Meelelahutuslikud katsed: mõned väljatransistori võimalused

Raadioajakiri, number 11, 1998.

Teatavasti sõltub bipolaarse transistori sisendtakistus kaskaadi koormustakistusest, takisti takistusest emitteri ahelas ja baasvoolu ülekandetegurist. Mõnikord võib see olla suhteliselt väike, mistõttu on keeruline kaskaadi sobitada sisendsignaali allikaga. See probleem kaob täielikult, kui kasutada väljatransistori - selle sisendtakistus ulatub kümnete ja isegi sadade megaoomideni. Väljatransistori paremaks tundmaõppimiseks tehke soovitatud katsed.

Veidi väljatransistori omadustest. Nagu bipolaarsel, on ka väljaelektroodil kolm elektroodi, kuid neid nimetatakse erinevalt: värav (sarnane alusele), äravool (kollektor), allikas (emitter). Analoogiliselt bipolaarsete väljatransistoridega on olemas erinevad "struktuurid": p-kanaliga ja n-kanaliga. Erinevalt bipolaarsetest võivad need olla p-n-siirde kujul oleva väravaga ja isoleeritud väravaga. Meie katsed puudutavad neist esimest.

Väljatransistori aluseks on räniplaat (värav), milles on õhuke piirkond, mida nimetatakse kanaliks (joonis 1a). Ühel pool kanalit on äravool, teisel pool allikas. Kui ühendate transistori positiivse klemmi allikaga ja toiteaku GB2 negatiivse klemmi äravooluga (joonis 1, b), tekib kanalis elektrivool. Sel juhul on kanalil maksimaalne juhtivus.

Niipea, kui ühendate allika ja värava klemmidega (pluss väravaga) teise toiteallika - GB1, siis kanal "kitsneb", põhjustades äravooluallika ahela takistuse suurenemist. Selle ahela vool väheneb koheselt. Värava ja allika vahelist pinget muutes juhitakse äravooluvoolu. Veelgi enam, väravaahelas puudub vool, äravooluvoolu juhib elektriväli (seetõttu nimetatakse transistori väljaefektiks), mis tekib allikale ja paisule rakendatava pinge poolt.

Eeltoodu kehtib p-kanaliga transistori kohta, kuid kui transistor on n-kanaliga, siis on toite- ja juhtpinge polaarsus vastupidine (joonis 1c).

Kõige sagedamini võib väljatransistori leida metallkorpusest - siis võib sellel lisaks kolmele põhiklemmile olla ka korpuse klemm, mis paigaldamise ajal ühendatakse konstruktsiooni ühise juhtmega.

Väljatransistori üheks parameetriks on algne äravooluvool (I algusest), st vool äravooluahelas nullpingel transistori paisu juures (joonis 2a on muutuva takisti liugur alumises). asend diagrammil) ja etteantud toitepingel .

Kui liigutate takisti liugurit sujuvalt ahelas üles, siis transistori paisu pinge suurenedes väheneb äravooluvool (joonis 2b) ja antud transistori konkreetse pinge korral langeb see peaaegu nullini. Sellele momendile vastavat pinget nimetatakse katkestuspingeks (U ZIots).

Tühjendusvoolu sõltuvus paisupingest on üsna lähedane sirgjoonele. Kui võtame äravooluvoolu suvalise juurdekasvu ja jagame selle paisu ja allika vahelise pinge vastava juurdekasvuga, saame kolmanda parameetri - karakteristiku kalde (S). Seda parameetrit on lihtne määrata ilma tunnuseid eemaldamata või kataloogist otsimata. Piisab algse äravooluvoolu mõõtmisest ja seejärel ühendage värava ja allika vahele näiteks galvaaniline element pingega 1,5 V. Lahutage saadud äravooluvool algsest ja jagage ülejäänud osa elemendi pingega - saate karakteristiku kalde väärtuse milliamprites volti kohta.

Teadmised väljatransistori omadustest täiendavad selle varude väljundomaduste tundmist (joonis 2c). Need eemaldatakse, kui äravoolu ja allika vaheline pinge muutub mitme fikseeritud paisupinge võrra. On hästi näha, et kuni teatud pingeni äravoolu ja allika vahel on väljundkarakteristikud mittelineaarsed ja siis on see olulistes pingepiirides peaaegu horisontaalne.

Muidugi ei kasutata reaalsetes konstruktsioonides eraldi toiteallikat, et anda väravale eelpinge. Eelpinge moodustub automaatselt, kui lähteahelaga on ühendatud nõutava takistusega konstantne takisti.

Nüüd vali välja mitmed erinevate täheindeksitega seeria KP103 (p-kanaliga), KP303 (n-kanaliga) väljatransistorid ja harjuta nende parameetrite määramist antud diagrammide abil.

Väljatransistor on puuteandur. Sõna "sensor" tähendab tunnet, aistingut, taju. Seetõttu võime eeldada, et meie katses toimib väljatransistor tundliku elemendina, mis reageerib ühe selle terminali puudutamisele.

Lisaks transistorile (joonis 3), näiteks mis tahes KP103 seeriale, vajate mis tahes mõõtevahemikuga ohmmeetrit. Ühendage oommeetri sondid mis tahes polaarsusega äravoolu ja allika klemmidega - oommeetri nool näitab selle transistori ahela väikest takistust.

Seejärel puudutage sõrmega katiku väljundit. Oommeetri nõel kaldub järsult kõrvale, suurendades takistust. See juhtus seetõttu, et elektrivoolu häired muutsid värava ja allika vahelist pinget. Kanali takistus suurenes, mille oommeeter registreeris.

Ilma sõrme värava küljest eemaldamata proovige puudutada allika terminali teise sõrmega. Oommeetri nõel naaseb algasendisse - lõppude lõpuks osutus värav ühendatud käeosa takistuse kaudu allikaga, mis tähendab, et nende elektroodide vaheline juhtväli on praktiliselt kadunud ja kanal on muutunud juhtivaks.

Neid väljatransistoride omadusi kasutatakse sageli puutelülitites, nuppudes ja lülitites.

Väljatransistor - välja indikaator. Muuda eelmist katset veidi – vii transistor koos väravaklemmiga (või korpusega) võimalikult lähedale pistikupesale või sinna ühendatud töötava elektriseadme juhtmele. Mõju on sama, mis eelmisel juhul - oommeetri nõel kaldub takistuse suurenemise suunas. See on arusaadav - väljalaskeava lähedal või juhtme ümber tekib elektriväli, millele transistor reageerib.

Selles mahus kasutatakse väljatransistorit seadme andurina, et tuvastada peidetud elektrijuhtmestik või katkise juhtme asukoht uusaasta vanikus – sel hetkel väljatugevus suureneb.

Hoidke indikaatortransistori toitejuhtme lähedal ja proovige elektriseadet sisse ja välja lülitada. Elektrivälja muutus registreeritakse oommeetri nõela abil.

Väljatransistor on muutuvtakisti. Pärast eelpinge reguleerimisahela ühendamist värava ja allika vahel (joonis 4), seadke takisti liugur vastavalt skeemile alumisse asendisse. Oommeetri nõel, nagu ka eelmistes katsetes, registreerib äravooluallika ahela minimaalse takistuse.

Liigutades takisti liugurit vooluringis ülespoole, saate jälgida oommeetri näitude sujuvat muutumist (takistuse suurenemist). Väljatransistorist on saanud muutuvtakisti, millel on väga lai takistuste muutus, sõltumata takisti väärtusest paisuahelas. Oommeetri ühenduse polaarsus ei oma tähtsust, kuid galvaanilise elemendi polaarsust tuleb muuta, kui kasutatakse n-kanaliga transistori, näiteks mõnda KP303 seeriat. Väljatransistor - voolu stabilisaator. Selle katse läbiviimiseks (joonis 5) vajate alalisvooluallikat pingega 15...18 V (neli järjestikku ühendatud 3336 akut või vahelduvvoolu toiteallikat), muutuvat takistit takistusega 10 või 15 kOhm, kaks konstanttakistit, milliampermeeter mõõtepiiriga 3- 5 mA, jah väljatransistor. Esiteks seadke takisti liugur vastavalt diagrammile alumisse asendisse, mis vastab transistori minimaalse toitepinge - umbes 5 V - toiteallikale, skeemil näidatud takistite R2 ja R3 väärtustega. Valides takisti R1 (vajadusel), seadke transistori äravooluahela voolutugevus 1,8...2,2 mA. Kui liigutate takisti liugurit vooluringis ülespoole, jälgige äravooluvoolu muutust. Võib juhtuda, et see jääb samaks või suureneb veidi. Teisisõnu, kui toitepinge muutub 5-lt 15...18 V-le, hoitakse transistori läbivat voolu automaatselt määratud tasemel (takisti R1 abil). Veelgi enam, praeguse hoolduse täpsus sõltub algselt seatud väärtusest - mida väiksem see on, seda suurem on täpsus. Seda järeldust kinnitab joonisel näidatud laotoodangu karakteristikute analüüs. 2, c.

Sellist kaskaadi nimetatakse vooluallikaks või voolugeneraatoriks. Seda võib leida väga erinevatest kujundustest.

Buck stabilisaatorite vahetamine

Y. SEMENOV, Rostov Doni ääres

Meie lugejatele esitatud artikkel kirjeldab kahte impulss-allastabilisaatorit: diskreetsetel elementidel ja spetsiaalsel mikroskeemil. Esimene seade on mõeldud 12-voldise pingega autoseadmete toiteks veoautode ja busside 24-voldisesse pardavõrku. Teine seade on labori toiteallika aluseks.

Lülituspinge stabilisaatorid (alandamine, tõstmine ja inverteerimine) hõivavad jõuelektroonika arengu ajaloos erilise koha. Mitte nii kaua aega tagasi sisaldas iga üle 50 W väljundvõimsusega toiteallikas astmelist lülitusstabilisaatorit. Tänapäeval on selliste seadmete kasutusala vähenenud trafodeta sisendiga toiteallikate kulude vähenemise tõttu. Sellegipoolest osutub impulss-alastabilisaatorite kasutamine mõnel juhul majanduslikult tulusamaks kui mis tahes muu alalispinge muundur.

Alandava lülitusstabilisaatori funktsionaalne skeem on näidatud joonisel riis. 1 ja ajastusskeemid, mis selgitavad selle toimimist induktiivpooli pideva voolu režiimis L, ≈ sisse riis. 2. t sisselülitamise ajal on elektrooniline lüliti S suletud ja vool läbib ahelat: kondensaatori C in plusklemm, takistusvooluandur R dt, salvestusdrossel L, kondensaator C välja, koormus, kondensaatori C negatiivne klemm. Selles etapis on induktiivpooli vool l L võrdne elektroonilise kommutaatori vooluga S ja suureneb peaaegu lineaarselt l Lmin-lt l Lmax-ni.

Võrdlussõlme mittesobivussignaali või vooluanduri ülekoormussignaali või mõlema kombinatsiooni alusel lülitab generaator elektroonilise lüliti S avatud olekusse. Kuna induktiivpooli L läbiv vool ei saa hetkega muutuda, avaneb iseinduktsiooni emf mõjul diood VD ja vool l L voolab mööda ahelat: dioodi VD katood, induktiivpooli L, kondensaator C Out , koormus, dioodi VD anood. Ajahetkel t lKl, kui elektrooniline kommutaator S on avatud, langeb induktiivpooli vool l L kokku dioodivooluga VD ja väheneb lineaarselt alates

l Lmax kuni l L min . Perioodil T võtab kondensaator C out vastu ja vabastab laengu juurdekasvu ΔQ out. mis vastab varjutatud alale voolu l L ajadiagrammil. See juurdekasv määrab pulsatsioonipinge ΔU Out vahemiku kondensaatoril C välja ja koormusel.

Kui elektrooniline lüliti on suletud, sulgub diood. Selle protsessiga kaasneb lülitusvoolu järsk tõus väärtuseni I smax, kuna vooluahela takistus ≈ vooluandur, suletud lüliti, taastusdiood ≈ on väga väike. Dünaamiliste kadude vähendamiseks tuleks kasutada lühikese vastupidise taastumisajaga dioode. Lisaks peavad buck regulaatorite dioodid taluma suurt pöördvoolu. Dioodi sulgemisomaduste taastamisega algab järgmine konversiooniperiood.

Kui lülitusregulaator töötab madala koormusvooluga, võib see lülituda vahelduva induktiivvoolu režiimile. Sel juhul induktiivpooli vool peatub lüliti sulgemise hetkel ja selle suurenemine algab nullist. Vahelduvvoolurežiim on ebasoovitav, kui koormusvool on nimivoolu lähedal, kuna sel juhul suureneb väljundpinge pulsatsioon. Kõige optimaalsem on olukord, kui stabilisaator töötab induktiivpooli pideva voolu režiimis maksimaalsel koormusel ja katkendvoolu režiimis, kui koormust vähendatakse 10...20%-ni nimiväärtusest.

Väljundpinget reguleeritakse, muutes lüliti sulgemise aja suhet impulsi kordusperioodi. Sel juhul on sõltuvalt vooluringi konstruktsioonist võimalikud erinevad võimalused juhtimismeetodi rakendamiseks. Releeregulatsiooniga seadmetes määrab ülemineku lüliti sisselülitatud olekust väljalülitatud olekusse võrdlussõlm. Kui väljundpinge on seatud pingest suurem, lülitatakse lüliti välja ja vastupidi. Kui fikseerite impulsi kordusperioodi, saab väljundpinget reguleerida, muutes lüliti sisselülitatud oleku kestust. Mõnikord kasutatakse meetodeid, kus registreeritakse kas lüliti suletud või avatud oleku aeg. Kõigi juhtimismeetodite puhul on vaja piirata induktiivpooli voolu lüliti suletud olekus, et kaitsta väljundi ülekoormuse eest. Nendel eesmärkidel kasutatakse takistusandurit või impulssvoolutrafot.

Valime impulsi vähendamise stabilisaatori põhielemendid ja arvutame nende režiimid konkreetse näite abil. Kõik seosed, mida sel juhul kasutatakse, saadakse funktsionaalse diagrammi ja ajastusskeemide analüüsi põhjal ning aluseks võetakse metoodika.

1. Paljude võimsate transistoride ja dioodide algparameetrite ning voolu ja pinge maksimaalsete lubatud väärtuste võrdluse põhjal valime esmalt bipolaarse komposiittransistor KT853G (elektrooniline lüliti S) ja dioodi KD2997V (VD) .

2. Arvutage minimaalsed ja maksimaalsed täitetegurid:

γ min =t ja min /T min =(U BуX +U pr)/(U BX max +U sincl ≈ U RдТ +U pr)=(12+0,8)/(32-2-0,3+ 0,8)=0,42 ;

γ max = t ja max /T max = (U Bыx +U pp)/(U Bx min - U sbkl -U Rdt +U pp)=(12+0,8)/(18-2-0,3+ 0,8)=0,78 , kus U pp =0,8 V ≈ päripinge langus dioodil VD, mis on saadud I-V karakteristiku päriharust voolu jaoks, mis on võrdne I Out halvimal juhul; U sbcl = 2 V ≈ KT853G transistori küllastuspinge, mis täidab lüliti S funktsiooni, voolu ülekandeteguriga küllastusrežiimis h 21e = 250; U RдТ = 0,3 V ≈ pingelang vooluanduril nimikoormusel.

3. Valige maksimaalne ja minimaalne teisendussagedus.

See element viiakse läbi, kui impulsi kordusperiood ei ole konstantne. Valime elektroonilise lüliti avatud oleku fikseeritud kestusega juhtimismeetodi. Sel juhul on täidetud järgmine tingimus: t=(1 - γ max)/f min = (1 -γ min)/f max =konst.

Kuna lüliti on tehtud transistoril KT853G, millel on halvad dünaamilised omadused, siis valime maksimaalse muundussageduse suhteliselt madalaks: f max = 25 kHz. Siis saab minimaalse teisendussageduse määratleda kui

f min =f max (1 - γ max)/(1 - γ min) =25╥10 3](1 - 0,78)/(1-0,42) = 9,48 kHz.

4. Arvutame lüliti võimsuskadu.

Staatilised kaod määratakse lülitit läbiva voolu efektiivse väärtuse järgi. Kuna voolu kuju on ≈ trapetsikujuline, siis I s = I out kus α=l Lmax /l lx =1,25 ≈ induktiivpooli maksimaalse voolu ja väljundvoolu suhe. Koefitsient a valitakse vahemikus 1,2... 1,6. Lüliti staatilised kaod P Scstat =l s U SBKn =3,27-2=6,54 W.

Dünaamilised kaod lülitil Р sdin =0,5f max *U BX max (l smax *t f +α*l lx *t cn),

kus I smax ≈ lüliti voolu amplituud dioodi VD vastupidise taastumise tõttu. Võttes l Smax =2l BуX , saame

Р sdin =0,5f max* U BX max * I out (2t f + α∙t cn)=0,5*25*10 3 *32*5 (2*0,78-10 -6 +1,25 -2-10 -6) =8,12 ​​W, kus t f =0,78*10 -6 s ≈ lülitit läbiva vooluimpulsi esiosa kestus, t cn =2*10 -6 s ≈ sumbumise kestus.

Lüliti kogukaod on: Р s = Р sctat + Р sdin = 6,54 + 8,12 = 14,66 W.

Kui lülitil olid ülekaalus staatilised kaod, oleks pidanud arvutama minimaalse sisendpinge, kui induktiivpooli vool on maksimaalne. Juhtudel, kui valitsevat tüüpi kadusid on raske ennustada, määratakse need nii minimaalse kui ka maksimaalse sisendpinge korral.

5. Arvutage dioodi võimsuskadu.

Kuna dioodi läbiva voolu kuju on samuti trapetsikujuline, siis defineerime selle efektiivse väärtuse kui staatilised kaod dioodil P vDcTaT =l vD ╥U pr =3,84-0,8=3,07 W.

Dioodi dünaamilised kaod tulenevad peamiselt kadudest pöördtaastumise ajal: P VDdin =0.5f max *l smax *U Bx max *t oB *f max *l Bуx *U in max *t ov =25-10 3 - 5-32 *0,2*10 -6 =0,8 W, kus t OB =0,2-1C -6 s ≈ dioodi tagurpidi taastumise aeg.

Dioodi kogukadud on: P VD =P MDstat + P VDdin = 3,07 + 0,8 = 3,87 W.

6. Valige jahutusradiaator.

Jahutusradiaatori peamine omadus on selle soojustakistus, mis on määratletud kui suhe keskkonna ja jahutusradiaatori pinna temperatuuride erinevuse ja selle poolt hajutatud võimsuse vahel: R g =ΔТ/Р hajumine. Meie puhul tuleks lülitustransistor ja diood kinnitada sama jahutusradiaatori külge läbi isoleerivate vahetükkide. Et mitte arvestada tihendite soojustakistust ja mitte teha arvutusi keeruliseks, valime madala pinnatemperatuuri, ligikaudu 70°C. Seejärel ümbritseva õhu temperatuuril 40╟СΔТ=70-40=30╟С. Jahutusradiaatori soojustakistus meie puhul on R t =ΔT/(P s +P vd)=30/(14,66+3,87)=1,62╟С/W.

Loomuliku jahutuse soojustakistus on tavaliselt toodud jahutusradiaatori võrdlusandmetes. Seadme suuruse ja kaalu vähendamiseks võite kasutada ventilaatori abil sundjahutust.

7. Arvutame gaasipedaali parameetrid.

Arvutame induktiivpooli induktiivsuse:

L= (U BX max - U sbkl -U Rdt - U Out)γ min /= (32-2-0,3-12)*0,42/=118,94 uH.

Magnetahela materjaliks valime Mo-permalloyga pressitud MP 140. Meie puhul on magnetsüdamiku magnetvälja muutuv komponent selline, et hüstereesikaod ei ole piirav tegur. Seetõttu saab maksimaalse induktsiooni valida magnetiseerimiskõvera lineaarses osas pöördepunkti lähedal. Kõveral lõigul töötamine on ebasoovitav, kuna sel juhul on materjali magnetiline läbilaskvus väiksem kui esialgne. See omakorda põhjustab induktiivsuse vähenemise induktiivpooli voolu suurenedes. Valime maksimaalse induktsiooni B m, mis on võrdne 0,5 T-ga, ja arvutame magnetahela ruumala:

Vp=μμ 0 *L(αI vyx) 2 /B m 2 =140*4π*10 -7 *118,94* 10 -6 (1,25-5) 2 0,5 2 =3,27 cm 3, kus μ=140 ≈

materjali esialgne magnetiline läbilaskvus MP140; μ 0 =4π*10 -7 H/m ≈ magnetkonstant.

Arvutatud mahu põhjal valime magnetahela. Konstruktsiooniomaduste tõttu on MP140 permalloy magnetahel tavaliselt valmistatud kahel volditud rõngal. Meie puhul sobivad rõngad KP24x13x7. Magnetsüdamiku ristlõikepindala on Sc = 20,352 = 0,7 cm 2 ja magnetjoone keskmine pikkus on λс = 5,48 cm. Valitud magnetsüdamiku ruumala on:

VC=SC* λс=0,7*5,48=3,86 cm3 >Vp.

Arvutame pöörete arvu: Võtame pöörete arvu 23-ga.

Isolatsiooniga traadi läbimõõdu määrame lähtuvalt sellest, et mähis peab mahtuma ühte kihti, keerama, et pöörata mööda magnetahela sisemist ümbermõõtu: d alates =πd K k 3 /w=π*13-0,8 /23= 1,42 mm, kus d K =13 mm ≈ magnetahela siseläbimõõt; k 3 =0,8 ≈ magnetahela akna täitmistegur koos mähisega.

Valime PETV-2 traadi läbimõõduga 1,32 mm.

Enne traadi mähistamist tuleks magnetahel isoleerida ühes kihis 20 mikroni paksuse ja 6...7 mm laiusega PET-E kilega.

8. Arvutame välja väljundkondensaatori mahtuvuse: C Bуx =(U BX max -U sBkl - U Rдт) *γ min /=(32-2-0,3)*0,42/ =1250 μF, kus ΔU Bуx =0, 01 V ≈ pulsatsioonivahemik väljundkondensaatoril.

Ülaltoodud valem ei võta arvesse kondensaatori sisemise jadatakistuse mõju pulsatsioonile. Võttes arvesse seda ja 20% oksiidkondensaatorite mahtuvuse tolerantsi, valime kaks K50-35 kondensaatorit nimipingele 40 V, millest igaüks on 1000 μF. Suurenenud nimipingega kondensaatorite valik tuleneb asjaolust, et selle parameetri kasvades kondensaatorite jadatakistus väheneb.

Arvutamise käigus saadud tulemuste kohaselt koostatud diagramm on näidatud joonisel riis. 3. Vaatame lähemalt stabilisaatori tööd. Elektroonilise lüliti ≈ transistor VT5 ≈ avatud olekus tekib takistile R14 (vooluandur) saehammas pinge. Kui see jõuab teatud väärtuseni, avaneb transistor VT3, mis omakorda avab transistori VT2 ja tühjendab kondensaatori S3. Sel juhul transistorid VT1 ja VT5 sulguvad ning lülitusdiood VD3 avaneb. Varem avatud transistorid VT3 ja VT2 sulguvad, kuid transistor VT1 ei avane enne, kui kondensaatori SZ pinge jõuab selle avamispingele vastava lävitasemeni. Seega moodustub ajavahemik, mille jooksul lülitustransistor VT5 suletakse (umbes 30 μs). Selle intervalli lõpus avanevad transistorid VT1 ja VT5 ning protsess kordub uuesti.

Takisti R. 10 ja kondensaator C4 moodustavad filtri, mis summutab transistori VT3 põhjas tekkiva pingetõusu dioodi VD3 pöördtaastumise tõttu.

Ränitransistori VT3 puhul on baasemitteri pinge, mille juures see lülitub aktiivrežiimi, umbes 0,6 V. Sel juhul hajub vooluandurile R14 suhteliselt suur võimsus. Vooluanduri pinge vähendamiseks, mille juures transistor VT3 avaneb, antakse selle alusele vooluahela VD2R7R8R10 kaudu pidev eelpinge umbes 0,2 V.

Väljundpingega võrdeline pinge antakse transistori VT4 alusele jagurist, mille ülemise õla moodustavad takistid R15, R12 ja alumise õla takisti R13. Ahel HL1R9 genereerib võrdluspinge, mis on võrdne LED-i ja transistori VT4 emitteri ristmiku päripinge languse summaga. Meie puhul on võrdluspinge 2,2 V. Mittevastavussignaal võrdub transistori VT4 baasi pinge ja võrdluspinge erinevusega.

Väljundpinge stabiliseerimiseks liidetakse transistori VT4 poolt võimendatud mittevastavussignaal transistoril VT3 põhineva pingega. Oletame, et väljundpinge on suurenenud. Siis muutub pinge transistori VT4 baasil suuremaks kui eeskujulik. Transistor VT4 avaneb veidi ja nihutab pinget transistori VT3 põhjas nii, et ka see hakkab avanema. Järelikult avaneb transistor VT3 takisti R14 saehamba pinge madalamal tasemel, mis vähendab ajavahemikku, mille jooksul lülitustransistor on avatud. Väljundpinge siis väheneb.

Kui väljundpinge väheneb, on reguleerimisprotsess sarnane, kuid toimub vastupidises järjekorras ja viib lüliti lahtiolekuaja pikenemiseni. Kuna takisti R14 vool on otseselt seotud transistori VT5 avatud oleku aja kujunemisega, siis siin on lisaks tavapärasele väljundpinge tagasisidele ka voolu tagasiside. See võimaldab stabiliseerida väljundpinget ilma koormuseta ja tagada kiire reageerimine äkilistele voolumuutustele seadme väljundis.

Koormuse või ülekoormuse lühise korral lülitub stabilisaator voolu piiravasse režiimi. Väljundpinge hakkab langema voolutugevusel 5,5...6 A ja vooluahela vool on ligikaudu 8 A. Nendes režiimides vähendatakse lülitustransistori sisselülitusaega miinimumini, mis vähendab hajuvat võimsust selle kallal.

Kui stabilisaator ei tööta ühe elemendi rikke tõttu (näiteks transistori VT5 rike), suureneb väljundi pinge. Sellisel juhul võib laadimine ebaõnnestuda. Avariiolukordade vältimiseks on muundur varustatud kaitseplokiga, mis koosneb türistorist VS1, zeneri dioodist VD1, takistist R1 ja kondensaatorist C1. Kui väljundpinge ületab zeneri dioodi VD1 stabiliseerimispinge, hakkab seda läbima vool, mis lülitab sisse türistori VS1. Selle kaasamine viib väljundpinge vähenemiseni peaaegu nullini ja kaitsme FU1 läbipõlemiseni.

Seade on ette nähtud peamiselt sõiduautodele mõeldud 12-voldise heliseadme toiteks veoautode ja busside pardavõrgust pingega 24 V. Tulenevalt asjaolust, et antud juhul on sisendpingel madal pulsatsioon tasemel, on kondensaatoril C2 suhteliselt väike mahtuvus. See on ebapiisav, kui stabilisaatorit toidetakse otse alaldiga võrgutrafost. Sel juhul peaks alaldi olema vastava pinge jaoks varustatud kondensaatoriga, mille võimsus on vähemalt 2200 μF. Trafo üldvõimsus peab olema 80...100 W.

Stabilisaatoris kasutatakse oksiidkondensaatoreid K50-35 (C2, C5, C6). Kondensaator SZ ≈ sobiva suurusega kilekondensaator K73-9, K73-17 jne, C4 ≈ väikese iseinduktiivsusega keraamiline, näiteks K10-176. Kõik takistid, välja arvatud R14, ≈ C2-23 vastava võimsusega. Takisti R14 on valmistatud 60 mm pikkusest PEK 0,8 konstantse traadi tükist, mille lineaartakistus on ligikaudu 1 Ohm/m.

Ühepoolsest fooliumklaaskiust valmistatud trükkplaadi joonis on näidatud riis. 4.

Diood VD3, transistor VD5 ja türistor VS1 kinnitatakse jahutusradiaatori külge läbi isoleeriva soojust juhtiva tihendi, kasutades plastpukse. Sama jahutusradiaatori külge on kinnitatud ka plaat. Kokkupandud seadme välimus on näidatud joonisel riis. 5.

VIITED 1. Titze U., Schenk K. Pooljuhtlülitused: viitejuhend. Per. temaga. ≈ M.: Mir, 1982. 2. Pooljuhtseadmed. Keskmise ja suure võimsusega transistorid: käsiraamat / A. A. Zaitsev, A. I. Mirkin, V. V. Mo-krjakov jne Toim. A. V. Golomedova. ≈ M.: Raadio ja side, 1989. 3. Pooljuhtseadmed. Alaldi dioodid, zeneri dioodid, türistorid: käsiraamat / A. B. Gitsevich, A. A. Zaitsev, V. V. Mokryakov jne Toim. A. V. Golomedova. ≈ M.: Raadio ja side, 1988. 4 http://www. ferrite.ru

Stabiliseeritud ühe otsaga pingemuundur

Raadioajakiri, number 3, 1999.

Artiklis kirjeldatakse lihtsa impulssstabiliseeritud pingemuunduri ehituspõhimõtteid ja praktilist versiooni, mis tagab töö paljude sisendpinge muutuste korral.

Erinevate trafota sisendiga sekundaarsete toiteallikate (SPS) hulgast eristub äärmise lihtsuse poolest ühetsükliline iseostsillaatormuundur, millel on alaldi dioodi "vastupidine" ühendus (joonis 1).

Vaatleme kõigepealt lühidalt stabiliseerimata pingemuunduri tööpõhimõtet ja seejärel selle stabiliseerimise meetodit.

Trafo T1 - lineaarne õhuklapp; Energia kogunemise intervallid selles ja kogunenud energia ülekandmine koormusele on ajaliselt jaotatud. Joonisel fig. 2 on näidatud: I I - trafo primaarmähise vool, I II - sekundaarmähise vool, t n - induktiivpoolis energia akumuleerumise intervall, t p - energia ülekande intervall koormusele.

Kui toitepinge U on ühendatud, hakkab transistori VT1 baasvool läbima takistit R1 (diood VD1 takistab voolu voolamist läbi baasmähise ahela ja seda šunteeriv kondensaator C2 suurendab staadiumis positiivset tagasisidet (POF). pingefrontide moodustamisest). Transistor avaneb veidi, PIC-ahel sulgub trafo T1 kaudu, milles toimub energia salvestamise regeneratiivne protsess. Transistor VT1 siseneb küllastusse. Toitepinge rakendatakse trafo primaarmähisele ja vool I I (kollektori vool I transistorile VT1) suureneb lineaarselt. Küllastunud transistori baasvoolu I B määrab mähise I II pinge ja takisti R2 takistus. Energia salvestamise etapis on diood VD2 suletud (sellest ka muunduri nimi - dioodi "tagurpidi" kaasamisega) ja trafo energiatarbimine toimub ainult transistori sisendahela kaudu läbi baasmähise.

Kui kollektori vool Ik saavutab väärtuse:

I K max = h 21E I B, (1)

kus h 21E on transistori VT1 staatiline voolu ülekandetegur, transistor väljub küllastusrežiimist ja areneb pöördregeneratiivne protsess: transistor sulgub, diood VD2 avaneb ja trafo poolt akumuleeritud energia kantakse üle koormusele. Pärast sekundaarmähise voolu vähenemist algab energia salvestamise etapp uuesti. Ajavahemik t p on maksimaalne, kui muundur on sisse lülitatud, kui kondensaator SZ on tühjenenud ja koormuse pinge on null.

B näitab, et toiteallikas on kokku pandud vastavalt joonisel fig. 1, - toitepingeallika U toite funktsionaalne muundur koormusvooluallikasse I n.

Oluline on märkida: kuna energia kogunemise ja edastamise etapid on ajaliselt eraldatud, ei sõltu transistori maksimaalne kollektori vool koormusvoolust, st muundur on väljundis täielikult kaitstud lühiste eest. Kui aga muundur on sisse lülitatud ilma koormuseta (tühikäigurežiim), võib trafo mähise pingetõus transistori sulgemise hetkel ületada kollektor-emitteri pinge maksimaalset lubatud väärtust ja seda kahjustada.

Lihtsaima muunduri puuduseks on kollektori voolu I K max ja seega ka väljundpinge sõltuvus transistori VT1 staatilisest vooluülekandetegurist. Seetõttu on toiteallika parameetrid erinevate eksemplaride kasutamisel oluliselt erinevad.

"Isekaitselist" lülitustransistori kasutav muundur on palju stabiilsemate omadustega (joonis 3).

Abitransistori VT2 alusele rakendatakse takistilt R3 saehamba pinge, mis on võrdeline trafo primaarmähise vooluga. Niipea, kui takisti R3 pinge jõuab transistori VT2 avanemisläveni (umbes 0,6 V), avaneb see ja piirab transistori VT1 baasvoolu, mis katkestab energia akumuleerumisprotsessi trafos. Trafo primaarmähise maksimaalne vool

I I max = I K max = 0,6/R3 (2)

osutub vähe sõltuvaks konkreetse transistori eksemplari parameetritest. Loomulikult peab valemiga (2) arvutatud voolu piirväärtus olema väiksem kui valemiga (1) määratud vool staatilise vooluülekandeteguri halvima väärtuse korral.

Nüüd kaalume võimalust toiteallika väljundpinget reguleerida (stabiliseerida).

B näitab, et muunduri ainuke parameeter, mida saab väljundpinge reguleerimiseks muuta, on vool I K max või, mis on sama, energia kogunemisaeg t n trafos ja juhtimis(stabiliseerimis) seade saab ainult vähendada. vool võrreldes väärtusega , mis arvutatakse vastavalt valemile (2).

Sõnastades muunduri stabiliseerimisseadme tööpõhimõtte, saab sellele määrata järgmised nõuded: - muunduri konstantset väljundpinget tuleb võrrelda võrdluspingega ja sõltuvalt nende suhtest genereerida voolu juhtimiseks kasutatav mittesobivuspinge. I K max; - trafo primaarmähise voolu suurenemise protsessi tuleks juhtida ja see peatada, kui see jõuab teatud künnise, mille määrab ebakõla pinge; - juhtseade peab tagama galvaanilise isolatsiooni muunduri väljundi ja lülitustransistori vahel.

Diagrammidel näidatud seda algoritmi rakendavad juhtsõlmed sisaldavad K521SAZ komparaatorit, seitset takistit, transistori, dioodi, kahte zeneri dioodi ja trafot. Ka teised tuntud seadmed, sealhulgas televiisori toiteallikad, on üsna keerulised. Vahepeal saab isekaitstud lülitustransistori kasutades ehitada palju lihtsama stabiliseeritud muunduri (vt joonist joonisel 4).

Tagasisidemähis (OS) III ja ahel VD3C4 moodustavad muunduri väljundpingega võrdelise tagasisidepinge.

Zeneri dioodi VD4 võrdlusstabiliseerimispinge lahutatakse tagasisidepingest ja saadud mittevastavussignaal suunatakse takistile R5.

Kärpimistakisti R5 mootorist antakse transistori VT2 alusele kahe pinge summa: konstantne juhtpinge (osa ebakõla pingest) ja takisti R3 saehammaspinge, mis on võrdeline primaarmähise vooluga. trafo. Kuna transistori VT2 avanemislävi on konstantne, põhjustab juhtpinge suurenemine (näiteks toitepinge U võimsuse suurenemisega ja vastavalt muunduri väljundpinge suurenemisega) voolu vähenemist. I I mille juures transistor VT2 avaneb, ja väljundpinge vähenemiseni. Seega muundur stabiliseerub ja selle väljundpinget reguleerib väikestes piirides takisti R5.

Konverteri stabilisatsioonikoefitsient sõltub muunduri väljundpinge muutuse ja transistori VT2 baasil vastava konstantse pinge komponendi muutuse suhtest. Stabiliseerimiskoefitsiendi suurendamiseks on vaja tõsta tagasisidepinget (III mähise keerdude arv) ja valida stabiliseerimispinge järgi VD4 zeneri diood, mis on OS-i pingest umbes 0,5 V võrra väiksem. D814-seeria zeneri dioodid, mille OS-i pinge on umbes 10 V, on praktiliselt üsna sobivad.

Tuleb märkida, et muunduri parema temperatuuristabiilsuse saavutamiseks on vaja kasutada positiivse TKN-ga zeneri dioodi VD4, mis kompenseerib kuumutamisel transistori VT2 emitteri ristmiku pingelanguse vähenemist. Seetõttu on D814 seeria zeneri dioodid sobivamad kui D818 täppis-zeneri dioodid.

Trafo väljundmähiste arvu (sarnaselt II mähisele) saab suurendada, st muunduri saab muuta mitme kanaliga.

Ehitatud vastavalt joonisel fig. 4 muundurit tagavad hea väljundpingete stabiliseerimise, kui sisendpinge muutub väga laias vahemikus (150...250 V). Muutuva koormusega töötades, eriti mitmekanalilistes muundurites, on tulemused aga mõnevõrra kehvemad, kuna koormusvoolu muutumisel ühes mähises jaotatakse energia ümber kõigi mähiste vahel. Sel juhul peegeldab tagasiside pinge muutus väiksema täpsusega muunduri väljundpinge muutust.

Muutuva koormusega töötamisel on võimalik stabiliseerimist parandada, kui OS-i pinge genereeritakse otse väljundpingest. Lihtsaim viis seda teha on kasutada täiendavat väikese võimsusega trafo pingemuundurit, mis on kokku pandud mis tahes tuntud vooluahela järgi.

Täiendava pingemuunduri kasutamine on põhjendatud ka mitme kanaliga toiteallika puhul. Kõrgepingemuundur annab ühe stabiliseeritud pingetest (kõrgeim neist - kõrge pinge korral on muunduri väljundis olev kondensaatorifilter tõhusam) ja ülejäänud pinged, sealhulgas OS-i pinge, genereerib lisapinge. muundur.

Trafo valmistamiseks on kõige parem kasutada soomustatud ferriidist magnetsüdamikku, mille keskvarras on tühimik, mis tagab lineaarse magnetiseerimise. Kui sellist magnetahelat pole, võib vahe tekitamiseks kasutada 0,1...0,3 mm paksust trükkplaadist või isegi paberist tihendit. Samuti on võimalik kasutada rõnga magnetsüdamikke.

Kuigi kirjandus viitab sellele, et käesolevas artiklis käsitletud "vastupidise" dioodühendusega muundurite puhul võib väljundfilter olla puhtalt mahtuvuslik, võib LC-filtrite kasutamine väljundpinge pulsatsiooni veelgi vähendada.

IVEP-i ohutuks kasutamiseks tuleks kasutada trimmitakistit (R5 joonisel 4), millel on hea mootori isolatsioon. Võrgupingega galvaaniliselt ühendatud trafo mähised peavad olema väljundist usaldusväärselt isoleeritud. Sama kehtib ka teiste raadioelementide kohta.

Nagu iga sagedusmuunduriga toiteallikas, peab kirjeldatud toiteallikas olema varustatud elektromagnetilise varje ja sisendfiltriga.

Konverteri seadistamise ohutuse tagab võrgutrafo, mille teisendussuhe on võrdne ühtsusega. Siiski on kõige parem kasutada järjestikku ühendatud LATR-i ja isolatsioonitrafot.

Konverteri sisselülitamine ilma koormuseta põhjustab tõenäoliselt võimsa lülitustransistori rikke. Seetõttu ühendage enne seadistamise alustamist samaväärne koormus. Pärast sisselülitamist peaksite esmalt kontrollima takisti R3 pinget ostsilloskoobiga - see peaks tõusma lineaarselt etapil t n. Kui lineaarsus on katki, tähendab see, et magnetahel siseneb küllastusse ja trafo tuleb ümber arvutada. Kontrollige kõrgepingesondi abil lülitustransistori kollektori signaali - impulsi langus peaks olema üsna järsk ja avatud transistori pinge peaks olema väike. Vajadusel tuleks transistori baasahelas reguleerida baasmähise pöörete arvu ja takisti R2 takistust.

Järgmisena võite proovida muuta muunduri väljundpinget takistiga R5; vajadusel reguleerige OS-i mähise pöörete arvu ja valige VD4 zeneri diood. Kontrollige muunduri tööd, kui sisendpinge ja -koormus muutuvad.

Joonisel fig. Joonisel 5 on toodud väljapakutud põhimõtte alusel ehitatud muunduri kasutamise näitena ROM-programmeerija IVEP diagramm.

Allika parameetrid on toodud tabelis. 1.

Kui võrgupinge muutub 140-lt 240 V-le, jääb pinge 28 V allika väljundis vahemikku 27,6...28,2 V; allikas +5 V - 4,88...5 V.

Kondensaatorid C1-SZ ja induktiivpool L1 moodustavad sisendvõrgu filtri, mis vähendab muunduri kõrgsageduslike häirete emissiooni. Takisti R1 piirab kondensaatori C4 laadimisvoolu impulssi, kui muundur on sisse lülitatud.

Ahel R3C5 tasandab transistori VT1 pinge hüppeid (sarnast vooluringi eelmistel joonistel pole näidatud).

Transistoridele VT3, VT4 on kokku pandud tavaline muundur, mis genereerib väljundpingest +28 V veel kaks: +5 V ja -5 V, samuti OS-i pingest. Üldjuhul annab IVEP stabiliseeritud pinge +28 V. Ülejäänud kahe väljundpinge stabiilsuse tagab +28 V allikast lisamuunduri toide ja nende kanalite üsna pidev koormus.

IVEP kaitseb väljundpinge ületamise eest +28 V kuni 29 V. Ületamisel avab ja sulgeb triac VS1 +28 V allika. Toiteallikast kostab valju kriuksumist. Triaki läbiv vool on 0,75 A.

Transistor VT1 on paigaldatud väikesele alumiiniumplaadist jahutusradiaatorile mõõtmetega 40 (30 mm) Transistori KT828A asemel saab kasutada muid kõrgepingeseadmeid, mille pinge on vähemalt 600 V ja vool üle 1 A, näiteks KT826B, KT828B, KT838A.

KT3102A transistori asemel võite kasutada mis tahes KT3102 seeriat; transistorid KT815G saab asendada KT815V, KT817V, KT817G vastu. Kõrgetel sagedustel tuleb kasutada alaldi dioode (va VD1), näiteks KD213 seeria jne. Soovitatav on kasutada K52, ETO seeria oksiidfiltri kondensaatoreid. Kondensaatori C5 pinge peab olema vähemalt 600 V.

TS106-10 (VS1) triaki kasutatakse ainult selle väiksuse tõttu. Sobib peaaegu igat tüüpi SCR, mis talub umbes 1 A voolu, sealhulgas KU201 seeria. Türistor tuleb siiski valida minimaalse juhtvoolu järgi.

Tuleb märkida, et konkreetsel juhul (suhteliselt väikese voolutarbimisega allikast) oleks võimalik teha ilma teise muundurita, ehitades muunduri vastavalt joonisel fig. 4 lisamähistega +5 V ja -5 V kanalitele ning KR142 seeria lineaarsed stabilisaatorid. Täiendava muunduri kasutamise tingib soov läbi viia erinevate IVEP-de võrdlevaid uuringuid ja veenduda, et pakutud variant tagab parema väljundpinge stabiliseerimise.

Trafode ja drosselite parameetrid on toodud tabelis. 2.

Tabel 2
Määramine	Magnetiline südamik		Pöörete arv
	B26 M1000, mille keskvarras on vahe			PEV-2 0,18 PEV-2 0,35 PEV-2 0,18
	K16x10x4,5 M2000NM1		2x65 2x7 2x13 23	PEV-2 0,18 PEV-2 0,18 PEV-2 0,35 MGTF 0,07
	K16x10x4,5 M2000NM1	MGTF 0,07 kahes juhtmes kuni täitmiseni
	K17,5x8x5 M2000NM1
	K16x10x4,5 M2000NM1
	K12x5x5,5 M2000NM1

Trafo T1 magnetsüdamikku kasutatakse ES-seeria arvutite eemaldatavatel magnetketastel ajami toiteallika filtridrossel.

Drosselite L1-L4 magnetahelate tüübid ei ole kriitilised.

Allikas seadistatakse ülaltoodud meetodil, kuid esmalt tuleks ülepingekaitse välja lülitada, liigutades takisti R10 liugurit vastavalt skeemile alumisse asendisse. Pärast IVEP seadistamist peaksite takisti R5 abil seadistama väljundpinge +29 V ja takisti R10 liugurit aeglaselt pöörates jõudma triac VS1 avanemisläveni. Seejärel lülitage allikas välja, keerake takisti R5 liugur väljundpinge vähendamise suunas, lülitage allikas sisse ja kasutage takistit R5, et seada väljundpinge 28 V peale.

Tuleb märkida: kuna +5 V ja -5 V väljundi pinged sõltuvad +28 V pingest ja neid ei reguleerita sellest eraldi, olenevalt kasutatavate elementide parameetritest ja konkreetse koormuse voolust, võib osutuda vajalikuks valida T2 trafo mähiste keerdude arv.

Kirjandus

1. Bas A. A., Milovzorov V. P., Musolin A. K. Trafota sisendiga sekundaarsed toiteallikad. - M.: Raadio ja side, 1987.

Kodumasinate normaalseks tööks on vaja stabiilset pinget. Reeglina võib võrgus esineda mitmesuguseid tõrkeid. Pinge alates 220 V võib erineda ja seadme töös võib tekkida rike. Lambid saavad esimesena pihta. Kui arvestada majas olevaid kodumasinaid, võivad kannatada televiisorid, heliseadmed ja muud vooluvõrgust töötavad seadmed.

Sellises olukorras tuleb inimestele appi impulsspinge stabilisaator. Ta on täiesti võimeline toime tulema igapäevaste tõusudega. Paljud inimesed on mures küsimuse pärast, kuidas pingelangused tekivad ja millega need on seotud. Need sõltuvad peamiselt trafo koormusest. Tänapäeval suureneb elektriseadmete arv elamutes pidevalt. Selle tulemusena suureneb nõudlus elektri järele.

Arvestada tuleks ka sellega, et elamusse võidakse vedada kaableid, mis on juba vananenud. Omakorda pole korteri juhtmestik enamikul juhtudel mõeldud suurte koormuste jaoks. Oma seadmete kaitsmiseks majas peaksite üksikasjalikumalt tutvuma pinge stabilisaatorite konstruktsiooni ja nende tööpõhimõttega.

Milliseid funktsioone stabilisaator täidab?

Peamiselt toimib lülituspinge stabilisaator võrgukontrollerina. Kõik hüpped on tema poolt jälgitavad ja elimineeritud. Selle tulemusena saavad seadmed stabiilse pinge. Stabilisaator võtab arvesse ka elektromagnetilisi häireid ja see ei saa mõjutada seadmete tööd. Seega vabaneb võrk ummikutest ja juhtumid on praktiliselt välistatud.

Lihtne stabilisaator

Kui arvestada standardse impulsi pingega, on sellesse paigaldatud ainult üks transistor. Reeglina kasutatakse neid eranditult lülitustüüpi, kuna tänapäeval peetakse neid tõhusamaks. Selle tulemusena saab seadme efektiivsust oluliselt suurendada.

Lülituspinge stabilisaatori teist olulist elementi tuleks nimetada dioodideks. Tavalises skeemis ei leia neist rohkem kui kolm. Need on omavahel ühendatud gaasihoova abil. Filtrid on olulised transistoride normaalseks tööks. Need paigaldatakse keti algusesse ja ka lõppu. Sel juhul vastutab kondensaatori töö eest juhtseade. Takistijagurit peetakse selle lahutamatuks osaks.

Kuidas see töötab?

Sõltuvalt seadme tüübist võib impulsspinge stabilisaatori tööpõhimõte erineda. Vaadates standardmudelit, võime öelda, et transistorile suunatakse esimene vool. Selles etapis toimub selle ümberkujundamine. Järgmisena lülitatakse sisse dioodid, mille ülesannete hulka kuulub signaali edastamine kondensaatorisse. Filtrite abil kõrvaldatakse elektromagnetilised häired. Sel hetkel tasandab kondensaator pinge kõikumisi ja läbi takistusjaguri induktiivpooli läbiv vool naaseb teisendamiseks transistoridele.

Omatehtud seadmed

Impulsspinge stabilisaatori saate teha oma kätega, kuid neil on väike võimsus. Sel juhul paigaldatakse kõige tavalisemad takistid. Kui kasutate seadmes rohkem kui ühte transistorit, saate saavutada kõrge efektiivsuse. Sellega seoses on oluline ülesanne filtrite paigaldamine. Need mõjutavad seadme tundlikkust. Seadme mõõtmed pole omakorda üldse olulised.

Ühe transistoriga stabilisaatorid

Seda tüüpi alalisvoolu lülituspinge stabilisaatori efektiivsus võib olla 80%. Tavaliselt töötavad need ainult ühes režiimis ja saavad hakkama ainult väikeste võrguhäiretega.

Tagasiside sel juhul puudub täielikult. Standardse lülituspinge stabilisaatori ahela transistor töötab ilma kollektorita. Selle tulemusena rakendatakse kondensaatorile koheselt suur pinge. Veel üks seda tüüpi seadmete eripära on nõrk signaal. Erinevad võimendid võivad selle probleemi lahendada.

Selle tulemusena on võimalik saavutada transistoride parem jõudlus. Seadme takisti vooluringis peab asuma taga Sel juhul on võimalik saavutada seadme parem töö. Ahela regulaatorina on impulss-konstantse pinge stabilisaatoril juhtseade. See element on võimeline nõrgendama ja ka suurendama transistori võimsust. See nähtus ilmneb drosselite abil, mis on ühendatud süsteemi dioodidega. Regulaatori koormust juhitakse filtrite kaudu.

Võtme tüüpi pingestabilisaatorid

Miks paigaldada kompensaatoreid?

Enamasti mängivad kompensaatorid stabilisaatoris teisejärgulist rolli. See on seotud impulsside reguleerimisega. Transistorid saavad sellega peamiselt hakkama. Kuid kompensaatoritel on endiselt oma eelised. Sel juhul sõltub palju sellest, millised seadmed on toiteallikaga ühendatud.

Kui me räägime raadioseadmetest, siis on vaja erilist lähenemist. See on seotud erinevate vibratsioonidega, mida selline seade tajub erinevalt. Sel juhul võivad kompensaatorid aidata transistoridel pinget stabiliseerida. Täiendavate filtrite paigaldamine vooluringi reeglina olukorda ei paranda. Samal ajal mõjutavad need oluliselt tõhusust.

Galvaanilise isolatsiooni puudused

Signaalide edastamiseks oluliste süsteemielementide vahel on paigaldatud galvaanilised isolatsioonid. Nende peamiseks probleemiks võib nimetada sisendpinge ebaõiget hindamist. See juhtub kõige sagedamini vananenud stabilisaatorite mudelite puhul. Nendes olevad kontrollerid ei ole võimelised kiiresti teavet töötlema ja kondensaatoreid tööle ühendama. Selle tulemusena kannatavad ennekõike dioodid. Kui filtreerimissüsteem on paigaldatud elektriahela takistite taha, põlevad need lihtsalt läbi.

Tere. Juhin teie tähelepanu integreeritud lineaarse reguleeritava pinge (või voolu) stabilisaatori LM317 ülevaatele hinnaga 18 senti tükk. Kohalikus poes maksab selline stabilisaator suurusjärgu võrra rohkem, mistõttu mind see partii huvitas. Otsustasin vaadata, mida selle hinnaga müüakse ja selgus, et stabilisaator oli päris kvaliteetne, aga sellest allpool.
Ülevaatus hõlmab testimist pinge ja voolu stabilisaatori režiimis, samuti ülekuumenemiskaitse kontrollimist.
Huvilistel palun...

Väike teooria:

Seal on stabilisaatorid lineaarne Ja pulss.
Lineaarne stabilisaator on pingejagur, mille sisendit toidetakse sisend(ebastabiilse) pingega ning väljund(stabiliseeritud) pinge eemaldatakse jaguri alumisest õlast. Stabiliseerimine toimub ühe jaotusõla takistuse muutmisega: takistust hoitakse pidevalt nii, et pinge stabilisaatori väljundis oleks kehtestatud piirides. Suure sisend- ja väljundpinge suhte korral on lineaarsel stabilisaatoril madal efektiivsus, kuna suurem osa võimsusest Pdis = (Uin - Uout) * See hajub soojusena juhtelemendile. Seetõttu peab juhtelement suutma hajutada piisavalt võimsust, see tähendab, et see tuleb paigaldada vajaliku pindalaga radiaatorile.
Eelis lineaarne stabilisaator - lihtsus, häirete puudumine ja väike arv kasutatud osi.
Viga- madal kasutegur, kõrge soojuse tootmine.
Lülitav stabilisaator pinge on pinge stabilisaator, milles reguleeriv element töötab lülitusrežiimis, see tähendab, et enamasti on see kas väljalülitusrežiimis, kui selle takistus on maksimaalne, või küllastusrežiimis - minimaalse takistusega, mis tähendab, et võib pidada lülitiks. Pinge sujuv muutus toimub integreeriva elemendi olemasolu tõttu: pinge suureneb energia kogumisel ja väheneb, kui see vabaneb koormusse. See töörežiim võib märkimisväärselt vähendada energiakadusid, samuti parandada kaalu ja suuruse näitajaid, kuid sellel on oma omadused.
Eelis impulsi stabilisaator - kõrge kasutegur, madal soojuse tootmine.
Viga- suurem arv elemente, häirete olemasolu.

Ülevaate kangelane:

Partii koosneb 10 mikroskeemist TO-220 pakendis. Stabilisaatorid tulid polüetüleenvahu sisse pakitud kilekotis.






Võrdlus ilmselt kuulsaima lineaarse stabilisaatoriga 7805 5 volti jaoks samas korpuses.

Testimine:
Sarnaseid stabilisaatoreid toodavad siin paljud tootjad.
Jalgade asend on järgmine:
1 - reguleerimine;
2 - väljapääs;
3 - sissepääs.
Koostame lihtsa pinge stabilisaatori vastavalt juhendi skeemile:


Muutuva takisti kolme positsiooniga õnnestus meil saada järgmine:
Tulemused pole ausalt öeldes kuigi head. Ma ei julgeks seda stabilisaatoriks nimetada.
Järgmisena laadisin stabilisaatori 25 oomi takistiga ja pilt muutus täielikult:

Järgmiseks otsustasin kontrollida väljundpinge sõltuvust koormusvoolust, mille puhul seadsin sisendpingeks 15V, väljundpingeks trimmeri takisti abil ca 5V ja väljundi koormasin muutuva 100-oomise traattakistiga. . See juhtus järgmiselt.
Üle 0,8A voolu ei olnud võimalik saada, sest Sisendpinge hakkas langema (toide on nõrk). Selle testimise tulemusena soojendas radiaatoriga stabilisaator kuni 65 kraadini:

Voolu stabilisaatori töö kontrollimiseks pandi kokku järgmine vooluahel:


Muutuva takisti asemel kasutasin konstantset, siin on testi tulemused:
Praegune stabiliseerimine on samuti hea.
No kuidas saab olla arvustus ilma kangelast põletamata? Selleks panin pingestabilisaatori uuesti kokku, panin sisendisse 15V, väljundiks 5V, st. Stabilisaatorile langes 10V, ja laadis 0,8A, st. Stabilisaatoril vabanes 8W võimsust. Radiaator eemaldati.
Tulemust demonstreeriti järgmises videos:

Jah, ülekuumenemiskaitse töötab ka, stabilisaatorit polnud võimalik põletada.

Tulemus:

Stabilisaator on täielikult töökorras ja seda saab kasutada pinge stabilisaatorina (olenevalt koormuse olemasolust) ja voolu stabilisaatorina. Samuti on palju erinevaid rakendusskeeme väljundvõimsuse suurendamiseks, selle kasutamiseks akude laadijana jne. Teema maksumus on üsna mõistlik, arvestades, et offline saan sellise miinimumi osta 30 rubla eest ja sisse 19 rubla eest. , mis on läbivaatatavast oluliselt kallim .

Sellega lubage mul puhkust võtta, palju õnne!

Toode oli poe poolt antud arvustuse kirjutamiseks. Ülevaade avaldati vastavalt saidi reeglite punktile 18.

Plaanin osta +37 Lisa lemmikutesse Mulle meeldis arvustus +59 +88

Sellest artiklist saate teada:

Igaüks meist kasutab oma elus suurt hulka erinevaid elektriseadmeid. Väga suur osa neist vajab madalpingevõimsust. Teisisõnu tarbivad nad elektrit, mida ei iseloomusta pinge 220 volti, kuid see peaks olema üks kuni 25 volti.

Loomulikult kasutatakse sellise arvu voltidega elektri varustamiseks spetsiaalseid seadmeid. Probleem ei teki aga pinge alandamises, vaid selle stabiilse taseme hoidmises.

Selleks saate kasutada lineaarseid stabiliseerimisseadmeid. Selline lahendus on aga väga tülikas rõõm. Seda ülesannet saab ideaalselt täita mis tahes lülituspinge stabilisaator.

Lahtivõetud impulsi stabilisaator

Kui võrrelda impulss- ja lineaarseid stabiliseerimisseadmeid, siis nende peamine erinevus seisneb juhtelemendi töös. Esimest tüüpi seadmetes töötab see element nagu võti. Teisisõnu, see on kas suletud või avatud olekus.

Impulsi stabiliseerimisseadmete peamised elemendid on reguleerivad ja integreerivad elemendid. Esimene tagab elektrivoolu tarnimise ja katkestamise. Teise ülesanne on koguda elektrit ja vabastada see järk-järgult koormusele.

Impulssmuundurite tööpõhimõte

Impulsi stabilisaatori tööpõhimõte

Peamine tööpõhimõte on see, et kui reguleeriv element on suletud, koguneb elektrienergia integreerivasse elementi. Seda kogunemist täheldatakse pinge suurenemise teel. Pärast juhtelemendi väljalülitamist, s.o. avab elektritoiteliini, integreeriv komponent vabastab elektrit, vähendades järk-järgult pinget. Tänu sellele töömeetodile ei tarbi impulsi stabiliseerimisseade palju energiat ja võib olla väikeste mõõtmetega.

Reguleeriv element võib olla türistor, bipolaarne transient või väljatransistor. Integreerivate elementidena saab kasutada drosselid, patareisid või kondensaatoreid.

Pange tähele, et impulsi stabiliseerimisseadmed võivad töötada kahel erineval viisil. Esimene hõlmab impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) kasutamist. Teine on Schmitti päästik. Stabiliseerimisseadme lülitite juhtimiseks kasutatakse nii PWM-i kui ka Schmitti päästikut.

Stabilisaator, kasutades PWM-i

Lülitav alalispinge stabilisaator, mis töötab PWM-i baasil, sisaldab lisaks lülitile ja integraatorile:

1. generaator;
2. operatsioonivõimendi;
3. modulaator

Lüliti töö sõltub otseselt sisendpinge tasemest ja impulsside töötsüklist. Viimast karakteristikku mõjutavad generaatori sagedus ja integraatori mahtuvus. Kui lüliti avaneb, algab elektrienergia ülekandmine integraatorist koormusele.

PWM-stabilisaatori skemaatiline diagramm

Sel juhul võrdleb operatiivvõimendi väljundpinge ja tugipinge tasemeid, määrab erinevuse ja edastab vajaliku võimenduse modulaatorile. See modulaator muudab generaatori toodetud impulsid ristkülikukujulisteks impulssideks.

Lõplikke impulsse iseloomustab sama töötsükli hälve, mis on võrdeline väljundpinge ja võrdluspinge erinevusega. Just need impulsid määravad võtme käitumise.

See tähendab, et teatud töötsükli korral võib lüliti sulgeda või avada. Selgub, et nendes stabilisaatorites mängivad peamist rolli impulsid. Siit tuleneb ka nende seadmete nimi.

Schmitti päästikumuundur

Nendel impulsi stabiliseerimisseadmetel, mis kasutavad Schmitti päästikut, pole enam nii palju komponente kui eelmist tüüpi seadmetel. Siin on põhielemendiks Schmitti päästik, mis sisaldab komparaatorit. Võrdleja ülesanne on võrrelda pingetaset väljundis ja selle maksimaalset lubatud taset.

Stabilisaator Schmitti päästikuga

Kui väljundpinge on ületanud maksimaalse taseme, lülitub päästik nullasendisse ja avab lüliti. Sel ajal on induktiivpool või kondensaator tühjenenud. Loomulikult jälgib elektrivoolu omadusi pidevalt eelmainitud komparaator.

Ja siis, kui pinge langeb alla nõutava taseme, muutub faas "0" faasiks "1". Järgmisena võti sulgub ja elektrivool voolab integraatorisse.

Sellise impulsspinge stabilisaatori eeliseks on see, et selle vooluahel ja disain on üsna lihtsad. Seda ei saa aga kõigil juhtudel rakendada.

Väärib märkimist, et impulsi stabiliseerimisseadmed võivad töötada ainult teatud suundades. Peame siin silmas seda, et need võivad olla kas puhtalt allapoole või puhtalt ülespoole suunatud. Selliseid seadmeid on veel kahte tüüpi, nimelt inverteerivad ja seadmed, mis võivad pinget meelevaldselt muuta.

Redutseeriva impulsi stabiliseerimisseadme skeem

Tulevikus kaalume vähendava impulsi stabiliseerimisseadme ahelat. See koosneb:

1. Reguleeriv transistor või mis tahes muud tüüpi lüliti.
2. Induktiivpoolid.
3. Kondensaator.
4. Diood.
5. Koormused.
6. Juhtimisseadmed.

Seade, kuhu elektrivarustus koguneb, koosneb mähist endast (induktiivpoolist) ja kondensaatorist.

Kui lüliti (meie puhul transistor) on ühendatud, voolab vool mähisesse ja kondensaatorisse. Diood on suletud olekus. See tähendab, et see ei saa voolu läbida.

Algenergiat jälgib juhtseade, mis õigel hetkel võtme välja lülitab ehk väljalülitatud olekusse. Kui lüliti on selles olekus, väheneb induktiivpooli läbiv vool.

Buck pulsi stabilisaator

Sel juhul muutub induktiivpooli pinge suund ja selle tulemusena saab vool pinge, mille väärtus on mähise iseinduktsiooni elektromotoorjõu ja voolutugevuse voltide arvu vahe. sisend. Sel ajal avaneb diood ja induktiivpool annab selle kaudu koormusele voolu.

Kui elektrivarustus on ammendunud, ühendatakse võti, diood suletakse ja induktiivpool laetakse. See tähendab, et kõik kordub.
Astmelise lülituspinge stabilisaator töötab samamoodi nagu astmeline pingeregulaator. Inverteerivat stabiliseerimisseadet iseloomustab sarnane tööalgoritm. Muidugi on tema tööl omad erinevused.

Peamine erinevus impulssvõimendusseadme vahel on see, et selle sisendpingel ja pooli pingel on sama suund. Selle tulemusena võetakse need kokku. Impulsi stabilisaatorisse asetatakse kõigepealt drossel, seejärel transistor ja diood.

Inverteerivas stabiliseerimisseadmes on pooli iseinduktsiooni EMF-i suund sama, mis astmelisel seadmel. Kui lüliti on ühendatud ja diood sulgub, annab kondensaator toidet. Kõiki neid seadmeid saab oma kätega kokku panna.

Kasulik nõuanne: dioodide asemel võib kasutada ka lüliteid (türistor või transistor). Siiski peavad nad tegema toiminguid, mis on primaarvõtmele vastupidised. Teisisõnu, kui põhivõti sulgub, peaks võti dioodi asemel avanema. Ja vastupidi.

Impulssregulatsiooniga pingestabilisaatorite ülaltoodud struktuuri põhjal on võimalik määrata need omadused, mida peetakse eelisteks ja millised on puudused.

Eelised

Nende seadmete eelised on järgmised:

1. Sellist stabiliseerimist, mida iseloomustab väga kõrge koefitsient, on üsna lihtne saavutada.
2. Kõrgetasemeline efektiivsus. Tänu sellele, et transistor töötab lülitusalgoritmis, tekib väike võimsuse hajumine. See hajumine on oluliselt väiksem kui lineaarsetes stabiliseerimisseadmetes.
3. Võimalus võrdsustada pinget, mis sisendis võib kõikuda väga laias vahemikus. Kui vool on konstantne, võib see vahemik olla üks kuni 75 volti. Kui vool on vahelduv, võib see vahemik kõikuda vahemikus 90-260 volti.
4. Tundlikkuse puudumine sisendpinge sageduse ja toiteallika kvaliteedi suhtes.
5. Lõplikud väljundparameetrid on üsna stabiilsed isegi väga suurte voolumuutuste korral.
6. Impulssseadmest väljuv pinge pulsatsioon jääb alati millivoldi vahemikku ega sõltu ühendatud elektriseadmete või nende elementide võimsusest.
7. Stabilisaator lülitub alati pehmelt sisse. See tähendab, et väljundvoolu ei iseloomusta hüpped. Kuigi tuleb märkida, et esmakordsel sisselülitamisel on voolu tõus kõrge. Kuid selle nähtuse tasandamiseks kasutatakse termistoreid, millel on negatiivne TCR.
8. Väikesed massi ja suuruse väärtused.

Puudused

1. Kui me räägime nende stabiliseerimisseadmete puudustest, siis need seisnevad seadme keerukuses. Tänu suurele hulgale erinevatele komponentidele, mis võivad üsna kiiresti ebaõnnestuda, ja spetsiifilise töömeetodi tõttu ei saa seade kiidelda kõrge töökindluse tasemega.
2. Ta seisab pidevalt silmitsi kõrgepingega. Töötamise ajal toimub sageli lülitusi ja dioodikristallide jaoks on rasked temperatuuritingimused. See mõjutab selgelt voolu parandamise sobivust.
3. Lülitite sagedane ümberlülitamine tekitab sagedushäireid. Nende arv on väga suur ja see on negatiivne tegur.

Kasulik nõuanne: selle puuduse kõrvaldamiseks peate kasutama spetsiaalseid filtreid.

1. Need paigaldatakse nii sisse- kui ka väljapääsu juurde.Kui remonti on vaja teha, kaasnevad nendega ka raskused. Siinkohal tasub märkida, et mittespetsialist ei saa riket parandada.
2. Remonditöid saab teha inimene, kes on selliste voolumuunduritega hästi kursis ja omab vajalikke oskusi. Teisisõnu, kui selline seade põleb läbi ja selle kasutajal pole seadme omaduste kohta teadmisi, on parem viia see spetsialiseeritud ettevõtetesse remonti.
3. Samuti on mittespetsialistidel keeruline konfigureerida lülituspinge stabilisaatoreid, mis võivad sisaldada 12 volti või muud voltide arvu.
4. Türistori või mõne muu lüliti rikke korral võivad väljundis tekkida väga keerulised tagajärjed.
5. Puuduste hulka kuulub vajadus kasutada seadmeid, mis kompenseerivad võimsustegurit. Samuti märgivad mõned eksperdid, et sellised stabiliseerimisseadmed on kallid ega saa kiidelda suure hulga mudelitega.

Kasutusvaldkonnad

Kuid vaatamata sellele saab selliseid stabilisaatoreid kasutada paljudes valdkondades. Enim kasutatakse neid aga raadionavigatsiooniseadmetes ja elektroonikas.

Lisaks kasutatakse neid sageli LCD-telerite ja LCD-monitoride, digitaalsüsteemide toiteallikate, aga ka madalpingevoolu vajavate tööstusseadmete jaoks.

Kasulikud nõuanded: vahelduvvooluvõrkudes kasutatakse sageli impulsi stabiliseerimisseadmeid. Seadmed ise muudavad sellise voolu alalisvooluks ja kui on vaja ühendada vahelduvvoolu vajavaid kasutajaid, siis tuleb sisendisse ühendada silumisfilter ja alaldi.

Väärib märkimist, et iga madalpingeseade nõuab selliste stabilisaatorite kasutamist. Neid saab kasutada ka erinevate akude otselaadimiseks ja suure võimsusega LED-ide toiteks.

Välimus

Nagu eespool märgitud, iseloomustavad impulss-tüüpi voolumuundurid väikesed mõõtmed. Sõltuvalt sisendvoltide vahemikust, mille jaoks need on mõeldud, sõltuvad nende suurus ja välimus.

Kui need on ette nähtud töötama väga madala sisendpingega, võivad need koosneda väikesest plastkarbist, millest ulatub välja teatud arv juhtmeid.

Suure hulga sisendvoltide jaoks mõeldud stabilisaatorid on mikroskeem, milles asuvad kõik juhtmed ja millega on ühendatud kõik komponendid. Olete neist juba õppinud.

Nende stabiliseerimisseadmete välimus sõltub ka nende funktsionaalsest eesmärgist. Kui need tagavad reguleeritud (vahelduv) pingeväljundi, asetatakse takistijagur integraallülitusest väljapoole. Juhul, kui seadmest väljub kindel arv volte, asub see jagaja juba mikroskeemis endas.

Olulised omadused

Kui valite lülituspinge stabilisaatori, mis suudab toota konstantset 5 V või muu arvu volte, pöörake tähelepanu mitmetele omadustele.

Esimene ja kõige olulisem omadus on minimaalsed ja maksimaalsed pinge väärtused, mis sisalduvad stabilisaatoris endas. Selle tunnuse ülemine ja alumine piir on juba märgitud.

Teine oluline parameeter on kõrgeim väljundvoolu tase.

Kolmas oluline omadus on nimiväljundpinge tase. Teisisõnu, suuruste spekter, mille seest seda võib leida. Väärib märkimist, et paljud eksperdid väidavad, et maksimaalne sisend- ja väljundpinge on võrdsed.

Tegelikkuses see aga nii ei ole. Selle põhjuseks on sisendvoltide vähendamine lüliti transistori juures. Tulemuseks on veidi väiksem voltide arv väljundis. Võrdsus saab tekkida ainult siis, kui koormusvool on väga väike. Sama kehtib ka miinimumväärtuste kohta.

Iga impulssmuunduri oluline omadus on väljundpinge täpsus.

Kasulik nõuanne: peaksite sellele indikaatorile tähelepanu pöörama, kui stabiliseerimisseade annab kindla arvu voltide väljundit.

Põhjus on selles, et takisti asub muunduri keskel ja selle täpne töö määratakse tootmises. Kui kasutaja reguleerib väljundvoltide arvu, reguleeritakse ka täpsust.

LM2596 kiibi abil saab kokku panna stabiliseeritud pingeallika, mille alusel on lihtne valmistada lihtne ja töökindel lühisekaitsega lülituslaboratoorse toiteallikas.

Vaatame kõigepealt LM2596 lähemalt:

Pinout LM2596T

Pinout LM2596S

Kiibi omadused

• Sisendpinge - 2,4 kuni 40 volti (HV versioonis kuni 60 volti)
• Väljundpinge - fikseeritud või reguleeritav (1,2 kuni 37 volti)
• Väljundvool - kuni 3 amprit (hea jahutusega - kuni 4,5A)
• Teisendussagedus - 150 kHz
• Korpus – TO220-5 (läbiava kinnitus) või D2PAK-5 (pinnakinnitus)
• Kasutegur - 70-75% madalal pingel, kuni 95% kõrgel pingel.

rohkem detaile:

LM2596-3.3 omadused

LM2596-5.0 omadused

LM2596-12 tehnilised andmed

LM2596-ADJ spetsifikatsioonid

LM2596 plokkskeem

LM2596 ühendusskeem

5 V pinge stabilisaatori ahel polaarsusmuunduriga mudelil LM2596-5.0

Reguleeritav pinge stabilisaator põhineb LM2596T kiibil.

See mikroskeem töötab impulssrežiimis, tänu millele on sellel kõrge kasutegur, mis võimaldab läbida voolu kuni 2 A ilma jahutusradiaatorita. Koormuse jaoks, mille voolutarve on üle 2 A, on vaja kasutada vähemalt 100 cm2 pindalaga jahutusradiaatorit (radiaatorit). Jahutusradiaator kinnitatakse mikroskeemi külge soojusjuhtivat pasta tüüpi KPT-8 abil.

Seadet saab konfigureerida mis tahes muule fikseeritud väljundpingele. Selleks peate asendama R2 takistiga, mis arvutatakse järgmise valemi abil: R2 = R1*(Vout / Vref-1) või R2 = 1210*(Vout /1,23 - 1)

LM2596-l on termiline kaitse ülekuumenemise eest, samuti väljundvoolu piirang kuni 3 A. Kui see seade saab toite dioodsillaga võrgutrafost, siis tuleb kondensaatori C1 mahtuvust tõsta 2200 µF-ni. Kaitsedioodina D1 saate kasutada Schottky dioodi tüüpi 1N5822.

Samuti peate hoolikalt tagama, et operatsioonivõimendi ahel ei erutu ega läheks laserirežiimi. Selleks proovige vähendada kõigi juhtmete pikkust ja eriti tihvtiga ühendatud rada. 2 LM2596. Ärge asetage operatsioonivõimendit selle jälje lähedusse, vaid asetage diood ja filtri kondensaator LM2596 korpusele lähemale ning tagage nende elementidega ühendatud minimaalne maandusahela pindala.

Valmis pingestabilisaator, mis põhineb LM2596S ja LM317 kiibid sisend- või väljundpinge digitaalse indikaatoriga.

P O P U L A R N O E:

Võttes arvesse toiteploki plokkskeemi AT tüüpi, võib selle jagada mitmeks põhiosaks.