Pateicoties augstajai efektivitātei, komutācijas sprieguma stabilizatori pēdējā laikā ir kļuvuši arvien izplatītāki, lai gan parasti tie ir sarežģītāki un satur lielāku skaitu elementu. Tā kā iekšā siltumenerģija tiek pārveidota tikai neliela daļa no impulsa stabilizatoram piegādātās enerģijas, tā izejas tranzistori uzsilst mazāk, tāpēc, samazinot siltuma izlietnes laukumu, tiek samazināts ierīces svars un izmēri.

Ievērojams stabilizatoru pārslēgšanas trūkums ir augstfrekvences viļņošanās pie izejas, kas ievērojami sašaurina to diapazonu. praktiska izmantošana- Visbiežāk komutācijas stabilizatorus izmanto, lai darbinātu ierīces digitālajās mikroshēmās.

Stabilizatoru ar izejas spriegumu, kas ir zemāks par ieejas spriegumu, var montēt uz trim tranzistoriem (6.1. att.), no kuriem divi (VT1, VT2) veido galveno regulējošo elementu, bet trešais (VTZ) ir kļūdas signāla pastiprinātājs.

Rīsi. 6.1. Komutācijas sprieguma regulatora shēma ar efektivitāti 84%.

Ierīce darbojas pašoscilācijas režīmā. Pozitīvais atgriezeniskās saites spriegums no kompozītmateriāla tranzistora VT1 kolektora caur kondensatoru C2 nonāk tranzistora VT2 bāzes ķēdē.

Salīdzināšanas elements un neatbilstības signāla pastiprinātājs ir VTZ tranzistora kaskāde. Tā emitētājs ir savienots ar atsauces sprieguma avotu - Zenera diode VD2, bet bāze - ar izejas sprieguma dalītāju R5 - R7.

Komutācijas stabilizatoros regulējošais elements darbojas atslēgas režīmā, tāpēc izejas spriegums tiek regulēts, mainot atslēgas darba ciklu. Tranzistora VT1 ieslēgšana / izslēgšana ar tranzistora VTZ signālu kontrolē tranzistoru VT2. Brīžos, kad tranzistors VT1 ir atvērts, induktorā L1, pateicoties slodzes strāvas plūsmai, tiek uzkrāta elektromagnētiskā enerģija. Pēc tranzistora aizvēršanas uzkrātā enerģija caur diodi VD1 tiek nodota slodzei. Stabilizatora izejas sprieguma pulsāciju izlīdzina filtrs L1, NW.

Stabilizatora raksturlielumus pilnībā nosaka tranzistora VT1 un diodes VD1 īpašības, kuru ātrumam jābūt maksimālam. Ar ieejas spriegumu 24 V, izejas spriegumu 15 V un slodzes strāvu 1 A, izmērītā efektivitāte bija 84%.

Induktoram L1 ir 100 stieples apgriezieni ar diametru 0,63 mm uz K26x16x12 ferīta gredzena ar magnētisko caurlaidību 100. Tā induktivitāte pie nobīdes strāvas 1 A ir aptuveni 1 mH.

Vienkārša komutācijas regulatora diagramma ir parādīta attēlā. 6.2. Induktori L1 un L2 ir uztīti uz plastmasas rāmjiem, kas ievietoti B22 bruņu magnētiskajos serdeņos, kas izgatavoti no M2000NM ferīta. Drosele L1 satur 18 apgriezienus 7 vadu saišķa PEV-1 0,35. Starp tās magnētiskās ķēdes kausiem ir ievietota 0,8 mm bieza blīve. Induktora tinuma L1 aktīvā pretestība ir 27 mΩ. Droselei L2 ir 9 pagriezieni no 10 vadu saišķa PEV-1 0,35. Atstarpe starp tā kausiem ir 0,2 mm, tinuma aktīvā pretestība ir 13 mΩ. Blīves var izgatavot no cieta karstumizturīga materiāla – tekstolīta, vizlas, elektriskā kartona. Skrūvei, kas nostiprina magnētiskās ķēdes kausus, jābūt izgatavotai no nemagnētiska materiāla.

Rīsi. 6.2. Vienkārša atslēgas sprieguma regulatora shēma ar efektivitāti 60%.

Lai izveidotu stabilizatoru, tā izejai ir pievienota slodze ar pretestību 5 ... 7 omi un jaudu 10 vati. Izvēloties rezistoru R7, tiek iestatīts nominālais izejas spriegums, pēc tam palielināta slodzes strāva līdz 3 A un, izvēloties kondensatora C4 vērtību, tiek iestatīta ģenerēšanas frekvence (aptuveni 18 ... 20 kHz), pie kuras tiek iestatīta slodzes strāva. augstfrekvences sprieguma pārspriegumi uz kondensatora C3 ir minimāli.

Stabilizatora izejas spriegumu var palielināt līdz 8 ... 10V, palielinot rezistora R7 vērtību un iestatot jaunu darba frekvences vērtību. Šajā gadījumā palielināsies arī VTZ tranzistora izkliedētā jauda.

Komutācijas regulatoru ķēdēs ir vēlams izmantot elektrolītiskie kondensatori K52-1. Nepieciešamo kapacitātes vērtību iegūst, paralēli pieslēdzot kondensatorus.

Galvenā specifikācijas:

Ieejas spriegums, V - 15 ... 25.

Izejas spriegums, V - 5.

Maksimālā slodzes strāva, A - 4.

Izejas sprieguma pulsācija pie slodzes strāvas 4 A visā ieejas spriegumu diapazonā, mV, ne vairāk kā - 50.

Efektivitāte, %, ne mazāk kā - 60.

Darba frekvence pie ieejas sprieguma 20 b un slodzes strāva 3A, kHz - 20.

Salīdzinot ar iepriekšējo pārslēgšanas regulatora versiju jauns dizains A. A. Mironovs (6.3. att.) uzlaboja un uzlaboja tā raksturlielumus, piemēram, efektivitāti, izejas sprieguma stabilitāti, pārejas procesa ilgumu un raksturu, pakļaujoties impulsa slodzei.

Rīsi. 6.3. Komutācijas sprieguma stabilizatora shēma.

Izrādījās, ka prototipa darbības laikā (6.2. att.) caur salikto atslēgas tranzistoru notiek tā sauktā caurejošā strāva. Šī strāva parādās tajos brīžos, kad pēc salīdzināšanas mezgla signāla atveras atslēgas tranzistors, un pārslēgšanas diodei vēl nav bijis laika aizvērties. Šādas strāvas klātbūtne rada papildu zudumus tranzistora un diodes sildīšanai un samazina ierīces efektivitāti.

Vēl viens trūkums ir ievērojama izejas sprieguma pulsācija pie slodzes strāvas, kas ir tuvu robežai. Lai cīnītos pret viļņošanos, stabilizatorā tika ievietots papildu izejas LC filtrs (L2, C5) (6.2. att.). Izejas sprieguma nestabilitāti no slodzes strāvas izmaiņām iespējams samazināt, tikai samazinot induktora L2 aktīvo pretestību. Pārejas procesa dinamikas uzlabošana (jo īpaši tā ilguma samazināšana) ir saistīta ar nepieciešamību samazināt induktivitātes induktivitāti, taču tas neizbēgami palielinās izejas sprieguma pulsāciju.

Tāpēc izrādījās ieteicams izslēgt šo izejas filtru un palielināt kondensatora C2 kapacitāti 5 ... 10 reizes ( paralēlais savienojums vairāki kondensatori akumulatorā).

Ķēde R2, C2 oriģinālajā stabilizatorā (6.2. att.) praktiski nemaina izejas strāvas samazināšanās ilgumu, tāpēc to var noņemt (aizvērt rezistoru R2), un var palielināt rezistora R3 pretestību. līdz 820 omiem. Bet tad, palielinoties ieejas spriegumam no 15 6 līdz 25 6, strāva, kas plūst caur rezistoru R3 (sākotnējā ierīcē), palielināsies 1,7 reizes, un izkliedes jauda palielināsies 3 reizes (līdz 0,7 W). ). Pieslēdzot apakšējo rezistoru R3 atbilstoši izejas ķēdei (modificētā stabilizatora ķēdē tas ir rezistors R2) pie kondensatora C2 pozitīvā spailes, šo efektu var vājināt, bet pretestībai R2 (6.3. att.) samazināt līdz 620 omiem.

Viens no efektīvākajiem veidiem, kā tikt galā ar caurplūdes strāvu, ir palielināt strāvas pieauguma laiku caur atvērto taustiņu tranzistoru. Pēc tam, kad tranzistors ir pilnībā atvērts, strāva caur VD1 diodi samazināsies līdz gandrīz nullei. To var panākt, ja strāvas forma caur atslēgas tranzistoru ir tuvu trīsstūrveida formai. Kā liecina aprēķins, lai iegūtu šādu strāvas formu, uzglabāšanas induktora L1 induktivitāte nedrīkst pārsniegt 30 μH.

Vēl viens veids ir izmantot ātrāku komutācijas diodi VD1, piemēram, KD219B (ar Šotkija barjeru). Šādām diodēm ir lielāks ātrums un mazāks sprieguma kritums pie tās pašas tiešās strāvas, salīdzinot ar parastajām silīcija augstfrekvences diodēm. Kondensators C2 tips K52-1.

Ierīces parametru uzlabojumus var iegūt arī mainot atslēgas tranzistora darbības režīmu. Spēcīga VTZ tranzistora darbības iezīme oriģinālajos un uzlabotajos stabilizatoros ir tāda, ka tas darbojas aktīvā režīmā, nevis piesātinātā režīmā, un tāpēc tam ir augsts strāvas pārvades koeficients un tas ātri aizveras. Tomēr, ņemot vērā palielinātu spriegumu uz tā atvērtā stāvoklī, izkliedētā jauda ir 1,5 ... 2 reizes lielāka par minimālo sasniedzamo vērtību.

Atslēgas tranzistora spriegumu var samazināt, pieliekot VT2 tranzistora emitētājam pozitīvu (attiecībā pret pozitīvo barošanas vadu) nobīdes spriegumu (sk. 6.3. att.). Regulējot stabilizatoru, tiek izvēlēta nepieciešamā nobīdes sprieguma vērtība. Ja to darbina taisngriezis, kas savienots ar tīkla transformatoru, tad, lai iegūtu slīpo spriegumu, varat nodrošināt atsevišķs tinums uz transformatora. Tomēr šajā gadījumā nobīdes spriegums mainīsies kopā ar tīkla spriegumu.

Lai iegūtu stabilu nobīdes spriegumu, ir jāpārveido stabilizators (6.4. att.), un induktors jāpārvērš par transformatoru T1, uztinot papildu tinumu II. Kad atslēgas tranzistors ir aizvērts un diode VD1 ir atvērta, spriegumu uz tinuma I nosaka pēc izteiksmes: U1=UByx + U VD1. Tā kā spriegums pie izejas un pāri diodei šajā laikā nedaudz mainās neatkarīgi no ieejas sprieguma vērtības uz tinuma II, spriegums ir gandrīz stabils. Pēc iztaisnošanas tas tiek padots tranzistora VT2 (un VT1) emitētājam.

Rīsi. 6.4. Modificēta komutācijas sprieguma regulatora shēma.

Sildīšanas zudumi modificētā stabilizatora pirmajā versijā samazinājās par 14,7%, bet otrajā - par 24,2%, kas ļauj tiem darboties ar slodzes strāvu līdz 4 A, neuzstādot atslēgas tranzistoru uz siltuma izlietnes.

1. varianta stabilizatorā (6.3. att.) L1 drosele satur 11 apgriezienus, kas uztīti ar astoņu PEV-1 0,35 vadu kūli. Tinums ir ievietots B22 bruņu magnētiskajā ķēdē, kas izgatavota no 2000NM ferīta. Starp krūzēm jānovieto 0,25 mm bieza tekstolīta blīve. 2. varianta stabilizatorā (6.4. att.) transformatoru T1 veido, uztinot divus stieples PEV-1 0,35 apgriezienus pāri induktora spolei L1. Germānija diodes D310 vietā varat izmantot silīciju, piemēram, KD212A vai KD212B, savukārt II tinuma apgriezienu skaits jāpalielina līdz trim.

Impulsa platuma vadāmais stabilizators (6.5. att.) principā ir līdzīgs aprakstītajam stabilizatoram, taču atšķirībā no tā tam ir divas atgriezeniskās saites ķēdes, kas savienotas tā, ka atslēgas elements aizveras, kad tiek pārsniegts slodzes spriegums vai palielinās strāva. ko patērē slodze.

Pieslēdzot strāvas padevi ierīces ieejai, strāva, kas plūst caur rezistoru R3, atver galveno elementu, ko veido tranzistori VT.1, VT2, kā rezultātā ķēdē parādās strāva tranzistorā VT1 - induktors L1 - slodze - rezistors. R9. Kondensators C4 tiek uzlādēts un enerģiju uzglabā induktors L1. Ja slodzes pretestība ir pietiekami liela, tad spriegums pāri tai sasniedz 12 B, un tiek atvērta VD4 Zener diode. Tas noved pie tranzistoru VT5, VTZ atvēršanas un galvenā elementa aizvēršanas, un diodes VD3 klātbūtnes dēļ droselis L1 piešķir uzkrāto enerģiju slodzei.

Rīsi. 6.5. Stabilizatora shēma ar impulsa platuma vadību ar efektivitāti līdz 89%.

Stabilizatora specifikācijas:

Ieejas spriegums - 15 ... 25 V.

Izejas spriegums - 12 6.

Nominālā slodzes strāva - 1 A.

Izejas sprieguma pulsācija pie slodzes strāvas 1 A - 0,2 V. Efektivitāte (pie UBX \u003d 18 6, In \u003d 1 A) - 89%.

Strāvas patēriņš pie UBX = 18 V slodzes ķēdes slēgšanas režīmā - 0,4 A.

Izejas īssavienojuma strāva (pie UBX = 18 6) - 2,5 A.

Samazinoties strāvai caur induktors un izlādējoties kondensatoram C4, samazināsies arī spriegums pie slodzes, kas novedīs pie tranzistoru VT5, VTZ aizvēršanas un atslēgas elementa atvēršanas. Tālāk stabilizatora process tiek atkārtots.

Kondensators C3, kas samazina svārstību procesa biežumu, palielina stabilizatora efektivitāti.

Ar zemu slodzes pretestību svārstību process stabilizatorā notiek atšķirīgi. Slodzes strāvas palielināšanās noved pie sprieguma krituma palielināšanās rezistorā R9, atverot tranzistoru VT4 un aizverot galveno elementu. Turklāt process norit līdzīgi iepriekš aprakstītajam. Diodes VD1 un VD2 veicina straujāku ierīces pāreju no sprieguma stabilizācijas režīma uz strāvas ierobežošanas režīmu.

Visos stabilizatora darbības režīmos tā patērētā strāva ir mazāka par slodzes strāvu. Tranzistors VT1 jāuzstāda uz siltuma izlietnes, kuras izmēri ir 40x25 mm.

Induktors L1 ir 20 apgriezieni no trīs PEV-2 0,47 vadu saišķa, kas ievietots B22 kausa magnētiskajā ķēdē, kas izgatavota no 1500 NMZ ferīta. Magnētiskajam serdenim ir 0,5 mm bieza sprauga, kas izgatavota no nemagnētiska materiāla.

Stabilizatoru ir viegli pārbūvēt citam izejas spriegumam un slodzes strāvai. Izejas spriegumu iestata, izvēloties Zener diodes VD4 veidu, un maksimālo slodzes strāvu iestata proporcionāli mainot rezistora R9 pretestību vai pievadot nelielu strāvu VT4 tranzistora pamatnei no atsevišķa parametriskā stabilizatora. cauri mainīgais rezistors.

Lai samazinātu izejas sprieguma pulsācijas līmeni, ieteicams izmantot LC filtru, kas ir līdzīgs tam, kas tiek izmantots ķēdē attēlā. 6.2.

Rīsi. 6.6. Komutācijas sprieguma stabilizatora shēma ar konversijas efektivitāti 69 ... 72%.

Rīsi. 6.7. Komutācijas sprieguma regulatora shēma ar maziem viļņiem.

Komutācijas sprieguma stabilizators (6.6. att.) sastāv no sprūda bloka (R3, VD1, VT1, VD2), atsauces sprieguma avota un salīdzināšanas ierīces (DD1.1, R1), pastiprinātāja. līdzstrāva(VT2, DD1.2, VT5), tranzistora atslēga(VTZ, VT4), induktīvās enerģijas uzkrāšanas ierīce ar komutācijas diodi (VD3, L2) un filtriem - ieeju (L1, C1, C2) un izeju (C4, C5, L3, C6). Induktīvās enerģijas uzkrāšanas pārslēgšanas frekvence atkarībā no slodzes strāvas ir robežās no 1,3...48 kHz.

Visi induktori L1 - L3 ir vienādi un ir uztīti B20 bruņu magnētiskajās ķēdēs, kas izgatavotas no 2000 NM ferīta ar atstarpi starp kausiem aptuveni 0,2 mm. Tinumos ir 20 apgriezieni četru vadu saišķa PEV-2 0,41. Varat arī izmantot gredzenveida ferīta serdeņus ar atstarpi.

Nominālais izejas spriegums ir 5 V, kad ieejas spriegums mainās no 8 līdz 60 b un konversijas efektivitāte ir 69...72%. Stabilizācijas koeficients - 500. Izejas sprieguma pulsācijas amplitūda pie slodzes strāvas 0,7 A - ne vairāk kā 5 mV. Izejas pretestība - 20 mΩ. Maksimālā slodzes strāva (bez VT4 tranzistora un VD3 diodes siltuma izlietnēm) ir 2 A.

Komutācijas sprieguma regulators (6.7. att.) ar ieejas spriegumu 20 ... 25 V nodrošina stabilu spriegumu 12 V izejā pie slodzes strāvas 1,2 A. Pulsācija izejā ir līdz 2 mV. Pateicoties augstajai efektivitātei, ierīce neizmanto siltuma izlietnes. Induktora L1 induktivitāte ir 470 μH.

Tranzistoru analogi: VS547 - KT3102A] VS548V - KT3102V. Aptuvenie tranzistoru analogi VS807 - KT3107; BD244 — KT816.

Piestiprināšana barošanas avotam

Šis pārveidotājs tika iecerēts kā prefikss, kas ļauj paplašināt sprieguma diapazonu laboratorijas bloks barošanas avots, kas paredzēts 12 voltu izejas spriegumam un 5 ampēru strāvai. Pārveidotāja shematiskā diagramma ir parādīta 1. attēlā.

Ierīces pamatā ir viena cikla impulsa platuma kontrollera UC3843N mikroshēma, kas iekļauta saskaņā ar tipisku shēmu. Šī bumbas shēma tika tieši aizgūta no vācu radioamatiera Georga Tīfa (Tief G. Dreifacher Step-Up-Wandler. Stabile Spennunger fϋr den FieldDay). Datus krievu valodā par šo mikroshēmu var apskatīt uzziņu grāmatā “Microcircuits for impulsu avoti barošanas bloks un to pielietojums ”izdevniecība“ Dodeka ”103.lpp. Shēma nav sarežģīta, un ar apkoptām detaļām un pareizu uzstādīšanu sāk darboties uzreiz. Pārveidotāja izejas spriegumu regulē, izmantojot trimmera rezistoru R8. Bet, ja vēlas, to var mainīt uz mainīgu rezistoru. Izejas spriegumu var mainīt no 15 līdz 40 voltiem ar rezistoru R8, R9, R10 vērtībām, kas norādītas diagrammā. Šis pārveidotājs ir pārbaudīts ar 24 voltu, 40 vatu lodāmuru.
Tātad:

Izejas spriegums ……………… 24 V
Slodzes strāva bija ……….. 1,68 A
Slodzes jauda ………………. 40,488 W
Ieejas spriegums ………………… 10,2 V
Kopējā strāva patēriņš ………. 4,65 A
Kopējā jauda ……………………… 47,43 W
Iegūtā efektivitāte ………………… 85%
Ķēdes aktīvo komponentu temperatūra bija ap 50 grādiem.

Šajā gadījumā atslēgas tranzistoram un diodei ar Šotkija barjeru ir mazi radiatori. Kā atslēgas tranzistors tiek izmantots IRFZ34 tranzistors, kura atvērtā kanāla pretestība ir 0,044 omi, un kā diode tiek izmantota viena no S20C40C diodes komplekta diodēm, kas pielodēta no veca datora barošanas avota. Iespiedshēmas plate nodrošina diožu pārslēgšanu, izmantojot džemperi. Var izmantot citas Schottky barjerdiodes, kuru tiešā strāva ir vismaz divas reizes lielāka par slodzes strāvu. Induktors ir uztīts uz dzeltenbaltā izsmidzināta dzelzs gredzena, kas arī ņemts no datora barošanas avota. Par šādiem kodoliem varat lasīt Džima Koksa brošūrā. Varat to lejupielādēt no tīmekļa. Kopumā iesaku lejupielādēt šo rakstu un izlasīt to pilnībā. Daudz noderīgu materiālu par čokiem.

Šāda gredzena magnētiskā caurlaidība ir 75, un tā izmēri ir D = 26,9 mm; d = 14,5 mm; h = 11,1 mm. Induktora tinumam ir 24 jebkura tinuma stieples apgriezieni ar diametru 1,5 mm. Visas stabilizatora daļas ir uzstādītas uz iespiedshēmas plates, un, no vienas puses, ir uzstādītas visas “augstās” daļas un, no otras puses, visas, tā sakot, “mazgabarīta”. Shēmas plates rasējums ir parādīts 2. attēlā.

Samontētās ierīces pirmo ieslēgšanu var veikt bez atslēgas tranzistora un pārliecināties, ka darbojas PWM kontrolleris. Tajā pašā laikā mikroshēmas tapā 8 jābūt 5 voltu spriegumam, šim spriegumam iekšējais avots atsauces spriegums ION. Tam jābūt stabilam, kad mainās mikroshēmas barošanas spriegums. Gan zāģa zoba sprieguma frekvencei, gan amplitūdai pie izejas 4 DA1 jābūt stabilai. Pārliecinoties, ka kontrolieris darbojas, varat arī pielodēt jaudīgu tranzistoru. Visam vajadzētu darboties.


Neaizmirstiet, ka stabilizatora slodzes strāvai jābūt mazākai par strāvu, kurai ir paredzēts jūsu barošanas avots, un tās vērtība ir atkarīga no stabilizatora izejas sprieguma. Bez slodzes izejā stabilizators patērē strāvu aptuveni 0,08 A. Vadības impulsu impulsu secības frekvence bez slodzes ir aptuveni 38 kHz. Un vēl nedaudz, ja pats zīmējat iespiedshēmas plati, izlasiet mikroshēmas montāžas noteikumus saskaņā ar tās dokumentāciju. Impulsu ierīču stabila un bez traucējumiem darbība ir atkarīga ne tikai no kvalitatīvām detaļām, bet arī no pareizas iespiedshēmas plates vadītāju elektroinstalācijas. Veiksmi. K.V.Yu.

Komutācijas sprieguma stabilizatori (ISN) ir ļoti populāri radioamatieru vidū. AT pēdējie gadišādas ierīces ir veidotas, pamatojoties uz specializētām mikroshēmām, lauka efekta tranzistoriem un Šotkija diodēm. Pateicoties tam, ir ievērojami uzlabojušies ISN tehniskie parametri, īpaši efektivitāte, kas sasniedz 90%, vienlaikus vienkāršojot shēmas. Aprakstītais stabilizators ir rezultāts, meklējot kompromisu starp kvalitātes rādītājiem, sarežģītību un cenu.

Stabilizators ir uzbūvēts saskaņā ar shēmu ar pašiedvesmu. Tam ir pietiekami augsta veiktspēja un uzticamība, tai ir aizsardzība pret izejas pārslodzēm un īssavienojumiem, kā arī pret ieejas sprieguma parādīšanos izejā regulējošā tranzistora avārijas pārtraukuma gadījumā. ISN shematiskā diagramma ir parādīta attēlā. 5.21. Tās pamatā ir plaši izplatītais OU KR140UD608A.

Atšķirībā no daudzām šāda mērķa ierīcēm, lai uzraudzītu izejas spriegumu un pārslodzes strāvu, tiek izmantota kopējā OOS ķēde, ko veido tranzistors VT4, un kā strāvas sensors tiek izmantots L2 induktors (tā pretestības aktīvā sastāvdaļa), kas arī ir daļa no LC filtra ( L2, NW), kas samazina izejas sprieguma pulsāciju. Izejas spriegumu nosaka Zenera diode VD2 un tranzistora VT4 emitera pāreja, un pārslodzes strāva ir induktora L2 normalizētā aktīvā pretestība.

Tas viss ļāva nedaudz vienkāršot ISN, samazināt izejas sprieguma pulsāciju un palielināt efektivitāti, pateicoties strāvas sensora kombinācijai ar LC filtru. Šādas shēmas risinājuma trūkums ir nedaudz pārvērtēta ierīces izejas pretestība.

ISN galvenie tehniskie parametri:

Izejas spriegums, V, ja nav slodzes………………..12g5;

pie slodzes strāvas 4 A…………………………12;

Aizsardzības darbības strāva, A……………………………………………………..4.5;

Pulsācijas spriegums (ar kapacitāti

taisngrieža izlīdzināšanas kondensators 4700 uF), mV……….16;

Pārveidošanas frekvence (pie slodzes strāvas 4 A), kHz…….apmēram 20;

Efektivitāte (pie slodzes strāvas 4 A), %, ne mazāk kā…………………………………80;

Ieejas spriegums, V…………………………………………………………16…27.

Strāvas padeves gadījumā no stabilizēta līdzstrāvas avota ierīce turpina darboties, kad ieejas spriegums nokrītas gandrīz līdz tranzistora VT3 atvērtajam stāvoklim. Turpmāka ieejas sprieguma samazināšanās izraisa ģenerācijas pārtraukumu, bet VT3 paliek atvērts. Ja tajā pašā laikā izejā rodas pārslodze vai īssavienojums, ģenerēšana tiek atjaunota un stabilizators sāk darboties strāvas ierobežošanas režīmā. Šis īpašums ļauj to izmantot kā elektronisku drošinātāju bez "fiksatora". Stabilizators darbojas šādi.

Sakarā ar atšķirīgo dalītāja rezistoru R6, R7 un R8, R9 pretestības attiecību, spriegums pie op-amp DA neinvertējošās ieejas! brīdī, kad tiek ieslēgta jauda, ​​tā izrādās vairāk nekā invertējamā, tāpēc tā izeja ir iestatīta uz augsts līmenis. Tranzistori VT1 ... VT3 atveras un kondensatori C2, C3 sāk uzlādēt, bet spole L1 - uzkrāt enerģiju. Pēc tam, kad spriegums pie stabilizatora izejas sasniedz vērtību, kas atbilst Zener diodes VD2 sadalījumam un tranzistora VT4 atvēršanai, spriegums OA1 op-amp neinvertējošā ieejā kļūst mazāks nekā invertējošajā. (sakarā ar R9 manevrēšanu ar rezistoru R10), un tā izeja ir iestatīta zems līmenis.

Rezultātā tranzistori VT1 ... VT3 aizveras, sprieguma polaritāte spoles L1 spailēs pēkšņi mainās uz pretējo, atveras komutācijas diode VD1 un tiek uzkrāta spolē L1 un kondensatoros C2, C3 uzkrātā enerģija. pārnests uz slodzi. Šajā gadījumā izejas spriegums samazinās, Zener diode VD2 un tranzistors VT4 aizveras, operētājsistēmas pastiprinātāja izejā parādās augsts līmenis un tranzistors VT3 atkal atveras, tādējādi uzsākot jaunu stabilizatora darbības ciklu.

Palielinoties slodzes strāvai, kas pārsniedz nominālo vērtību, palielinās sprieguma kritums aktīvā pretestība spole L2 sāk lielākā mērā atvērt tranzistoru VT4, pašreizējā atgriezeniskā saite kļūst dominējoša, un Zenera diode VD2

aizveras. Pateicoties OOS darbībai, izejas strāva stabilizējas, izejas spriegums un ieejas strāva samazinās, tādējādi nodrošinot tranzistora VT3 drošu darbību. Pēc pārslodzes vai īssavienojuma novēršanas ierīce atgriežas sprieguma stabilizācijas režīmā.

Kā redzams diagrammā, tranzistori VT1 un VT3 veido saliktu tranzistoru. Šāds ķēdes dizains ir optimāls, ja to izmanto kā galveno elementu bipolārais tranzistors, jo šajā gadījumā pie salīdzinoši zemām vadības strāvām tiek nodrošināts salīdzinoši neliels sprieguma kritums pāri atvērtajam tranzistoram VT3. Šajā gadījumā tranzistors VT1 ir piesātināts, nodrošinot optimālus saliktā tranzistora statiskos zudumus, un VT3 nav piesātināts, nodrošinot optimālus dinamiskos zudumus. Kā strāvas sensors VT4 tiek izmantots jaudīgs KT817 sērijas tranzistors. Principā šeit ir iespējams izmantot arī lētāku mazjaudas tranzistoru, tomēr jaudīgajiem pie zemām darba strāvām (kā šajā gadījumā) emitera pārejas atvēršanas spriegums ir tikai aptuveni 0,4 V, savukārt mazjaudas tranzistoru. jaudas, piemēram, KT3102, tas ir aptuveni 0 ,55 V.

Tādējādi pie vienas un tās pašas aizsardzības iedarbināšanas strāvas mērīšanas rezistora pretestība jaudīga tranzistora izmantošanas gadījumā izrādās mazāka, tādējādi nodrošinot stabilizatora efektivitātes pieaugumu. Aprakstītajā ISN, kā minēts, ir nodrošināta aizsardzība pret ieejas sprieguma parādīšanos

pie izejas regulējošā tranzistora VT3 sabojāšanās laikā. Šajā gadījumā Zenera diodes VD3 spriegums kļūst lielāks par 15 V, strāva strāvas ķēdē strauji palielinās un drošinātājs FU1 izdeg. Tiek pieņemts, ka pēdējais izdegs, pirms tas notiks ar Zener diodi (termiskās pārslodzes dēļ).

Negadījuma simulācija (VT3 kolektora un emitera spaiļu īssavienojums) parādīja, ka KS515A zenera diodes (metāla korpusā) lieliski aizsargā ierīces, kuras darbina ISN: kad drošinātājs izdeg, zenera diodes, ja neizdodas, paliek iekšā. dziļi” īssavienojums(nesaplīst). Tādi paši rezultāti tika iegūti, pārbaudot KS515G zenera diodes, kā arī līdzīgas importētās (plastmasas korpusos). Līdzīgas zenera diodes stikla vitrīnās izturējās neapmierinoši - tām izdevās izdegt vienlaikus ar drošinātāju.

ISN varat izmantot jebkurus diagrammā norādītās sērijas tranzistorus (izņemot KT816A kā VT1). Oksīda kondensatori C2, SZ - ārzemēs ražots zīmols SR (aptuvenais K50-35 analogs). Vispiemērotākais KR140UD608 aizstājējs ir KR140UD708.

Uzglabāšanas induktors L1 ir ievietots bruņu magnētiskajā ķēdē, kurā ir divi kausiņi 422, kas izgatavoti no M2000NM ferīta ar aptuveni 0,2 mm atstarpi, ko veido divi pašlīmējošā papīra slāņi. Spole ir uztīta ar PEL-1.0 stiepli. Lai spole “nečīkstētu” pie konversijas frekvences, krūzīti ar tinumu kādu laiku iegremdē tvertnē ar nitrolaku, pēc tam noņem un ļauj lakai notecināt. Pēc tam krūzīti uzliek uz savilkšanas skrūves, kas iepriekš ievietota attiecīgajā dēļa atverē, uzliek otru krūzi un šādi iegūto komplektu pievelk ar skrūvi ar uzgriezni un paplāksni.

Pēc lakas nožūšanas spoļu vadi tiek rūpīgi notīrīti, alvoti un pielodēti pie atbilstošajiem plāksnes kontaktiem. Pēc tam tiek montētas pārējās daļas. Spoles strāvas sensors L2 ir ievietots divu kausu 414 magnētiskajā serdenī, kas izgatavots no tādas pašas klases ferīta kā spolei L1, un tās pašas dielektriskās blīves. Tinumam tiek izmantota 700 mm gara PEL-0,5 stieple, to nav nepieciešams piesūcināt ar laku. Šo spoli var izgatavot savādāk, uztinot uz standarta droseles noteiktā diametra un garuma stiepli

Tomēr DPM-0,6 impulsu slāpēšanas efektivitāte pie konversijas frekvences šajā gadījumā nedaudz samazināsies.

Stabilizators ir samontēts uz iespiedshēmas plates, kas izgatavota no vienpusējas folijas stikla šķiedras, kuras rasējums ir parādīts att. 5.22. Ja ISN tiks izmantots pie maksimālās slodzes strāvas, tranzistors VT3 jāuzstāda uz siltuma izlietnes alumīnija plāksnes veidā, kuras laukums ir vismaz 100 cm2 un biezums 1,5 ... 2 mm. Uz tās pašas siltuma izlietnes caur izolācijas blīvi (piemēram, vizlu) ir piestiprināta arī komutācijas diode VD1. Pie slodzes strāvām, kas mazākas par 1 A, siltuma noņemšana VT3 tranzistoram un VD1 diodei nav nepieciešama, tomēr šajā gadījumā aizsardzības atslēgšanas strāva jāsamazina līdz 1,2 A, nomainot L2 spoli ar rezistoru C5-16 ar pretestība 0,33 omi un jauda 1 W.

Aprakstītais ISN praktiski nav jākoriģē. Tomēr var būt nepieciešams precizēt aizsardzības atslēgšanas strāvu, kurai L2 spoles vads sākotnēji jāņem garāks. Pielodējot to pie atbilstošajiem plates kontaktiem, to pakāpeniski saīsina, līdz tiek iegūta nepieciešamā aizsardzības atslēgšanas strāva, un pēc tam tiek uztīta L2 spole. Neizmantojiet stabilizatoru, ja slodzes strāva ir lielāka par 4 A. Ierobežojums galvenokārt ir saistīts ar KT805 sērijas tranzistora maksimālo pieļaujamo impulsu kolektora strāvu.

Mūsdienās aplūkotā mikroshēma ir regulējams līdzstrāvas-līdzstrāvas sprieguma pārveidotājs vai vienkārši pazemināts regulējams stabilizators strāva 40 volti ieejā un no 1,2 līdz 35 V izejā. LM2576 ir nepieciešama aptuveni 40–50 V līdzstrāvas ieejas jauda. Tā kā tas spēj apstrādāt strāvu līdz 3 ampēriem, LM2576 darbojas kā pārslēgšanas regulators, kas spēj vadīt 3 ampēru slodzi ar minimālu sastāvdaļu skaitu un nelielu radiatoru. Mikroshēmas LM2576 cena ir aptuveni 140 rubļu.

Stabilizatora shematiskā diagramma

Shēmas īpašības

• Izejas regulējams spriegums 1,2 - 35 V un zema pulsācija
• Potenciometrs vienmērīgai izejas sprieguma regulēšanai
• Plāksnei ir maiņstrāvas tilta taisngriezis
• LED indikators ievades jaudai
• PCB izmēri 70 x 63 mm

Ķēde ir paredzēta galddatoru barošanas avotiem, lādētāji baterijām, piemēram vadīja šoferis. Vēl 2 versijas - standarta un plakanā formā:

Kāpēc šādus stabilizētos barošanas blokos nevar izmantot vienkāršus parametriskos stabilizatorus, piemēram, LM317? Tā kā izkliedētā jauda pie sprieguma 30 V 3 A būs vairāki desmiti vatu - būs nepieciešams milzīgs radiators un dzesētājs. Bet ar impulsa stabilizāciju mikroshēmai piešķirtā jauda ir gandrīz 10 reizes mazāka. Tāpēc ar LM2576 mēs iegūstam mazu un jaudīgu, universālu regulējamu sprieguma regulatoru.

Barošanas avoti

Y. SEMENOV, Rostova pie Donas
Radio, 2002, 5.nr

Komutācijas sprieguma regulatori (pazemināšana, paaugstināšana un invertēšana) ieņem īpašu vietu spēka elektronikas attīstības vēsturē. Ne tik sen katrs barošanas avots ar izejas jaudu, kas pārsniedz 50 vatus, ietvēra pakāpenisku pārslēgšanas regulatoru. Mūsdienās šādu ierīču darbības joma ir samazināta, jo ir samazinātas enerģijas avotu izmaksas ar beztransformatora ieeju. Tomēr dažos gadījumos pazeminošu stabilizatoru izmantošana ir ekonomiskāka nekā jebkuri citi līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāji.

Pazemināta komutācijas regulatora funkcionālā shēma ir parādīta attēlā. 1, un laika diagrammas, kas izskaidro tā darbību induktora L nepārtrauktas strāvas režīmā, ≈ att. 2.

Ieslēgšanās brīdī elektroniskais slēdzis S ir aizvērts un strāva plūst caur ķēdi: kondensatora C pozitīvais spailes iekšā, pretestības strāvas sensors R dt, uzglabāšanas induktors L, kondensators C ārā, slodze, negatīvs. kondensatora C spaile. Šajā posmā induktora strāva l L ir vienāda ar elektroniskā slēdža S strāvu un gandrīz lineāri palielinās no l Lmin līdz l Lmax .

Saskaņā ar neatbilstības signālu no salīdzināšanas mezgla vai pārslodzes signālu no strāvas sensora, vai to kombināciju, ģenerators pārslēdz elektronisko slēdzi S atvērtā stāvoklī. Tā kā strāva caur induktors L nevar mainīties uzreiz, tad pašindukcijas EMF iedarbībā atvērsies diode VD un strāva l L plūdīs pa ķēdi: diodes VD katods, induktors L, kondensators C VX, slodze, diodes VD anods. Laikā t lKl, kad elektroniskais slēdzis S ir atvērts, induktora strāva l L sakrīt ar diodes strāvu VD un lineāri samazinās no plkst.

l Lmax līdz l L min . Perioda T laikā kondensators C out saņem un dod lādiņa pieaugumu ΔQ out. kas atbilst ēnotajam laukumam strāvas l L laika diagrammā. Šis pieaugums nosaka pulsācijas sprieguma ΔU Cout amplitūdu uz kondensatora Cout un slodzes.

Kad elektroniskais slēdzis ir aizvērts, diode aizveras. Šo procesu pavada straujš slēdža strāvas pieaugums līdz I smax vērtībai, jo ķēdes pretestība ≈ strāvas sensora, slēgta slēdža, atkopšanas diode ≈ ir ļoti maza. Lai samazinātu dinamiskos zudumus, jāizmanto diodes ar īsu reverso atkopšanas laiku. Turklāt buck regulatora diodēm jāspēj apstrādāt lielu pretējo strāvu. Ar diodes slēgšanas īpašību atjaunošanu sākas nākamais konversijas periods.

Ja pārslēgšanas buck regulators darbojas ar zemu slodzes strāvu, tas var pārslēgties uz intermitējošās induktora strāvas režīmu. Šajā gadījumā induktora strāva apstājas līdz brīdim, kad slēdzis ir aizvērts, un tās pieaugums sākas no nulles. Intermitējošais strāvas režīms nav vēlams, ja slodzes strāva ir tuvu nominālajai strāvai, jo šajā gadījumā palielinās izejas sprieguma pulsācija. Optimālākā situācija ir tad, kad stabilizators darbojas induktora nepārtrauktas strāvas režīmā pie maksimālās slodzes un intermitējošās strāvas režīmā, kad slodze samazinās līdz 10 ... 20% no nominālās.

Izejas spriegumu regulē, mainot slēdža slēgtā stāvokļa laika attiecību pret impulsa atkārtošanās periodu. Šajā gadījumā atkarībā no shēmas tas ir iespējams dažādas iespējas kontroles metodes ieviešana. Ierīcēs ar releja vadību pāreja no ieslēgta stāvokļa uz izslēgtu nosaka salīdzināšanas mezglu. Ja izejas spriegums ir lielāks par iestatīto vērtību, slēdzis tiek izslēgts un otrādi. Ja tiek fiksēts impulsa atkārtošanās periods, izejas spriegumu var regulēt, mainot slēdža ieslēgtā stāvokļa ilgumu. Dažreiz tiek izmantotas metodes, kurās tiek fiksēts slēdža aizvērtā vai atvērtā stāvokļa laiks. Jebkurā no vadības metodēm ir jāierobežo induktora strāva slēdža slēgtā stāvokļa stadijā, lai aizsargātu pret izejas pārslodzi. Šiem nolūkiem tiek izmantots pretestības sensors vai impulsa strāvas transformators.

Pārslēgšanas buck regulatora aprēķins

Tiks veikta impulsa pazemināšanas stabilizatora galveno elementu izvēle un to režīmu aprēķināšana konkrēts piemērs. Visas šajā gadījumā izmantotās attiecības tiek iegūtas, pamatojoties uz funkcionālās diagrammas un laika diagrammu analīzi, un par pamatu tiek ņemta metodoloģija.

1. Pamatojoties uz sākotnējo parametru un sērijas strāvas un sprieguma maksimālo pieļaujamo vērtību salīdzinājumu jaudīgi tranzistori un diodes, vispirms izvēlamies bipolāru kompozītmateriālu tranzistoru KT853G (elektroniskais slēdzis S) un diodi KD2997V (VD).

2. Aprēķiniet minimālo un maksimālo aizpildījuma koeficientu:

γ min \u003d t un min / T min \u003d (U VyX + U pr) / (U BX max + U s on ≈ U RdT + U pr) \u003d (12 + 0,8) / (32-2-0,3 + 0,8)=0,42;

γ max \u003d t un max / T max \u003d (U Bvyx + U pp) / (U Bx min - U sbkl -U Rdt + U pp) \u003d (12 + 0,8) / (18-2-0,3 + 0,8 )=0,78, kur U pr =0,8 V ≈ tiešais sprieguma kritums pāri diodei VD, kas iegūts no I–V raksturlīknes tiešās atzaras strāvai, kas vienāda ar I V sliktākajā gadījumā; U sbcl \u003d 2 V ≈ KT853G tranzistora piesātinājuma spriegums, kas darbojas kā slēdzis S, ar strāvas pārvades koeficientu piesātinājuma režīmā h 21e \u003d 250; U RdT = 0,3 V ≈ sprieguma kritums strāvas sensorā pie nominālā strāva slodzes.

3. Izvēlieties maksimālo un minimālo konversijas biežumu.

Šis vienums tiek veikts, ja impulsa periods nav nemainīgs. Mēs izvēlamies vadības metodi ar fiksētu elektroniskā slēdža atvērtā stāvokļa ilgumu. Šajā gadījumā ir izpildīts šāds nosacījums: t=(1 - γ max)/f min = (1 - γ min)/f max =konst.

Tā kā slēdzis tiek veikts uz tranzistora KT853G, kuram ir vāji dinamiskie raksturlielumi, mēs izvēlēsimies relatīvi zemu maksimālo pārveidošanas frekvenci: f max =25 kHz. Tad minimālo konversijas biežumu var definēt kā

f min \u003d f max (1 - γ max) / (1 - γ min) \u003d 25 * 10 3 ] (1 - 0,78) / (1-0,42) \u003d 9,48 kHz.

4. Aprēķiniet slēdža jaudas zudumu.

Statiskos zudumus nosaka caur slēdzi plūstošās strāvas efektīvā vērtība. Tā kā pašreizējā forma ir ≈ trapecveida, tad I s \u003d I out kur α \u003d l Lmax /l lx \u003d 1,25 ≈ attiecība maksimālā strāva induktors izejas strāvai. Koeficients a tiek izvēlēts robežās 1,2 ... 1,6. Slēdža statiskie zudumi P Sstat =l s U SBKn =3,27-2=6,54 W.

Slēdža dinamiskie zudumi Р sdyn ╥0.5f max ╥U BX max (l smax ╥t f + α╥l lx ╥t cn),

kur I smax ≈ slēdža strāvas amplitūda VD diodes reversās atkopšanas dēļ. Ņemot l Smax =2l ByX , iegūstam

R sdin \u003d 0,5f max ╥U BX max ╥I out (2t f + α∙ t cn) \u003d 0,5╥ 25╥10 3 ╥32╥5 (2╥0,78-10 -6 +1,025 6)=8,12 ​​W, kur t f =0,78╥10 -6 s ≈ strāvas impulsa priekšpuses ilgums caur slēdzi, t cn =2╥10 -6 s ≈ krituma ilgums.

Kopējie slēdža zudumi ir: P s \u003d P scstat + P sdin \u003d 6,54 + 8,12 \u003d 14,66 W.

Ja uz slēdža dominē statiskie zudumi, aprēķins jāveic minimālajam ieejas spriegumam, kad induktora strāva ir maksimālā. Gadījumā, ja ir grūti paredzēt dominējošo zudumu veidu, tos nosaka gan pie minimālā, gan pie maksimālā ieejas sprieguma.

5. Mēs aprēķinām jaudas zudumu uz diodes.

Tā kā strāvas forma caur diodi ≈ ir arī trapecveida forma, mēs definējam tās efektīvo vērtību kā statiskos zudumus diodei P vDcTaT \u003d l vD ╥U pr \u003d 3,84-0,8 \u003d 3,07 W.

Diodes dinamiskie zudumi galvenokārt ir saistīti ar zaudējumiem reversās atkopšanas laikā: P VDdyn \u003d 0,5f max ╥

l smax vU Bx max ╥t oB ╥f max ╥l Bыx ╥U in max ╥t ov ╥25-10 3 -5-32╥0,2╥10 -6 =0,8 W, kur t OB =0, 2-1C - 6 s ≈ diodes reversās atkopšanas laiks.

Kopējie diodes zudumi būs: P VD \u003d P MDstat + P VDdin \u003d 3,07 + 0,8 \u003d 3,87 W.

6. Izvēlieties siltuma izlietni.

Siltuma izlietnes galvenā īpašība ir tās termiskā pretestība, ko definē kā attiecību starp temperatūras starpību starp vidi un siltuma izlietnes virsmu un tās izkliedēto jaudu: R g \u003d ΔT / P rass. Mūsu gadījumā pārslēgšanas tranzistors un diode ir jānostiprina uz vienas un tās pašas siltuma izlietnes, izmantojot izolācijas starplikas. Lai neņemtu vērā blīvju termisko pretestību un nesarežģītu aprēķinu, mēs izvēlamies zemu virsmas temperatūru, aptuveni 70 grādus. C. Tad pie apkārtējās vides temperatūras 40╟СΔТ=70-40=30╟С. Siltuma izlietnes termiskā pretestība mūsu gadījumā R t \u003d ΔT / (P s + P vd) \u003d 30 / (14,66 + 3,87) \u003d 1,62╟С / W.

Termiskā pretestība dabiskās dzesēšanas laikā parasti ir norādīta siltuma izlietnes atsauces datos. Lai samazinātu ierīces izmēru un svaru, varat izmantot piespiedu dzesēšanu ar ventilatoru.

7. Aprēķiniet droseles parametrus.

Aprēķināsim induktora induktivitāti: L= (U BX max - U sbkl -U Rdt - U Out)γ min /=(32-2-0,3-12)╥0,42/=118,94 μH.

Kā magnētiskā serdeņa materiālu mēs izvēlamies presētu Mo-permalloy MP 140. Mainīgs komponents magnētiskais lauks magnētiskajā ķēdē mūsu gadījumā ir tāda, ka histerēzes zudumi nav ierobežojošs faktors. Tāpēc maksimālo indukciju var izvēlēties magnetizācijas līknes lineārajā sadaļā lēciena punkta tuvumā. Darbs pie izliektas daļas nav vēlams, jo šajā gadījumā materiāla magnētiskā caurlaidība būs mazāka par sākotnējo. Tas savukārt izraisīs induktivitātes samazināšanos, palielinoties induktora strāvai. Mēs izvēlamies maksimālo indukciju B m, kas vienāda ar 0,5 T, un aprēķinām magnētiskās ķēdes tilpumu: Vp \u003d μμ 0 ╥L (αI outx) 2 / B m 2 \u003d 140 ╥ 4π ╥ 10 -7 ╥ 940 -118. 6 (1,25 -5) 2 0,5 2 \u003d 3,27 cm 3, kur μ \u003d 140 ≈ MP140 materiāla sākotnējā magnētiskā caurlaidība; μ 0 =4π╥10 -7 H/m ≈ magnētiskā konstante.

Saskaņā ar aprēķināto tilpumu mēs izvēlamies magnētisko ķēdi. tāpēc ka dizaina iezīmes MP140 permalloy magnētiskā ķēde parasti tiek izgatavota uz diviem salocītiem gredzeniem. Mūsu gadījumā ir piemēroti gredzeni KP24x13x7. Magnētiskās ķēdes šķērsgriezuma laukums Sc=20,352 =0,7 cm 2, un magnētiskās līnijas vidējais garums λс=5,48 cm. Izvēlētās magnētiskās ķēdes tilpums: VC=SC╥ λс=0,7╥5,48 =3,86 cm 3 >VP.

Mēs aprēķinām apgriezienu skaitu: ņemam apgriezienu skaitu, kas vienāds ar 23.

Mēs nosakām stieples diametru ar izolāciju, pamatojoties uz to, ka tinumam jāiekļaujas vienā slānī, pagriezieties, lai pagrieztos pa magnētiskās ķēdes iekšējo apkārtmēru: kur d K \u003d 13 mm ≈ magnētiskās ķēdes iekšējais diametrs; k 3 \u003d 0,8 ≈ magnētiskās ķēdes loga ar tinumu piepildījuma koeficients.

Mēs izvēlamies vadu PETV-2 ar diametru 1,32 mm.

Pirms stieples uztīšanas magnētiskais serdenis jāizolē ar 20 µm biezu un 6...7 mm platu PET-E plēvi vienā kārtā.

8. Aprēķiniet izejas kondensatora kapacitāti: C Bvyx \u003d (U BX max -U sBcl - U Rdt) ╥γ min /= (32-2-0,3) 0,42 / \u003d 1250 μF, kur ΔU 0 Сvy3d , 01 V ≈ no maksimuma līdz maksimumam pulsācija uz izejas kondensatora.

Iepriekš minētajā formulā nav ņemta vērā kondensatora iekšējās, virknes pretestības ietekme uz pulsāciju. Ņemot to vērā, kā arī 20% pielaidi oksīda kondensatoru kapacitātei, mēs izvēlamies divus K50-35 kondensatorus nominālajam spriegumam 40 V ar ietilpību 1000 mikrofaradu katrs. Kondensatoru izvēle ir pārvērtēta nominālais spriegums sakarā ar to, ka, palielinoties šim parametram, kondensatoru sērijas pretestība samazinās.

Shēma, kas izstrādāta saskaņā ar aprēķina gaitā iegūtajiem rezultātiem, parādīta att. 3.

Apskatīsim stabilizatoru sīkāk. Elektroniskā slēdža atvērtā stāvoklī ≈ tranzistors VT5 ≈ uz rezistora R14 (strāvas sensors) veidojas zāģa zoba spriegums. Kad tas sasniedz noteiktu vērtību, atvērsies tranzistors VT3, kas savukārt atvērs tranzistoru VT2 un izlādēs kondensatoru C3. Šajā gadījumā tranzistori VT1 un VT5 tiks aizvērti, un tiks atvērta arī pārslēgšanas diode VD3. Iepriekš atvērtie tranzistori VT3 un VT2 aizvērsies, bet tranzistors VT1 neatvērsies, kamēr spriegums pāri kondensatoram C3 nesasniegs sliekšņa līmeni, kas atbilst tā atvēršanas spriegumam. Tādējādi tiks izveidots laika intervāls, kurā komutācijas tranzistors VT5 tiks slēgts (apmēram 30 μs). Šī intervāla beigās atvērsies tranzistori VT1 un VT5, un process atkārtosies vēlreiz.

Rezistors R. 10 un kondensators C4 veido filtru, kas nomāc sprieguma pārspriegumu tranzistora VT3 pamatnē diodes VD3 reversās atkopšanas dēļ.

Silīcija tranzistoram VT3 bāzes≈emitera spriegums, pie kura tas pārslēdzas aktīvajā režīmā, ir aptuveni 0,6 V. Šajā gadījumā R14 izkliedējas strāvas sensorā attiecībā pret liela vara. Lai samazinātu strāvas sensora spriegumu, pie kura atveras tranzistors VT3, tā pamatnei gar ķēdi VD2R7R8R10 tiek pielietota nemainīga nobīde aptuveni 0,2 V.

Tranzistora VT4 pamatnei no dalītāja tiek piegādāts izejas spriegumam proporcionāls spriegums, kura augšējo plecu veido rezistori R15, R12, bet apakšējo plecu veido ≈ rezistors R13. HL1R9 ķēde ģenerē atsauces spriegumu, kas vienāds ar tiešā sprieguma krituma summu pāri LED un tranzistora VT4 emitētāja savienojumam. Mūsu gadījumā paraugspriegums ir 2,2 V. Neatbilstības signāls ir vienāds ar starpību starp spriegumu VT4 tranzistora un parauga pamatnē.

Izejas spriegums tiek stabilizēts, pateicoties tranzistora VT4 pastiprinātā neatbilstības signāla summēšanai ar spriegumu, kas balstīts uz tranzistoru VT3. Pieņemsim, ka izejas spriegums ir palielinājies. Tad spriegums tranzistora VT4 pamatnē kļūs priekšzīmīgāks. Tranzistors VT4 nedaudz atveras un novirza spriegumu tranzistora VT3 pamatnē, lai tas arī sāktu atvērties. Līdz ar to tranzistors VT3 atvērsies zemākā zāģa zoba sprieguma līmenī pāri rezistoram R14, kā rezultātā samazināsies laika intervāls, kurā pārslēgšanas tranzistors būs atvērts. Pēc tam izejas spriegums samazināsies.

Ja izejas spriegums samazinās, regulēšanas process būs līdzīgs, bet notiek apgrieztā secībā un noved pie slēdža atvēršanas laika palielināšanās. Tā kā rezistora R14 strāva ir tieši iesaistīta tranzistora VT5 atvēršanas laika veidošanā, šeit papildus parastajai izejas sprieguma atgriezeniskajai saitei ir strāvas atgriezeniskā saite. Tas ļauj stabilizēt izejas spriegumu bez slodzes un nodrošināt ātru reakciju uz pēkšņām strāvas izmaiņām ierīces izejā.

Slodzes vai pārslodzes īssavienojuma gadījumā stabilizators pārslēdzas strāvas ierobežošanas režīmā. Izejas spriegums sāk samazināties pie strāvas 5,5 ... 6 A, un slēgšanas strāva ir aptuveni vienāda ar 8 A. Šajos režīmos pārslēgšanas tranzistora ieslēgšanās laiks tiek samazināts līdz minimumam, kas samazina jaudu. izklīda uz to.

Ja stabilizators nedarbojas pareizi, ko izraisa kāda no elementiem atteice (piemēram, tranzistora VT5 bojājums), spriegums izejā palielinās. Šajā gadījumā slodze var neizdoties. Lai novērstu avārijas situācijas, pārveidotājs ir aprīkots ar aizsardzības bloku, kas sastāv no trinistora VS1, Zener diodes VD1, rezistora R1 un kondensatora C1. Kad izejas spriegums pārsniedz Zenera diodes VD1 stabilizācijas spriegumu, caur to sāk plūst strāva, kas ieslēdz trinistoru VS1. Tā iekļaušana noved pie izejas sprieguma samazināšanās gandrīz līdz nullei un izpūstas drošinātājs FU1.

Ierīce ir paredzēta, lai darbinātu 12 voltu audio aprīkojumu, kas paredzēts galvenokārt automašīnām, no kravas automašīnu un autobusu borta tīkla ar spriegumu 24 V. Sakarā ar to, ka ieejas spriegumam šajā gadījumā ir zems pulsācijas līmenis , kondensatoram C2 ir salīdzinoši maza kapacitāte. Tas ir nepietiekams, ja stabilizators tiek darbināts tieši no tīkla transformatora ar taisngriezi. Šajā gadījumā taisngriezim jābūt aprīkotam ar kondensatoru, kura ietilpība ir vismaz 2200 mikrofaradu atbilstošajam spriegumam. Transformatora kopējai jaudai jābūt 80 ... 100 W.

Stabilizatorā tiek izmantoti oksīda kondensatori K50-35 (C2, C5, C6). Kondensators SZ ≈ piemērota izmēra plēve K73-9, K73-17 utt., C4 ≈ keramika ar zemu pašinduktivitāti, piemēram, K10-176. Visi rezistori, izņemot R14, ≈ C2-23 ar atbilstošo jaudu. Rezistors R14 ir izgatavots no 60 mm gara PEC 0,8 konstanta stieples gabala ar lineāro pretestību aptuveni 1 omi/m.

No vienpusējas folijas pārklātas stikla šķiedras iespiedshēmas plates rasējums ir parādīts att. četri.

Diode VD3, tranzistors VD5 un trinistors VS1 ir piestiprināti pie siltuma izlietnes caur izolējošu siltumvadošu blīvi, izmantojot plastmasas bukses. Dēlis ir arī fiksēts uz tās pašas siltuma izlietnes.

Samontētās ierīces izskats ir parādīts attēlā. 5.

LITERATŪRA
1. Titze W., Shenk K. Pusvadītāju shēmas: atsauces rokasgrāmata. Per. ar viņu. ≈ M.: Mir, 1982.
2. Pusvadītāju ierīces. Vidējas un lielas jaudas tranzistori: rokasgrāmata / A. A. Zaicevs, A. I. Mirkins, V. V. Mo-krjakovs utt. Red. A. V. Golomedova. ≈ M.: Radio un sakari, 1989.
3. Pusvadītāju ierīces. Taisngriežu diodes, Zener diodes, tiristori: Rokasgrāmata / A. B. Gicevičs, A. A. Zaicevs, V. V. Mokryakov uc Red. A. V. Golomedova. ≈ M.: Radio un sakari, 1988.