|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Potężny przełączający regulator napięcia prądu stałego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ochronniki przeciwprzepięciowe Wśród przełączających stabilizatorów napięcia specjalną klasę tworzą urządzenia z zasadą regulacji napięcia wyjściowego na zasadzie szerokości impulsu (PW). Ich charakterystyczną cechą jest stałość poziomu tętnienia w całym zakresie prądu obciążenia. Istnieje możliwość synchronizacji stabilizatora z zasilanymi urządzeniami cyfrowymi, co w niektórych przypadkach pozwala uprościć rozwiązanie kwestii ich kompatybilności. Stabilizator przeznaczony jest do zasilania urządzeń elektronicznych wykonanych na mikroukładach cyfrowych. Posiada łagodny start bez skoków napięcia wyjściowego, dwustopniowe zabezpieczenie prądu obciążenia z automatycznym powrotem do trybu pracy po usunięciu przeciążenia oraz jest w stanie długo pozostawać w stanie zamknięcia obwodu wyjściowego. Schemat ideowy stabilizatora pokazano na rys. 1
Na elementach DD1.1, DD1.2 wykonano generator zegara prostokątnych impulsów. Obwód składający się z rezystora R9 i pojemności wejściowej elementu DD2.2 tworzy pewne opóźnienie czasowe impulsów. Tak więc na wyjściu elementu DD2.2 działa sygnał prostokątny, opóźniony względem sygnału na wyjściu elementu DD1.1 o 0,4 ... 0,5 μs. Węzeł sterowania szerokością impulsu jest zbudowany na elementach DD1.3, DD2.1, DD2.2 i wyzwalaczu DD3.1. Impulsy sterujące kluczowym elementem stabilizatora są generowane przez wyzwalacz DD3.1. Na zboczu opóźnionego impulsu generatora wyzwalacz przełącza się w stan pojedynczy. Obwód R2C2 generuje trójkątne impulsy napięcia o amplitudzie około 2.1 mV na górnym wejściu elementu DD100 zgodnie z obwodem. Przerzutnik przełącza się do stanu 0 na wejściu R. Podczas uruchamiania napięcie wyjściowe w pierwszej chwili wynosi zero, a na wejściu (pin 2) elementu DD2.1 działają tylko trójkątne impulsy, których amplituda jest mniejsza niż napięcie progowe elementu (dla układów CMOS stosowane w stabilizatorze, jest to 0,55 ... 0,6 ich napięć zasilania). Na dolnym wejściu elementu DD1.3 pojawia się pojedynczy sygnał, a wyzwalacz DD3.1 przechodzi w stan zerowy, gdy na wyjściu elementu DD1.1 pojawi się sygnał o niskim poziomie. W tym przypadku czas trwania pojedynczego stanu wyzwalacza DD3.1 jest maksymalny i zbliżony do półcyklu oscylacji generatora, co odpowiada maksymalnemu czasowi stanu otwartego elementu kluczowego. Gdy napięcie wyjściowe osiągnie strefę regulacji, napięcie na górnym wejściu członu DD2.1 będzie miało czas na wzrost do wartości progowej, zanim pojawi się zanik impulsu na górnym wejściu członu DD1.3 i czas trwania pojedynczy stan wyzwalacza DD3.1 zmniejsza się do wartości w stanie ustalonym. Od tego momentu wzrost napięcia wyjściowego ustaje - urządzenie przechodzi w tryb stabilizacji. Jeśli z jakiegoś powodu (na przykład przy gwałtownym spadku prądu obciążenia) napięcie wyjściowe wzrasta, wówczas pojedynczy impuls wyjściowy wyzwalacza staje się jeszcze krótszy, a napięcie wyjściowe stabilizatora ponownie zbliża się do ustalonej wartości. Wyjście jednostki sterującej SHI jest podłączone do wejścia wzmacniacza impulsowego opartego na tranzystorach VT2, VT3, który jest sterowanym stabilnym generatorem prądu z wyjściem transformatora. Prąd przepływający przez uzwojenie wtórne transformatora T3 jest określony przez rezystancję rezystora R11 i wynosi około 1,5 A. Sterowanie kluczowym tranzystorem VT4 z generatora prądu pozwala wymusić jego procesy przełączania i uzyskać niskie napięcie nasycenia. Przy pojedynczym stanie wyzwalacza DD3.1 generator prądu zapewnia stały prąd przez uzwojenie pierwotne transformatora T3 podczas impulsu wyjściowego jednostki sterującej. W uzwojeniu pierwotnym pojawia się liniowo rosnąca składowa prądu magnesującego. Indukcyjność uzwojenia pierwotnego transformatora T3 dobiera się tak, aby maksymalna wartość prądu magnesującego nie przekraczała 10 ... 15% prądu kolektora tranzystora VT2. Zatem prąd bazowy tranzystora VT4, gdy jest otwarty, pozostaje praktycznie niezmieniony. Po zamknięciu tranzystora VT2 transformator T3 zostaje odłączony od źródła zasilania, a składowa prądu magnesującego zaczyna się zmniejszać, przepływając przez obwód VD8VD9R15. Prowadzi to do zmiany biegunowości napięcia na obu uzwojeniach transformatora. Doprowadzenie ujemnego napięcia do złącza emitera tranzystora VT4 zapewnia jego wymuszone zamknięcie. Технические характеристики
Kiedy tranzystor VT4 jest zamknięty, różnica między napięciem wejściowym i wyjściowym jest przykładana do cewki indukcyjnej L3, a przepływający przez nią prąd wzrasta. Po zamknięciu tranzystora VT4 prąd w cewce indukcyjnej nie może zostać natychmiast przerwany, dlatego diody VD11, VD12 otwierają się, tworząc obwód dla przepływu prądu. Przy określonej wartości indukcyjności amplituda. składowa zmienna prądu cewki indukcyjnej (a co za tym idzie kondensatorów C10-C13 filtra) wynosi 3 A przy średniej wartości prądu do 15 A. W celu zmniejszenia tętnienia napięcia wyjściowego konieczne jest zebranie filtr, łącząc równolegle kilka kondensatorów. Dla lepszego wygładzenia zainstalowany jest dodatkowy filtr L4C14, który zmniejsza amplitudę tętnienia 3...5 razy i zapobiega przenikaniu zakłóceń o wysokiej częstotliwości do obciążenia. Aby zmniejszyć straty dynamiczne w tranzystorze VT4, gdy jest on przełączany, do urządzenia wprowadzane są dodatkowe elementy T2, VD5, C7, L2 i obwód C9R16VD10. W każdym okresie pracy urządzenia, gdy tranzystor VT4 jest otwarty, jego napięcie nasycenia osiąga wartość stanu ustalonego w ciągu kilkudziesięciu nanosekund. Dioda VD10 jest zwarta i nie wpływa na szybkość spadku tego napięcia. Prąd kolektora tranzystora VT4 wzrasta z szybkością określoną przez indukcyjność uzwojenia pierwotnego transformatora T2 i osiąga wartość 12 ... 15 A w około 2 μs. Tak więc wzrost prądu kolektora tranzystora VT4 następuje przy niskiej wartości jego napięcia nasycenia, co gwałtownie zmniejsza straty dynamiczne w tranzystorze, gdy jest on otwarty. Po upływie określonego czasu obwód magnetyczny transformatora T2 ulega nasyceniu, napięcie na jego uzwojeniach spada do zera i do końca tego okresu nie wpływa to na pracę stabilizatora. Gdy tranzystor VT4 jest zamknięty, napięcie na uzwojeniach transformatora T2 zmienia znak, dioda VD5 otwiera się, a energia zmagazynowana w transformatorze jest przekształcana w ładunek kondensatora C7. W tym samym czasie napięcie między kolektorem a emiterem tranzystora VT4 zaczyna rosnąć, dioda VD10 otwiera się, łącząc kondensator C9 równolegle z tym tranzystorem. Teraz szybkość wzrostu napięcia na tranzystorze określa pojemność kondensatora C9 (czas narastania wynosi około 1 μs). Następnym razem, gdy tranzystor VT4 zostanie otwarty, kondensator ten zostanie rozładowany przez rezystor R16. głównym ogniwem układu zabezpieczającego jest czujnik prądu obciążenia, wykonany na przekładniku prądowym T1. Za pomocą pojedynczego sygnału generatora zegara wyzwalacz urządzenia zabezpieczającego, zamontowanego na elementach DD2.3, DD2.4, jest resetowany do zera (poziom 0 na wyjściu elementu DD2.4). W tym momencie tranzystor VT4 jest zamknięty. Gdy jest otwarty, na górne wejście elementu DD2.3 podawane jest liniowo rosnące napięcie. Gdy prąd obciążenia jest mniejszy niż wartość maksymalna, napięcie na górnym wejściu elementu DD2.3 nie przekracza progu. W przypadku przeciążenia prąd kolektora tranzystora VT4 osiąga wartość, przy której napięcie na górnym wejściu elementu DD2.3 przekracza jego wartość progową, a wyzwalacz zabezpieczający przełącza się w stan pojedynczy (poziom 1 na wyjściu elementu DD2.4). W takim przypadku wyzwalacz DD3.1 jest ustawiony na stan zerowy, a tranzystor VT4 zamyka się. Stabilizator wchodzi w tryb ograniczenia prądu obciążenia, jego napięcie wyjściowe spada. Ten tryb nie jest niebezpieczny dla stabilizatora (prąd kolektora tranzystora VT4 jest ograniczony), ale może być niedopuszczalny dla obciążenia. W celu zabezpieczenia ładunku załączany jest drugi stopień układu zabezpieczającego, składający się z układu całkującego VD2R6R10C6 oraz pojedynczego wibratora na wyzwalaczu DD3.2. Stan początkowy wyzwalacza DD3.2 - zero. Jeśli przeciążenie trwa dłużej niż 70 ... 150 ms (w zależności od jego krotności), rosnące napięcie na kondensatorze C6 osiąga wartość progową, a wyzwalacz DD3.2 przełącza się w stan pojedynczy na około 2 s. Pojedynczy stan na dolnym wejściu elementu DD2.2 zabrania dostarczania impulsów zegarowych do wyzwalacza DD3.1 i stabilizator jest wyłączony. W tym czasie kondensator C6 jest rozładowywany przez rezystor R10, a kondensator C8 jest ładowany przez rezystor R13 do wartości progowej, a wyzwalacz DD3.2 jest ustawiany w pierwotnym stanie. Stabilizator uruchomi się automatycznie. Jeśli przeciążenie nie zostanie usunięte, proces jest powtarzany. Prąd pracy układu zabezpieczającego można zmieniać w szerokim zakresie, wybierając rezystor R7. Wraz ze wzrostem rezystancji prąd będzie się proporcjonalnie zmniejszał. Wysoką stabilność napięcia wyjściowego zapewnia zasilanie jednostki sterującej SHI ze stabilizatora parametrycznego na diodzie Zenera VD4, zasilanej przez generator prądu VT1 VD1. Rysunek 2 pokazuje graficznie zależność wydajności stabilizatora od prądu obciążenia przy trzech charakterystycznych wartościach napięcia zasilania. Łatwo zauważyć, że wydajność ma maksimum w zakresie prądu obciążenia 3 ... 8 A. Jeśli stabilizator ma być używany przy prądzie obciążenia w zakresie 10 ... 15 A, to jest wskazane jest przesunięcie maksymalnej wydajności w kierunku wyższego prądu poprzez wymianę rezystora R11 na inny, o rezystancji 2,2 ... 2,4 Ohm.
Rysunek 3 przedstawia charakterystykę obciążenia stabilizatora. Z wykresu wynika, że stabilność napięcia wyjściowego jest bardzo wysoka (5 V ± 2%) i wystarcza do zasilania urządzeń wykonanych na mikroukładach cyfrowych dowolnej serii.
Transformatory T1-T3 oraz dławiki L2, L4 wykonane są na pierścieniowych rdzeniach magnetycznych o wymiarach K20x12x6 z ferrytu 2000NM1. W obwodzie magnetycznym transformatora T2 i dławików L2, L4 konieczne jest zapewnienie niemagnetycznej szczeliny o szerokości 0.4 mm. W tym celu najlepiej przeciąć pierścionek diamentową tarczą na pół lub w skrajnych przypadkach rozłupać go, a następnie złożyć ponownie, wkładając w oba nacięcia uszczelkę o grubości 0,2 mm z kilku warstw cienkiego papieru, bogato nasączonego żywica epoksydowa. Po połączeniu połówek obwodu magnetycznego są one mocno ściskane, a żywica pozostawiana do utwardzenia. Nadmiar stwardniałej żywicy usuwa się pilnikiem. Dławik L4 jest nawinięty na dwa takie same pierścienie, ułożone razem tak, aby ich szczeliny musiały się zgadzać. Uzwojenie 1 transformatora T1 to jeden zwój drutu linkowego o przekroju co najmniej 1 mm2. Ponieważ bardzo ważne jest zapewnienie maksymalnego sprzężenia elektromagnetycznego między uzwojeniami, tego zwoju nie można nawijać na najkrótszej odległości między jego początkiem a końcem. Układa się go na obwodzie magnetycznym (owiniętym kilkoma warstwami lakierowanej tkaniny) tak, aby początek i koniec cewki znajdowały się obok siebie na zewnętrznej stronie walca pierścieniowego, a środek przylegał do punktu najbardziej oddalonego od początku i zakończyć na wewnętrznej powierzchni otworu pierścienia. Uzwojenie II zawiera 200 zwojów drutu PEV-1 0,1. Uzwojenie 1 transformatora T2 zawiera 7 zwojów drutu linkowego o przekroju co najmniej 1 mm2, uzwojenie II - 7 zwojów drutu PEV-1 0,68. Uzwojenie I transformatora T3 zawiera 120 zwojów drutu PEV-1 0,25, a uzwojenie II - 10 zwojów drutu PEV-1 0,68. Dławik L1 - D-0,1. Można również użyć innego o dopuszczalnym prądzie co najmniej 30 mA. Uzwojenie dławika L2 zawiera 35 zwojów drutu PEV-1 0,68 mm, a dławika L4 - 5 zwojów drutu linkowego o przekroju co najmniej 2 mm2. Cewka indukcyjna L3 wykonana jest w opancerzonym rdzeniu magnetycznym B48 wykonanym z ferrytu 2000NM1 ze szczeliną 0,6 mm w pręcie środkowym. Jego uzwojenie zawiera 10 zwojów, wykonanych wiązką 25 drutów PEV-1 0,44. Rezystancja czynna uzwojenia wynosi około 4 MΩ. Średnia wartość prądu przepływającego przez cewkę indukcyjną L2 wynosi 2 A, L3, L4 - 18 A. Zastosowane w urządzeniu mikroukłady można zastąpić podobnymi z serii K564. Kondensatory C7 C10-C14 - K50-24 Zamiast tego można użyć K50-27, K50-29, K50-31, K52-1. Kondensatory C8, C4 - K50-6, reszta - z serii KM. Rezystory stałe - MLT, rezystor strojenia R18 - SP14-1. Podczas testowania urządzenia tranzystory VT2, VT4, diody VD5, VD11. VD13 zamontowano na wspólnej płycie radiatora wykonanej z duraluminium o grubości 5 mm i powierzchni 400 cm2. Podczas długotrwałej pracy stabilizatora przy prądzie obciążenia 15 A z pionowym radiatorem jego temperatura nie przekraczała 50°C.
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Panele słoneczne nad kanałami wodnymi ▪ Pierwszy w pełni funkcjonalny układ oparty na technologii 16FinFET ▪ Powietrze stało się cięższe, kilogram poczuł się lepiej ▪ Programowalny procesor oparty na cząsteczkach DNA
▪ sekcja serwisu Technologia cyfrowa. Wybór artykułu ▪ artykuł Przyda się lina na drodze. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czym jest erozja? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Produkcja płatności elektronicznej. Wskazówki dotyczące szynki ▪ artykuł Lakiery olejne. Proste przepisy i porady ▪ artykuł Cudowne laski. Sekret ostrości
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