|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Kompromisowy (cena / jakość) stabilizator przełączania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ochronniki przeciwprzepięciowe Przełączane stabilizatory napięcia (ISN) są bardzo popularne wśród radioamatorów. W ostatnich latach takie urządzenia zostały zbudowane w oparciu o specjalizowane mikroukłady, tranzystory polowe i diody Schottky'ego. Dzięki temu parametry techniczne ISN uległy znacznej poprawie, zwłaszcza sprawność, która „przekroczyła” ponad 90%, przy jednoczesnym uproszczeniu obwodów. Jednak koszt części do montażu takiego ISN wzrósł wielokrotnie. Opisany w artykule numer ISN jest wynikiem poszukiwań kompromisu pomiędzy wskaźnikami jakościowymi, złożonością i ceną. Proponowany ISN jest zbudowany zgodnie ze schematem z samowzbudzeniem. Ma wystarczająco wysoką wydajność i niezawodność, posiada zabezpieczenie przed przeciążeniami i zwarciami wyjścia, a także przed pojawieniem się napięcia wejściowego na wyjściu w przypadku awaryjnej awarii tranzystora regulacyjnego. Schemat ideowy ISN pokazano na ryc. 1. Jego podstawą jest wspólna jednostka organizacyjna KR140UD608A. W przeciwieństwie do wielu urządzeń do tego celu, do monitorowania napięcia wyjściowego i prądu przeciążeniowego zastosowano wspólny obwód OOS utworzony przez tranzystor VT4, a cewkę indukcyjną L2 (aktywną składową jej rezystancji) zastosowano jako czujnik prądu, który jest również częścią filtra LC (L2C3), który zmniejsza tętnienia napięcia wyjściowego. Napięcie wyjściowe jest określone przez diodę Zenera VD2 i złącze emiterowe tranzystora VT4: Uout \u4d Ube VT2 + UVD2, a prąd przeciążenia jest znormalizowaną rezystancją czynną cewki indukcyjnej L6: lcpa4 \u2d Ube VTXNUMX / RlXNUMX- Wszystko to pozwoliło nieco uprościć ISN, zmniejszyć tętnienie napięcia wyjściowego i zwiększyć wydajność dzięki połączeniu czujnika prądu z filtrem LC. Wadą takiego rozwiązania układu jest nieco przeszacowana impedancja wyjściowa urządzenia.
Główne parametry techniczne ISN są następujące (uzyskane za pomocą LATR, transformatora obniżającego ~ 220 / ~ 18 V i prostownika pełnookresowego z kondensatorem wygładzającym):
W przypadku zasilania ze stabilizowanego źródła prądu stałego urządzenie działa, gdy napięcie wejściowe spadnie prawie do stanu otwartego tranzystora VT3. Dalszy spadek napięcia wejściowego prowadzi do awarii generacji, ale VT3 pozostaje otwarty. Jeśli jednocześnie wystąpi przeciążenie lub zwarcie na wyjściu, generacja zostaje przywrócona, a stabilizator zaczyna działać w trybie ograniczenia prądu. Ta właściwość pozwala na użycie go jako bezpiecznika elektronicznego bez „zatrzasku”. Stabilizator działa w następujący sposób. Ze względu na inny stosunek rezystancji rezystorów dzielnika R6R7 i R8R9, napięcie na wejściu nieodwracającym wzmacniacza operacyjnego DA1 w momencie włączenia jest większe niż na wejściu odwracającym, dlatego na jego wyjściu ustawiany jest wysoki poziom. Tranzystory VT1 -VT3 otwierają się, a kondensatory C2, C3 zaczynają się ładować, a cewka L1 - gromadzi energię. Gdy napięcie na wyjściu stabilizatora osiągnie wartość odpowiadającą przebiciu diody Zenera VD2 i otwarciu tranzystora VT4, napięcie na nieodwracającym wejściu wzmacniacza operacyjnego DA1 staje się mniejsze niż na wejściu odwracającym (z powodu bocznikowania R9 z rezystorem R10), a na jego wyjściu ustawia się niski poziom. W rezultacie tranzystory VT1-VT3 zamykają się, biegunowość napięcia na zaciskach cewki L1 gwałtownie zmienia się na przeciwną, dioda przełączająca VD1 otwiera się, a energia zmagazynowana w cewce L1 i kondensatorach C2, C3 jest przekazywana do obciążenia. W tym przypadku napięcie wyjściowe spada, dioda Zenera VD2 i tranzystor VT4 zamykają się, na wyjściu wzmacniacza operacyjnego pojawia się wysoki poziom, a tranzystor VT3 ponownie się otwiera, rozpoczynając w ten sposób nowy cykl pracy stabilizatora. Gdy prąd obciążenia wzrasta powyżej wartości nominalnej, rosnący spadek napięcia na czynnej rezystancji cewki L2 zaczyna otwierać tranzystor VT4 w większym stopniu, sprzężenie zwrotne prądu staje się dominujące, a dioda Zenera VD2 zamyka się. Dzięki działaniu OOS prąd wyjściowy stabilizuje się, a napięcie wyjściowe i prąd wejściowy zmniejszają się, zapewniając w ten sposób bezpieczną pracę tranzystora VT3. Po usunięciu przeciążenia lub zwarcia urządzenie powraca do trybu stabilizacji napięcia. Charakterystyki prądowo-napięciowe stabilizatora pokazano na ryc. 2.
Jak widać na schemacie, tranzystory VT1 i VT3 tworzą tranzystor kompozytowy. Taka konstrukcja obwodu jest optymalna, gdy jest używana jako kluczowy element tranzystora bipolarnego, ponieważ w tym przypadku stosunkowo mały spadek napięcia na otwartym tranzystorze VT3 jest zapewniony przy stosunkowo niskich prądach sterujących. W tym przypadku tranzystor VT1 jest nasycony, zapewniając optymalne straty statyczne tranzystora kompozytowego, a VT3 nie jest nasycony, zapewniając optymalne straty dynamiczne. Potężny tranzystor serii KT4 jest używany jako czujnik prądu VT817. Zasadniczo możliwe jest tutaj również zastosowanie tańszego tranzystora małej mocy, jednak w przypadku mocnych przy niskich prądach roboczych (jak w tym przypadku) napięcie otwarcia złącza emitera wynosi tylko około 0,4 V, podczas gdy w przypadku tranzystorów małej mocy, na przykład KT3102, około 0,55 V. Zatem przy tym samym prądzie zadziałania zabezpieczenia rezystancja rezystora pomiarowego w przypadku zastosowania mocnego tranzystora jest mniejsza, zapewniając w ten sposób wzrost wydajności stabilizatora. W opisanym ISN, jak zauważono, zapewniona jest ochrona przed pojawieniem się napięcia wejściowego na wyjściu podczas awarii tranzystora regulacyjnego VT3. W takim przypadku napięcie na diodzie Zenera VD3 przekracza 15 V, prąd w obwodzie mocy gwałtownie wzrasta, a bezpiecznik FU1 przepala się. Zakłada się, że ta ostatnia przepali się wcześniej niż dioda Zenera (z powodu przeciążeń termicznych). Symulacja wypadku (zwarcie zacisków kolektora i emitera VT3) wykazała, że diody Zenera KS515A (w metalowej obudowie) doskonale chronią urządzenia zasilane przez ISN: gdy przepali się bezpiecznik, pozostają one „w głębokim” zwarciu (nie pękają). Te same wyniki uzyskano podczas testowania diod Zenera KS515G, a także podobnych importowanych (w plastikowych obudowach). Podobne diody Zenera w szklanych obudowach zachowywały się niezadowalająco - udało im się przepalić jednocześnie z bezpiecznikiem. W ISN możesz użyć dowolnych tranzystorów z serii wskazanych na schemacie (z wyjątkiem KT816A jako VT1). Kondensatory tlenkowe C2, C3 - marka SR produkcji zagranicznej (przybliżony odpowiednik K50-35). W trakcie prototypowania stabilizatora sprawdzono możliwość zastosowania wzmacniaczy operacyjnych KR140UD708, KR140UD8A-KR140UD8V, KR544UD1 A, KR544UD2A, KR544UD2B, KR574UD1A, KR574UD1 B. Jednocześnie nieco zmieniła się częstotliwość konwersji, rodzaj procesów przełączania i wydajność. Najbardziej odpowiednim zamiennikiem KR140UD608 jest KR140UD708 (ma ten sam „pinout”), jednak uwaga: w praktyce autora te op-ampy spotykały się z „odwrotnym” układem wejść, to znaczy wejście nieodwracające było podłączone do pinu 2, a wejście odwracające do pinu 3!). O tym, że jest to OU KR140UD708 świadczyło oznaczenie na obudowie. Cewka indukcyjna L1 jest umieszczona w opancerzonym rdzeniu magnetycznym złożonym z dwóch kubków 422 M2000NM ze szczeliną około 0,2 mm utworzoną przez dwie warstwy samoprzylepnego papieru. Odbywa się to w następujący sposób. Z arkusza papieru samoprzylepnego wytnij kwadrat nieco większy niż zewnętrzna średnica kubka. Po usunięciu warstwy ochronnej papier kładzie się klejącą stroną do góry na twardej i równej (nie gładkiej) powierzchni. Następnie jeden z kubków kładzie się końcem do dołu na wysięgniku i mocno pociera o papier. W rezultacie papier przykleja się do końca kubka do tego stopnia, że nietrudno odciąć jego nadmiar ostrym skalpelem wzdłuż fragmentów konturu. W ten sam sposób uszczelka jest przyklejona do drugiego kubka. Cewka nawinięta jest drutem PEL 1,0 na składanej ramie, składającej się z kołka o długości 50…100 mm z gwintem M4 na obu końcach, dwóch podkładek policzkowych oporowych o średnicy 16 i grubości 0,5 mm, tulei o średnicy zewnętrznej 10, wewnętrznej 5 i długości 7,5 mm oraz dwóch nakrętek M4. Rama jest montowana na kołku (w kolejności: nakrętka, podkładka, tuleja, podkładka, nakrętka) i szczelnie, cewka do cewki, cewka jest nawijana - 20 zwojów w trzech rzędach (7 + 7 + 6). Po nawinięciu jego wnioski są skręcone o około 90 ° (aby zwoje się nie „rozchodziły”), a rama jest ostrożnie demontowana z jednej strony. Następnie, trzymając zwoje, cewka jest ostrożnie wyjmowana z ramy i wkładana do jednej z miseczek, przewody są odkręcane i umieszczane w odpowiednich gniazdach w misce. Ze względu na sprężyste właściwości drutu, cewka jest dość dobrze zamocowana w kubku. Aby cewka nie „piszczała” przy częstotliwości konwersji, kielich z uzwojeniem zanurza się na pewien czas w zbiorniku z nitro-lakierem, a następnie usuwa i pozwala lakierowi spłynąć. Następnie miskę nakładamy na wkręt dociskowy włożony wcześniej w odpowiedni otwór w płycie, zakładamy drugą miseczkę i tak otrzymany zespół dokręcamy śrubą z nakrętką i podkładką. Po wyschnięciu lakieru przewody cewki są dokładnie czyszczone, cynowane i lutowane do odpowiednich styków płytki. Następnie montowane są pozostałe części. Czujnik prądu cewki L2 jest umieszczony w obwodzie magnetycznym dwóch misek Ch14 wykonanych z ferrytu tej samej marki co cewka L1 i tej samej uszczelki dielektrycznej. Do nawijania stosuje się drut PEL 0,5 o długości 700 mm, nie jest konieczne impregnowanie go lakierem. Cewkę tę można również wykonać inaczej, nawijając drut o określonej średnicy i długości na standardowy dławik DPM-0,6, jednak skuteczność tłumienia impulsów przy częstotliwości przetwarzania nieznacznie spadnie w tym przypadku. Stabilizator jest montowany na płytce drukowanej wykonanej z jednostronnej folii z włókna szklanego, której rysunek pokazano na ryc. 3.
Jeśli ISN będzie używany przy maksymalnym prądzie obciążenia, tranzystor VT3 musi być zainstalowany na radiatorze w postaci aluminiowej płyty o powierzchni 100 m2 i grubości 1,5 ... 2 mm. Jeśli jednak spodziewana jest długotrwała praca urządzenia w trybie źródła prądu lub zwarcia, dioda przełączająca VD1 jest również przymocowana do tego samego radiatora przez uszczelkę izolacyjną (na przykład mikę). Przy prądach obciążenia mniejszych niż 1 A radiator dla tranzystora VT3 i diody VD1 nie jest wymagany, jednak w tym przypadku prąd wyzwalający zabezpieczenia należy zmniejszyć do 1,2 A, zastępując cewkę L2 rezystorem C5-16 o rezystancji 0,33 oma i mocy 1 W. Opisany numer ISN praktycznie nie wymaga korekty. Może być jednak konieczne doprecyzowanie prądu zadziałania zabezpieczenia, dla którego przewód cewki L2 powinien być początkowo pobrany z większej długości. Po przylutowaniu do odpowiednich styków płytki stopniowo ją skraca się, aż do uzyskania wymaganego prądu zadziałania zabezpieczenia, a następnie nawija się cewkę L2 w sposób opisany powyżej. Nie używaj stabilizatora przy prądach obciążenia większych niż 4 A. Ograniczenie to związane jest głównie z maksymalnym dopuszczalnym prądem impulsowym kolektora tranzystora serii KT805 (8 A przy timp < 200 ms przy Q=1,5), co w zasadzie może mieć miejsce w niekorzystnych warunkach. Autor: A. Moskwin, Jekaterynburg
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Nowy materiał akumuluje i przechowuje energię słoneczną przez dziesięciolecia ▪ Mózgi dziewcząt rozwijają się szybciej
▪ sekcja witryny Domofony. Wybór artykułów ▪ artykuł Pojawił się - nie zakurzony. Popularne wyrażenie ▪ Artykuł Czerwony Ogórek. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Super jasna dioda LED w latarce. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Doświadczenie z opiłkami żelaza. eksperyment fizyczny
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony