آزمایشات سرگرم کننده: برخی از احتمالات ترانزیستور اثر میدانی

مجله رادیو، شماره 11، 1377.

مشخص است که مقاومت ورودی یک ترانزیستور دوقطبی به مقاومت بار آبشار، مقاومت مقاومت در مدار امیتر و ضریب انتقال جریان پایه بستگی دارد. گاهی اوقات می تواند نسبتاً کوچک باشد و تطبیق آبشار با منبع سیگنال ورودی را دشوار می کند. اگر از ترانزیستور اثر میدانی استفاده کنید، این مشکل به طور کامل ناپدید می شود - مقاومت ورودی آن به ده ها و حتی صدها مگا اهم می رسد. برای اینکه ترانزیستور اثر میدانی را بهتر بشناسید، آزمایشات پیشنهادی را انجام دهید.

کمی در مورد ویژگی های ترانزیستور اثر میدانی.مانند الکترود دوقطبی، الکترود میدان دارای سه الکترود است، اما آنها را متفاوت می نامند: دروازه (شبیه به پایه)، تخلیه (کلکتور)، منبع (امیتر). بر اساس قیاس با ترانزیستورهای اثر میدان دوقطبی، "ساختارهای" متفاوتی وجود دارد: با یک کانال p و یک کانال n. بر خلاف دوقطبی، آنها می توانند با یک دروازه به شکل اتصال p-n و با یک دروازه عایق باشند. آزمایشات ما مربوط به اولین آنها خواهد بود.

اساس ترانزیستور اثر میدان یک ویفر (دروازه) سیلیکونی است که در آن ناحیه نازکی به نام کانال وجود دارد (شکل 1a). در یک طرف کانال یک زهکشی وجود دارد، در طرف دیگر یک منبع وجود دارد. هنگام اتصال ترمینال مثبت ترانزیستور به منبع و ترمینال منفی باتری قدرت GB2 به تخلیه (شکل 1، b)، جریان الکتریکی در کانال ایجاد می شود. کانال در این مورد دارای حداکثر رسانایی است.

به محض اینکه منبع تغذیه دیگری - GB1 - را به پایانه های منبع و دروازه (به علاوه به دروازه) وصل می کنید، کانال "باریک می شود" و باعث افزایش مقاومت در مدار منبع تخلیه می شود. جریان در این مدار بلافاصله کاهش می یابد. با تغییر ولتاژ بین گیت و منبع، جریان تخلیه کنترل می شود. علاوه بر این، جریانی در مدار دروازه وجود ندارد؛ جریان تخلیه توسط یک میدان الکتریکی کنترل می‌شود (به همین دلیل ترانزیستور را اثر میدان نامیده می‌شود)، که توسط ولتاژ اعمال شده به منبع و گیت ایجاد می‌شود.

موارد فوق در مورد ترانزیستور با کانال p صدق می کند، اما اگر ترانزیستور با کانال n باشد، قطبیت ولتاژهای تغذیه و کنترل معکوس می شود (شکل 1c).

اغلب می توانید یک ترانزیستور اثر میدانی را در یک مورد فلزی پیدا کنید - سپس، علاوه بر سه پایانه اصلی، ممکن است یک ترمینال مسکن نیز داشته باشد که در هنگام نصب به سیم مشترک سازه متصل می شود.

یکی از پارامترهای یک ترانزیستور اثر میدان جریان تخلیه اولیه (I از شروع)، یعنی جریان در مدار تخلیه با ولتاژ صفر در دروازه ترانزیستور است (در شکل 2a، لغزنده مقاومت متغیر در پایین تر است. موقعیت در نمودار) و در یک ولتاژ تغذیه معین.

اگر لغزنده مقاومت را به آرامی در مدار به سمت بالا حرکت دهید، با افزایش ولتاژ در گیت ترانزیستور، جریان تخلیه کاهش می یابد (شکل 2b) و در یک ولتاژ خاص برای یک ترانزیستور معین تقریباً به صفر می رسد. ولتاژ مربوط به این ممان را ولتاژ قطع (U ZIots) می گویند.

وابستگی جریان تخلیه به ولتاژ دروازه کاملاً نزدیک به یک خط مستقیم است. اگر یک افزایش دلخواه در جریان تخلیه بگیریم و آن را بر افزایش مربوطه در ولتاژ بین دروازه و منبع تقسیم کنیم، پارامتر سوم - شیب مشخصه (S) را به دست می آوریم. تعیین این پارامتر بدون حذف مشخصات یا جستجوی آن در فهرست آسان است. کافی است جریان تخلیه اولیه را اندازه گیری کنید و سپس مثلاً یک عنصر گالوانیکی با ولتاژ 1.5 ولت را بین دروازه و منبع وصل کنید. جریان تخلیه حاصل را از جریان اولیه کم کنید و باقیمانده را بر ولتاژ عنصر تقسیم کنید - مقدار شیب مشخصه را بر حسب میلی آمپر بر ولت دریافت می کنید.

آگاهی از ویژگی های یک ترانزیستور اثر میدانی، آشنایی با ویژگی های خروجی انبار آن را تکمیل می کند (شکل 2c). هنگامی که ولتاژ بین تخلیه و منبع برای چندین ولتاژ دروازه ثابت تغییر می کند، حذف می شوند. به راحتی می توان دید که تا یک ولتاژ مشخص بین تخلیه و منبع، مشخصه خروجی غیرخطی است و سپس در محدوده ولتاژ قابل توجهی تقریباً افقی است.

البته در طراحی های واقعی از منبع تغذیه مجزا برای تامین ولتاژ بایاس به گیت استفاده نمی شود. هنگامی که یک مقاومت ثابت با مقاومت مورد نیاز به مدار منبع متصل می شود، بایاس به طور خودکار تشکیل می شود.

اکنون چندین ترانزیستور اثر میدانی از سری های KP103 (با کانال p)، KP303 (با کانال n) با شاخص های حروف مختلف را انتخاب کنید و با استفاده از نمودارهای داده شده، تعیین پارامترهای آنها را تمرین کنید.

ترانزیستور اثر میدانی یک سنسور لمسی است.کلمه حسگر به معنای احساس، احساس، ادراک است. بنابراین، می توانیم فرض کنیم که در آزمایش ما، ترانزیستور اثر میدانی به عنوان یک عنصر حساس عمل می کند که به لمس یکی از پایانه های خود واکنش نشان می دهد.

علاوه بر ترانزیستور (شکل 3)، به عنوان مثال، هر یک از سری های KP103، به یک اهم متر با هر محدوده اندازه گیری نیاز خواهید داشت. پروب های اهم متر را در هر قطبی به پایانه های تخلیه و منبع وصل کنید - فلش اهم متر مقاومت کمی از این مدار ترانزیستور را نشان می دهد.

سپس خروجی شاتر را با انگشت خود لمس کنید. سوزن اهم متر به شدت در جهت افزایش مقاومت منحرف خواهد شد. این به این دلیل اتفاق افتاد که تداخل جریان الکتریکی ولتاژ بین گیت و منبع را تغییر داد. مقاومت کانال افزایش یافت که توسط اهم متر ثبت شد.

بدون برداشتن انگشت خود از دروازه، ترمینال منبع را با انگشت دیگری لمس کنید. سوزن اهم متر به موقعیت اصلی خود باز می گردد - از این گذشته ، معلوم شد که دروازه از طریق مقاومت قسمت دستی به منبع متصل شده است ، به این معنی که میدان کنترل بین این الکترودها عملاً ناپدید شده و کانال رسانا شده است.

این خصوصیات ترانزیستورهای اثر میدانی اغلب در کلیدهای لمسی، دکمه ها و سوئیچ ها استفاده می شود.

ترانزیستور اثر میدان - نشانگر میدان.آزمایش قبلی را کمی تغییر دهید - ترانزیستور را با ترمینال گیت (یا بدنه) تا حد امکان به پریز برق یا سیم یک وسیله الکتریکی کار که به آن وصل شده است نزدیک کنید. اثر مانند مورد قبلی خواهد بود - سوزن اهم متر در جهت افزایش مقاومت منحرف می شود. این قابل درک است - یک میدان الکتریکی در نزدیکی خروجی یا اطراف سیم تشکیل می شود که ترانزیستور به آن واکنش نشان می دهد.

در این ظرفیت، یک ترانزیستور اثر میدانی به عنوان سنسور دستگاه برای تشخیص سیم کشی الکتریکی پنهان یا محل یک سیم شکسته در گلدسته سال نو استفاده می شود - در این مرحله قدرت میدان افزایش می یابد.

ترانزیستور نشانگر را نزدیک سیم برق نگه دارید، سعی کنید دستگاه الکتریکی را روشن و خاموش کنید. تغییر میدان الکتریکی توسط سوزن اهم متر ثبت می شود.

ترانزیستور اثر میدانی یک مقاومت متغیر است.پس از اتصال مدار تنظیم ولتاژ بایاس بین گیت و منبع (شکل 4)، لغزنده مقاومت را مطابق نمودار در موقعیت پایین قرار دهید. سوزن اهم متر، مانند آزمایش های قبلی، حداقل مقاومت مدار منبع تخلیه را ثبت می کند.

با حرکت دادن نوار لغزنده مقاومت به سمت بالا، می توانید یک تغییر آرام در قرائت های اهم متر (افزایش مقاومت) مشاهده کنید. ترانزیستور اثر میدان بدون توجه به مقدار مقاومت در مدار گیت به مقاومتی متغیر با دامنه بسیار وسیعی از تغییرات مقاومت تبدیل شده است. قطبیت اتصال اهم متر مهم نیست، اما اگر از ترانزیستور با کانال n استفاده شود، به عنوان مثال، از هر یک از سری های KP303، قطبیت عنصر گالوانیکی باید تغییر کند. ترانزیستور اثر میدان - تثبیت کننده جریان. برای انجام این آزمایش (شکل 5)، به یک منبع جریان مستقیم با ولتاژ 15...18 ولت (چهار باتری 3336 متصل به سری یا یک منبع تغذیه AC)، یک مقاومت متغیر با مقاومت 10 نیاز دارید. یا 15 کیلو اهم، دو مقاومت ثابت، یک میلی‌متر با حد اندازه‌گیری 3 تا 5 میلی آمپر، بله ترانزیستور اثر میدانی. ابتدا نوار لغزنده مقاومت را مطابق نمودار در موقعیت پایین قرار دهید، مطابق با تامین حداقل ولتاژ تغذیه ترانزیستور - حدود 5 ولت با مقادیر مقاومت های R2 و R3 که در نمودار نشان داده شده است. با انتخاب مقاومت R1 (در صورت نیاز)، جریان در مدار تخلیه ترانزیستور را روی 1.8...2.2 میلی آمپر تنظیم کنید. همانطور که نوار لغزنده مقاومت را به سمت بالا حرکت می دهید، تغییر جریان تخلیه را مشاهده کنید. ممکن است این اتفاق بیفتد که ثابت بماند یا کمی افزایش یابد. به عبارت دیگر، هنگامی که ولتاژ تغذیه از 5 به 15 ... 18 ولت تغییر می کند، جریان عبوری از ترانزیستور به طور خودکار در سطح مشخص شده (توسط مقاومت R1) حفظ می شود. علاوه بر این، دقت نگهداری فعلی به مقدار اولیه تنظیم شده بستگی دارد - هرچه کوچکتر باشد، دقت بالاتری دارد. تجزیه و تحلیل ویژگی های خروجی سهام نشان داده شده در شکل به تایید این نتیجه کمک می کند. 2، ج.

چنین آبشاری منبع جریان یا مولد جریان نامیده می شود. می توان آن را در طرح های بسیار متنوعی یافت.

تثبیت کننده های باک سوئیچینگ

ی. سمنوف، روستوف-آن-دون

مقاله ارائه شده به خوانندگان ما دو تثبیت کننده گام به گام پالسی را توصیف می کند: روی عناصر گسسته و روی یک ریزمدار تخصصی. اولین دستگاه برای تغذیه تجهیزات خودرویی با ولتاژ 12 ولت به شبکه 24 ولت سواری کامیون ها و اتوبوس ها طراحی شده است. دستگاه دوم اساس منبع تغذیه آزمایشگاهی است.

تثبیت کننده های ولتاژ سوئیچینگ (کاهش، افزایش و معکوس) جایگاه ویژه ای در تاریخ توسعه الکترونیک قدرت دارند. در گذشته ای نه چندان دور، هر منبع تغذیه با توان خروجی بیش از 50 وات دارای یک تثبیت کننده سوئیچینگ کاهنده بود. امروزه به دلیل کاهش هزینه منابع تغذیه با ورودی بدون ترانسفورماتور، دامنه کاربرد چنین دستگاه هایی کاهش یافته است. با این وجود، استفاده از تثبیت کننده های کاهش دهنده پالسی در برخی موارد از نظر اقتصادی بیشتر از سایر مبدل های ولتاژ DC سودآور است.

نمودار عملکردی یک تثبیت کننده سوئیچینگ گام به پایین در نشان داده شده است برنج. 1، و نمودارهای زمان بندی که عملکرد آن را در حالت جریان سلف پیوسته L، ≈ در توضیح می دهد برنج. 2. در طول t on، کلید الکترونیکی S بسته می شود و جریان از مدار عبور می کند: ترمینال مثبت خازن C به داخل، سنسور جریان مقاومتی R dt، چوک ذخیره سازی L، خازن C خارج، بار، ترمینال منفی خازن C به داخل. در این مرحله جریان سلف l L برابر با جریان کموتاتور الکترونیکی S است و تقریباً به صورت خطی از l Lmin به l Lmax افزایش می یابد.

بر اساس سیگنال عدم تطابق از گره مقایسه یا سیگنال اضافه بار از سنسور جریان یا ترکیبی از هر دو، ژنراتور کلید الکترونیکی S را به حالت باز سوئیچ می کند. از آنجایی که جریان از طریق سلف L نمی تواند فورا تغییر کند، تحت تأثیر emf خود القایی، دیود VD باز می شود و جریان l L در طول مدار جریان می یابد: کاتد دیود VD، سلف L، خازن C Out ، بار، آند دیود VD. در زمان t lKl، زمانی که کموتاتور الکترونیکی S باز است، جریان سلف l L با جریان دیود VD منطبق است و به صورت خطی از کاهش می یابد.

l حداکثر تا l L دقیقه. در طول دوره T، خازن C خروجی افزایش شارژ ΔQ را دریافت و آزاد می کند. مربوط به ناحیه سایه دار در نمودار زمانی جریان l L . این افزایش محدوده ولتاژ ریپل ΔU Out در خازن C خارج و روی بار را تعیین می کند.

هنگامی که کلید الکترونیکی بسته می شود، دیود بسته می شود. این فرآیند با افزایش شدید جریان سوئیچ به مقدار I smax همراه است، زیرا مقاومت مدار ≈ سنسور جریان، کلید بسته، دیود بازیابی ≈ بسیار کوچک است. برای کاهش تلفات دینامیکی باید از دیودهایی با زمان بازیابی معکوس کوتاه استفاده کرد. علاوه بر این، دیودهای رگولاتورهای باک باید جریان معکوس بالایی را تحمل کنند. با بازیابی خواص بسته شدن دیود، دوره تبدیل بعدی آغاز می شود.

اگر یک رگولاتور باک سوئیچینگ با جریان بار کم کار کند، ممکن است به حالت جریان سلف متناوب تغییر کند. در این حالت جریان سلف در لحظه بسته شدن کلید قطع می شود و افزایش آن از صفر شروع می شود. حالت جریان متناوب زمانی که جریان بار نزدیک به جریان نامی باشد نامطلوب است، زیرا در این حالت افزایش موج ولتاژ خروجی رخ می دهد. بهینه ترین وضعیت زمانی است که تثبیت کننده در حالت جریان سلف پیوسته در حداکثر بار و در حالت جریان متناوب هنگامی که بار به 10 ... 20٪ از میزان نامی کاهش می یابد، کار می کند.

ولتاژ خروجی با تغییر نسبت زمان بسته شدن کلید به دوره تکرار پالس تنظیم می شود. در این حالت بسته به طراحی مدار، گزینه های مختلفی برای اجرای روش کنترل امکان پذیر است. در دستگاه های دارای تنظیم رله، انتقال از حالت روشن سوئیچ به حالت خاموش توسط گره مقایسه تعیین می شود. هنگامی که ولتاژ خروجی بیشتر از ولتاژ تنظیم شده باشد، کلید خاموش می شود و بالعکس. اگر دوره تکرار پالس را ثابت کنید، می توان ولتاژ خروجی را با تغییر مدت زمان روشن بودن سوئیچ تنظیم کرد. گاهی از روش هایی استفاده می شود که در آن یا زمان بسته شدن سوئیچ و یا زمان باز بودن سوئیچ ثبت می شود. در هر یک از روش های کنترل، لازم است جریان سلف در حالت بسته کلید برای محافظت در برابر اضافه بار خروجی محدود شود. برای این منظور، از یک سنسور مقاومتی یا ترانسفورماتور جریان پالسی استفاده می شود.

ما عناصر اصلی یک تثبیت کننده پالس گام به پایین را انتخاب می کنیم و حالت های آنها را با استفاده از یک مثال خاص محاسبه می کنیم. تمام روابطی که در این مورد استفاده می شود بر اساس تجزیه و تحلیل نمودار عملکردی و نمودارهای زمان بندی به دست آمده و روش شناسی به عنوان مبنا در نظر گرفته شده است.

1. بر اساس مقایسه پارامترهای اولیه و حداکثر مقادیر مجاز جریان و ولتاژ تعدادی از ترانزیستورها و دیودهای قدرتمند، ابتدا ترانزیستور کامپوزیت دوقطبی KT853G (سوئیچ الکترونیکی S) و دیود KD2997V (VD) را انتخاب می کنیم. .

2. محاسبه حداقل و حداکثر ضریب پر شدن:

γ min =t و 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 و 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 ، که در آن U pp = 0.8 V ≈ افت ولتاژ رو به جلو در دیود VD، از شاخه رو به جلو مشخصه I-V برای جریانی برابر با I Out در بدترین حالت به دست آمده است. U sbcl = 2 V ≈ ولتاژ اشباع ترانزیستور KT853G، عملکرد سوئیچ S را با ضریب انتقال جریان در حالت اشباع h 21e = 250 انجام می دهد. U RдТ = 0.3 V ≈ افت ولتاژ در سنسور جریان در جریان بار نامی.

3. حداکثر و حداقل فرکانس تبدیل را انتخاب کنید.

این مورد در صورتی انجام می شود که دوره تکرار پالس ثابت نباشد. ما یک روش کنترل با مدت زمان ثابت حالت باز سوئیچ الکترونیکی را انتخاب می کنیم. در این حالت، شرط زیر برآورده می شود: t=(1 - γ max)/f min = (1 -γ min)/f max =const.

از آنجایی که سوئیچ روی ترانزیستور KT853G ساخته شده است که ویژگی های دینامیکی ضعیفی دارد، ما حداکثر فرکانس تبدیل را نسبتاً کم انتخاب می کنیم: f max = 25 کیلوهرتز. سپس حداقل فرکانس تبدیل را می توان به صورت تعریف کرد

f min =f max (1 - γ max)/(1 - γ دقیقه) =25╥10 3 ](1 - 0.78)/(1-0.42)=9.48 kHz.

4. بیایید تلفات برق روی سوئیچ را محاسبه کنیم.

تلفات استاتیکی با مقدار موثر جریان عبوری از کلید تعیین می شود. از آنجایی که شکل جریان ≈ ذوزنقه ای است، پس I s = I از جایی خارج می شود که α=l Lmax /l lx =1.25 ≈ نسبت حداکثر جریان سلف به جریان خروجی است. ضریب a در محدوده 1.2... 1.6 انتخاب شده است. تلفات استاتیکی سوئیچ P Scstat =l s U SBKn =3.27-2=6.54 W.

تلفات دینامیکی روی کلید Р sdin =0.5f max *U BX max (l smax *t f +α*l lx *t cn)

که در آن به دلیل بازیابی معکوس دیود VD، دامنه جریان را smax ≈ سوئیچ می کنم. با گرفتن l Smax =2l BуX، به دست می آوریم

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، که در آن t f = 0.78 * 10 -6 s ≈ مدت زمان جلوی پالس جریان از طریق سوئیچ، t cn = 2 * 10 -6 s ≈ مدت زمان فروپاشی.

مجموع تلفات روی سوئیچ عبارتند از: Р s = Р sctat + Р sdin = 6.54 + 8.12 = 14.66 W.

اگر تلفات استاتیکی روی کلید غالب بود، محاسبه باید برای حداقل ولتاژ ورودی زمانی که جریان سلف حداکثر است، انجام می شد. در مواردی که پیش بینی نوع غالب تلفات دشوار است، آنها در حداقل و حداکثر ولتاژ ورودی تعیین می شوند.

5. تلفات برق روی دیود را محاسبه کنید.

از آنجایی که شکل جریان عبوری از دیود نیز ذوزنقه‌ای است، مقدار موثر آن را به صورت تلفات استاتیکی در دیود تعریف می‌کنیم.

تلفات دینامیکی دیود عمدتاً به دلیل تلفات در طول بازیابی معکوس است: 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، که در آن t OB = 0.2-1C -6 ثانیه ≈ زمان بازیابی معکوس دیود.

مجموع تلفات روی دیود خواهد بود: P VD = P MDstat + P VDdin = 3.07 + 0.8 = 3.87 W.

6. یک هیت سینک را انتخاب کنید.

مشخصه اصلی یک هیت سینک مقاومت حرارتی آن است که به عنوان نسبت بین اختلاف دمای محیط و سطح سینک حرارتی به توان تلف شده توسط آن تعریف می شود: اتلاف Rg =ΔТ/Р. در مورد ما، ترانزیستور سوئیچینگ و دیود باید از طریق اسپیسرهای عایق به همان سینک حرارتی ثابت شوند. برای اینکه مقاومت حرارتی واشرها را در نظر نگیریم و محاسبه را پیچیده نکنیم، دمای سطح پایین، تقریباً 70 درجه سانتیگراد را انتخاب می کنیم. سپس در دمای محیط 40╟СДТ=70-40=30╟С. مقاومت حرارتی هیت سینک برای مورد ما Rt =ΔT/(Ps +P vd)=30/(14.66+3.87)=1.62╟С/W است.

مقاومت حرارتی برای خنک کننده طبیعی معمولاً در داده های مرجع برای هیت سینک آورده شده است. برای کاهش سایز و وزن دستگاه می توانید از خنک کننده اجباری با استفاده از فن استفاده کنید.

7. بیایید پارامترهای دریچه گاز را محاسبه کنیم.

بیایید اندوکتانس سلف را محاسبه کنیم:

L= (U BX max - U sbkl -U Rdt - U Out)γ min /=(32-2-0.3-12)*0.42/=118.94 µH.

به عنوان ماده برای مدار مغناطیسی، MP 140 فشرده شده با Mo-permalloy را انتخاب می کنیم. جزء متغیر میدان مغناطیسی در هسته مغناطیسی در مورد ما به گونه ای است که تلفات پسماند یک عامل محدود کننده نیست. بنابراین، حداکثر القاء را می توان در بخش خطی منحنی مغناطیسی در نزدیکی نقطه عطف انتخاب کرد. کار بر روی یک بخش منحنی نامطلوب است، زیرا در این حالت نفوذپذیری مغناطیسی ماده کمتر از اولیه خواهد بود. این به نوبه خود باعث می شود با افزایش جریان سلف، اندوکتانس کاهش یابد. حداکثر القاء B m برابر با 0.5 T را انتخاب می کنیم و حجم مدار مغناطیسی را محاسبه می کنیم:

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، که در آن μ=140 ≈

نفوذپذیری مغناطیسی اولیه ماده MP140؛ μ 0 =4π*10 -7 H/m ≈ ثابت مغناطیسی.

بر اساس حجم محاسبه شده، مدار مغناطیسی را انتخاب می کنیم. با توجه به ویژگی های طراحی، مدار مغناطیسی پرمالوی MP140 معمولا بر روی دو حلقه تا شده ساخته می شود. در مورد ما، حلقه های KP24x13x7 مناسب هستند. سطح مقطع هسته مغناطیسی Sc = 20.352 = 0.7 سانتی متر مربع و طول متوسط ​​خط مغناطیسی λc = 5.48 سانتی متر است. حجم هسته مغناطیسی انتخاب شده:

VC=SC* λс=0.7*5.48=3.86 cm 3 >Vp.

تعداد دورها را محاسبه می کنیم: تعداد دورها را برابر با 23 می کنیم.

قطر سیم را با عایق بر اساس این واقعیت تعیین می کنیم که سیم پیچ باید در یک لایه قرار گیرد، بچرخید تا در امتداد محیط داخلی مدار مغناطیسی بچرخد: d از =πd K k 3 /w=π*13-0.8 /23 = 1.42 میلی متر، که در آن d K = 13 میلی متر ≈ قطر داخلی مدار مغناطیسی. k 3 = 0.8 ≈ ضریب پر کردن پنجره مدار مغناطیسی با سیم پیچ.

سیم PETV-2 را با قطر 1.32 میلی متر انتخاب می کنیم.

قبل از سیم پیچی سیم، مدار مغناطیسی باید با یک فیلم PET-E به ضخامت 20 میکرون و عرض 6...7 میلی متر در یک لایه عایق بندی شود.

8. بیایید ظرفیت خازن خروجی را محاسبه کنیم: C Bуx =(U BX max -U sBkl - U Rдт) *γ min /=(32-2-0.3)*0.42/ =1250 μF، که در آن ΔU Bуx =0، 01 ولت ≈ محدوده ریپل در خازن خروجی.

فرمول فوق تأثیر مقاومت سری داخلی خازن بر ریپل را در نظر نمی گیرد. با در نظر گرفتن این موضوع و همچنین تحمل 20 درصد برای ظرفیت خازن های اکسیدی، ما دو خازن K50-35 را برای ولتاژ نامی 40 ولت با ظرفیت 1000 μF هر کدام انتخاب می کنیم. انتخاب خازن هایی با ولتاژ نامی افزایش یافته به این دلیل است که با افزایش این پارامتر، مقاومت سری خازن ها کاهش می یابد.

نمودار توسعه یافته مطابق با نتایج به دست آمده در طول محاسبه نشان داده شده است برنج. 3. بیایید نگاهی دقیق تر به عملکرد تثبیت کننده بیندازیم. در حالت باز سوئیچ الکترونیکی ≈ ترانزیستور VT5 ≈ یک ولتاژ دندانه اره بر روی مقاومت R14 (حسگر جریان) تشکیل می شود. هنگامی که به مقدار مشخصی رسید، ترانزیستور VT3 باز می شود، که به نوبه خود ترانزیستور VT2 و خازن S3 را تخلیه می کند. در این حالت ترانزیستورهای VT1 و VT5 بسته می شوند و دیود سوئیچینگ VD3 باز می شود. ترانزیستورهای VT3 و VT2 که قبلاً باز شده بودند بسته می شوند، اما ترانزیستور VT1 تا زمانی که ولتاژ خازن SZ به سطح آستانه مربوط به ولتاژ باز شدن آن نرسد باز نمی شود. بنابراین، یک بازه زمانی تشکیل می شود که در طی آن ترانزیستور سوئیچینگ VT5 بسته می شود (تقریبا 30 میکرو ثانیه). در پایان این بازه، ترانزیستورهای VT1 و VT5 باز می شوند و روند دوباره تکرار می شود.

مقاومت R. 10 و خازن C4 فیلتری را تشکیل می دهند که افزایش ولتاژ را در پایه ترانزیستور VT3 به ​​دلیل بازیابی معکوس دیود VD3 سرکوب می کند.

برای ترانزیستور سیلیکونی VT3، ولتاژ پایه-امیتر که در آن به حالت فعال می‌رود حدود 0.6 ولت است. در این حالت، توان نسبتاً زیادی در حسگر جریان R14 تلف می‌شود. برای کاهش ولتاژ در سنسور جریانی که در آن ترانزیستور VT3 باز می شود، یک بایاس ثابت حدود 0.2 ولت از طریق مدار VD2R7R8R10 به پایه آن وارد می شود.

ولتاژی متناسب با ولتاژ خروجی از یک تقسیم کننده به پایه ترانزیستور VT4 وارد می شود که بازوی بالایی آن توسط مقاومت های R15، R12 و بازوی پایینی توسط مقاومت R13 تشکیل شده است. مدار HL1R9 یک ولتاژ مرجع برابر با مجموع افت ولتاژ رو به جلو در سراسر LED و محل اتصال امیتر ترانزیستور VT4 تولید می کند. در مورد ما، ولتاژ مرجع 2.2 ولت است. سیگنال عدم تطابق برابر با تفاوت بین ولتاژ پایه ترانزیستور VT4 و ولتاژ مرجع است.

ولتاژ خروجی با جمع کردن سیگنال عدم تطابق تقویت شده توسط ترانزیستور VT4 با ولتاژ مبتنی بر ترانزیستور VT3 تثبیت می شود. فرض کنید ولتاژ خروجی افزایش یافته است. سپس ولتاژ پایه ترانزیستور VT4 از ولتاژ نمونه بیشتر می شود. ترانزیستور VT4 کمی باز می شود و ولتاژ پایه ترانزیستور VT3 را تغییر می دهد تا آن نیز شروع به باز شدن کند. در نتیجه، ترانزیستور VT3 در سطح پایین تری از ولتاژ دندانه اره در مقاومت R14 باز می شود، که منجر به کاهش بازه زمانی باز شدن ترانزیستور سوئیچینگ می شود. سپس ولتاژ خروجی کاهش می یابد.

اگر ولتاژ خروجی کاهش یابد، فرآیند تنظیم مشابه خواهد بود، اما به ترتیب معکوس رخ می دهد و منجر به افزایش زمان باز شدن کلید می شود. از آنجایی که جریان مقاومت R14 مستقیماً در تشکیل زمان حالت باز ترانزیستور VT5 دخالت دارد، در اینجا علاوه بر بازخورد معمول ولتاژ خروجی، بازخورد جریان نیز وجود دارد. این به شما امکان می دهد ولتاژ خروجی را بدون بار تثبیت کنید و از پاسخ سریع به تغییرات ناگهانی جریان در خروجی دستگاه اطمینان حاصل کنید.

در صورت اتصال کوتاه در بار یا اضافه بار، تثبیت کننده به حالت محدود کننده جریان می رود. ولتاژ خروجی با جریان 5.5...6 آمپر شروع به کاهش می کند و جریان مدار تقریباً 8 آمپر است. در این حالت ها، زمان روشن بودن ترانزیستور سوئیچینگ به حداقل کاهش می یابد که باعث کاهش توان تلف شده می شود. بر روی آن.

اگر تثبیت کننده خراب شود، ناشی از خرابی یکی از عناصر (به عنوان مثال، خرابی ترانزیستور VT5)، ولتاژ در خروجی افزایش می یابد. در این مورد، بار ممکن است شکست بخورد. برای جلوگیری از شرایط اضطراری، مبدل مجهز به یک واحد حفاظتی است که از یک تریستور VS1، یک دیود زنر VD1، یک مقاومت R1 و یک خازن C1 تشکیل شده است. هنگامی که ولتاژ خروجی از ولتاژ تثبیت دیود زنر VD1 بیشتر می شود، جریانی از آن شروع به عبور می کند که تریستور VS1 را روشن می کند. گنجاندن آن منجر به کاهش ولتاژ خروجی تقریباً صفر و دمیدن فیوز FU1 می شود.

این دستگاه برای تغذیه تجهیزات صوتی 12 ولتی که عمدتاً برای وسایل نقلیه مسافربری طراحی شده است، از شبکه سواری کامیون ها و اتوبوس ها با ولتاژ 24 ولت طراحی شده است. با توجه به اینکه ولتاژ ورودی در این حالت دارای ریپل کم است. سطح خازن C2 ظرفیت نسبتاً کمی دارد. هنگامی که تثبیت کننده مستقیماً از ترانسفورماتور اصلی با یکسوساز تغذیه می شود، کافی نیست. در این حالت، یکسو کننده باید به یک خازن با ظرفیت حداقل 2200 μF برای ولتاژ مربوطه مجهز شود. ترانسفورماتور باید قدرت کلی 80 ... 100 وات داشته باشد.

تثبیت کننده از خازن های اکسیدی K50-35 (C2، C5، C6) استفاده می کند. خازن SZ ≈ فیلم خازن K73-9، K73-17 و غیره با اندازه های مناسب، سرامیک C4 ≈ با خود القایی کم، به عنوان مثال، K10-176. تمام مقاومت ها، به جز R14، ≈ C2-23 از توان مربوطه. مقاومت R14 از یک قطعه سیم ثابت PEK 0.8 به طول 60 میلی متر با مقاومت خطی تقریباً 1 اهم بر متر ساخته شده است.

طرحی از یک برد مدار چاپی ساخته شده از فایبرگلاس فویل یک طرفه در نشان داده شده است برنج. 4.

دیود VD3، ترانزیستور VD5 و تریستور VS1 از طریق یک واشر عایق رسانای گرما با استفاده از بوش های پلاستیکی به هیت سینک متصل می شوند. برد نیز به همان هیت سینک وصل شده است. ظاهر دستگاه مونتاژ شده در نشان داده شده است برنج. 5.

منابع 1. Titze U., Schenk K. Semiconductor circuitry: A reference guide. مطابق. با او. ≈ M.: Mir, 1982. 2. دستگاه های نیمه هادی. ترانزیستورهای توان متوسط ​​و بالا: هندبوک / A. A. Zaitsev, A. I. Mirkin, V. V. Mo-kryakov, etc. Ed. A. V. Golomedova. ≈ M.: رادیو و ارتباطات، 1989. 3. دستگاه های نیمه هادی. دیودهای یکسو کننده، دیودهای زنر، تریستورها: کتاب راهنما / A. B. Gitsevich، A. A. Zaitsev، V. V. Mokryakov، و غیره اد. A. V. Golomedova. ≈ م.: رادیو و ارتباطات، 1988. 4 http://www. ferrite.ru

مبدل ولتاژ یک سر تثبیت شده

مجله رادیو، شماره 3، 1378.

این مقاله اصول ساخت و ساز و یک نسخه عملی از یک مبدل ولتاژ تثبیت شده پالس ساده را شرح می دهد که عملکرد را در طیف گسترده ای از تغییرات ولتاژ ورودی ارائه می دهد.

در میان منابع مختلف برق ثانویه (SPS) با ورودی بدون ترانسفورماتور، مبدل خود نوسانگر تک چرخه با اتصال "معکوس" دیود یکسو کننده به دلیل سادگی بسیار آن متمایز می شود (شکل 1).

اجازه دهید ابتدا به طور خلاصه اصل عملکرد مبدل ولتاژ ناپایدار و سپس روش تثبیت آن را در نظر بگیریم.

ترانسفورماتور T1 - چوک خطی؛ فواصل انباشت انرژی در آن و انتقال انرژی انباشته شده به بار در زمان فاصله دارند. در شکل 2 نشان می دهد: I I - جریان سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور، I II - جریان سیم پیچ ثانویه، t n - فاصله انباشت انرژی در سلف، t p - فاصله انتقال انرژی به بار.

هنگامی که ولتاژ تغذیه U وصل می شود، جریان پایه ترانزیستور VT1 شروع به عبور از مقاومت R1 می کند (دیود VD1 از عبور جریان از مدار سیم پیچ پایه جلوگیری می کند و خازن C2 که آن را شنت می کند بازخورد مثبت (POF) را در مرحله افزایش می دهد. تشکیل جبهه های ولتاژ). ترانزیستور کمی باز می شود، مدار PIC از طریق ترانسفورماتور T1 بسته می شود، که در آن فرآیند بازسازی ذخیره انرژی اتفاق می افتد. ترانزیستور VT1 وارد حالت اشباع می شود. ولتاژ تغذیه به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور اعمال می شود و جریان I I (جریان جمع کننده I به ترانزیستور VT1) به صورت خطی افزایش می یابد. جریان پایه I B ترانزیستور اشباع شده توسط ولتاژ سیم پیچ I II و مقاومت مقاومت R2 تعیین می شود. در مرحله ذخیره انرژی، دیود VD2 بسته است (از این رو نام مبدل - با گنجاندن "معکوس" دیود)، و مصرف برق از ترانسفورماتور فقط توسط مدار ورودی ترانزیستور از طریق سیم پیچ پایه رخ می دهد.

وقتی جریان کلکتور Ik به مقدار زیر رسید:

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

در جایی که h 21E ضریب انتقال جریان ساکن ترانزیستور VT1 است، ترانزیستور حالت اشباع را ترک می کند و یک فرآیند احیا کننده معکوس ایجاد می شود: ترانزیستور بسته می شود، دیود VD2 باز می شود و انرژی انباشته شده توسط ترانسفورماتور به بار منتقل می شود. پس از کاهش جریان سیم پیچ ثانویه، مرحله ذخیره انرژی دوباره آغاز می شود. زمانی که مبدل روشن است، زمانی که خازن SZ تخلیه می شود و ولتاژ دو طرف بار صفر است، فاصله زمانی t p حداکثر است.

B نشان می دهد که منبع تغذیه مطابق نمودار در شکل. 1، - مبدل عملکردی منبع ولتاژ تغذیه منبع تغذیه U به منبع جریان بار I n.

توجه به این نکته ضروری است: از آنجایی که مراحل انباشت و انتقال انرژی به موقع از هم جدا می شوند، حداکثر جریان کلکتور ترانزیستور به جریان بار بستگی ندارد، یعنی مبدل کاملاً از اتصال کوتاه در خروجی محافظت می شود. با این حال، هنگامی که مبدل بدون بار روشن می شود (حالت بیکار)، افزایش ولتاژ روی سیم پیچ ترانسفورماتور در لحظه بسته شدن ترانزیستور می تواند از حداکثر مقدار مجاز ولتاژ کلکتور-امیتر تجاوز کند و به آن آسیب برساند.

نقطه ضعف ساده ترین مبدل وابستگی جریان کلکتور I K max و بنابراین ولتاژ خروجی به ضریب انتقال جریان ساکن ترانزیستور VT1 است. بنابراین، هنگام استفاده از نمونه های مختلف، پارامترهای منبع تغذیه به طور قابل توجهی متفاوت خواهد بود.

مبدلی که از ترانزیستور سوئیچینگ "محافظت شده" استفاده می کند، ویژگی های بسیار پایدارتری دارد (شکل 3).

یک ولتاژ دندانه اره از مقاومت R3، متناسب با جریان سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور، به پایه ترانزیستور کمکی VT2 اعمال می شود. به محض اینکه ولتاژ دو سر مقاومت R3 به آستانه باز شدن ترانزیستور VT2 (حدود 0.6 ولت) رسید، جریان پایه ترانزیستور VT1 را باز کرده و محدود می کند که روند انباشت انرژی در ترانسفورماتور را قطع می کند. حداکثر جریان سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور

I I max = I K max = 0.6/R3 (2)

معلوم می شود که کمی به پارامترهای یک نمونه ترانزیستور خاص وابسته است. طبیعتاً مقدار حدی جریان محاسبه شده با فرمول (2) باید کمتر از جریان تعیین شده توسط فرمول (1) برای بدترین مقدار ضریب انتقال جریان ساکن باشد.

حال اجازه دهید امکان تنظیم (تثبیت) ولتاژ خروجی منبع تغذیه را در نظر بگیریم.

B نشان می دهد که تنها پارامتر مبدل که می تواند برای تنظیم ولتاژ خروجی تغییر کند، جریان I K max یا همان چیزی است که زمان انباشت انرژی tn در ترانسفورماتور است و واحد کنترل (تثبیت) فقط می تواند کاهش دهد. جریان در مقایسه با مقدار، طبق فرمول (2) محاسبه می شود.

با فرموله کردن اصل عملکرد واحد تثبیت مبدل می توان الزامات زیر را برای آن تعیین کرد: - ولتاژ خروجی ثابت مبدل باید با ولتاژ مرجع مقایسه شود و بسته به نسبت آنها، ولتاژ عدم تطابق ایجاد شود که برای کنترل جریان استفاده می شود. I K max; - فرآیند افزایش جریان در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور باید کنترل شود و هنگامی که به آستانه معینی که توسط ولتاژ عدم تطابق تعیین می شود برسد، متوقف شود. - واحد کنترل باید ایزولاسیون گالوانیکی بین خروجی مبدل و ترانزیستور سوئیچینگ ایجاد کند.

گره های کنترلی که این الگوریتم را اجرا می کنند که در نمودارها نشان داده شده است شامل یک مقایسه کننده K521SAZ، هفت مقاومت، یک ترانزیستور، یک دیود، دو دیود زنر و یک ترانسفورماتور است. سایر دستگاه های شناخته شده، از جمله منابع تغذیه تلویزیون، نیز بسیار پیچیده هستند. در همین حال، با استفاده از یک ترانزیستور سوئیچینگ خود محافظت شده، می توانید مبدل تثبیت شده بسیار ساده تری بسازید (نمودار شکل 4 را ببینید).

سیم پیچ فیدبک (OS) III و مدار VD3C4 یک ولتاژ فیدبک متناسب با ولتاژ خروجی مبدل تشکیل می دهند.

ولتاژ تثبیت مرجع دیود زنر VD4 از ولتاژ فیدبک کم می شود و سیگنال عدم تطابق حاصل به مقاومت R5 اعمال می شود.

از موتور برش مقاومت R5، مجموع دو ولتاژ به پایه ترانزیستور VT2 عرضه می شود: یک ولتاژ کنترل ثابت (بخشی از ولتاژ عدم تطابق) و یک ولتاژ دندانه اره از مقاومت R3، متناسب با جریان سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور از آنجایی که آستانه باز شدن ترانزیستور VT2 ثابت است، افزایش ولتاژ کنترل (به عنوان مثال، با افزایش ولتاژ منبع تغذیه U و بر این اساس، افزایش ولتاژ خروجی مبدل) منجر به کاهش جریان می شود. I I که در آن ترانزیستور VT2 باز می شود و ولتاژ خروجی کاهش می یابد. بنابراین، مبدل تثبیت می شود و ولتاژ خروجی آن در محدوده های کوچک توسط مقاومت R5 تنظیم می شود.

ضریب تثبیت مبدل به نسبت تغییر ولتاژ خروجی مبدل به تغییر مربوطه در جزء ولتاژ ثابت بر اساس ترانزیستور VT2 بستگی دارد. برای افزایش ضریب تثبیت، لازم است ولتاژ بازخورد (تعداد چرخش سیم پیچ III) را افزایش داده و دیود زنر VD4 را با توجه به ولتاژ تثبیت انتخاب کنید که حدود 0.5 ولت از ولتاژ سیستم عامل کمتر است. دیودهای زنر از سری D814 با ولتاژ سیستم عامل حدود 10 ولت عملاً کاملاً مناسب هستند.

لازم به ذکر است که برای دستیابی به پایداری دمایی بهتر مبدل، لازم است از دیود زنر VD4 با TKN مثبت استفاده شود که در هنگام گرم شدن، کاهش افت ولتاژ در محل اتصال امیتر ترانزیستور VT2 را جبران می کند. بنابراین دیودهای زنر سری D814 مناسبتر از دیودهای زنر دقیق D818 هستند.

تعداد سیم پیچ های خروجی ترانسفورماتور (مشابه سیم پیچ II) را می توان افزایش داد، یعنی مبدل را می توان چند کاناله ساخت.

مطابق نمودار در شکل ساخته شده است. 4 مبدل هنگامی که ولتاژ ورودی در محدوده بسیار وسیعی (150...250 ولت) تغییر می کند، ولتاژهای خروجی را به خوبی تثبیت می کنند. با این حال، هنگام کار بر روی یک بار متغیر، به ویژه در مبدل های چند کاناله، نتایج تا حدودی بدتر است، زیرا زمانی که جریان بار در یکی از سیم پیچ ها تغییر می کند، انرژی بین همه سیم پیچ ها توزیع می شود. در این حالت تغییر ولتاژ فیدبک تغییر ولتاژ خروجی مبدل را با دقت کمتری منعکس می کند.

اگر ولتاژ سیستم عامل مستقیماً از ولتاژ خروجی تولید شود، می توان هنگام کار بر روی بار متغیر، تثبیت را بهبود بخشید. ساده ترین راه برای انجام این کار استفاده از یک مبدل ولتاژ ترانسفورماتور کم مصرف اضافی است که طبق هر یک از مدارهای شناخته شده مونتاژ شده است.

استفاده از مبدل ولتاژ اضافی در مورد منبع تغذیه چند کاناله نیز توجیه می شود. مبدل ولتاژ بالا یکی از ولتاژهای تثبیت شده را فراهم می کند (بالاترین آنها - در ولتاژهای بالا، فیلتر خازن در خروجی مبدل کارآمدتر است) و ولتاژهای باقی مانده، از جمله ولتاژ سیستم عامل، توسط یک ولتاژ اضافی تولید می شود. مبدل.

برای ساخت ترانسفورماتور، بهتر است از یک هسته مغناطیسی فریت زره پوش با شکاف در میله مرکزی استفاده شود که مغناطش خطی را تضمین می کند. اگر چنین مدار مغناطیسی وجود نداشته باشد، می توانید از یک فاصله دهنده با ضخامت 0.1 ... 0.3 میلی متر ساخته شده از PCB یا حتی کاغذ برای ایجاد شکاف استفاده کنید. همچنین می توان از هسته های مغناطیسی حلقه ای استفاده کرد.

اگرچه ادبیات نشان می دهد که برای مبدل هایی با اتصال دیود "معکوس" در این مقاله، فیلتر خروجی می تواند کاملا خازنی باشد، استفاده از فیلترهای LC می تواند ریپل ولتاژ خروجی را بیشتر کاهش دهد.

برای عملکرد ایمن IVEP، باید از یک مقاومت اصلاح (R5 در شکل 4) با عایق کاری خوب موتور استفاده شود. سیم پیچ های ترانسفورماتور که به صورت گالوانیکی به ولتاژ اصلی متصل می شوند، باید به طور قابل اعتمادی از خروجی عایق بندی شوند. همین امر در مورد سایر عناصر رادیویی نیز صدق می کند.

مانند هر منبع تغذیه با تبدیل فرکانس، منبع تغذیه توصیف شده باید به یک محافظ الکترومغناطیسی و یک فیلتر ورودی مجهز باشد.

ایمنی راه اندازی مبدل توسط یک ترانسفورماتور شبکه با نسبت تبدیل برابر با واحد تضمین می شود. با این حال، بهتر است از یک LATR متصل به سری و یک ترانسفورماتور ایزوله استفاده کنید.

روشن کردن مبدل بدون بار به احتمال زیاد منجر به خرابی ترانزیستور سوئیچینگ قدرتمند می شود. بنابراین، قبل از شروع به تنظیم، بار معادل را وصل کنید. پس از روشن شدن، ابتدا باید ولتاژ مقاومت R3 را با اسیلوسکوپ بررسی کنید - باید در مرحله t n به صورت خطی افزایش یابد. اگر خطی بودن شکسته شود، به این معنی است که مدار مغناطیسی وارد حالت اشباع شده و ترانسفورماتور باید دوباره محاسبه شود. با استفاده از یک پروب ولتاژ بالا، سیگنال را در کلکتور ترانزیستور سوئیچینگ بررسی کنید - کاهش پالس باید کاملاً تند باشد و ولتاژ روی ترانزیستور باز باید کم باشد. در صورت لزوم، باید تعداد دور سیم پیچ پایه و مقاومت مقاومت R2 را در مدار پایه ترانزیستور تنظیم کنید.

بعد، می توانید سعی کنید ولتاژ خروجی مبدل را با مقاومت R5 تغییر دهید. در صورت لزوم، تعداد چرخش سیم پیچ سیستم عامل را تنظیم کنید و یک دیود زنر VD4 را انتخاب کنید. هنگام تغییر ولتاژ ورودی و بار، عملکرد مبدل را بررسی کنید.

در شکل شکل 5 نمودار IVEP را برای یک برنامه نویس ROM به عنوان نمونه ای از استفاده از مبدل ساخته شده بر اساس اصل پیشنهادی نشان می دهد.

پارامترهای منبع در جدول آورده شده است. 1.

هنگامی که ولتاژ شبکه از 140 به 240 ولت تغییر می کند، ولتاژ در خروجی منبع 28 ولت در محدوده 27.6 ... 28.2 ولت است. منبع +5 V - 4.88...5 V.

خازن های C1-SZ و سلف L1 یک فیلتر شبکه ورودی را تشکیل می دهند که انتشار تداخل فرکانس بالا توسط مبدل را کاهش می دهد. مقاومت R1 پالس جریان شارژ خازن C4 را هنگامی که مبدل روشن است محدود می کند.

مدار R3C5 نوسانات ولتاژ ترانزیستور VT1 را صاف می کند (مدار مشابهی در شکل های قبلی نشان داده نشده است).

یک مبدل معمولی بر روی ترانزیستورهای VT3، VT4 مونتاژ می شود و دو ولتاژ دیگر را از ولتاژ خروجی +28 V تولید می کند: +5 V و -5 V و همچنین ولتاژ OS. به طور کلی، IVEP ولتاژ تثبیت شده +28 V را ارائه می دهد. پایداری دو ولتاژ خروجی دیگر با تغذیه یک مبدل اضافی از منبع +28 ولت و بار نسبتاً ثابت در این کانال ها تضمین می شود.

IVEP محافظت در برابر تجاوز از ولتاژ خروجی +28 ولت تا 29 ولت را فراهم می کند. هنگامی که از ولتاژ فراتر رود، تریاک VS1 منبع +28 ولت را باز و بسته می کند. منبع تغذیه صدای جیر جیر بلندی را منتشر می کند. جریان عبوری از تریاک 0.75 آمپر است.

ترانزیستور VT1 بر روی یک هیت سینک کوچک ساخته شده از صفحه آلومینیومی به ابعاد 40 (30 میلی متر) نصب می شود.به جای ترانزیستور KT828A می توانید از سایر دستگاه های ولتاژ بالا با ولتاژ حداقل 600 ولت و جریان بیش از 1 استفاده کنید. به عنوان مثال، KT826B، KT828B، KT838A.

به جای ترانزیستور KT3102A، می توانید از هر سری KT3102 استفاده کنید. ترانزیستورهای KT815G را می توان با KT815V، KT817V، KT817G جایگزین کرد. دیودهای یکسو کننده (به جز VD1) باید با فرکانس های بالا مانند سری KD213 و غیره استفاده شوند. توصیه می شود از خازن های فیلتر اکسید سری K52، ETO استفاده کنید. خازن C5 باید حداقل ولتاژ 600 ولت داشته باشد.

ترایاک TS106-10 (VS1) صرفاً به دلیل اندازه کوچک آن استفاده می شود. تقریباً هر نوع SCR که بتواند جریانی در حدود 1 A را تحمل کند مناسب است، از جمله سری KU201. با این حال، تریستور باید با توجه به حداقل جریان کنترل انتخاب شود.

لازم به ذکر است که در یک مورد خاص (با مصرف جریان نسبتاً کم از منبع) می توان بدون مبدل دوم با ساخت مبدل مطابق مدار در شکل 1 انجام داد. 4 با سیم پیچ اضافی برای کانال های +5 ولت و -5 ولت و تثبیت کننده های خطی سری KR142. استفاده از یک مبدل اضافی به دلیل تمایل به انجام مطالعات مقایسه ای IVEP های مختلف و اطمینان از اینکه گزینه پیشنهادی تثبیت ولتاژ خروجی بهتری را فراهم می کند ایجاد می شود.

پارامترهای ترانسفورماتورها و چوک ها در جدول آورده شده است. 2.

جدول 2
تعیین	هسته مغناطیسی		تعداد دورها
	B26 M1000 با شکاف در میله مرکزی			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 در دو سیم تا پر شود
	K17.5x8x5 M2000NM1
	K16x10x4.5 M2000NM1
	K12x5x5.5 M2000NM1

هسته مغناطیسی برای ترانسفورماتور T1 از چوک فیلتر منبع تغذیه درایو روی دیسک های مغناطیسی قابل جابجایی رایانه های سری ES استفاده می شود.

انواع مدارهای مغناطیسی چوک L1-L4 حیاتی نیستند.

منبع مطابق روش بالا تنظیم می شود، اما ابتدا باید با حرکت دادن لغزنده مقاومت R10 به موقعیت پایین مطابق نمودار، حفاظت اضافه ولتاژ را خاموش کرد. پس از راه اندازی IVEP، باید از مقاومت R5 برای تنظیم ولتاژ خروجی روی +29 ولت استفاده کنید و با چرخش آهسته نوار لغزنده مقاومت R10، به آستانه باز شدن triac VS1 برسید. سپس منبع را خاموش کنید، نوار لغزنده مقاومت R5 را به سمت کاهش ولتاژ خروجی بچرخانید، منبع را روشن کنید و از مقاومت R5 برای تنظیم ولتاژ خروجی روی 28 ولت استفاده کنید.

لازم به ذکر است: از آنجایی که ولتاژهای خروجی 5+ و 5- ولت به ولتاژ 28+ ولت بستگی دارد و جدا از آن تنظیم نمی شود، بسته به پارامترهای عناصر مورد استفاده و جریان یک بار خاص، ممکن است برای انتخاب تعداد دور سیم پیچ های ترانسفورماتور T2 لازم باشد.

ادبیات

1. Bas A. A.، Milovzorov V. P.، Musolin A. K.منابع تغذیه ثانویه با ورودی بدون ترانسفورماتور. - م.: رادیو و ارتباطات، 1366.

برای عملکرد عادی لوازم خانگی، ولتاژ پایدار مورد نیاز است. به عنوان یک قاعده، خرابی های مختلفی می تواند در شبکه رخ دهد. ولتاژ از 220 ولت ممکن است منحرف شود و دستگاه ممکن است خراب شود. لامپ ها اولین کسانی هستند که ضربه می خورند. اگر لوازم خانگی را در خانه در نظر بگیریم، تلویزیون، تجهیزات صوتی و سایر وسایلی که از برق کار می کنند ممکن است آسیب ببینند.

در این شرایط یک تثبیت کننده ولتاژ پالس به کمک افراد می آید. او کاملاً قادر است با جهش هایی که روزانه رخ می دهد کنار بیاید. بسیاری از مردم نگران این سوال هستند که افت ولتاژ چگونه رخ می دهد و به چه چیزی متصل می شود. آنها عمدتاً به بار روی ترانسفورماتور بستگی دارند. امروزه تعداد وسایل برقی در ساختمان های مسکونی به طور مداوم در حال افزایش است. در نتیجه تقاضا برای برق افزایش می یابد.

همچنین باید در نظر گرفت که کابل ها ممکن است به یک ساختمان مسکونی که قبلا قدیمی شده اند گذاشته شود. به نوبه خود، سیم کشی آپارتمان در بیشتر موارد برای بارهای سنگین طراحی نشده است. برای محافظت از تجهیزات خود در خانه، باید با جزئیات بیشتری با طراحی تثبیت کننده های ولتاژ و همچنین اصل عملکرد آنها آشنا شوید.

تثبیت کننده چه وظایفی را انجام می دهد؟

به طور عمده، یک تثبیت کننده ولتاژ سوئیچینگ به عنوان یک کنترل کننده شبکه عمل می کند. تمام پرش ها توسط او نظارت می شود و حذف می شود. در نتیجه، تجهیزات ولتاژ پایدار دریافت می کنند. تداخل الکترومغناطیسی نیز توسط تثبیت کننده در نظر گرفته می شود و نمی تواند بر عملکرد دستگاه ها تأثیر بگذارد. بنابراین، شبکه از ازدحام خلاص می شود و موارد عملا حذف می شوند.

دستگاه تثبیت کننده ساده

اگر یک ولتاژ پالس استاندارد را در نظر بگیریم، تنها یک ترانزیستور در آن نصب شده است. به عنوان یک قاعده، آنها به طور انحصاری از نوع سوئیچینگ استفاده می شوند، زیرا امروزه آنها کارآمدتر تلقی می شوند. در نتیجه می توان کارایی دستگاه را تا حد زیادی افزایش داد.

دومین عنصر مهم تثبیت کننده ولتاژ سوئیچینگ باید دیود نامیده شود. در طرح معمول، شما نمی توانید بیش از سه مورد از آنها را پیدا کنید. آنها با استفاده از دریچه گاز به یکدیگر متصل می شوند. فیلترها برای عملکرد عادی ترانزیستورها مهم هستند. آنها در ابتدا و همچنین در انتهای زنجیره نصب می شوند. در این حالت واحد کنترل وظیفه عملکرد خازن را بر عهده دارد. یک تقسیم کننده مقاومت جزء جدایی ناپذیر آن در نظر گرفته می شود.

چگونه کار می کند؟

بسته به نوع دستگاه، اصل عملکرد تثبیت کننده ولتاژ پالس ممکن است متفاوت باشد. با نگاهی به مدل استاندارد می توان گفت که جریان اول به ترانزیستور اعمال می شود. در این مرحله دگرگونی آن صورت می گیرد. در مرحله بعد، دیودها روشن می شوند که مسئولیت آنها شامل انتقال سیگنال به خازن است. با کمک فیلترها تداخل الکترومغناطیسی از بین می رود. در این لحظه، خازن نوسانات ولتاژ را صاف می کند و جریان عبوری از سلف از طریق تقسیم کننده مقاومتی برای تبدیل به ترانزیستورها باز می گردد.

دستگاه های خانگی

می توانید با دستان خود یک تثبیت کننده ولتاژ پالس بسازید، اما آنها قدرت کمی خواهند داشت. در این مورد، رایج ترین مقاومت ها نصب می شوند. اگر از بیش از یک ترانزیستور در یک دستگاه استفاده کنید، می توانید به بازده بالایی دست پیدا کنید. یک کار مهم در این زمینه نصب فیلترها است. آنها بر حساسیت دستگاه تأثیر می گذارند. به نوبه خود، ابعاد دستگاه اصلا مهم نیست.

استابلایزر با یک ترانزیستور

یک تثبیت کننده ولتاژ DC سوئیچینگ از این نوع می تواند بازدهی 80% داشته باشد. به عنوان یک قاعده، آنها فقط در یک حالت کار می کنند و فقط می توانند با تداخل شبکه جزئی مقابله کنند.

بازخورد در این مورد کاملاً وجود ندارد. ترانزیستور در مدار تثبیت کننده ولتاژ سوئیچینگ استاندارد بدون کلکتور کار می کند. در نتیجه بلافاصله ولتاژ زیادی به خازن اعمال می شود. یکی دیگر از ویژگی های متمایز دستگاه های این نوع سیگنال ضعیف است. آمپلی فایرهای مختلف می توانند این مشکل را حل کنند.

در نتیجه می توان به عملکرد بهتر ترانزیستورها دست یافت. مقاومت دستگاه در مدار باید در پشت قرار گیرد در این صورت امکان عملکرد بهتر دستگاه وجود خواهد داشت. به عنوان یک تنظیم کننده در مدار، تثبیت کننده ولتاژ ثابت پالسی دارای یک واحد کنترل است. این عنصر قابلیت تضعیف و همچنین افزایش قدرت ترانزیستور را دارد. این پدیده با کمک چوک هایی که به دیودهای موجود در سیستم متصل می شوند رخ می دهد. بار روی رگولاتور از طریق فیلترها کنترل می شود.

تثبیت کننده های ولتاژ نوع کلیدی

چرا جبران کننده نصب کنیم؟

در بیشتر موارد جبران کننده ها نقش ثانویه را در تثبیت کننده دارند. با تنظیم تکانه ها مرتبط است. ترانزیستورها عمدتاً با این مشکل کنار می آیند. با این حال، جبران کننده ها هنوز مزایای خود را دارند. در این مورد، بستگی زیادی به این دارد که کدام دستگاه ها به منبع برق متصل هستند.

اگر در مورد تجهیزات رادیویی صحبت می کنیم، یک رویکرد ویژه مورد نیاز است. این با ارتعاشات مختلفی همراه است که توسط چنین دستگاهی به طور متفاوتی درک می شود. در این مورد، جبران کننده ها می توانند به ترانزیستورها در تثبیت ولتاژ کمک کنند. نصب فیلترهای اضافی در مدار، به عنوان یک قاعده، وضعیت را بهبود نمی بخشد. در عین حال، آنها به شدت بر کارایی تأثیر می گذارند.

معایب جداسازی گالوانیکی

عایق های گالوانیکی برای انتقال سیگنال بین عناصر مهم سیستم نصب می شوند. مشکل اصلی آنها را می توان تخمین نادرست ولتاژ ورودی نامید. این اغلب با مدل های قدیمی تثبیت کننده ها اتفاق می افتد. کنترل کننده های موجود در آنها قادر به پردازش سریع اطلاعات و اتصال خازن ها به کار نیستند. در نتیجه، دیودها اول از همه آسیب می بینند. اگر سیستم فیلتراسیون پشت مقاومت ها در مدار الکتریکی نصب شده باشد، آنها به سادگی می سوزند.

سلام. بررسی تثبیت کننده ولتاژ (یا جریان) خطی یکپارچه LM317 با قیمت هر عدد 18 سنت را مورد توجه شما قرار می دهم. در یک فروشگاه محلی، چنین تثبیت کننده ای هزینه بیشتری دارد، به همین دلیل است که من به این مقدار علاقه مند شدم. تصمیم گرفتم بررسی کنم که چه چیزی با آن قیمت فروخته می شود و معلوم شد که تثبیت کننده کاملاً با کیفیت است، اما در زیر در مورد آن بیشتر توضیح می دهیم.
این بررسی شامل آزمایش در حالت تثبیت کننده ولتاژ و جریان و همچنین بررسی حفاظت در برابر گرمای بیش از حد است.
علاقه مندان لطفا...

کمی تئوری:

تثبیت کننده وجود دارد خطیو نبض.
تثبیت کننده خطییک تقسیم کننده ولتاژ است که ورودی آن با یک ولتاژ ورودی (ناپایدار) تغذیه می شود و ولتاژ خروجی (تثبیت شده) از بازوی پایینی تقسیم کننده حذف می شود. تثبیت با تغییر مقاومت یکی از بازوهای تقسیم کننده انجام می شود: مقاومت به طور مداوم حفظ می شود تا ولتاژ در خروجی تثبیت کننده در محدوده تعیین شده باشد. با نسبت زیاد ولتاژ ورودی/خروجی، تثبیت کننده خطی راندمان پایینی دارد، زیرا بیشتر توان Pdis = (Uin - Uout) * به عنوان گرما روی عنصر کنترل پخش می شود. بنابراین، عنصر کنترل باید بتواند توان کافی را از بین ببرد، یعنی باید بر روی رادیاتور منطقه مورد نیاز نصب شود.
مزیت - فایده - سود - منفعتتثبیت کننده خطی - سادگی، عدم تداخل و تعداد کمی از قطعات استفاده شده است.
نقص- راندمان کم، تولید حرارت بالا.
تثبیت کننده سوئیچینگولتاژ یک تثبیت کننده ولتاژ است که در آن عنصر تنظیم کننده در حالت سوئیچینگ کار می کند، یعنی بیشتر اوقات یا در حالت قطع است، زمانی که مقاومت آن حداکثر است، یا در حالت اشباع - با حداقل مقاومت، یعنی آن می تواند به عنوان یک سوئیچ در نظر گرفته شود. یک تغییر آرام در ولتاژ به دلیل وجود یک عنصر یکپارچه رخ می دهد: ولتاژ با انباشته شدن انرژی افزایش می یابد و با رها شدن در بار کاهش می یابد. این حالت عملکرد می تواند به طور قابل توجهی تلفات انرژی را کاهش دهد و همچنین شاخص های وزن و اندازه را بهبود بخشد، اما ویژگی های خاص خود را دارد.
مزیت - فایده - سود - منفعتتثبیت کننده پالس - راندمان بالا، تولید حرارت کم.
نقص- تعداد بیشتری از عناصر، وجود تداخل.

قهرمان نقد:

این لات شامل 10 ریز مدار در یک بسته TO-220 است. تثبیت کننده ها در یک کیسه پلاستیکی پیچیده شده در فوم پلی اتیلن قرار گرفتند.






مقایسه با احتمالاً معروف ترین تثبیت کننده خطی 7805 برای 5 ولت در همان محفظه.

آزمایش کردن:
تثبیت کننده های مشابه توسط بسیاری از تولید کنندگان در اینجا تولید می شوند.
وضعیت پاها به شرح زیر است:
1 - تنظیم؛
2 - خروج؛
3 - ورودی
ما یک تثبیت کننده ولتاژ ساده را طبق نمودار دفترچه راهنما جمع می کنیم:


در اینجا چیزی است که ما با 3 موقعیت از مقاومت متغیر به دست آوردیم:
نتایج، صادقانه بگویم، خیلی خوب نیستند. من جرات ندارم اسمش را تثبیت کننده بگذارم.
بعد، تثبیت کننده را با یک مقاومت 25 اهم بارگذاری کردم و تصویر کاملاً تغییر کرد:

در مرحله بعد، تصمیم گرفتم وابستگی ولتاژ خروجی را به جریان بار بررسی کنم، که برای آن ولتاژ ورودی را روی 15 ولت تنظیم کردم، ولتاژ خروجی را با استفاده از یک مقاومت تریمر روی 5 ولت تنظیم کردم و خروجی را با یک مقاومت سیمی متغیر 100 اهم بارگذاری کردم. . این چیزی است که اتفاق افتاد:
به دست آوردن جریان بیش از 0.8 آمپر ممکن نبود، زیرا ولتاژ ورودی شروع به کاهش کرد (منبع تغذیه ضعیف است). در نتیجه این آزمایش، تثبیت کننده با رادیاتور تا 65 درجه گرم می شود:

برای بررسی عملکرد تثبیت کننده جریان، مدار زیر مونتاژ شد:


به جای یک مقاومت متغیر، از مقاومت ثابت استفاده کردم، در اینجا نتایج آزمایش آمده است:
تثبیت جریان نیز خوب است.
خوب، چگونه می توان بدون سوزاندن قهرمان، یک بررسی داشت؟ برای انجام این کار، تثبیت کننده ولتاژ را دوباره جمع کردم، 15 ولت را به ورودی اعمال کردم، خروجی را روی 5 ولت تنظیم کردم، یعنی. 10 ولت روی تثبیت کننده افتاد و آن را در 0.8 آمپر بارگذاری کرد، یعنی. 8 وات برق روی تثبیت کننده آزاد شد. رادیاتور حذف شد.
نتیجه در ویدیوی زیر نشان داده شد:

بله، حفاظت از گرمای بیش از حد نیز کار می کند؛ امکان سوزاندن تثبیت کننده وجود نداشت.

نتیجه:

تثبیت کننده کاملاً کار می کند و می تواند هم به عنوان تثبیت کننده ولتاژ (در صورت وجود بار) و هم به عنوان تثبیت کننده جریان استفاده شود. همچنین طرح‌های کاربردی مختلفی برای افزایش توان خروجی، استفاده از آن به عنوان شارژر باتری و غیره وجود دارد. با توجه به اینکه آفلاین می‌توانم چنین حداقلی را با قیمت 30 روبل و با قیمت 19 روبل خریداری کنم، هزینه موضوع کاملاً مناسب است. ، که به طور قابل توجهی گرانتر از مورد بررسی شده است.

با این کار اجازه بدهید مرخصی بگیرم، موفق باشید!

محصول برای نوشتن نقد توسط فروشگاه ارائه شده است. بررسی مطابق با بند 18 قوانین سایت منتشر شد.

من قصد خرید +37 را دارم اضافه کردن به علاقه مندی ها من نقد را دوست داشتم +59 +88

در این مقاله با موارد زیر آشنا خواهید شد:

هر یک از ما در زندگی خود از تعداد زیادی لوازم الکتریکی مختلف استفاده می کنیم. تعداد بسیار زیادی از آنها نیاز به برق ولتاژ پایین دارند. به عبارت دیگر برق مصرف می کنند که مشخصه آن ولتاژ 220 ولت نیست بلکه باید از یک تا 25 ولت داشته باشد.

البته برای تامین برق با این تعداد ولت از دستگاه های خاصی استفاده می شود. با این حال، مشکل در کاهش ولتاژ نیست، بلکه در حفظ سطح پایدار آن است.

برای این کار می توانید از دستگاه های تثبیت کننده خطی استفاده کنید. با این حال، چنین راه حلی یک لذت بسیار دست و پا گیر خواهد بود. این کار به طور ایده آل توسط هر تثبیت کننده ولتاژ سوئیچینگ انجام می شود.

تثبیت کننده پالس جدا شده

اگر دستگاه های تثبیت کننده پالسی و خطی را با هم مقایسه کنیم، تفاوت اصلی آنها در عملکرد عنصر کنترل است. در دستگاه های نوع اول، این عنصر مانند یک کلید عمل می کند. به عبارت دیگر یا در حالت بسته یا باز است.

عناصر اصلی دستگاه های تثبیت کننده پالس، عناصر تنظیم کننده و یکپارچه هستند. اولی تامین و قطع جریان الکتریکی را تضمین می کند. وظیفه دوم جمع آوری الکتریسیته و رهاسازی تدریجی آن به بار است.

اصل عملکرد مبدل های پالس

اصل عملکرد تثبیت کننده پالس

اصل اصلی کار این است که وقتی عنصر تنظیم کننده بسته است، انرژی الکتریکی در عنصر یکپارچه انباشته می شود. این تجمع با افزایش ولتاژ مشاهده می شود. پس از خاموش شدن عنصر کنترل، به عنوان مثال. خط منبع برق را باز می کند، جزء یکپارچه برق آزاد می کند و به تدریج ولتاژ را کاهش می دهد. به لطف این روش کار، دستگاه تثبیت کننده پالس انرژی زیادی مصرف نمی کند و می تواند ابعاد کوچکی داشته باشد.

عنصر تنظیم کننده می تواند یک تریستور، یک ترانزیستور دوقطبی یا یک ترانزیستور اثر میدانی باشد. چوک ها، باتری ها یا خازن ها می توانند به عنوان عناصر یکپارچه استفاده شوند.

توجه داشته باشید که دستگاه های تثبیت کننده پالس می توانند به دو روش مختلف عمل کنند. اولین مورد شامل استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) است. دومی یک ماشه اشمیت است. هر دو ماشه PWM و Schmitt برای کنترل سوئیچ های دستگاه تثبیت کننده استفاده می شوند.

تثبیت کننده با استفاده از PWM

یک تثبیت کننده ولتاژ DC سوئیچینگ، که بر اساس PWM عمل می کند، علاوه بر سوئیچ و یکپارچه کننده، شامل:

1. ژنراتور؛
2. تقویت کننده عملیاتی؛
3. تعدیل کننده

عملکرد کلید مستقیماً به سطح ولتاژ ورودی و چرخه کاری پالس ها بستگی دارد. آخرین مشخصه تحت تأثیر فرکانس ژنراتور و ظرفیت انتگرالگر است. هنگامی که سوئیچ باز می شود، فرآیند انتقال برق از یکپارچه ساز به بار آغاز می شود.

نمودار شماتیک یک تثبیت کننده PWM

در این حالت تقویت کننده عملیاتی سطوح ولتاژ خروجی و ولتاژ مرجع را مقایسه می کند، تفاوت را تعیین می کند و بهره مورد نیاز را به مدولاتور منتقل می کند. این مدولاتور پالس های تولید شده توسط ژنراتور را به پالس های مستطیلی تبدیل می کند.

پالس های نهایی با انحراف چرخه کاری یکسان مشخص می شوند که متناسب با اختلاف بین ولتاژ خروجی و ولتاژ مرجع است. این تکانه ها هستند که رفتار کلید را تعیین می کنند.

یعنی در یک چرخه کاری خاص، سوئیچ می تواند بسته یا باز شود. به نظر می رسد که تکانه ها نقش اصلی را در این تثبیت کننده ها ایفا می کنند. در واقع نام این دستگاه ها از اینجا آمده است.

مبدل ماشه اشمیت

آن دسته از دستگاه های تثبیت کننده پالس که از ماشه اشمیت استفاده می کنند، دیگر مانند دستگاه های قبلی تعداد قطعات زیادی ندارند. در اینجا عنصر اصلی ماشه اشمیت است که شامل یک مقایسه کننده است. وظیفه مقایسه کننده مقایسه سطح ولتاژ در خروجی و حداکثر سطح مجاز آن است.

تثبیت کننده با ماشه اشمیت

هنگامی که ولتاژ خروجی از حداکثر سطح خود فراتر رفت، ماشه به حالت صفر سوئیچ می شود و کلید را باز می کند. در این زمان سلف یا خازن تخلیه می شود. البته، ویژگی های جریان الکتریکی به طور مداوم توسط مقایسه کننده فوق نظارت می شود.

و سپس، هنگامی که ولتاژ به زیر سطح مورد نیاز کاهش می یابد، فاز "0" به فاز "1" تغییر می کند. بعد، کلید بسته می شود و جریان الکتریکی به داخل انتگرال جریان می یابد.

مزیت چنین تثبیت کننده ولتاژ پالسی این است که مدار و طراحی آن بسیار ساده است. با این حال، نمی توان آن را در همه موارد اعمال کرد.

شایان ذکر است که دستگاه های تثبیت کننده پالس فقط می توانند در جهت های خاصی کار کنند. منظور ما در اینجا این است که آنها می توانند صرفاً رو به پایین یا صرفاً رو به بالا باشند. همچنین دو نوع دیگر از این دستگاه ها وجود دارد، یعنی معکوس کننده و دستگاه هایی که می توانند خودسرانه ولتاژ را تغییر دهند.

طرح یک دستگاه تثبیت کننده پالس کاهنده

در آینده مدار دستگاه تثبیت کننده پالس کاهنده را در نظر خواهیم گرفت. این شامل:

1. ترانزیستور تنظیم یا هر نوع کلید دیگر.
2. سلف ها
3. خازن.
4. دیود.
5. بارها
6. دستگاه های کنترل

واحدی که منبع برق در آن انباشته خواهد شد از خود سیم پیچ (سلف) و یک خازن تشکیل شده است.

در حالی که سوئیچ (در مورد ما، ترانزیستور) متصل است، جریان به سیم پیچ و خازن جریان می یابد. دیود در حالت بسته است. یعنی نمی تواند جریان را عبور دهد.

انرژی اولیه توسط یک دستگاه کنترل کنترل می شود که در لحظه مناسب کلید را خاموش می کند یعنی در حالت قطع قرار می دهد. هنگامی که کلید در این حالت قرار می گیرد، جریانی که از سلف می گذرد کاهش می یابد.

تثبیت کننده پالس باک

در این حالت جهت ولتاژ در سلف تغییر می کند و در نتیجه جریان ولتاژی دریافت می کند که مقدار آن اختلاف بین نیروی الکتروموتور خود القای سیم پیچ و تعداد ولت در آن است. ورودی. در این زمان دیود باز می شود و سلف جریان را از طریق آن به بار می رساند.

هنگامی که منبع برق تمام شد، کلید وصل می شود، دیود بسته می شود و سلف شارژ می شود. یعنی همه چیز تکرار می شود.
یک تثبیت کننده ولتاژ سوئیچینگ افزایش دهنده به همان روشی که یک تنظیم کننده ولتاژ کاهش می یابد کار می کند. یک دستگاه تثبیت معکوس با یک الگوریتم عملیاتی مشابه مشخص می شود. البته کار او تفاوت هایی دارد.

تفاوت اصلی بین دستگاه تقویت کننده پالس این است که ولتاژ ورودی و ولتاژ سیم پیچ آن جهت یکسانی دارند. در نتیجه آنها خلاصه می شوند. در تثبیت کننده پالس ابتدا یک چوک و سپس یک ترانزیستور و یک دیود قرار می گیرد.

در دستگاه تثبیت معکوس، جهت EMF خود القایی سیم پیچ مانند دستگاه کاهنده است. در حالی که سوئیچ متصل است و دیود بسته می شود، خازن برق را تامین می کند. هر یک از این دستگاه ها را می توان با دستان خود مونتاژ کرد.

توصیه مفید: به جای دیودها، می توانید از سوئیچ ها (تریستور یا ترانزیستور) نیز استفاده کنید. با این حال، آنها باید عملیاتی را انجام دهند که مخالف کلید اصلی است. به عبارت دیگر وقتی کلید اصلی بسته می شود، به جای دیود باید کلید باز شود. و بالعکس.

بر اساس ساختار تعریف شده بالا از تثبیت کننده های ولتاژ با تنظیم پالس، می توان ویژگی هایی را که مزیت محسوب می شوند و کدام معایب هستند، مشخص کرد.

مزایای

مزایای این دستگاه ها عبارتند از:

1. دستیابی به چنین تثبیت بسیار آسانی است که با ضریب بسیار بالایی مشخص می شود.
2. راندمان سطح بالا. با توجه به اینکه ترانزیستور در یک الگوریتم سوئیچ کار می کند، اتلاف توان کم اتفاق می افتد. این اتلاف به طور قابل توجهی کمتر از دستگاه های تثبیت کننده خطی است.
3. توانایی یکسان سازی ولتاژ، که در ورودی می تواند در محدوده بسیار وسیعی نوسان داشته باشد. اگر جریان ثابت باشد، این محدوده می تواند از یک تا 75 ولت باشد. اگر جریان متناوب باشد، این محدوده می تواند بین 90-260 ولت در نوسان باشد.
4. عدم حساسیت به فرکانس ولتاژ ورودی و کیفیت منبع تغذیه.
5. پارامترهای خروجی نهایی کاملاً پایدار هستند حتی اگر تغییرات بسیار زیادی در جریان رخ دهد.
6. ریپل ولتاژی که از دستگاه پالس خارج می شود همیشه در محدوده میلی ولت است و به توان وسایل برقی متصل یا عناصر آنها بستگی ندارد.
7. تثبیت کننده همیشه به آرامی روشن می شود. این بدان معنی است که جریان خروجی با جهش مشخص نمی شود. اگرچه لازم به ذکر است که هنگام روشن شدن برای اولین بار، افزایش جریان زیاد است. اما برای تسطیح این پدیده از ترمیستورهایی استفاده می شود که TCR منفی دارند.
8. مقادیر کوچک جرم و اندازه.

ایرادات

1. اگر در مورد معایب این دستگاه های تثبیت کننده صحبت کنیم، آنها در پیچیدگی دستگاه هستند. با توجه به تعداد زیاد اجزای مختلف که می توانند به سرعت از کار بیفتند و روش خاص عملکرد، دستگاه نمی تواند از سطح بالایی از قابلیت اطمینان برخوردار باشد.
2. او مدام با ولتاژ بالا مواجه است. در حین کار، تعویض مکرر اتفاق می افتد و شرایط دمایی دشوار برای کریستال دیود مشاهده می شود. این به وضوح بر مناسب بودن برای اصلاح فعلی تأثیر می گذارد.
3. تعویض مکرر سوئیچ ها تداخل فرکانسی ایجاد می کند. تعداد آنها بسیار زیاد است و این یک عامل منفی است.

توصیه مفید: برای رفع این نقص باید از فیلترهای مخصوص استفاده کنید.

1. آنها هم در ورودی و هم در خروجی نصب می شوند و در مواردی که نیاز به تعمیر باشد نیز با مشکلاتی همراه است. در اینجا شایان ذکر است که یک غیر متخصص قادر به رفع خرابی نخواهد بود.
2. کار تعمیر را می توان توسط شخصی انجام داد که به خوبی در چنین مبدل های جریانی مسلط است و مهارت های لازم را دارد. به عبارت دیگر اگر چنین وسیله ای سوخته و کاربر آن هیچ اطلاعی از ویژگی های دستگاه ندارد، بهتر است آن را برای تعمیر به شرکت های تخصصی ببرید.
3. همچنین پیکربندی تثبیت کننده های ولتاژ سوئیچینگ، که ممکن است شامل 12 ولت یا تعداد دیگری از ولت باشد، برای افراد غیرمتخصص دشوار است.
4. اگر تریستور یا هر کلید دیگری از کار بیفتد، عواقب بسیار پیچیده ای ممکن است در خروجی ایجاد شود.
5. معایب شامل نیاز به استفاده از دستگاه هایی است که ضریب توان را جبران می کند. همچنین برخی از کارشناسان خاطرنشان می کنند که چنین دستگاه های تثبیت کننده گران هستند و نمی توانند به تعداد زیادی مدل ببالند.

حوزه های کاربردی

اما با وجود این، چنین تثبیت کننده هایی را می توان در بسیاری از مناطق استفاده کرد. با این حال، آنها بیشتر در تجهیزات ناوبری رادیویی و الکترونیک استفاده می شوند.

علاوه بر این، آنها اغلب برای تلویزیون های LCD و نمایشگرهای LCD، منابع تغذیه سیستم های دیجیتال و همچنین برای تجهیزات صنعتی که نیاز به جریان ولتاژ پایین دارند استفاده می شوند.

توصیه مفید: دستگاه های تثبیت کننده پالس اغلب در شبکه های AC استفاده می شوند. خود دستگاه ها چنین جریانی را به جریان مستقیم تبدیل می کنند و اگر نیاز به اتصال کاربرانی دارید که به جریان متناوب نیاز دارند، باید یک فیلتر صاف کننده و یکسو کننده را در ورودی وصل کنید.

شایان ذکر است که هر دستگاه ولتاژ پایین نیاز به استفاده از چنین تثبیت کننده هایی دارد. همچنین می توان از آنها برای شارژ مستقیم باتری های مختلف و تغذیه LED های پرقدرت استفاده کرد.

ظاهر

همانطور که در بالا ذکر شد، مبدل های جریان نوع پالس با اندازه های کوچک مشخص می شوند. بسته به محدوده ولتاژ ورودی که برای آن طراحی شده اند، اندازه و ظاهر آنها بستگی دارد.

اگر آنها طوری طراحی شده باشند که با ولتاژهای ورودی بسیار پایین کار کنند، ممکن است از یک جعبه پلاستیکی کوچک تشکیل شده باشند که تعداد مشخصی سیم از آن خارج می شود.

تثبیت کننده ها که برای تعداد زیادی ولت ورودی طراحی شده اند، یک ریزمدار هستند که تمام سیم ها در آن قرار دارند و تمام اجزا به آن متصل هستند. شما قبلاً در مورد آنها یاد گرفته اید.

ظاهر این دستگاه های تثبیت کننده به هدف عملکردی آنها نیز بستگی دارد. اگر آنها یک خروجی ولتاژ تنظیم شده (متناوب) ارائه دهند، تقسیم کننده مقاومت خارج از مدار مجتمع قرار می گیرد. در صورتی که تعداد ثابتی ولت از دستگاه خارج شود، این تقسیم کننده از قبل در خود ریزمدار قرار دارد.

ویژگی های مهم

هنگام انتخاب یک تثبیت کننده ولتاژ سوئیچینگ که می تواند 5 ولت ثابت یا تعداد دیگری ولت تولید کند، به تعدادی ویژگی توجه کنید.

اولین و مهمترین مشخصه مقادیر حداقل و حداکثر ولتاژی است که در خود تثبیت کننده گنجانده می شود. حدود بالا و پایین این مشخصه قبلاً ذکر شده است.

دومین پارامتر مهم بالاترین سطح جریان خروجی است.

سومین مشخصه مهم سطح ولتاژ خروجی اسمی است. به عبارت دیگر، طیف کمیت هایی که در آن می توان یافت. شایان ذکر است که بسیاری از کارشناسان ادعا می کنند که حداکثر ولتاژ ورودی و خروجی برابر است.

با این حال، در واقعیت این مورد نیست. دلیل این امر کاهش ولتاژ ورودی در ترانزیستور سوئیچ است. در نتیجه تعداد کمی ولت در خروجی کمتر است. برابری تنها زمانی رخ می دهد که جریان بار بسیار کم باشد. همین امر در مورد حداقل مقادیر نیز صدق می کند.

یکی از مشخصه های مهم هر مبدل پالس، دقت ولتاژ خروجی است.

توصیه مفید: هنگامی که دستگاه تثبیت کننده خروجی تعداد ثابتی ولت ارائه می دهد باید به این نشانگر توجه کنید.

دلیل این امر این است که مقاومت در وسط مبدل قرار گرفته و عملکرد دقیق آن در تولید مشخص می شود. هنگامی که تعداد ولت های خروجی توسط کاربر تنظیم می شود، دقت نیز تنظیم می شود.

با استفاده از تراشه LM2596 می توانید یک منبع ولتاژ تثبیت شده را مونتاژ کنید که بر اساس آن می توان یک منبع تغذیه آزمایشگاهی سوئیچینگ ساده و قابل اعتماد با محافظت از اتصال کوتاه را آسان کرد.

بیایید ابتدا نگاهی دقیق تر به LM2596 بیندازیم:

پینوت LM2596T

پینوت LM2596S

ویژگی های تراشه

• ولتاژ ورودی - از 2.4 تا 40 ولت (تا 60 ولت در نسخه HV)
• ولتاژ خروجی - ثابت یا قابل تنظیم (از 1.2 تا 37 ولت)
• جریان خروجی - تا 3 آمپر (با خنک کننده خوب - تا 4.5 آمپر)
• فرکانس تبدیل - 150 کیلوهرتز
• محفظه - TO220-5 (نصب از طریق سوراخ) یا D2PAK-5 (نصب سطحی)
• راندمان - 70-75٪ در ولتاژهای پایین، تا 95٪ در ولتاژهای بالا.

جزئیات بیشتر:

ویژگی های LM2596-3.3

ویژگی های LM2596-5.0

مشخصات LM2596-12

مشخصات LM2596-ADJ

بلوک دیاگرام LM2596

نمودار اتصال LM2596

مدار تثبیت کننده ولتاژ 5 ولت با اینورتر قطبی در LM2596-5.0

تثبیت کننده ولتاژ قابل تنظیم بر اساس تراشه LM2596T است.

این ریز مدار در حالت پالس کار می کند و به همین دلیل دارای راندمان بالایی است که به آن اجازه می دهد تا جریانی را تا 2 آمپر بدون نیاز به هیت سینک عبور دهد. برای باری با جریان مصرفی بیش از 2 آمپر، لازم است از یک هیت سینک (رادیاتور) با سطح حداقل 100 سانتی متر مربع استفاده شود. هیت سینک با استفاده از خمیر رسانای گرما نوع KPT-8 به ریز مدار متصل می شود.

دستگاه را می توان با هر ولتاژ خروجی ثابت دیگری پیکربندی کرد. برای انجام این کار، باید R2 را با یک مقاومت محاسبه شده با فرمول زیر جایگزین کنید: R2 = R1 * (Vout / Vref-1) یا R2 = 1210 * (Vout /1.23 - 1)

LM2596 دارای حفاظت حرارتی برای گرمای بیش از حد و همچنین محدودیت جریان خروجی تا 3 A است. اگر این دستگاه از یک ترانسفورماتور شبکه کاهنده با پل دیودی تغذیه می شود، ظرفیت خازن C1 باید به 2200 میکروF افزایش یابد. به عنوان دیود محافظ D1 می توانید از دیود شاتکی از نوع 1N5822 استفاده کنید.

همچنین باید به دقت اطمینان حاصل کنید که مدار op-amp هیجان زده نمی شود و به حالت لیزر نمی رود. برای این کار سعی کنید طول همه هادی ها و به خصوص مسیر متصل به پین ​​را کاهش دهید. 2 LM2596. آپمپ را در نزدیکی این ردیابی قرار ندهید، بلکه دیود و خازن فیلتر را نزدیک‌تر به بدنه LM2596 قرار دهید و از حداقل ناحیه حلقه زمین متصل به این عناصر اطمینان حاصل کنید.

تثبیت کننده ولتاژ آماده بر اساس تراشه های LM2596S و LM317دارای نشانگر دیجیتال ولتاژ ورودی یا خروجی

P O P U L A R N O E:

با در نظر گرفتن بلوک دیاگرام منبع تغذیه نوع AT، می توان آن را به چند بخش اصلی تقسیم کرد.