Power 0-30 VDC STABILIZED POWER SUPPLY WITH CURRENT CONTROL 0.002-3 A POTENCIA FUENTE DE ALIMENTACIÓN ESTABILIZADA 0-30 VCC CON CONTROL CORRIENTE DE 0.002-3 A 0-30 VDC STABILIZED POWER SUPPLY WITH CURRENT CONTROL 0.002-3 A credits/author: smartkit Copyright of this circuit belongs to smart kit electronics. In this page we will use this circuit to discuss for improvements and we will introduce some changes based on original schematic. El derecho de autor de este circuito pertenece a smart kit electronics. En esta página nosotros usaremos este circuito para discutir mejoras y nosotros introduciremos algunos cambios basados en en gráfico original.
General Description This is a high quality power supply with a continuously variable stabilised output adjustable at any value between 0 and 30VDC. The circuit also incorporates an electronic output current limiter that effectively controls the output current from a few milliamperes (2 ma) to the maximum output of three amperes that the circuit can deliver. This feature makes this power supply indispensable in the experimenters laboratory as it is possible to limit the current to the typical maximum that a circuit under test may require, and power it up then, without any fear that it may be damaged if something goes wrong. There is also a visual indication that the current limiter is in operation so that you can see at a glance that your circuit is exceeding or not its preset limits. Descripción general Ésta es una fuente de alimentación de calidad alta con una salida variable estabilizada continuamente ajustable a cualquier valor entre 0 y 30VCC. El circuito también incorpora un limitador electrónico de la corriente de salida que efectivamente controla la corriente de salida de unos miliamperios (2 ma) a la salida máxima de tres amperios que el circuito puede entregar. Esta característica hace esta fuente de alimentación indispensable en el laboratorio de los experimentadores pues es posible limitar la corriente al máximo típico que un circuito bajo prueba puede requerir, y lo energiza entonces, sin ningún miedo que puede dañarse si algo sale mal. Hay también una indicación visual que el limitador corriente está en operación para que usted pueda ver de una ojeada que su circuito está excediendo o no sus límites prefijados. Technical Specifications - Characteristics Technical Specifications Input Voltage:... 24 VAC Input Current:... 3 A (max) Output Voltage:... 0-30 V adjustable Output Current:... 2 ma - 3 A adjustable Output Voltage Ripple:... 0.01 % maximum Especificaciones técnicas - Características Especificaciones técnicas Voltaje de entrada:... 24 VAC Corriente de entrada:...3 A (máx) Voltaje de salida:... 0-30 V ajustable Corriente de salida:... 2 ma - 3 A ajustable Rizo del voltaje de salida:... 0.01% máximo
Features -Reduced dimensions, easy construction, simple operation. -Output voltage easily adjustable. -Output current limiting with visual indication. -Complete protection of the supplied device against over loads and malfunction. Características - Las dimensiones reducidas, construcción fácil, operación simple. - El voltaje de salida de fácil ajuste. - La corriente de salida limitada con indicación visual. - Protección completa del dispositivo suministrado contra sobre las cargas y funcionamiento defectuoso. How it Works To start with, there is a step-down mains transformer with a secondary win-ding rated at 24 V/3 A, which is connected across the input points of the circuit at pins 1 & 2. (the quality of the supplies output will be directly proportional to the quality of the transformer). The AC voltage of the transformers secondary winding is rectified by the bridge formed by the four diodes D1-D4. The DC voltage taken across the output of the bridge is smoothed by the filter formed by the reservoir capacitor C1 and the resistor R1. The circuit incorporates some unique features which make it quite different from other power supplies of its class. Instead of using a variable feedback arrangement to control the output voltage, our circuit uses a constant gain amplifier to provide the reference voltage necessary for its stable operation. The reference voltage is generated at the output of U1. The circuit operates as follows: The diode D8 is a 5.6 V zener, which here operates at its zero temperature coefficient current. The voltage in the output of U1 gradually increases till the diode D8 is turned on. When this happens the circuit stabilises and the Zener reference voltage (5.6 V) appears across the resistor R5. The current which flows through the non inverting input of the op-amp is negligible, therefore the same current flows through R5 and R6, and as the two resistors have the same value the voltage across the two Cómo trabaja Empezar con, hay un transformador reductor de red eléctrica con un bobinado secundario de 24 V / 3 A que están conectado en los puntos de entrada del circuito en los terminales 1 y 2. (la calidad de la salida de las alimentaciones estará directamente proporcional a la calidad del transformador). El voltaje de CA del bobinado secundario de los transformadores es rectificado por el puente formado por los cuatro diodos D1-D4. El voltaje de CC tomado en la salida del puente es suavizado por el filtro formado por el capacitor C1 y el resistor R1. El circuito incorpora algunas características únicas que lo hacen bastante diferente de otras fuentes de alimentación de su clase. En lugar de usar un arreglo de la realimentación variable para controlar el voltaje de salida, nuestro circuito usa un amplificador ganancia constante para mantener el voltaje de referencia necesario para su operación estable. El voltaje de la referencia se genera a la salida de U1. El circuito opera como sigue: El diodo D8 es un zéner de 5.6 V que aquí opera a su coeficiente de temperatura de cero corriente. El voltaje en salida de U1 aumenta gradualmente hasta el diodo D8 se activa. Cuando esto pasa el circuito estabiliza y el voltaje Zéner de referencia (5.6 V) aparece en el resistor R5. La corriente que fluye por la entrada no inversora del amplificador operacional es despreciable, por consiguiente la misma corriente fluye a través de R5 y R6, y cuando los dos resistores tienen igual valor el voltaje sobre los dos de ellos en serie será precisamente dos veces el
of them in series will be exactly twice the voltage across each one. Thus the voltage present at the output of the op-amp (pin 6 of U1) is 11.2 V, twice the zeners reference voltage. The integrated circuit U2 has a constant amplification factor of approximately 3 X, according to the formula A=(R11+R12)/R11, and raises the 11.2 V reference voltage to approximately 33 V. The trimmer RV1 and the resistor R10 are used for the adjustment of the output voltages limits so that it can be reduced to 0 V, despite any value tolerances of the other components in the circuit. voltaje sobre cada uno. Así el voltaje presente a la salida del amplificador operacional (terminal 6 de U1) es 11.2 V, dos veces el voltaje zéner de referencia. El circuito integrado U2 tiene un factor de amplificación constante de aproximadamente 3 X, según la fórmula A=(R11+R12)/R11, y sube los 11.2 V de voltaje referencia a aproximadamente 33 V. El resistor de ajuste RV1 y el resistor R10 son usados para el calibrado de los límites de voltajes de salida para que pueda reducirse a 0 V, a pesar de cualquier tolerancia de valor de los otros componentes en el circuito. Schematic diagramm click for higher resolution Another very important feature of the circuit, is the possibility to preset the maximum output current which can be drawn from the p.s.u., effectively converting it from a constant voltage source to a constant current one. To make this possible the circuit detects the voltage drop across a resistor (R7) which is connected in series with the load. The IC responsible for this function of the circuit is U3. The inverting input of U3 is biased at 0 V via R21. At the same time the non inverting input of the same IC can be adjusted to any voltage by means of P2. Let us assume that for a given output of several volts, P2 is set so that the input of the IC is kept at 1 V. If the load is increased the output voltage will be kept constant by the voltage amplifier section of the circuit and the presence of R7 in series with the output will have a Otra característica muy importante del circuito, es la posibilidad de prefijar la corriente de salida máxima que puede deducirse del p.s.u., convirtiéndolo efectivamente de una fuente de voltaje constante a una corriente constante. Para hacer esto posible el circuito detecta el caida de voltaje sobre un resistor (R7) qué está conectado en serie con la carga. El CI responsable para esta función del circuito es U3. La entrada inversora de U3 se polariza a 0 V vía R21. Al mismo tiempo la entrada no inversora del mismo CI puede ajustarse a cualquier voltaje por medio de P2. Asumamos que para una salida dada de varios voltios, se fija P2 que para que la entrada de CI se mantenga en 1 V. Si la carga se aumenta el voltaje de salida se mantendrá constante por la sección del amplificador de voltaje del circuito y la presencia de R7 en serie con la salida tendrá un efecto des-
negligible effect because of its low value and because of its location outside the feedback loop of the voltage control circuit. While the load is kept constant and the output voltage is not changed the circuit is stable. If the load is increased so that the voltage drop across R7 is greater than 1 V, IC3 is forced into action and the circuit is shifted into the constant current mode. The output of U3 is coupled to the non inverting input of U2 by D9. U2 is responsible for the voltage control and as U3 is coupled to its input the latter can effectively override its function. What happens is that the voltage across R7 is monitored and is not allowed to increase above the preset value (1 V in our example) by reducing the output voltage of the circuit. This is in effect a means of maintaining the output current constant and is so accurate that it is possible to preset the current limit to as low as 2 ma. The capacitor C8 is there to increase the stability of the circuit. Q3 is used to drive the LED whenever the current limiter is activated in order to provide a visual indication of the limiters operation. In order to make it possible for U2 to control the output voltage down to 0 V, it is necessary to provide a negative supply rail and this is done by means of the circuit around C2 & C3. The same negative supply is also used for U3. As U1 is working under fixed conditions it can be run from the unregulated positive supply rail and the earth. The negative supply rail is produced by a simple voltage pump circuit which is stabilised by means of R3 and D7. In order to avoid uncontrolled situations at shut-down there is a protection circuit built around Q1. As soon as the negative supply rail collapses Q1 removes all drive to the output stage. This in effect brings the output voltage to zero as soon as the AC is removed protecting the circuit and the appliances connected to its output. During normal operation Q1 is kept off by means of R14 but when the negative supply rail collapses the transistor is turned on and brings the output of U2 low. The IC has internal protection and can not preciable debido a su valor bajo y debido a su ubicación fuera del lazo de la realimentación del circuito de control de voltaje. Mientras la carga se mantiene constante y el voltaje de salida no se cambia el circuito es estable. Si la carga se aumenta para que la caída de voltaje por R7 sea mayor que 1 V, IC3 es forzado a entrar en acción y el circuito se cambia al modo corriente constante. La salida de U3 se acopla a la entrada no inversora de U2 a través de D9. U2 es responsable por el control de voltaje y como U3 se acopla a su entrada el último puede sustituir su función eficazmente. Lo qué pasa es que el voltaje en R7 es controlo y no se permite aumentar sobre el valor prefijado (1 V en nuestro ejemplo) reduciendo el voltaje de salida del circuito. Esto es en efecto un medio de mantener la corriente de salida constante y es tan exacto que es posible prefijar el límite de la corriente a tan bajo como 2 ma. El capacitor C8 está allí para aumentar la estabilidad del circuito. Se usa Q3 para excitar el LED siempre que el limitador corriente se active para proporcionar una indicación visual de la operación de los limitadores. Para hacerlo posible por U2 para controlar el voltaje de salida bajo a 0 V, es necesario proporcionar un carril de la alimentación negativo y esto se hace por medio del circuito alrededor de C2 y C3. La misma alimentación negativa también es usada para U3. Como U1 está trabajando bajo condiciones fijas que puede ejecutarse de un carril de la alimentación positiva no regulado y la tierra. El carril de la alimentación negativa es producido por un circuito de bomba de voltaje simple que es estabilizada por medio de R3 y D7. Para evitar situaciones descontroladas al paro hay el circuito de una protección construido alrededor de Q1. En cuanto el carril de la alimentación negativo se derrumbe Q1 quita todo excite a la etapa de la salida. Esto en efecto pone el voltaje de salida al cero en cuanto la CA es apartada protegiendo el circuito y los aparatos conectados a su salida. Durante la operación Q1 normal se mantiene lejos por medio de R14 pero cuando el carril de la alimentación negativo se derrumba el transistor ha encendido y trae la salida de U2 bajo. El CI tiene protección interior y no puede dañarse debido a
be damaged because of this effective short circuiting of its output. It is a great advantage in experimental work to be able to kill the output of a power supply without having to wait for the capacitors to discharge and there is also an added protection because the output of many stabilised power supplies tends to rise instantaneously at switch off with disastrous results. este cortocircuito eficaz de su salida. Es una gran ventaja en trabajo experimental poder eliminar la salida de una fuente de alimentación sin tener que esperar por los capacitores para descargar y hay también una protección adicionada porque la salida de muchas fuentes de alimentación estabilizadas tiende a elevarse instantáneamente al interruptor apagado con resultados desastrosos.