L4960 芯片上的实验室开关电源，220 / 5-40 伏特 2,5 安培。方案、说明

实验室开关电源采用L4960芯片，220/5-40伏2,5安。无线电电子电气工程百科全书

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所提出的紧凑型电源装置 (PSU) 组装在 SGS-Thomson MicroElectronics 的 L4960 集成电路上，这是一款可调开关直流稳压器，可在输出电压为 2,5 ... 5 时提供高达 40 A 的输出电流。五、微电路内置负载电路过温、过流、短路保护。该装置设计用于为功耗高达 25 瓦的各种电子设备供电。

该装置的原理图如图1所示。 220、市电电压1V通过熔断器FU1、开关SA4的触点和噪声抑制滤波器C1L2L5C1提供给降压变压器T1的初级绕组。SA1开关内置有指示灯——气体放电灯。电阻RXNUMX可延长开关灯的寿命并减少其发热。

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变压器次级绕组的电压通过自愈式熔断器FU2供给肖特基桥式整流器VD4-VD7。使用此类二极管可减少整流器上的功率损耗，从而减少其元件的发热，并且还将滤波电容器 C1 上的整流电压增加约 3V。自恢复保险丝 FU2 可在整流器、DA1 芯片发生故障及其保护系统“错误”时保护变压器免受过载影响。

如果连接强大的稳定电流发生器或其他功率相当的开关稳压器作为负载，某些集成开关稳压器（例如LM2575T、LM2576T）的过载保护系统可能会失效。变阻器 RU1 保护电源变压器和整流器二极管免受脉冲噪声和电源电压浪涌的影响。输出电压由可变电阻器 R5 调节，范围为 5 至 18 V。图中可变电阻器滑块的上部位置对应于最小输出电压。

DA1芯片的工作频率约为95kHz。微电路（引脚 7）输出端的电压形状为矩形，脉冲的占空比取决于输出、输入电压和负载电流。电阻器 R6 和二极管 VD1 可以保护微电路免受损坏，例如，当可变电阻器 R5 急剧转动或已充电的大容量电容器连接到 PSU 输出时。当稳定器输出过载时，微电路内置的保护装置会关闭输出电压，并在约0,5秒后尝试再次启动。

扼流圈 L3 - 存储。二链路滤波器C9-C12L4C17-C19L5C20-C22减少输出稳压的纹波。氧化电容C9由于大电流高频纹波，劣化风险增加，因此与陶瓷电容C10-C12并联，氧化电容C3也采用类似的解决方案。

继电器 K1 在负载电流超过 3 A 时打开 HL1 LED 的电源。这使您可以快速跟踪增加的功耗，例如静音模式下的 UMZCH。继电器触点的释放电流约为0,6A。继电器线圈K1也是滤波器的一部分。

PA1微安表、VD8稳压二极管和电阻R10、R11组成电压表，测量电源的输出电压。齐纳二极管 VD8 和电阻器 R11 提供器件 PA1 规模的“拉伸”。

当开关SA2的触点闭合时，负载和稳定器的保护由DA1芯片的内置节点提供，并且在其故障的情况下由自复位保险丝FU2提供。电流为 3 A 的自恢复保险丝 FU0,75 旨在保护低功率负载节点。 SA3 开关允许您快速断开负载与 PSU 的连接，从而减少损坏用电设备的机会。

LED HL1、HL2 照亮设备 PA1 的刻度。 LED HL4 指示稳定器 DA1 输出端存在电压，HL5 指示负载处存在电压。

电源安装在一个尺寸为 178x160x49 mm 的金属外壳中，该金属外壳取自旧的进口汽车收音机。箱体预涂黑色汽车清漆BT-577并干燥，首先在室温下干燥12小时，然后在40℃下干燥180分钟两次，然后在室温下干燥12小时。此模式可防止表面出现气泡。仅在室温下干燥涂漆车身可能需要长达六个月的时间。喷漆前，在箱体下壁和侧壁钻100 ... 200个直径为3毫米的通风孔。

大多数设计细节都放在两块板上，如图 2 所示。 3和图。 1. 采用铰接方式安装。高电流连接采用直径至少为 4 毫米的铜安装线。微电路的引脚 2、二极管 VD3、VD9、电容器 C1 必须使用单独的导线连接到公共线。您需要将设备的金属外壳和公共线连接到一点。图中标有接地符号（见图 XNUMX）。电源和信号电路的正确接线对于 PSU 的完美运行极为重要。

L4960 芯片上的实验室开关电源，220 / 5-40 伏 2,5 安培

便携式黑白电视《青春》中的变形金刚T1 - TP-30-2。使用这样的变压器，在电源电压为 220 V 时，电源在负载电流为 12 ... 2 A 时提供 5 V 的输出电压。在更高电压下，最大输出电流在 0,5 ... 18 A 时线性下降至 2,5 A。输出电压为 18 V。为了在 60 V 电压下将输出电流增加到 22 A，变压器的总功率至少为 27 W，次级绕组开路电压为 XNUMX ... XNUMX V应该使用。但这种变压器可能不适合指定尺寸的外壳

L4960 芯片安装在总冷却面积为 100 cm2（一侧）的肋状硬铝散热器上，与外壳隔离。

电感L3绕在由32NM铁氧体制成的K20x6x3000环形磁路上。绕组包含 30 匝自制利兹线，由 33 根 PEV-2 0,13 线组成。在缠绕磁路之前，需要制作一个非磁性间隙，为此，用虎钳将环分成两部分，并用瞬间强力胶粘合。之后，将环连续在室温下干燥2小时并在6℃的温度下干燥60小时。然后将环用漆布包覆，并分两层缠绕绕组。在各层之间需要放置一层漆布。如果电源设计用于增加输出功率（18 V、2,5 A），则必须使用两个粘合在一起的此类环或更大的磁路。需要非磁性间隙。节流阀安装在电路板上的矩形孔内，并用硅酮密封胶固定。允许使用任何电感为 150,3 ... 50 μH 的类似扼流圈。其余的扼流圈是工业扼流圈。 H 形铁氧体磁芯上的 L1、L2 - LCHK-007、L4、L5 - NSNK-007，设计电流至少为 3 A，绕组电阻不超过 30 mOhm。

角色K1是自制的，23匝PEV-2 0,51电线缠绕在干簧管瓶上。 КЭМ-2 开关 SA1 - IRS-101-1 A3 或 IRS-101-12С，带内置辉光放电灯。开关SA3——电流至少为3A的按钮，例如KDC-A04T、SDDF-3类似的国产开关。 PKN41-1-2的使用寿命明显更短，复位弹簧更紧。

LED HL1、HL2 - RL50-WH744D 白光 (8000 mCd)，可以用任何具有更高光输出的 LED 进行替换。镜头前安装有半透明哑光光漫射膜。 LED HL3 - RL30-RD314S 红色、HU - RL30-YG414S 绿色、HL5 -RL30-HY214S 黄色发光颜色可以替换为类似的 LED，例如 KIPD66 系列的 LED。

二极管 SR306 可以用 SR360、MBR360、31DQ06 代替。 4004N1x、UF400x、KD400、KD247、KD243 系列中的任何一个都可以代替 UF209 二极管。将 BZV55C-3V6 齐纳二极管替换为 1N4729A、TZMC3V6、G2S3.6。

可变电阻器R5为进口小型电阻器，其阻值与旋转角度的关系具有线性特性。可变电阻器的主体连接到公共（负）线，但必须与结构主体隔离。来自可变电阻R6的信号线必须屏蔽。其余电阻器是任何类型的通用适当功率。压敏电阻 RU1 - MYG10-471 可以用类似的盘 FNR-10K471 替换。 FNR-14K471 TNR10G471。电容器 C1、C2 - 陶瓷，额定电压至少 50 V。电容器 C10-C12、C17、C21、C22 - 陶瓷，额定电压至少 25 V。电容器 C13-C16 - 陶瓷或薄膜，额定电压至少 50 V。电容器 C6、C7 - 薄膜。氧化物电容器——K50-68的进口同类产品。电容器C4、C5——进口陶瓷，额定电压至少为400V AC或630V DC。 PSU 运行的安全很大程度上取决于这些电容器的质量。电容器 K15-5 可用于至少 1600 V 的工作电压

微安表 RA1 - M68501，来自家用录音机。尺寸为 40x20 mm 的设备比例尺的变体如图 4 所示。 XNUMX.

L4960 芯片上的实验室开关电源，220 / 5-40 伏 2,5 安培

比例尺是在易于学习的 Nero Cover Designer 程序中绘制的，该程序是 Ahead Nero 软件包版本 8 中的图形矢量编辑器。比例尺在设备的工作位置进行校准。

PSU 案例中的节点布局视图如图 5 所示。 XNUMX.

L4960 芯片上的实验室开关电源，220 / 5-40 伏 2,5 安培

该电源由可维修部件精确制成，可立即开始工作，几乎无需调整。如有必要，通过选择电阻器 R2，设置输出电压的上限，并通过选择电阻器 R10 - 电压表所需的灵敏度。

电源装置的电磁辐射及其输出端的电压纹波较小，因此作者可以在该电源装置上安装一个由其供电的自制袖珍双电路。 VHF 无线电接收器，于 90 年代上半叶组装在 K174XA34 芯片上。无线电接收是在钢筋混凝土房屋内通过内置拉杆天线进行的，距离无线电塔 30 公里，没有任何干扰和吱吱声。

作者：A. Butov，p。雅罗斯拉夫尔州库尔巴

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