Stabilizowany zasilacz UMZCH. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze

 Komentarze do artykułu

Nowoczesne UMZCH, posiadające imponującą szczytową moc wyjściową, sięgającą czasami nawet 200 W, stawiają dość rygorystyczne wymagania swojemu źródłu zasilania. Zwykle wymagają napięcia bipolarnego 2 X (30...40) V z prądem szczytowym do 10 A w każdym ramieniu. Zwykle w prostowniku stosuje się kondensatory wygładzające o dużej pojemności, osiągające do 20000 2 μF lub więcej. Ale nawet przy nich wyprostowane spadki napięcia przy szczytowym prądzie obciążenia osiągają 3...XNUMX V, co wymaga, aby UMZCH miał wysoki współczynnik tłumienia tętnienia napięcia zasilania. Autor proponuje wyposażenie zasilacza UMZCH w stabilizator zapewniający wymaganą jakość napięcia zasilającego.

Ostatnio w amatorskich konstrukcjach UMZCH coraz częściej umieszcza się prostownik i blok kondensatorów o dużej pojemności na płycie wzmacniacza, zmniejszając w ten sposób długość przewodów łączących i spadek napięcia na nich. Czasami potrzebny jest zasilacz, który po włączeniu powoduje płynny wzrost napięcia na jego wyjściach (tzw. „miękki start”). Jeżeli wystąpią różne sytuacje awaryjne, na przykład zwarcie w obciążeniu UMZCH, awaria jego tranzystorów wyjściowych i inne przeciążenia, zasilanie UMZCH musi zostać automatycznie wyłączone. Proponowany stabilizator napięcia zasilania pozwala rozwiązać wszystkie te problemy.

Główne cechy techniczne

• Napięcie wyjściowe stabilizowane, V.......2x35
• Maksymalny prąd obciążenia każdego ramienia, A....... 9
• Prąd zadziałania zabezpieczenia wyzwalania, А.......11
• Całkowity czas odpowiedzi zabezpieczenia, µs .......12
• Czas narastania napięcia wyjściowego od zera do wartości nominalnej, s......0,36
• Zakres tętnienia o częstotliwości 100 Hz na wyjściu stabilizatora przy prądzie obciążenia 5 A, µV......80

Projekt oparto na urządzeniu z artykułu „Stabilizator napięcia zasilania UMZCH” V. Oreshkina („Radio”, 1987, nr 8, s. 31), którego schemat pokazano na ryc. 1. Pomimo swojej prostoty i wysokich danych technicznych (współczynnik stabilizacji większy niż 1000, automatyczne wyłączanie w przypadku zwarcia wyjścia, możliwość montażu tranzystorów mocy bezpośrednio na radiatorze bez uszczelek), stabilizator ten ma również pewne wady. Rozpoczyna się niestabilnie przy dużym prądzie obciążenia, a prąd przy zamkniętym wyjściu nie jest znormalizowany i zależy od współczynników przenoszenia zastosowanych tranzystorów, co czasami prowadzi do ich awarii.

Ryż. 1. Schemat regulatora napięcia UMZCH

W ostatnim czasie pojawiły się nowe elementy elektroniczne, dostępne stały się potężne tranzystory polowe, co skłoniło autora do eksperymentowania z komputerowym modelem urządzenia zaproponowanym przez V. Oreshkina, który powstał w symulatorze LTspice IV, i ulepszenia To. Obwód zasilający powstały w wyniku takich eksperymentów pokazano na rys. 2.

Ryż. 2. Układ zasilania (kliknij aby powiększyć)

Przede wszystkim zmieniono obwód wyzwalający stabilizator, a tranzystory bipolarne zastąpiono tranzystorami polowymi. Ze schematu zaprezentowanego na ryc. 1 widać, że tranzystor VT2 jest bocznikowany przez rezystor R3 o rezystancji 470 omów, przez który przepływa początkowy prąd ładowania kondensatora C2. Jeśli obciążenie jest niewielkie, napięcie wyjściowe zaczyna rosnąć, aż stabilizator przejdzie w tryb stabilizacji. Gdy prąd obciążenia jest mniejszy niż I=U_O/R3=19/470=40 mA, gdy tranzystor VT2 jest praktycznie zamknięty, wszystkie tętnienia wyprostowanego napięcia przechodzą przez rezystor R3 do ramienia ujemnego. Jeśli rezystancja obciążenia jest niska, prąd płynący przez ten rezystor może nie wystarczyć do normalnego uruchomienia stabilizatora lub może w ogóle nie zostać uruchomiony.

W nowej wersji obwód wyzwalający składa się z diody Zenera VD11 i rezystora R22 w jednym ramieniu oraz VD12 z R23 w drugim (dla symetrii). Podczas procesu przełączania, gdy napięcie na kondensatorach wygładzających C7-C10 osiągnie wartość równą napięciu stabilizacji diod Zenera VD11 i VD12, tranzystory VT 11.1 i VT11.2 zaczynają się otwierać. Po nich otwierają się tranzystory mocy VT9 i VT10. Napięcie na wyjściu stabilizatora wzrasta, a napięcie między źródłem a drenem tranzystorów VT9 i VT10 maleje. Kiedy napięcie na diodach Zenera VD11 i VD12 spadnie poniżej ich napięcia stabilizacyjnego, prąd płynący przez te diody Zenera ustanie. Ponadto nie wpływają one na działanie stabilizatora. Ta metoda rozruchu jest niezawodna nawet przy prądzie obciążenia 9 A. Minimalny prąd obciążenia jest prawie zerowy.

Napięcie wyjściowe dodatniego ramienia stabilizatora jest równe sumie napięć stabilizacyjnych diod Zenera VD13, VD15 i napięcia odcięcia tranzystora VT11.1 oraz ramienia ujemnego - odpowiednio diod Zenera VD14, VD16 i tranzystor VT11.2. Aby płynnie uruchomić stabilizator, wystarczyło ominąć diody Zenera VD13-VD16 kondensatorami C23-C26. Szybkość zmian napięcia wyjściowego przed rozpoczęciem stabilizacji jest równa szybkości narastania napięcia na tych kondensatorach. Przy wartościach znamionowych elementów wskazanych na schemacie czas potrzebny stabilizatorowi na osiągnięcie trybu wynosi około 360 ms. Oscylogramy procesu jego uruchomienia, uzyskane na modelu komputerowym, pokazano na rys. 3.

Ryż. 3. Oscylogramy procesu wyzwalania

Aby zmniejszyć moc rozpraszaną przez tranzystory VT9 i VT10, źródła tranzystorów VT 11.1 i VT 11.2 są podłączone nie do wspólnego przewodu, ale do punktów połączenia diod Zenera i rezystorów (odpowiednio VD15, R29 i VD16, R30). Dlatego potencjały źródłowe tranzystorów VT11.1 i VT11.2 są równe napięciu stabilizacyjnemu odpowiednich diod Zenera (wartość bezwzględna 6,2 V). Pozwala to na zmianę napięcia sterującego na bramkach tranzystorów VT9 i VT10 nie na 0 V, jak w prototypie, ale na plus minus 6 V. W tym przypadku napięcie między źródłem a drenem tych tranzystorów przy tętnieniu szczyty mogą spaść do 3 V i poniżej bez opuszczania trybu stabilizacji.

Ilustrują to oscylogramy uzyskane metodą modelowania komputerowego na ryc. 4. Zielony - napięcie u źródła tranzystora VT10, niebieski - napięcie na jego bramce, czerwony - napięcie u źródła tranzystora VT11.2 (6,2 V), niebieski - prąd obciążenia ramienia ujemnego. Można zauważyć, że napięcie na bramce tranzystora VT10 leży w przybliżeniu w połowie odległości między napięciem u jego źródła a napięciem u źródła tranzystora VT11.2, a czasami spada poniżej 3 V.

Ryż. 4. Oscylogramy

Do stabilizatora dodano zabezpieczenie prądowe wyzwalające, które jest wyzwalane, gdy prąd obciążenia dowolnej gałęzi stabilizatora przekroczy 11 A. Zbudowane jest na tranzystorach VT3, VT5, VT7 w ramieniu dodatnim oraz VT4, VT6, VT8 w ramieniu ramię negatywne. Czujniki prądu to rezystory R11-R14, połączone parami równolegle. Zabezpieczenie zadziała, gdy na dowolnej parze rezystorów spadnie napięcie o więcej niż 0,5...0,6 V, co odpowiada przepływającemu przez nie prądowi o natężeniu 11...12 A.

Po osiągnięciu tego progu tranzystory komórek wyzwalających VT3VT5 lub VT4VT6 i odpowiednio tranzystory VT7 i VT8 otwierają się jak lawina. Ten ostatni po otwarciu bocznikuje diody Zenera VD13 i VD14, tym samym gwałtownie zmniejszając napięcie wyjściowe. Rezystory R21 i R24 ograniczają prąd kolektora tranzystorów podczas rozładowywania kondensatorów połączonych równolegle z diodami Zenera. Diody LED HL1 i HL2 w obwodach bazowych tranzystorów VT7 i VT8 sygnalizują zadziałanie zabezpieczenia. Prąd przez nie nie przekracza 6 mA.

Kondensatory C19 i C20 wraz z rezystorami R17 i R18 tworzą filtry dolnoprzepustowe, które zwiększają odporność układu zabezpieczającego na zakłócenia. Niepożądane jest zwiększanie wartości tych kondensatorów powyżej 4700 pF, ponieważ zwiększy to czas reakcji zabezpieczenia i prądy szczytowe przez tranzystory VT9 i VT10. Aby zabezpieczenie działało jednocześnie w obu ramionach stabilizatora, komunikacja pomiędzy ogniwami wyzwalającymi odbywa się poprzez kondensatory C21 i C22.

Po zadziałaniu zabezpieczenia tranzystory VT9 i VT10 pozostają zwarte do czasu odłączenia urządzenia od zasilania. Tranzystory ogniw wyzwalających zamkną się, a diody LED HL1 i HL2 zgasną dopiero po rozładowaniu kondensatorów wygładzających C7-C10. Pozostaje jeden problem - zapewnienie szybkiego rozładowania kondensatorów wygładzających po wyłączeniu. Rozwiązują to węzły na tranzystorach VT1 i VT2, identyczne w obu kanałach. Dlatego rozważymy tylko węzeł zainstalowany w kanale dodatnim.

Po podłączeniu urządzenia do sieci kondensator C17 jest ładowany przez diodę VD9 do napięcia w przybliżeniu równego amplitudzie napięcia pochodzącego z uzwojenia II transformatora T1. Kondensator C15 jest ładowany przez rezystor R5 i rozładowywany przez diody VD3, VD4 i mostek diodowy VD1. Potencjał bramki tranzystora VT1 staje się równy potencjałowi jego źródła lub nawet nieco niższy, więc tranzystor jest zamknięty. Stan zamknięty tranzystora VT1 utrzymuje się tak długo, jak podawane jest napięcie zasilania. Po jego wyłączeniu diody VD3 i VD4 zamykają się. Dzięki rezystorowi R5 napięcie bramki-źródła tranzystora wzrasta do napięcia stabilizacji diody Zenera VD7. Po otwarciu tranzystor VT1 łączy rezystory R3 i R7 równolegle z kondensatorami C7 i C8, przyspieszając ich rozładowanie. Czas rozładowania ulega skróceniu do 10...20 s przy wartości szczytowej prądu rozładowania wynoszącej 780 mA, co jest w pełni akceptowalne dla stosowanych tranzystorów.

Na ryc. Na rysunku 5 przedstawiono rysunek przewodów płytki drukowanej o wymiarach 175x80 mm, na których zamontowano opisywany zasilacz. Wykonany jest obustronnie z folii z włókna szklanego o grubości 1,5 mm. Grubość folii wynosi co najmniej 50...70 mikronów, a lepiej - 110 mikronów. Rozmieszczenie części na płycie pokazano na ryc. 6, jego wygląd pokazano na ryc. 7. Tranzystory VT9 i VT10 są zamontowane na warunkowo dolnej stronie płytki i przymocowane do radiatora. Na płytce znajdują się otwory umożliwiające dostęp do śrubek mocujących tranzystory.

Ryż. 5. Rysowanie przewodów na płytce drukowanej

Ryż. 6. Umieszczenie części na tablicy

Ryż. 7. Wygląd tablicy

Zasadniczo stosowane są rezystory do montażu powierzchniowego o rozmiarze 0805, a rezystory R27-R30 mają rozmiar 2512 (moc 1 W). Rezystory R1-R4, R7, R8 - MLT lub podobne importowane. Rezystory czujnika prądu R11-R14 - KNP-100. Montowane są po obu stronach deski. Zamiast każdej pary tych rezystorów można zastosować jeden o połowie rezystancji i mocy 1...2 W.

Kondensatory C1-C6, C8, C10-C14, C29, C30 - folia metalowa K73-17 na napięcie co najmniej 63 V lub ich importowane analogi. Kondensatory C19-C22 - ceramiczne do montażu powierzchniowego, wielkość 0805 lub 1206. Kondensatory tlenkowe C23-C26 - tantal, wielkość D lub E, C7 i C9 - seria aluminiowa LS firmy Jamicon, C27, C28, C31, C32 - seria aluminiowa RD firmy SAMWHA, reszta to K50-35 lub podobne importowane.

Diody Zenera DL4751A i DL4735A można zastąpić innymi o napięciu stabilizacji odpowiednio 30 V ± 5% i 6,2 V ± 5% w pakiecie MELF. Jeżeli nie ma mostków diodowych GBJ2502, można zamiast tego zamontować inne o prądzie 25 A przy dopuszczalnym napięciu wstecznym co najmniej 100 V, lub złożyć każdy mostek z czterech pojedynczych diod z barierą Schottky'ego o odpowiednich parametrach. Wymiana diod RS1B - diody tej samej serii lub dowolne diody małej mocy o napięciu wstecznym co najmniej 60 V.

Tranzystory polowe IRFD024 można zastąpić innymi tranzystorami z kanałem N z izolowaną bramką i dopuszczalnym napięciem dren-źródło 50...60 V, na przykład IRFZ24, IRFZ34, IRFZ44, ale płytka drukowana będzie musiała zostać dostosowany. Zamiast tranzystorów BSS63 i BSS64 w jednostkach zabezpieczenia przeciążeniowego dopuszczalne jest stosowanie w pakiecie SOT23 dowolnych tranzystorów bipolarnych małej mocy ogólnego zastosowania o odpowiedniej konstrukcji o maksymalnym napięciu kolektor-emiter co najmniej 50 V.

Jako zamiennik tranzystorów IRF1405 i IRF4905 należy wybrać mocne tranzystory polowe z izolowaną bramką, charakteryzujące się najwyższą prędkością i dużym nachyleniem. Konieczne jest również, aby miały minimalne napięcie progowe źródło-bramka.

Mikrozespół dwóch tranzystorów polowych z kanałami o różnych typach przewodności IRF7343 można zastąpić FDS4897C lub FDS4559. Jeśli zmniejszysz napięcie wejściowe i wyjściowe stabilizatora odpowiednio do 30 V i 27 V, możesz zastosować mikrozespół IRF7319. Tranzystory tych mikrozespołów mają małe (około 1 V) napięcie progowe bramka-źródło, które jest prawie identyczne pod względem wartości bezwzględnej. Można oczywiście zastosować osobne tranzystory polowe małej mocy o maksymalnym napięciu dren-źródło wynoszącym co najmniej 45 V, ale w tym przypadku różnica w napięciu wyjściowym ramion stabilizatora może się zwiększyć.

Prawidłowo zmontowany zespół praktycznie nie wymaga regulacji, jednak nadal wskazane jest wykonanie pierwszego załączenia żarówką o mocy 40...60 W, połączoną szeregowo z uzwojeniem pierwotnym transformatora T1. Po włączeniu powinna się zaświecić i zgasnąć. Następnie należy zmierzyć napięcie wyjściowe, powinno ono mieścić się w granicach 35 ± 0,5 V. Zwierając na krótko wyjście jednego z ramion stabilizatora mocnym rezystorem 3 Ohm, należy upewnić się, że zabezpieczenie zostało załączone. Po przywróceniu działania stabilizatora sprawdź za pomocą oscyloskopu, czy nie ma widocznych tętnień napięcia wyjściowego przy częstotliwości sieciowej.

Poniżej znajdują się oscylogramy rzeczywistych pulsacji napięcia wyjściowego stabilizatora pracującego na UMZCH przy obciążeniu rezystancji 4,7 oma. Żółta krzywa na nich to napięcie na wyjściu UMZCH, niebieska to przemienna składowa napięcia na wyjściu stabilizatora (między punktami A i C lub B i C). Oscylogramy wykonano w następujących warunkach:

Ryż. 8 - na wejściu UMZCH nie ma sygnału, prąd spoczynkowy wzmacniacza wynosi 0,25 A;

Ryż. 9 - amplituda napięcia wyjściowego UMZCH - 25 V, częstotliwość - 10 kHz, zakres tętnienia - mniej niż 10 mV;

Ryż. 10 - amplituda impulsów na wyjściu UMZCH - 20 V, częstotliwość - 30 Hz.

Ryż. 8. Oscylogramy

Ryż. 9. Oscylogramy

Ryż. 10. Oscylogramy

Należy zauważyć, że transformator T1 musi mieć wystarczającą moc, aby zapewnić maksymalny prąd obciążenia 10 A. Napięcie na kondensatorach wygładzających prostowników w szczytach prądu obciążenia nie powinno spaść poniżej 38 V. Biorąc pod uwagę współczynnik szczytu muzyki sygnału, który zwykle jest bliski trzech, moc transformatora dla każdego kanału UMZCH powinna wynosić około 200 W lub więcej. Autor zastosował transformator o mocy 180 W na toroidalnym obwodzie magnetycznym.

Autor: M. Muravtsev

Zobacz inne artykuły Sekcja Zasilacze.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Wykopaliska w Stonehenge 15.06.2009 Po raz pierwszy od prawie pół wieku angielscy archeolodzy wznowili wykopaliska na terenie iw okolicach Stonehenge, słynnego megalitycznego pomnika na południu Wielkiej Brytanii. Udało się uzyskać dokładne datowanie radiowęglowe znalezionych pochówków. Wyniki wykopalisk pokazują, że na przestrzeni wieków (konstrukcja została zbudowana i ukończona od około 3000 do 1600 pne) wiele kamieni Stonehenge niejednokrotnie zmieniało swoje położenie, przesuwało się, zapadało głębiej w ziemię lub wznosiło się. Stonehenge początkowo było miejscem kremacji i pochówku zmarłych, później stało się ośrodkiem religijnym. Podobno ludzie z lokalnych plemion przybywali tu w poszukiwaniu uzdrowienia - megality uważano za uzdrowienie. Są tu także ślady obecności Rzymian.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ rakieta na biopaliwo

▪ Teleportacja kwantowa przy użyciu konwencjonalnego sprzętu

▪ Akumulator litowo-jonowy o niskiej temperaturze

▪ Inteligentna tkanina MXene

▪ Bilion klatek na sekundę kamery

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny „Podręcznik elektryka”. Wybór artykułu

▪ artykuł Medycyna sądowa. Kołyska

▪ artykuł Jak i dlaczego Ariadna pomogła Tezeuszowi pokonać Minotaura? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Jak suszyć buty. Wskazówki podróżnicze

▪ artykuł Generator na PIC16F84A i AD9850. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Fenomenalna pamięć. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024