametric cu diodă Zener (DZ1) asi­gură tensiunea maximă dorită la ieşire. Cu T2 şi R3 se stabilieşte curentul dorit (lo=UbeT2/R3). Schema, deşi simplă, nu este foarte performantă.
Dacă se dispune de un stabilizator reglabil de putere mai mare, de exemplu LM338 - care pot asigura curenţi de ieşire de până la 5A (sau LM350, de 3A), o schemă utilizabilă [1] este cea din figura 2a.

 Datorită reacţiei negative, stabili­zarea curentului este mult mai bună. Cu­rentul constant de la ieşire este lo=1,25V/R1, curentul absorbit de termi­nalul de reglare fiind neglijabil. în plus, circuitul este protejat intern la supratem- peratură. Schema din figura 2b asigură reglarea curentului de la zero, dar necesită componente în plus şi o asemănătoare schemei din figura 2a, dar cu componente ceva mai ieftine. Vom utiliza varianta de 1,5A a unui stabilizator monolitic reglabil, de tip LM317T (T0220), care costă cam 5Euro. Pentru un curent de ieşire de 4,5...5A mai este nevoie de câteva componente. Se va utiliza pentru creşterea curentului de ieşire un amplificator, implementat cu două tranzistoare de putere de tip MJE2955T (T0220) sau echivalente - cca. 0,8 Euro fiecare. în aceste condiţii putem 0, utiliza LM317 cu o încărcare rezonabilă, de doar 0,5A, şi pentru realizarea precisă a stabilizării.

Schema sursei de curent (preluată după [2]) este cea din figura 3. Ne propunem un curent de ieşire de 4,5A. Valoarea aceasta se poate modifica după dorinţă folosind relaţiile de calcul din figură.
Fiind o sursă de curent, tensiunea de la ieşire se va modifica în funcţie de sarcină astfel încât prin aceasta să circule curentul constant impus.
Sursa de curent constant necesită o alimentare de 14V...35V (redresat şi filtrat), capabilă să asigure curentul de ieşire fără scăderea  apreciabilă a tensiunii. Tensiunea de alimentare este limitată superior  de tensiunea maximă suportată de compo­nentele din circuit (aici 35V) şi de limitele de tensiune maximă admise de sarcină. Disiparea    de putere în
elementul de reglare depinde de tensiunea de intrare; se va alege valoarea minimă a acesteia care permite obţine­rea curentului de ieşire. Deoarece s-a prevăzut şi un stabilizator      pentru alimen­
tarea ventilatorului, limita inferioară este dată de tensiu­nea minimă pentru care acesta mai stabilizează. Pentru un LM7812 aceasta este (la curentul relativ mic necesitat de ventilator) de 14...15V. Dacă sarcina nu suportă o tensiune aşa de mare şi se impune utilizarea unei tensiuni de alimentare mai mici, se poate înlocui V1 cu LM7805 şi M1 cu un ventilator de 5V. Tensiunea minimă de intrare coboară în acest caz către 8...9V.
Circuitul din figura 3 funcţionează în felul următor: V2 menţine constantă o tensiune de cca. 1,25V pe grupul de rezistoare R4, R5, R6. Această tensiune dă naştere la un curent, 11. Deoarece curentul prin terminalul ADJ al lui V2 este neglijabil, acelaşi curent va parcurge şi rezistorul R3, producând pe acesta căderea de tensiune U1. Aceasta coman­dă tranzistoarele T1, T2 asigurând creşte­rea curentului de ieşire. Modificând valorile rezistoarelor R1...R6 se poate modifica valoarea curentului de la ieşire sau raportul între curenţii debitaţi de V2, T1 şi T2. Condensatoarele C1 ...C4 asigură decupla­rea circuitelor pentru asigurarea stabilităţii.
Cablajul imprimat pentru schema din figura 3 este cel din figura 4. Amplasarea componentelor este cea din figura 5, iar detaliile de montare ale componentelor de putere sunt cele descrise schematic în figura 6. 

Terminalele capsulelor T0220 se preformează în funcţie de înălţimea distanţierelor. Componentele semiconduc­toare de putere se conectează prin lipire direct pe partea placată a cablajului, apoi se montează pe radiator. Cablajul se fixează prin patru distanţiere pe radiator, la
o înălţime potrivită. Montarea regulatorului V1 trebuie făcută izolat faţă de radiator şi faţă de restul componentelor montate pe acesta. Deoarece V2 şi T1, T2 au comun terminalul conectat la capsulă, în principiu nu ar fi nevoie de elemente de izolare pentru aceste componente. Dacă radia­torul este eficient şi adăugarea izolaţiilor nu solicită termic prea mult cele trei com­ponente, se recomandă totuşi utilizarea lor. Pentru a putea avea acces la şuruburile de fixare, în cablaj sunt practicate patru decupări rectangulare.
Pentru intrare şi pentru ieşire s-au prevăzut borne de conectare cu şurub (X5- intrare, X4-ieşire), iar pentru ventilator un conector specific ventilatoarelor montate în calculatoare (X1-la pas de 2,54mm). Există şi posibilitatea montării unui rezistor de putere mai mare, cu radiator metalic de aluminiu (vezi figura 7), în exterior, în locul rezistoarelor R4, R5, R6 (sau în com­binaţie cu acestea) utilizând bornele X2, X3.
   


Sursa : LM138/LM338, 5-Amp Adjustable Regulators, DS009060, filă de catalog National Semiconductor, Mai 1998; Tester, Ross, Constant High-Current Source în Silicon Chip online, nr. 165

4 comentarii:

  1. vreau sa fac o lanterna ..am pus led de putere pe direct la 3 acumulatori de 1,2v si 2000ma si se tot arde..ce sursa de curent constant sa iau sa numai ard ledul.un raspuns la adres de ymayl stiucasisalaul mersi.racire are dar tot se arde..

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. simplu , puneti o rezistenta de 18ohmi in serie cu ledul -sa fie de 5W- nu-il veti mai arde dar nici nu veti putea tine in mana . ca se incalzeste rezistenta

      Ștergere
  2. sall cine ma poate ajuta sa repar un epx3000 sau sa pun in carcasa alceva la aceasi putere sau mai mare cu stima astep un ajutor la 0786060778

    RăspundeţiȘtergere
  3. La schema din fig.2a, m-ar interesa ca în locul rezistorului de balast de valoare fixă să fie un rezistor variabil care să-mi de posibilitatea reglării curentului de ieșire. S-ar pute înlocui acest rezistor cu un tranzistor de putere al cărui circuit din bază să-mi permită reglajul continuu al curentului furnizat de LM? Dacă da, cum îmi sugerați să construiesc acest „divais”? Pe de altă parte, s-ar putea intercala pe calea dintre ieșire și pinul „adjust” un astfel de „divais”, dar ceva mai „soft”???

    RăspundeţiȘtergere