منبع تغذیه قابل تنظیم با کلید فشاری

امروزه، بیشتر منابع تغذیه موجود جهت تغییر ولتاژ خروجی خود، از یک کلید انتخاب چرخان و یا یک پتانسیومتر استفاده می نمایند. در اینجا مداری معرفی شده است که با فشار آنی یک کلید فشاری می توان خروجی آن را تنظیم نمود.

عملکرد مدار

اساس کار مدار بسیار ساده است و حتی برای افراد مبتدی نیز به راحتی قابل فهم است. همچنین در ساخت مدار از آی سی های موجود و ارزان استفاده شده است. دیودهای D1 تا D4 جهت یکسوسازی و خازن C4 برای صاف کردن خروجی به کار رفته است. در انتها IC1، ولتاژ خروجی را که توسط ترانزیستورهای T1 تا T10 انتخاب می شود، تثبیت می نماید. این ترانزیستورها با انتخاب یک به یک مقاومت های R2 تا R11 روشن و خاموش می گردند. بنابراین به جای استفاده از یک کلید تک پل ده راهه از ده ترانزیستور جهت کنترل ولتاژ خروجی استفاده شده است. خازن C2 جهت اصلاح پاسخ گذرای منبع تغذیه و خازن C3 جهت فیلتر نمودن پارازیت های 50Hz hum به کار رفته است.

کلید فشاری

عملکرد کلید فشاری بسیار ساده است. IC۲ به عنوان یک مونواستابل که پهنای پالس خروجی آن بیش از یک ثانیه است، برنامه ریزی شده است. کلید فشاری TP1 به بیس T11 متصل است. با فشار کلید TP1، ترانزیستور T11 روشن و در نتیجه پایه 2 از IC2 زمین می گردد. پالس صفر اعمال شده به پایه 2 سبب تحریک IC2 شده، در پایه خروجی 3 از IC2 که به پایه 14 (clock) از IC3 متصل است، یک پالس ایجاد می کند.

IC3 یک شمارنده ده تایی چهاربیتی افزاینده/کاهنده می باشد. در صورتی که پایه 5 شمارنده IC3 از طریق T13 زمین شده باشد، به ازای لبه بالا رونده هر پالس ساعت در پایه 14 به محتوای شمارنده، یکی اضافه می گردد (حالت افزایشی). بنابراین در این حالت با هر بار فشار دادن TP1، محتوای شمارنده یک عدد افزایش می یابد. با فشار کید TP2، پایه 5 از IC3 برابر یک می گردد. اکنون به ازای هر پالس ساعت در پایه 14، شمارنده به صورت معکوس می شمارد. در این حالت با هر بار فشار TP1، خروجی مدار که از دو سر A–B گرفته شده است، کاهش می یابد. IC4 یک رمز بردار BCD-to-decimal با خروجی صفر–فعال (active low) است. با توجه به ورودی BCD در پایه 12 تا 15 از IC4، پایه های خروجی 1 تا 11 آن به وضعیت صفر خواهد رفت.

بنابراین خروجی های IC4، جهت روشن و خاموش کردن ترانزیستورهای T1 تا T10 که ولتاژ خروجی A–B را تعیین می کند، به کار می روند.

شکل 1 نقشه شماتیک منبع تغذیه قابل تنظیم با کلید فشاری

حفاظت در برابر اتصال کوتاه

شکل 4 مدار حفاظت در برابر اتصال کوتاه را برای منبع تغذیه مورد نظر نشان می دهد. مقدار جریانی که مدار محافظ به ازای آن عمل می کند به وسیله VR1 تعیین می گردد. از کموتاسیون خازنی جهت SCR استفاده شده است.

شکل 2 اندازه واقعی نقشه مدار چاپی منبع تغذیه با کلید فشاری

با فشار آنی کلید SCR 1 ،S2 روشن و بار به منبع تغذیه وصل می گردد. ترکیب موازی R27 و R28 از جریان بار نمونه برداری می کند در حالی که مقاومت VR1 به همراه R26 ولتاژ بیس ترانزیستور T14 را تغییر می دهد. در مدتی که بار تغذیه می شود، C8 از طریق R30 شارژ می گردد. با وقوع اتصال کوتاه، با توجه به مقدار T14 ،VR1 شروع به هدایت کرده SCR2 را آتش می کند. با روشن شدن SCR2، خازن C8 تخلیه شده و سبب خاموش شدن SCR1 می گردد.

شکل 3 محل قرار گیری قطعات بر روی نقشه مدار چاپی

در صورت تصمیم به قطع بار در شرایط عادی، کافی است کلید S3 یک آن فشار داده شود تا SCR2 آتش گردد. تنها ایراد مدار این است که حداقل باید ولتاژ 4.5V دو سر A–B ظاهر گردد تا مدار محافظ عمل نماید. به ازای مقادیر نشان داده شده در شکل 4، با تغییر VR1، جریان اتصال کوتاه بین 30mA تا 1A قابل تنظیم است. همچنین جریان مصرفی بار، باید بیش از جریان نگهدارنده SCR 1 باشد. در این مدار جریان نگهدارنده SCR 1 برابر I_h=1.5mA است.

شکل 4 مدار محافظ در برابر اتصال کوتاه

نشانگرهای ولتاژ خروجی

دامنه ولتاژ خروجی را می توان به وسیله یک ولت متر که بین دو سر A و B وصل می گردد، اندازه گیری نمود. همچنین می توان با استفاده از یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و نمایشگر هفت قسمتی این کار را انجام داد. دو روش فوق گران و حجیم است. در اینجا از نمایشگرهای ساده LED استفاده شده است. با توجه به دامنه ولتاژ خروجی که در این مدار ممکن است به ترتیب یکی از ده مقدار 9V ،7.5V ،6V ،5V ،4.5V ،3V ،1.5V ،15V ،12V و 18V باشد، یک LED خاص روشن خواهد شد. این روش آسان ولی قابل اطمینان است (شکل 5).

شکل 5 مدار نشانگر دامنه ولتاژ خروجی

شکل 6 نقشه مدار چاپی شکل های 4 و 5

شکل 7 محل قرار گیری عناصر بر روی نقشه مدار چاپی شکل 6

لیست قطعات پروژه منبع تغذیه قابل تنظیم با کلید فشاری

نتایج

برای IC1، گرمابر مناسب و بزرگی در نظر گرفته شود، زیرا تلفات آن در بار کامل 1A حدود 18W خواهد بود. IC5 احتیاج به گرمابر کوچکی دارد، زیرا تلفات گرمایی آن ناچیز است. بهتر است IC3 ،IC2 و IC4 بر روی سوکت نصب شوند. ورقه کلیدهای فشاری از جنس آلومینیوم باشد. البته از کلید با صفحه مسی نیز می توان استفاده کرد. حهت اتصال کلیدهای فشاری به ترانزیستورهای T11 و T12 از سیم روپوش دار (shielded wire) استفاده شود. طول سیم ها تا حد امکان کوتاه باشد.

عیب یابی و آزمایش مدار

پس از مونتاژ نمودن مدار و اتصال آن به تغذیه، آزمایش های زیر را در مدار انجام دهید:

1- ولتاژ دو سر C1 را اندازه گیری نمایید. مقدار آن باید بین 18V+ و 21V+ باشد. چنانچه از ترانسفورماتور با کیفیت خوب استفاده شود، مقدار آن حدود 21V+ خواهد بود.

2- خروجی IC5 7805 باید حدود 5V+ باشد.

3- جریان IC3 ، IC2 و IC4 باید حدود 30mA تا 40mA باشد. چنانچه بیش از این گردید ، باید اتصالات را آزمایش و عیب را پیدا نمود.

4- کلید TP1 را یک آن فشار دهید و ولتاژ پایه 3 از IC2 را اندازه گیری نمایید. باید پالسی با طول 1S در آن ظاهر گردد.

5- خروجی IC3 به ازای هر بار فشار دادن کلید TP1 باید یک واحد افزایش یابد (شمارش افزایشی). در حالتی که کلید TP2 فشار داده شده است، با هر بار فشار کلید TP1، خروجی IC3 به اندازه یک واحد کاهش می یابد.

6- در انتها، ولتاژ سرهای خروجی A–B را نیز برای مراحل 4 و 5 اندازه گیری نمایید.

7- جهت تنظیم جریان محدود کننده در حالت اتصال کوتاه، یک پتانسیومتر سیمی به جای بار قرار دهید. سپس پتانسیومتر سیمی را تغییر دهید تا جریان حد مورد نظر از آن عبور نماید. حال پتانسیومتر VR1 را آنقدر تغییر دهید تا جریان پتانسیومتر سیمی توسط محدود کننده قطع شود. بدین ترتیب مقدار VR1 به دست می آید.