Zabavni eksperimenti: nekaj možnosti tranzistorja na efekt polja

Radijska revija, številka 11, 1998.

Znano je, da je vhodni upor bipolarnega tranzistorja odvisen od obremenitvenega upora kaskade, upora upora v oddajnem vezju in koeficienta prenosa osnovnega toka. Včasih je lahko razmeroma majhen, zaradi česar je težko uskladiti kaskado z virom vhodnega signala. Ta težava popolnoma izgine, če uporabite tranzistor z učinkom polja - njegov vhodni upor doseže desetine in celo stotine megaohmov. Da bi bolje spoznali tranzistor z učinkom polja, izvedite predlagane poskuse.

Malo o značilnostih tranzistorja na polju. Tako kot bipolarna ima poljska elektroda tri elektrode, ki pa se imenujejo drugače: vrata (podobno kot baza), odtok (zbiralnik), vir (emiter). Po analogiji z bipolarnimi tranzistorji z učinkom polja obstajajo različne "strukture": s p-kanalom in n-kanalom. Za razliko od bipolarnih so lahko z vrati v obliki p-n spoja in z izoliranimi vrati. Naši poskusi bodo zadevali prvega od njih.

Osnova tranzistorja z učinkom polja je silicijeva rezina (gate), v kateri je tanko območje, imenovano kanal (slika 1a). Na eni strani kanala je odtok, na drugi izvir. Pri priključitvi pozitivnega priključka tranzistorja na vir in negativnega priključka napajalne baterije GB2 na odtok (slika 1, b) v kanalu nastane električni tok. Kanal ima v tem primeru največjo prevodnost.

Takoj, ko priključite drug vir napajanja - GB1 - na sponke izvora in vrat (plus na vrata), se kanal "zoži", kar povzroči povečanje upora v vezju odtok-vir. Tok v tem tokokrogu se takoj zmanjša. S spreminjanjem napetosti med vrati in izvorom se nadzoruje odvodni tok. Poleg tega v tokokrogu vrat ni toka; odvodni tok nadzira električno polje (zato se tranzistor imenuje učinek polja), ki ga ustvari napetost, ki se uporablja za vir in vrata.

Zgoraj navedeno velja za tranzistor s p-kanalom, če pa je tranzistor z n-kanalom, je polarnost napajalne in krmilne napetosti obrnjena (slika 1c).

Najpogosteje lahko najdete poljski tranzistor v kovinskem ohišju - potem ima poleg treh glavnih sponk lahko tudi ohišje, ki je med namestitvijo povezano s skupno žico konstrukcije.

Eden od parametrov tranzistorja na učinku polja je začetni odtočni tok (I od začetka), to je tok v odvodnem vezju pri ničelni napetosti na vratih tranzistorja (na sliki 2a je drsnik spremenljivega upora v spodnjem delu mestu na diagramu) in pri dani napajalni napetosti.

Če gladko premaknete drsnik upora navzgor v tokokrogu, potem ko se napetost na vratih tranzistorja poveča, se odvodni tok zmanjša (slika 2b) in pri določeni napetosti za dani tranzistor bo padel skoraj na nič. Napetost, ki ustreza temu trenutku, se imenuje mejna napetost (U ZIots).

Odvisnost odtočnega toka od napetosti vrat je precej blizu ravne črte. Če vzamemo poljuben prirastek odvodnega toka in ga delimo z ustreznim prirastkom napetosti med vrati in virom, dobimo tretji parameter - naklon karakteristike (S). Ta parameter je enostavno določiti, ne da bi odstranili značilnosti ali ga iskali v imeniku. Dovolj je, da izmerimo začetni odtočni tok in nato med vrati in virom povežemo, recimo, galvanski element z napetostjo 1,5 V. Odštejemo dobljeni odtočni tok od začetnega in preostanek delimo z napetostjo elementa - dobite vrednost naklona karakteristike v miliamperih na volt.

Poznavanje značilnosti tranzistorja z učinkom polja bo dopolnilo poznavanje njegovih osnovnih izhodnih značilnosti (slika 2c). Odstranijo se, ko se napetost med odtokom in izvorom spremeni za več fiksnih napetosti vrat. Preprosto je videti, da je do določene napetosti med odtokom in virom izhodna karakteristika nelinearna, nato pa je v pomembnih mejah napetosti skoraj vodoravna.

Seveda se ločeno napajanje ne uporablja v resničnih izvedbah za napajanje prednapetosti na vratih. Prednapetost se oblikuje samodejno, ko je konstanten upor zahtevanega upora priključen na izvorno vezje.

Sedaj izberite več tranzistorjev z učinkom polja serije KP103 (s p-kanalom), KP303 (z n-kanalom) z različnimi črkovnimi indeksi in vadite določanje njihovih parametrov s pomočjo danih diagramov.

Tranzistor z učinkom polja je senzor na dotik. Beseda "senzor" pomeni občutek, občutenje, zaznavanje. Zato lahko domnevamo, da bo v našem eksperimentu tranzistor z učinkom polja deloval kot občutljiv element, ki se odzove na dotik enega od njegovih terminalov.

Poleg tranzistorja (slika 3), na primer katere koli serije KP103, boste potrebovali ohmmeter s katerim koli merilnim območjem. Priključite ohmmetrske sonde v poljubni polarnosti na odvodne in izvorne sponke - puščica ohmmetra bo pokazala majhen upor tega tranzistorskega vezja.

Nato se s prstom dotaknite izhoda zaklopa. Igla ohmmetra bo močno odstopala v smeri naraščajočega upora. To se je zgodilo, ker je motnja električnega toka spremenila napetost med vrati in virom. Upor kanala se je povečal, kar je zabeležil ohmmeter.

Ne da bi odstranili prst z vrat, se poskusite z drugim prstom dotakniti izvornega terminala. Igla ohmmetra se bo vrnila v prvotni položaj - navsezadnje se je izkazalo, da so vrata povezana z uporom ročnega dela na vir, kar pomeni, da je krmilno polje med temi elektrodami praktično izginilo in kanal je postal prevoden.

Te lastnosti tranzistorjev z učinkom polja se pogosto uporabljajo v stikalih na dotik, gumbih in stikalih.

Tranzistor z učinkom polja - indikator polja. Rahlo spremenite prejšnji poskus - približajte tranzistor s sponko (ali ohišjem) vrat čim bližje električni vtičnici ali žici delujočega električnega aparata, priključenega vanjo. Učinek bo enak kot v prejšnjem primeru - igla ohmmetra bo odstopala v smeri naraščajočega upora. To je razumljivo - v bližini vtičnice ali okoli žice se oblikuje električno polje, na katerega reagira tranzistor.

V tej vlogi se tranzistor z učinkom polja uporablja kot senzor naprave za zaznavanje skritih električnih napeljav ali lokacije zlomljene žice v novoletni girlandi - na tej točki se poljska jakost poveča.

Indikatorski tranzistor držite blizu napajalnega kabla in poskusite vklopiti in izklopiti električno napravo. Spremembo električnega polja bo zabeležila igla ohmmetra.

Tranzistor z učinkom polja je spremenljivi upor. Ko povežete vezje za nastavitev prednapetosti med vrati in virom (slika 4), nastavite drsnik upora v spodnji položaj v skladu s shemo. Igla ohmmetra bo, tako kot v prejšnjih poskusih, zabeležila najmanjši upor vezja odtok-izvor.

Če premaknete drsnik upora navzgor po vezju, lahko opazujete gladko spremembo odčitkov ohmmetra (povečanje upora). Tranzistor z učinkom polja je postal spremenljivi upor z zelo širokim razponom sprememb upora, ne glede na vrednost upora v vezju vrat. Polarnost povezave ohmmetra ni pomembna, vendar bo treba polarnost galvanskega elementa spremeniti, če se uporablja tranzistor z n-kanalom, na primer katera koli serija KP303. Tranzistor z učinkom polja - stabilizator toka. Za izvedbo tega poskusa (slika 5) boste potrebovali vir enosmernega toka z napetostjo 15...18 V (štiri zaporedno povezane baterije 3336 ali napajalnik izmeničnega toka), spremenljivi upor z uporom 10 ali 15 kOhm, dva konstantna upora, miliampermeter z mejo merjenja 3- 5 mA, da poljski tranzistor. Najprej nastavite drsnik upora v spodnji položaj v skladu z diagramom, ki ustreza dovodu minimalne napajalne napetosti na tranzistor - približno 5 V z vrednostmi uporov R2 in R3, ki so navedene na diagramu. Z izbiro upora R1 (če je potrebno) nastavite tok v odvodnem krogu tranzistorja na 1,8...2,2 mA. Ko premikate drsnik upora navzgor po vezju, opazujte spremembo odtočnega toka. Lahko se zgodi, da bo ostal enak ali se nekoliko povečal. Z drugimi besedami, ko se napajalna napetost spremeni s 5 na 15...18 V, se tok skozi tranzistor samodejno vzdržuje na določeni ravni (z uporom R1). Poleg tega je natančnost trenutnega vzdrževanja odvisna od prvotno nastavljene vrednosti - manjša kot je, večja je natančnost. Analiza proizvodnih značilnosti zalog, prikazanih na sliki, bo pomagala potrditi ta sklep. 2, c.

Takšna kaskada se imenuje tokovni vir ali tokovni generator. Najdete ga v najrazličnejših oblikah.

Preklopni stabilizatorji

Y. SEMENOV, Rostov na Donu

Članek, ki je bil predstavljen našim bralcem, opisuje dva impulzna padajoča stabilizatorja: na diskretnih elementih in na specializiranem mikrovezju. Prva naprava je zasnovana za napajanje avtomobilske opreme z napetostjo 12 voltov na 24-voltno omrežje tovornjakov in avtobusov. Druga naprava je osnova za laboratorijsko napajanje.

Posebno mesto v zgodovini razvoja močnostne elektronike zavzemajo preklopni napetostni stabilizatorji (stopnični, stopenjski in inverterski). Še ne tako dolgo nazaj je vsak vir energije z izhodno močjo več kot 50 W vključeval preklopni stabilizator. Danes se je obseg uporabe takšnih naprav zmanjšal zaradi znižanja stroškov napajalnikov z vhodom brez transformatorja. Kljub temu se uporaba impulznih padajočih stabilizatorjev v nekaterih primerih izkaže za bolj ekonomsko donosno kot kateri koli drugi pretvornik enosmerne napetosti.

Funkcionalni diagram stopenjskega preklopnega stabilizatorja je prikazan v riž. 1, in časovni diagrami, ki pojasnjujejo njegovo delovanje v načinu neprekinjenega induktorskega toka L, ≈ na riž. 2. Med vklopom t je elektronsko stikalo S zaprto in tok teče skozi tokokrog: pozitivni priključek kondenzatorja C in, uporovni tokovni senzor R dt, hranilna dušilka L, kondenzator C izhod, breme, negativni priključek kondenzatorja C in. Na tej stopnji je induktorski tok l L enak toku elektronskega komutatorja S in skoraj linearno narašča od l Lmin do l Lmax.

Generator na podlagi signala neujemanja iz primerjalnega vozlišča ali signala preobremenitve tokovnega senzorja ali kombinacije obojega preklopi elektronsko stikalo S v odprto stanje. Ker se tok skozi induktor L ne more takoj spremeniti, se bo pod vplivom samoindukcije emf dioda VD odprla in tok l L bo tekel vzdolž vezja: katoda diode VD, induktor L, kondenzator C Out , obremenitev, anoda diode VD. V času t lKl, ko je elektronski komutator S odprt, induktorski tok l L sovpada s tokom diode VD in pada linearno od

l Lmax do l L min. Med obdobjem T kondenzator C out prejme in sprosti prirastek naboja ΔQ out. ki ustreza zasenčenemu območju na časovnem diagramu toka l L . Ta prirastek določa obseg valovite napetosti ΔU Out na kondenzatorju C out in na bremenu.

Ko je elektronsko stikalo zaprto, se dioda zapre. Ta proces spremlja močno povečanje preklopnega toka na vrednost I smax zaradi dejstva, da je upor vezja ≈ tokovni senzor, zaprto stikalo, obnovitvena dioda ≈ zelo majhen. Za zmanjšanje dinamičnih izgub je treba uporabiti diode s kratkim povratnim časom obnovitve. Poleg tega morajo diode regulatorjev pretoka prenesti visok povratni tok. Z obnovitvijo zapiralnih lastnosti diode se začne naslednje obdobje pretvorbe.

Če preklopni znižni regulator deluje pri nizkem obremenitvenem toku, lahko preklopi v način prekinitvenega induktorskega toka. V tem primeru se induktorski tok ustavi v trenutku, ko se stikalo zapre, njegovo povečanje pa se začne od nič. Prekinitveni tokovni način je nezaželen, ko je bremenski tok blizu nazivnega toka, saj v tem primeru pride do povečanega valovanja izhodne napetosti. Najbolj optimalna situacija je, ko stabilizator deluje v načinu neprekinjenega toka induktorja pri največji obremenitvi in ​​v načinu občasnega toka, ko se obremenitev zmanjša na 10 ... 20% nazivne.

Izhodna napetost se regulira s spreminjanjem razmerja med časom zaprtja stikala in obdobjem ponavljanja impulza. V tem primeru so glede na zasnovo vezja možne različne možnosti za izvedbo metode krmiljenja. V napravah z relejno regulacijo prehod iz vklopljenega stanja stikala v izklopljeno stanje določi primerjalno vozlišče. Ko je izhodna napetost večja od nastavljene napetosti, se stikalo izklopi in obratno. Če določite obdobje ponavljanja impulza, lahko izhodno napetost prilagodite s spreminjanjem trajanja vklopljenega stanja stikala. Včasih se uporabljajo metode, pri katerih se zabeleži čas zaprtega ali odprtega stanja stikala. Pri kateri koli od metod krmiljenja je treba omejiti tok induktorja med zaprtim stanjem stikala, da se zaščiti pred preobremenitvijo izhoda. Za te namene se uporablja uporovni senzor ali impulzni tokovni transformator.

Izbrali bomo glavne elemente impulzno-stopenjskega stabilizatorja in izračunali njihove načine na posebnem primeru. Vse relacije, ki se v tem primeru uporabljajo, so pridobljene na podlagi analize funkcijskega diagrama in časovnih diagramov, za osnovo pa je vzeta metodologija.

1. Na podlagi primerjave začetnih parametrov in največjih dovoljenih vrednosti toka in napetosti številnih močnih tranzistorjev in diod najprej izberemo bipolarni kompozitni tranzistor KT853G (elektronsko stikalo S) in diodo KD2997V (VD) .

2. Izračunajte najmanjši in največji faktor polnjenja:

γ min =t in 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 in 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 , kjer je U pp =0,8 V ≈ padec napetosti naprej na diodi VD, dobljen iz sprednje veje I-V karakteristike za tok, ki je enak I Out v najslabšem primeru; U sbcl = 2 V ≈ napetost nasičenja tranzistorja KT853G, ki opravlja funkcijo stikala S, s koeficientom prenosa toka v načinu nasičenja h 21e = 250; U RдТ = 0,3 V ≈ padec napetosti na senzorju toka pri nazivnem toku obremenitve.

3. Izberite največjo in najmanjšo frekvenco pretvorbe.

Ta postavka se izvede, če obdobje ponavljanja impulza ni konstantno. Izberemo način krmiljenja s fiksnim trajanjem odprtega stanja elektronskega stikala. V tem primeru je izpolnjen naslednji pogoj: t=(1 - γ max)/f min = (1 -γ min)/f max =const.

Ker je preklop narejen na tranzistorju KT853G, ki ima slabe dinamične lastnosti, bomo izbrali največjo frekvenco pretvorbe relativno nizko: f max = 25 kHz. Nato lahko najmanjšo frekvenco pretvorbe definiramo kot

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

4. Izračunajmo izgubo moči na stikalu.

Statične izgube so določene z efektivno vrednostjo toka, ki teče skozi stikalo. Ker je oblika toka ≈ trapezna, potem je I s = I out, kjer je α=l Lmax /l lx =1,25 ≈ razmerje med največjim induktorskim tokom in izhodnim tokom. Koeficient a je izbran v območju od 1,2 do 1,6. Statične izgube stikala P Scstat =l s U SBKn =3,27-2=6,54 W.

Dinamične izgube na stikalu Р sdin =0,5f max *U BX max (l smax *t f +α*l lx *t cn),

kjer I smax ≈ amplituda preklopnega toka zaradi povratne obnovitve diode VD. Če vzamemo l Smax =2l BуX , dobimo

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, kjer je t f =0,78*10 -6 s ≈ trajanje fronte tokovnega impulza skozi stikalo, t cn =2*10 -6 s ≈ trajanje upadanja.

Skupne izgube na stikalu so: Р s = Р sctat + Р sdin = 6,54 + 8,12 = 14,66 W.

Če so na stikalu prevladovale statične izgube, bi moral biti izračun opravljen za najmanjšo vhodno napetost, ko je induktorski tok največji. V primerih, ko je težko predvideti prevladujočo vrsto izgub, jih določimo tako pri najmanjši kot pri največji vhodni napetosti.

5. Izračunaj izgubo moči na diodi.

Ker je tudi oblika toka skozi diodo trapezna, definiramo njegovo efektivno vrednost kot Statične izgube na diodi P vDcTaT =l vD ╥U pr =3,84-0,8=3,07 W.

Dinamične izgube diode so predvsem posledica izgub med povratno obnovitvijo: 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, kjer je t OB =0,2-1C -6 s ≈ povratni čas obnovitve diode.

Skupne izgube na diodi bodo: P VD =P MDstat +P VDdin =3,07+0,8=3,87 W.

6. Izberite hladilno telo.

Glavna značilnost hladilnega telesa je njegova toplotna odpornost, ki je opredeljena kot razmerje med temperaturno razliko med okoljem in površino hladilnega telesa ter močjo, ki jo odvaja: R g =ΔТ/Р disipacija. V našem primeru morata biti preklopni tranzistor in dioda pritrjena na isti hladilnik z izolacijskimi distančniki. Da ne bi upoštevali toplotne upornosti tesnil in ne bi komplicirali pri izračunu, izberemo nizko površinsko temperaturo, približno 70°C. Nato pri temperaturi okolja 40╟СΔТ=70-40=30╟С. Toplotni upor hladilnega telesa za naš primer je R t =ΔT/(P s +P vd)=30/(14,66+3,87)=1,62╟С/W.

Toplotna upornost za naravno hlajenje je običajno navedena v referenčnih podatkih za hladilno telo. Za zmanjšanje velikosti in teže naprave lahko uporabite prisilno hlajenje z ventilatorjem.

7. Izračunajmo parametre plina.

Izračunajmo induktivnost induktorja:

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

Kot material za magnetno vezje izberemo MP 140 stisnjen z Mo-permalojem. Spremenljiva komponenta magnetnega polja v magnetnem jedru je v našem primeru takšna, da histerezne izgube niso omejevalni dejavnik. Zato je največjo indukcijo mogoče izbrati v linearnem odseku krivulje magnetizacije blizu prevojne točke. Delo na ukrivljenem odseku je nezaželeno, saj bo v tem primeru magnetna prepustnost materiala manjša od začetne. To pa bo povzročilo zmanjšanje induktivnosti, ko se tok induktorja poveča. Izberemo največjo indukcijo B m enako 0,5 T in izračunamo prostornino magnetnega kroga:

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, kjer je μ=140 ≈

začetna magnetna prepustnost materiala MP140; μ 0 =4π*10 -7 H/m ≈ magnetna konstanta.

Na podlagi izračunane prostornine izberemo magnetno vezje. Zaradi konstrukcijskih značilnosti je magnetno vezje iz permaloja MP140 običajno izdelano na dveh zloženih obročih. V našem primeru so primerni obroči KP24x13x7. Površina preseka magnetnega vezja je Sc = 20,352 = 0,7 cm 2, povprečna dolžina magnetne črte pa je λc = 5,48 cm. Prostornina izbranega magnetnega vezja je:

VC=SC* λс=0,7*5,48=3,86 cm 3 >Vp.

Izračunamo število obratov: vzamemo število obratov, ki je enako 23.

Premer žice z izolacijo bomo določili na podlagi dejstva, da se mora navitje prilegati v eno plast, zavoj do zavoja vzdolž notranjega oboda magnetnega kroga: d od =πd K k 3 /w=π*13-0,8 /23= 1,42 mm, kjer je d K =13 mm ≈ notranji premer magnetnega kroga; k 3 =0,8 ≈ faktor polnjenja okna magnetnega kroga z navitjem.

Izberemo žico PETV-2 s premerom 1,32 mm.

Pred navijanjem žice je treba magnetno vezje izolirati s folijo PET-E debeline 20 mikronov in širine 6...7 mm v enem sloju.

8. Izračunajmo kapacitivnost izhodnega kondenzatorja: C Bуx =(U BX max -U sBkl - U Rдт) *γ min /=(32-2-0,3)*0,42/ =1250 μF, kjer je ΔU Bуx =0, 01 V ≈ območje valovanja na izhodnem kondenzatorju.

Zgornja formula ne upošteva vpliva notranjega, serijskega upora kondenzatorja na valovanje. Ob upoštevanju tega, kot tudi 20-odstotne tolerance kapacitivnosti oksidnih kondenzatorjev, izberemo dva kondenzatorja K50-35 za nazivno napetost 40 V s kapaciteto 1000 μF vsak. Izbira kondenzatorjev s povečano nazivno napetostjo je posledica dejstva, da se s povečanjem tega parametra serijski upor kondenzatorjev zmanjša.

Diagram, razvit v skladu z rezultati, pridobljenimi med izračunom, je prikazan v riž. 3. Oglejmo si podrobneje delovanje stabilizatorja. Med odprtim stanjem elektronskega stikala ≈ tranzistor VT5 ≈ se na uporu R14 (tokovni senzor) oblikuje žagasta napetost. Ko doseže določeno vrednost, se odpre tranzistor VT3, ta pa odpre tranzistor VT2 in izprazni kondenzator S3. V tem primeru se tranzistorja VT1 in VT5 zapreta in preklopna dioda VD3 se odpre. Prej odprta tranzistorja VT3 in VT2 se bosta zaprla, tranzistor VT1 pa se ne bo odprl, dokler napetost na kondenzatorju SZ ne doseže praga, ki ustreza njegovi odpiralni napetosti. Tako se oblikuje časovni interval, v katerem bo preklopni tranzistor VT5 zaprt (približno 30 μs). Ob koncu tega intervala se odpreta tranzistorja VT1 in VT5 in postopek se ponovi.

Upor R. 10 in kondenzator C4 tvorita filter, ki zavira napetostni sunek na dnu tranzistorja VT3 zaradi povratne obnovitve diode VD3.

Za silicijev tranzistor VT3 je napetost baza-emiter, pri kateri gre v aktivni način, približno 0,6 V. V tem primeru se na tokovnem senzorju R14 razprši relativno velika moč. Za zmanjšanje napetosti na tokovnem senzorju, pri katerem se odpre tranzistor VT3, se na njegovo bazo preko vezja VD2R7R8R10 napaja konstantna pristranskost približno 0,2 V.

Napetost, ki je sorazmerna z izhodno napetostjo, se napaja na osnovo tranzistorja VT4 iz delilnika, katerega zgornjo roko tvorijo upori R15, R12, spodnjo roko pa tvori upor R13. Vezje HL1R9 ustvari referenčno napetost, ki je enaka vsoti padca napetosti naprej na LED in oddajnem spoju tranzistorja VT4. V našem primeru je referenčna napetost 2,2 V. Signal neujemanja je enak razliki med napetostjo na bazi tranzistorja VT4 in referenčno napetostjo.

Izhodna napetost se stabilizira s seštevanjem signala neusklajenosti, ojačanega s tranzistorjem VT4, z napetostjo na osnovi tranzistorja VT3. Predpostavimo, da se je izhodna napetost povečala. Potem bo napetost na dnu tranzistorja VT4 postala večja od zgledne. Tranzistor VT4 se bo rahlo odprl in premaknil napetost na dnu tranzistorja VT3, tako da se bo tudi ta začel odpirati. Posledično se bo tranzistor VT3 odprl pri nižji ravni žagaste napetosti na uporu R14, kar bo privedlo do zmanjšanja časovnega intervala, v katerem bo preklopni tranzistor odprt. Izhodna napetost se bo nato zmanjšala.

Če se izhodna napetost zmanjša, bo postopek regulacije podoben, vendar poteka v obratnem vrstnem redu in vodi do povečanja odprtega časa stikala. Ker je tok upora R14 neposredno vključen v tvorbo časa odprtega stanja tranzistorja VT5, tukaj poleg običajne povratne informacije izhodne napetosti obstaja tokovna povratna informacija. To vam omogoča, da stabilizirate izhodno napetost brez obremenitve in zagotovite hiter odziv na nenadne spremembe toka na izhodu naprave.

V primeru kratkega stika v obremenitvi ali preobremenitvi stabilizator preide v način omejevanja toka. Izhodna napetost se začne zmanjševati pri toku 5,5...6 A, tok vezja pa je približno 8 A. V teh načinih se čas vklopljenega stanja preklopnega tranzistorja zmanjša na minimum, kar zmanjša odpadno moč na njem.

Če stabilizator ne deluje zaradi okvare enega od elementov (na primer okvare tranzistorja VT5), se napetost na izhodu poveča. V tem primeru lahko obremenitev ne uspe. Za preprečevanje izrednih razmer je pretvornik opremljen z zaščitno enoto, ki jo sestavljajo tiristor VS1, zener dioda VD1, upor R1 in kondenzator C1. Ko izhodna napetost preseže stabilizacijsko napetost zener diode VD1, začne skozi to teči tok, ki vklopi tiristor VS1. Njegova vključitev povzroči zmanjšanje izhodne napetosti na skoraj nič in pregorevanje varovalke FU1.

Naprava je zasnovana za napajanje 12-voltne avdio opreme, zasnovane predvsem za osebna vozila, iz vgrajenega omrežja tovornjakov in avtobusov z napetostjo 24 V. Zaradi dejstva, da ima vhodna napetost v tem primeru nizko valovanje ravni ima kondenzator C2 relativno majhno kapacitivnost. Nezadostno je, če se stabilizator napaja neposredno iz omrežnega transformatorja z usmernikom. V tem primeru mora biti usmernik opremljen s kondenzatorjem s kapaciteto najmanj 2200 μF za ustrezno napetost. Transformator mora imeti skupno moč 80...100 W.

Stabilizator uporablja oksidne kondenzatorje K50-35 (C2, C5, C6). Kondenzator SZ ≈ filmski kondenzator K73-9, K73-17 itd. ustreznih velikosti, C4 ≈ keramika z nizko samoinduktivnostjo, na primer K10-176. Vsi upori, razen R14, ≈ C2-23 ustrezne moči. Upor R14 je izdelan iz 60 mm dolgega kosa konstantanske žice PEK 0,8 z linearnim uporom približno 1 Ohm/m.

Na sliki je prikazana risba tiskanega vezja iz enostranske folije iz steklenih vlaken riž. 4.

Dioda VD3, tranzistor VD5 in tiristor VS1 so pritrjeni na hladilno telo skozi izolacijsko toplotno prevodno tesnilo s plastičnimi pušami. Tudi plošča je pritrjena na isti hladilnik. Videz sestavljene naprave je prikazan v riž. 5.

REFERENCE 1. Titze U., Schenk K. Polprevodniška vezja: Referenčni vodnik. per. z njim. ≈ M.: Mir, 1982. 2. Polprevodniške naprave. Tranzistorji srednje in velike moči: priročnik / A. A. Zaitsev, A. I. Mirkin, V. V. Mo-krjakov itd. Ed. A. V. Golomedova. ≈ M.: Radio in komunikacije, 1989. 3. Polprevodniške naprave. Usmerniške diode, zener diode, tiristorji: priročnik / A. B. Gitsevich, A. A. Zaitsev, V. V. Mokryakov itd. Ed. A. V. Golomedova. ≈ M.: Radio in komunikacije, 1988. 4 http:/ /www. ferrite.ru

Stabiliziran enostranski napetostni pretvornik

Radijska revija, številka 3, 1999.

Članek opisuje principe konstrukcije in praktično različico enostavnega impulzno stabiliziranega napetostnega pretvornika, ki omogoča delovanje v širokem območju sprememb vhodne napetosti.

Med različnimi sekundarnimi viri energije (SPS) z vhodom brez transformatorja se enociklični samooscilatorski pretvornik z "obratno" povezavo usmerniške diode odlikuje po izjemni preprostosti (slika 1).

Najprej na kratko razmislimo o principu delovanja nestabiliziranega napetostnega pretvornika, nato pa o metodi njegove stabilizacije.

Transformator T1 - linearna dušilka; Intervali akumulacije energije v njem in prenosa akumulirane energije na breme so časovno razporejeni. Na sl. 2 prikazuje: I I - tok primarnega navitja transformatorja, I II - tok sekundarnega navitja, t n - interval akumulacije energije v induktorju, t p - interval prenosa energije na obremenitev.

Ko je priključena napajalna napetost U, začne bazni tok tranzistorja VT1 prehajati skozi upor R1 (dioda VD1 preprečuje pretok toka skozi vezje osnovnega navitja, kondenzator C2, ki ga preklopi, poveča pozitivno povratno informacijo (POF) na stopnji tvorjenja napetostnih front). Tranzistor se rahlo odpre, vezje PIC se zapre skozi transformator T1, v katerem pride do regenerativnega procesa shranjevanja energije. Tranzistor VT1 vstopi v nasičenost. Napajalna napetost se nanaša na primarno navitje transformatorja, tok I I (kolektorski tok I do tranzistorja VT1) se linearno povečuje. Osnovni tok I B nasičenega tranzistorja je določen z napetostjo na navitju I II in uporom upora R2. Na stopnji shranjevanja energije je dioda VD2 zaprta (od tod tudi ime pretvornika - z "povratno" vključitvijo diode), poraba energije iz transformatorja pa poteka samo z vhodnim vezjem tranzistorja skozi osnovno navitje.

Ko kolektorski tok Ik doseže vrednost:

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

kjer je h 21E statični koeficient prenosa toka tranzistorja VT1, tranzistor zapusti način nasičenja in se razvije obratni regenerativni proces: tranzistor se zapre, dioda VD2 se odpre in energija, ki jo nabere transformator, se prenese na obremenitev. Ko se tok sekundarnega navitja zmanjša, se stopnja shranjevanja energije začne znova. Časovni interval t p je največji, ko je pretvornik vklopljen, ko je kondenzator SZ izpraznjen in je napetost na bremenu enaka nič.

B kaže, da je napajalnik, sestavljen v skladu s shemo na sl. 1, - funkcionalni pretvornik vira napajalne napetosti U moč v vir obremenitvenega toka I n.

Pomembno je opozoriti: ker sta stopnji akumulacije in prenosa energije časovno ločeni, največji kolektorski tok tranzistorja ni odvisen od obremenitvenega toka, to pomeni, da je pretvornik popolnoma zaščiten pred kratkimi stiki na izhodu. Ko pa je pretvornik vklopljen brez obremenitve (način mirovanja), lahko napetostni sunek na navitju transformatorja v trenutku, ko se zapre tranzistor, preseže največjo dovoljeno vrednost napetosti kolektor-emiter in ga poškoduje.

Pomanjkljivost najpreprostejšega pretvornika je odvisnost kolektorskega toka I K max in s tem izhodne napetosti od statičnega koeficienta prenosa toka tranzistorja VT1. Zato se bodo parametri napajanja pri uporabi različnih primerkov znatno razlikovali.

Pretvornik, ki uporablja "samozaščiten" stikalni tranzistor, ima veliko bolj stabilne lastnosti (slika 3).

Zobata napetost iz upora R3, sorazmerna s tokom primarnega navitja transformatorja, se nanese na osnovo pomožnega tranzistorja VT2. Takoj ko napetost na uporu R3 doseže prag odpiranja tranzistorja VT2 (približno 0,6 V), se odpre in omeji osnovni tok tranzistorja VT1, kar bo prekinilo proces akumulacije energije v transformatorju. Največji tok primarnega navitja transformatorja

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

se izkaže za malo odvisno od parametrov posameznega primerka tranzistorja. Seveda mora biti mejna vrednost toka, izračunana s formulo (2), manjša od toka, določenega s formulo (1) za najslabšo vrednost statičnega koeficienta prenosa toka.

Zdaj pa razmislimo o možnosti regulacije (stabilizacije) izhodne napetosti napajalnika.

B kaže, da je edini parameter pretvornika, ki ga je mogoče spremeniti za uravnavanje izhodne napetosti, tok I K max ali, kar je enako, čas akumulacije energije t n v transformatorju, krmilna (stabilizacijska) enota pa lahko samo zmanjša tok v primerjavi z vrednostjo , izračunano po formuli (2).

Pri oblikovanju principa delovanja stabilizacijske enote pretvornika je mogoče določiti naslednje zahteve zanj: - konstantno izhodno napetost pretvornika je treba primerjati z referenčno napetostjo in glede na njuno razmerje ustvariti napetost neusklajenosti, ki se uporablja za nadzor toka I K max; - proces povečanja toka v primarnem navitju transformatorja je treba nadzorovati in ustaviti, ko doseže določen prag, ki ga določa napetost neusklajenosti; - krmilna enota mora zagotavljati galvansko ločitev med izhodom pretvornika in preklopnim tranzistorjem.

Krmilna vozlišča, ki izvajajo ta algoritem, prikazana v diagramih, vsebujejo primerjalnik K521SAZ, sedem uporov, tranzistor, diodo, dve zener diodi in transformator. Tudi druge znane naprave, vključno z napajalniki za televizijo, so precej zapletene. Medtem lahko z uporabo samozaščitenega stikalnega tranzistorja sestavite veliko enostavnejši stabilizirani pretvornik (glejte diagram na sliki 4).

Povratno navitje (OS) III in vezje VD3C4 tvorita povratno napetost, sorazmerno z izhodno napetostjo pretvornika.

Referenčna stabilizacijska napetost zener diode VD4 se odšteje od povratne napetosti in nastali signal neujemanja se uporabi za upor R5.

Iz motorja trimerskega upora R5 se na osnovo tranzistorja VT2 napaja vsota dveh napetosti: konstantna krmilna napetost (del napetosti neusklajenosti) in žagasta napetost iz upora R3, sorazmerna s tokom primarnega navitja transformator. Ker je prag odpiranja tranzistorja VT2 konstanten, povečanje krmilne napetosti (na primer s povečanjem napajalne napetosti U moči in s tem povečanjem izhodne napetosti pretvornika) vodi do zmanjšanja toka I I, pri katerem se odpre tranzistor VT2, in do zmanjšanja izhodne napetosti. Tako se pretvornik stabilizira, njegova izhodna napetost pa se regulira v majhnih mejah z uporom R5.

Koeficient stabilizacije pretvornika je odvisen od razmerja spremembe izhodne napetosti pretvornika na ustrezno spremembo konstantne komponente napetosti na osnovi tranzistorja VT2. Za povečanje stabilizacijskega koeficienta je potrebno povečati povratno napetost (število obratov navitja III) in izbrati zener diodo VD4 glede na stabilizacijsko napetost, ki je manjša od napetosti OS za približno 0,5 V. Široko uporabljena zener diode serije D814 z napetostjo OS približno 10 V so praktično zelo primerne.

Treba je opozoriti, da je za doseganje boljše temperaturne stabilnosti pretvornika potrebno uporabiti zener diodo VD4 s pozitivnim TKN, ki kompenzira zmanjšanje padca napetosti na oddajnem spoju tranzistorja VT2 pri segrevanju. Zato so zener diode serije D814 primernejše od natančnih zener diod D818.

Število izhodnih navitij transformatorja (podobno navitju II) je mogoče povečati, tj. Pretvornik je lahko večkanalni.

Zgrajeno po diagramu na sl. 4 pretvorniki zagotavljajo dobro stabilizacijo izhodnih napetosti, ko se vhodna napetost spreminja v zelo širokem območju (150...250 V). Toda pri delovanju s spremenljivo obremenitvijo, zlasti pri večkanalnih pretvornikih, so rezultati nekoliko slabši, saj se pri spremembi obremenitvenega toka v enem od navitij energija prerazporedi med vsemi navitji. V tem primeru sprememba povratne napetosti manj natančno odraža spremembo izhodne napetosti pretvornika.

Možno je izboljšati stabilizacijo pri delovanju s spremenljivo obremenitvijo, če se OS napetost ustvari neposredno iz izhodne napetosti. Najlažji način za to je uporaba dodatnega pretvornika napetosti transformatorja majhne moči, sestavljenega po katerem koli od znanih vezij.

Uporaba dodatnega napetostnega pretvornika je upravičena tudi v primeru večkanalnega vira napajanja. Visokonapetostni pretvornik zagotavlja eno od stabiliziranih napetosti (najvišja med njimi - pri visokih napetostih je filter kondenzatorja na izhodu pretvornika učinkovitejši), preostale napetosti, vključno z napetostjo OS, pa ustvari dodatna pretvornik.

Za izdelavo transformatorja je najbolje uporabiti oklepno feritno magnetno jedro z režo v osrednji palici, ki zagotavlja linearno magnetizacijo. Če takšnega magnetnega vezja ni, lahko uporabite 0,1 ... 0,3 mm debel distančnik iz PCB ali celo papirja, da ustvarite vrzel. Možna je tudi uporaba obročnih magnetnih jeder.

Čeprav literatura navaja, da je za pretvornike z "obratno" diodno povezavo, obravnavano v tem članku, lahko izhodni filter popolnoma kapacitiven, lahko uporaba LC filtrov dodatno zmanjša valovanje izhodne napetosti.

Za varno delovanje IVEP je treba uporabiti trimerni upor (R5 na sliki 4) z dobro izolacijo motorja. Navitja transformatorja, galvansko povezana z omrežno napetostjo, morajo biti zanesljivo izolirana od izhoda. Enako velja za druge radioelemente.

Kot vsak napajalnik s frekvenčno pretvorbo mora biti tudi opisani napajalnik opremljen z elektromagnetnim ščitom in vhodnim filtrom.

Varnost postavitve pretvornika bo zagotovil omrežni transformator s transformacijskim razmerjem, ki je enako enoti. Najbolje pa je uporabiti serijsko povezan LATR in izolacijski transformator.

Vklop pretvornika brez obremenitve bo najverjetneje povzročil okvaro močnega preklopnega tranzistorja. Zato, preden začnete z nastavitvijo, priključite enakovredno obremenitev. Po vklopu najprej z osciloskopom preverite napetost na uporu R3 - na stopnji t n naj bi linearno naraščala. Če je linearnost porušena, to pomeni, da magnetno vezje prehaja v nasičenost in je treba transformator ponovno izračunati. Z visokonapetostno sondo preverite signal na kolektorju preklopnega tranzistorja - padec impulza mora biti precej strm, napetost na odprtem tranzistorju pa majhna. Po potrebi prilagodite število obratov osnovnega navitja in upornost upora R2 v tranzistorskem osnovnem vezju.

Nato lahko poskusite spremeniti izhodno napetost pretvornika z uporom R5; po potrebi prilagodite število obratov navitja OS in izberite zener diodo VD4. Preverite delovanje pretvornika, ko se vhodna napetost in obremenitev spremenita.

Na sl. Slika 5 prikazuje diagram IVEP za programator ROM kot primer uporabe pretvornika, zgrajenega na podlagi predlaganega principa.

Parametri vira so podani v tabeli. 1.

Ko se omrežna napetost spremeni s 140 na 240 V, je napetost na izhodu vira 28 V v območju 27,6 ... 28,2 V; vir +5 V - 4,88...5 V.

Kondenzatorji C1-SZ in induktor L1 tvorijo vhodni omrežni filter, ki zmanjšuje oddajanje visokofrekvenčnih motenj pretvornika. Upor R1 omejuje impulz polnilnega toka kondenzatorja C4, ko je pretvornik vklopljen.

Vezje R3C5 zgladi napetostne sunke na tranzistorju VT1 (podobno vezje ni prikazano na prejšnjih slikah).

Običajni pretvornik je sestavljen na tranzistorjih VT3, VT4, ki iz izhodne napetosti +28 V ustvarita še dva: +5 V in -5 V ter napetost OS. Na splošno IVEP zagotavlja stabilizirano napetost +28 V. Stabilnost drugih dveh izhodnih napetosti je zagotovljena z napajanjem dodatnega pretvornika iz vira +28 V in dokaj konstantno obremenitvijo teh kanalov.

IVEP zagotavlja zaščito pred prekoračitvijo izhodne napetosti od +28 V do 29 V. Ko je presežena, triac VS1 odpre in zapre vir +28 V. Napajalnik oddaja glasno škripanje. Tok skozi triac je 0,75 A.

Tranzistor VT1 je nameščen na majhnem hladilnem telesu iz aluminijaste plošče 40 (30 mm).Namesto tranzistorja KT828A lahko uporabite druge visokonapetostne naprave z napetostjo najmanj 600 V in tokom več kot 1 A, na primer KT826B, KT828B, KT838A.

Namesto tranzistorja KT3102A lahko uporabite katero koli serijo KT3102; tranzistorje KT815G je mogoče zamenjati s KT815V, KT817V, KT817G. Usmerniške diode (razen VD1) je treba uporabljati z visokimi frekvencami, na primer serije KD213 itd. Priporočljivo je, da uporabite kondenzatorje oksidnega filtra serije K52, ETO. Kondenzator C5 mora imeti napetost najmanj 600 V.

Triac TS106-10 (VS1) se uporablja izključno zaradi svoje majhnosti. Primeren je skoraj vsak tip SCR, ki lahko prenese tok približno 1 A, vključno s serijo KU201. Vendar bo treba tiristor izbrati glede na najmanjši krmilni tok.

Treba je opozoriti, da bi bilo v določenem primeru (z relativno majhno porabo toka iz vira) mogoče storiti brez drugega pretvornika z izgradnjo pretvornika po vezju na sl. 4 z dodatnimi navitji za kanale +5 V in -5 V ter linearnimi stabilizatorji serije KR142. Uporaba dodatnega pretvornika je posledica želje po izvedbi primerjalnih študij različnih IVEP in zagotovitvi, da predlagana možnost zagotavlja boljšo stabilizacijo izhodne napetosti.

Parametri transformatorjev in dušilk so podani v tabeli. 2.

Tabela 2
Imenovanje	Magnetno jedro		Število obratov
	B26 M1000 z režo v osrednji palici			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 v dveh žicah do polnitve
	K17,5x8x5 M2000NM1
	K16x10x4,5 M2000NM1
	K12x5x5,5 M2000NM1

Magnetno jedro za transformator T1 se uporablja iz filtrske dušilke napajanja pogona na odstranljivih magnetnih diskih serije ES računalnikov.

Vrste magnetnih vezij dušilk L1-L4 niso kritične.

Vir je nastavljen po zgornji metodi, vendar je treba najprej izklopiti prenapetostno zaščito s premikanjem drsnika upora R10 v spodnji položaj v skladu s shemo. Po nastavitvi IVEP morate z uporom R5 nastaviti izhodno napetost na +29 V in s počasnim vrtenjem drsnika upora R10 doseči prag odpiranja triaka VS1. Nato izklopite vir, obrnite drsnik upora R5 proti zmanjšanju izhodne napetosti, vklopite vir in z uporom R5 nastavite izhodno napetost na 28 V.

Upoštevati je treba: ker so napetosti na izhodih +5 V in -5 V odvisne od napetosti +28 V in niso regulirane ločeno od nje, odvisno od parametrov uporabljenih elementov in toka določene obremenitve, morda bo treba izbrati število obratov navitij transformatorja T2.

Literatura

1. Bas A. A., Milovzorov V. P., Musolin A. K. Sekundarni napajalniki z vhodom brez transformatorja. - M.: Radio in komunikacije, 1987.

Zdravo. Predstavljam vam pregled integriranega linearnega nastavljivega napetostnega (ali tokovnega) stabilizatorja LM317 po ceni 18 centov na kos. V lokalni trgovini tak stabilizator stane za red velikosti več, zato me je zanimal ta sklop. Odločil sem se preveriti, kaj se prodaja po tej ceni in izkazalo se je, da je stabilizator kar kvaliteten, a o tem v nadaljevanju.
Pregled vključuje testiranje v načinu stabilizatorja napetosti in toka ter preverjanje zaščite pred pregrevanjem.
Za zainteresirane prosim...

Malo teorije:

Obstajajo stabilizatorji linearni in utrip.
Linearni stabilizator je napetostni delilnik, katerega vhod se napaja z vhodno (nestabilno) napetostjo, izhodna (stabilizirana) napetost pa se odvaja iz spodnjega kraka delilnika. Stabilizacija se izvede s spreminjanjem upora ene od delilnih ročic: upor se stalno vzdržuje, tako da je napetost na izhodu stabilizatorja v določenih mejah. Z velikim razmerjem vhodnih/izhodnih napetosti ima linearni stabilizator nizek izkoristek, saj se večina moči Pdis = (Uin - Uout) * razprši kot toplota na krmilnem elementu. Zato mora biti krmilni element sposoben odvajati zadostno moč, to pomeni, da mora biti nameščen na radiatorju zahtevane površine.
Prednost linearni stabilizator - preprostost, pomanjkanje motenj in majhno število uporabljenih delov.
Napaka- nizka učinkovitost, visoka proizvodnja toplote.
Preklopni stabilizator napetost je napetostni stabilizator, v katerem regulacijski element deluje v preklopnem načinu, to je večino časa bodisi v izklopnem načinu, ko je njegov upor največji, bodisi v nasičenem načinu - z minimalnim uporom, kar pomeni, lahko obravnavamo kot stikalo. Gladka sprememba napetosti nastane zaradi prisotnosti integrirnega elementa: napetost se poveča, ko akumulira energijo, in zmanjša, ko se sprosti v breme. Ta način delovanja lahko znatno zmanjša izgube energije, pa tudi izboljša kazalnike teže in velikosti, vendar ima svoje značilnosti.
Prednost impulzni stabilizator - visoka učinkovitost, nizka proizvodnja toplote.
Napaka- večje število elementov, prisotnost motenj.

Junak pregleda:

Paket je sestavljen iz 10 mikrovezij v paketu TO-220. Stabilizatorji so bili v plastični vrečki, oviti v polietilensko peno.






Primerjava z verjetno najbolj znanim linearnim stabilizatorjem 7805 za 5 voltov v istem ohišju.

Testiranje:
Podobne stabilizatorje proizvajajo številni proizvajalci, pri nas.
Položaj nog je naslednji:
1 - prilagoditev;
2 - izhod;
3 - vhod.
Sestavimo preprost stabilizator napetosti po diagramu iz priročnika:


Tukaj je tisto, kar nam je uspelo doseči s 3 položaji spremenljivega upora:
Rezultati, odkrito povedano, niso ravno dobri. Temu ne bi upal reči stabilizator.
Nato sem stabilizator naložil z uporom 25 ohmov in slika se je popolnoma spremenila:

Nato sem se odločil preveriti odvisnost izhodne napetosti od obremenitvenega toka, za kar sem nastavil vhodno napetost na 15 V, nastavil izhodno napetost na približno 5 V s trimer uporom in obremenil izhod s spremenljivim 100 Ohmskim žičnim uporom . Evo, kaj se je zgodilo:
Ni bilo mogoče dobiti toka, večjega od 0,8 A, ker Vhodna napetost je začela padati (napajanje je šibko). Kot rezultat tega testiranja se je stabilizator z radiatorjem segrel na 65 stopinj:

Za preverjanje delovanja tokovnega stabilizatorja je bilo sestavljeno naslednje vezje:


Namesto spremenljivega upora sem uporabil konstantnega, tukaj so rezultati testa:
Trenutna stabilizacija je tudi dobra.
No, kako je lahko pregled, ne da bi zažgal junaka? Da bi to naredil, sem ponovno sestavil stabilizator napetosti, na vhod napajal 15 V, izhod nastavil na 5 V, tj. Na stabilizatorju je padlo 10V, obremenilo pa ga je na 0,8A, tj. Na stabilizatorju se je sprostilo 8W moči. Radiator je bil odstranjen.
Rezultat je prikazan v naslednjem videu:

Da, deluje tudi zaščita pred pregrevanjem, stabilizatorja ni bilo mogoče zažgati.

rezultat:

Stabilizator je popolnoma delujoč in se lahko uporablja kot stabilizator napetosti (odvisno od prisotnosti obremenitve) in kot stabilizator toka. Obstaja tudi veliko različnih aplikacijskih shem za povečanje izhodne moči, uporabo kot polnilnik za baterije itd. Stroški predmeta so povsem razumni, glede na to, da lahko brez povezave kupim tako najmanj za 30 rubljev in za 19 rubljev , ki je bistveno dražji od pregledanega .

S tem naj se poslovim, srečno!

Izdelek je trgovina posredovala za pisanje ocene. Recenzija je bila objavljena v skladu s členom 18 Pravil spletnega mesta.

Nameravam kupiti +37 Dodaj med priljubljene Ocena mi je bila všeč +59 +88

LM2596 zmanjša vhodno napetost (na 40 V) - izhod je reguliran, tok je 3 A. Idealno za LED v avtomobilu. Zelo poceni moduli - približno 40 rubljev na Kitajskem.

Texas Instruments proizvaja visokokakovostne, zanesljive, cenovno dostopne in poceni krmilnike DC-DC LM2596, ki so enostavni za uporabo. Kitajske tovarne na njegovi osnovi proizvajajo ultra poceni impulzne stopenjske pretvornike: cena modula za LM2596 je približno 35 rubljev (vključno z dostavo). Svetujem vam, da kupite serijo 10 kosov naenkrat - vedno bodo koristili, cena pa bo padla na 32 rubljev, pri naročilu 50 kosov pa manj kot 30 rubljev. Preberite več o izračunu vezja mikrovezja, prilagajanju toka in napetosti, njegovi uporabi in nekaterih pomanjkljivostih pretvornika.

Tipičen način uporabe je vir stabilizirane napetosti. Na podlagi tega stabilizatorja je enostavno narediti stikalni napajalnik, uporabljam ga kot preprost in zanesljiv laboratorijski napajalnik, ki lahko prenese kratke stike. Privlačni so zaradi doslednosti kakovosti (zdi se, da so vsi izdelani v isti tovarni - in v petih delih je težko narediti napako) in popolne skladnosti s podatkovnim listom in deklariranimi lastnostmi.

Druga aplikacija je stabilizator impulznega toka za napajalnik za LED diode visoke moči. Modul na tem čipu vam bo omogočil priključitev 10-vatne avtomobilske LED matrike, ki dodatno zagotavlja zaščito pred kratkim stikom.

Zelo priporočam, da jih kupite ducat - zagotovo vam bodo prišli prav. So edinstveni na svoj način - vhodna napetost je do 40 voltov, potrebnih pa je le 5 zunanjih komponent. To je priročno - z zmanjšanjem preseka kablov lahko povečate napetost na vodilu pametnega doma na 36 voltov. Takšen modul namestimo na odjemna mesta in ga konfiguriramo na zahtevanih 12, 9, 5 voltov oz.

Oglejmo si jih pobližje.

Značilnosti čipa:

• Vhodna napetost - od 2,4 do 40 voltov (do 60 voltov v HV različici)
• Izhodna napetost - fiksna ali nastavljiva (od 1,2 do 37 voltov)
• Izhodni tok - do 3 ampere (z dobrim hlajenjem - do 4,5 A)
• Frekvenca pretvorbe - 150 kHz
• Ohišje - TO220-5 (montaža skozi luknjo) ali D2PAK-5 (površinska montaža)
• Učinkovitost - 70-75% pri nizkih napetostih, do 95% pri visokih napetostih

1. Stabiliziran vir napetosti
2. Pretvorniško vezje
3. Podatkovni list
4. USB polnilec na osnovi LM2596
5. Trenutni stabilizator
6. Uporaba v domačih napravah
7. Prilagoditev izhodnega toka in napetosti
8. Izboljšani analogi LM2596

Zgodovina - linearni stabilizatorji

Za začetek bom razložil, zakaj so standardni linearni pretvorniki napetosti, kot je LM78XX (na primer 7805) ali LM317, slabi. Tukaj je njegov poenostavljeni diagram.

Glavni element takega pretvornika je močan bipolarni tranzistor, vklopljen v svojem "prvotnem" pomenu - kot nadzorovani upor. Ta tranzistor je del Darlingtonovega para (za povečanje koeficienta prenosa toka in zmanjšanje moči, potrebne za delovanje vezja). Osnovni tok nastavi operacijski ojačevalnik, ki ojača razliko med izhodno napetostjo in tisto, ki jo nastavi ION (referenčni vir napetosti), t.j. priključen je po klasičnem vezju ojačevalnika napak.

Tako pretvornik preprosto vklopi upor zaporedno z bremenom in nadzoruje njegov upor, tako da na primer na bremenu ugasne točno 5 voltov. Preprosto je izračunati, da ko se napetost zmanjša z 12 voltov na 5 (zelo pogost primer uporabe mikrovezja 7805), se vhodnih 12 voltov porazdeli med stabilizatorjem in obremenitvijo v razmerju "7 voltov na stabilizatorju + 5 voltov na obremenitvi." Pri toku pol ampera se ob obremenitvi sprosti 2,5 vata, pri 7805 pa kar 3,5 vata.

Izkazalo se je, da "dodatnih" 7 voltov preprosto ugasne na stabilizatorju in se spremeni v toploto. Prvič, to povzroča težave pri hlajenju, in drugič, porablja veliko energije iz vira energije. Pri napajanju iz vtičnice to ni zelo strašljivo (čeprav še vedno povzroča škodo okolju), toda pri napajanju iz baterije ali akumulatorja tega ni mogoče prezreti.

Druga težava je, da je na splošno nemogoče narediti ojačevalni pretvornik s to metodo. Pogosto se pojavi takšna potreba in poskusi rešitve tega vprašanja pred dvajsetimi ali tridesetimi leti so neverjetni - kako zapletena je bila sinteza in izračun takih vezij. Eno najpreprostejših tovrstnih vezij je potisni-vlečni pretvornik 5V->15V.

Priznati je treba, da zagotavlja galvansko izolacijo, vendar transformatorja ne izkorišča učinkovito - v vsakem trenutku se uporablja le polovica primarnega navitja.

Pozabimo na to kot na slabe sanje in pojdimo na sodobna vezja.

Vir napetosti

Shema

Mikrovezje je primerno za uporabo kot pretvornik stopenj navzdol: v notranjosti je močno bipolarno stikalo, vse kar ostane je, da dodate preostale komponente regulatorja - hitro diodo, induktivnost in izhodni kondenzator, možno je tudi namestite vhodni kondenzator - samo 5 delov.

Različica LM2596ADJ bo zahtevala tudi vezje za nastavitev izhodne napetosti, to sta dva upora ali en spremenljivi upor.

Vezje pretvornika napetosti navzdol na osnovi LM2596:

Celotna shema skupaj:

Tukaj lahko prenesite podatkovni list za LM2596.

Princip delovanja: zmogljivo stikalo znotraj naprave, ki ga krmili PWM signal, pošilja napetostne impulze na induktivnost. V točki A je x % časa polna napetost in (1-x) % časa je napetost nič. LC filter zgladi ta nihanja s poudarjanjem konstantne komponente, ki je enaka x * napajalni napetosti. Dioda zaključi vezje, ko je tranzistor izklopljen.

Podroben opis delovnega mesta

Induktivnost se upira spremembi toka skozi njo. Ko se v točki A pojavi napetost, induktor ustvari veliko negativno samoindukcijsko napetost, napetost na bremenu pa postane enaka razliki med napajalno napetostjo in samoindukcijsko napetostjo. Induktivni tok in napetost na obremenitvi postopoma naraščata.

Po izginotju napetosti v točki A si induktor prizadeva ohraniti prejšnji tok, ki teče iz bremena in kondenzatorja, ter ga prek diode kratko sklene z maso - postopoma pada. Tako je napetost bremena vedno manjša od vhodne napetosti in je odvisna od delovnega cikla impulzov.

Izhodna napetost

Modul je na voljo v štirih različicah: z napetostjo 3,3V (indeks –3,3), 5V (indeks –5,0), 12V (indeks –12) in nastavljiva različica LM2596ADJ. Prilagojeno različico je smiselno uporabljati povsod, saj je na voljo v velikih količinah v skladiščih elektronskih podjetij in je malo verjetno, da bi jo primanjkovalo - zahteva pa le dodatna dva penija upora. In seveda je priljubljena tudi 5-voltna različica.

Količina na zalogi je v zadnjem stolpcu.

Izhodno napetost lahko nastavite v obliki DIP stikala, dober primer tega je podan tukaj, ali v obliki vrtljivega stikala. V obeh primerih boste potrebovali baterijo natančnih uporov - vendar lahko napetost prilagodite brez voltmetra.

Okvir

Obstajata dve možnosti ohišja: ohišje za planarno montažo TO-263 (model LM2596S) in ohišje za skoznjo luknjo TO-220 (model LM2596T). Raje uporabljam planarno različico LM2596S, saj je v tem primeru hladilnik sama plošča in ni potrebe po nakupu dodatnega zunanjega hladilnika. Poleg tega je njegova mehanska odpornost veliko večja, za razliko od TO-220, ki ga je treba na nekaj priviti, tudi na ploščo - vendar je potem lažje namestiti planarno različico. Priporočam uporabo čipa LM2596T-ADJ v napajalnikih, ker je lažje odstraniti veliko količino toplote iz njegovega ohišja.

Glajenje valovanja vhodne napetosti

Lahko se uporablja kot učinkovit "pametni" stabilizator po popravljanju toka. Ker mikrovezje neposredno spremlja izhodno napetost, bodo nihanja vhodne napetosti povzročila obratno sorazmerno spremembo pretvorbenega koeficienta mikrovezja, izhodna napetost pa bo ostala normalna.

Iz tega sledi, da ima lahko pri uporabi LM2596 kot padajočega pretvornika po transformatorju in usmerniku vhodni kondenzator (to je tisti, ki se nahaja takoj za diodnim mostom) majhno kapacitivnost (približno 50-100 μF).

Izhodni kondenzator

Zaradi visoke frekvence pretvorbe tudi ni treba, da ima izhodni kondenzator veliko kapaciteto. Tudi močan potrošnik ne bo imel časa, da bi znatno zmanjšal ta kondenzator v enem ciklu. Naredimo izračun: vzemimo kondenzator 100 µF, izhodno napetost 5 V in obremenitev, ki porabi 3 ampere. Polna napolnjenost kondenzatorja q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.

V enem pretvorbenem ciklu bo obremenitev kondenzatorju vzela dq = I*t = 3 A * 6,7 μs = 20 μC (to je le 4 % celotnega naboja kondenzatorja) in takoj se bo začel nov cikel in pretvornik bo dal nov del energije v kondenzator.

Najpomembneje je, da kot vhodne in izhodne kondenzatorje ne uporabljamo tantalovih kondenzatorjev. Prav v podatkovnih listih pišejo - "ne uporabljajte v napajalnih tokokrogih", ker zelo slabo prenašajo celo kratkotrajne prenapetosti in ne marajo visokih impulznih tokov. Uporabite običajne aluminijaste elektrolitske kondenzatorje.

Učinkovitost, učinkovitost in toplotne izgube

Učinkovitost ni tako visoka, saj se kot močno stikalo uporablja bipolarni tranzistor - in ima neničelni padec napetosti, približno 1,2 V. Od tod padec učinkovitosti pri nizkih napetostih.

Kot lahko vidite, je največja učinkovitost dosežena, ko je razlika med vhodno in izhodno napetostjo približno 12 voltov. To pomeni, da če morate zmanjšati napetost za 12 voltov, bo minimalna količina energije prešla v toploto.

Kaj je učinkovitost pretvornika? To je vrednost, ki označuje izgube toka - zaradi ustvarjanja toplote na popolnoma odprtem močnem stikalu po Joule-Lenzovem zakonu in zaradi podobnih izgub med prehodnimi procesi - ko je stikalo, recimo, le napol odprto. Učinki obeh mehanizmov so lahko primerljivi po velikosti, zato ne smemo pozabiti na obe poti izgube. Majhna količina energije se porabi tudi za napajanje "možganov" samega pretvornika.

V idealnem primeru je pri pretvorbi napetosti iz U1 v U2 in izhodnega toka I2 izhodna moč enaka P2 = U2*I2, vhodna moč je enaka temu (idealni primer). To pomeni, da bo vhodni tok I1 = U2/U1*I2.

V našem primeru ima pretvorba učinkovitost pod enoto, zato bo del energije ostal v napravi. Na primer, z učinkovitostjo η bo izhodna moč P_out = η*P_in, izgube P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η. Seveda bo moral pretvornik povečati vhodni tok, da ohrani določen izhodni tok in napetost.

Predpostavimo lahko, da bodo pri pretvorbi 12V -> 5V in izhodnem toku 1A izgube v mikrovezju 1,3 vata, vhodni tok pa 0,52A. V vsakem primeru je to boljše od katerega koli linearnega pretvornika, ki bo dal vsaj 7 vatov izgub in bo porabil 1 amper iz vhodnega omrežja (vključno s to neuporabno nalogo) - dvakrat več.

Mimogrede, mikrovezje LM2577 ima trikrat nižjo delovno frekvenco, njegova učinkovitost pa je nekoliko višja, saj je manj izgub v prehodnih procesih. Vendar pa potrebuje trikrat višje vrednosti induktorja in izhodnega kondenzatorja, kar pomeni dodaten denar in velikost plošče.

Povečanje izhodnega toka

Kljub že precej velikemu izhodnemu toku mikrovezja je včasih potreben še večji tok. Kako priti iz te situacije?

1. Več pretvornikov je mogoče paralelizirati. Seveda morajo biti nastavljeni na popolnoma enako izhodno napetost. V tem primeru ne morete preživeti s preprostimi upori SMD v vezju za nastavitev povratne napetosti, morate uporabiti upore z natančnostjo 1% ali ročno nastaviti napetost s spremenljivim uporom.

Če niste prepričani o majhnem razmiku napetosti, je bolje, da pretvornike vzporedite skozi majhen shunt, velikosti nekaj deset miliohmov. V nasprotnem primeru bo celotna obremenitev padla na ramena pretvornika z najvišjo napetostjo in morda ne bo kos. 2. Uporabite lahko dobro hlajenje - velik radiator, večplastno tiskano vezje z veliko površino. To bo omogočilo [zvišanje toka] (/lm2596-tips-and-tricks/ “Uporaba LM2596 v napravah in postavitvi plošče”) na 4,5 A. 3. Končno lahko [močno tipko] (#a7) premaknete izven ohišja mikrovezja. To bo omogočilo uporabo tranzistorja z učinkom polja z zelo majhnim padcem napetosti in močno povečalo izhodni tok in učinkovitost.

USB polnilec za LM2596

Izdelate lahko zelo priročen potovalni USB polnilec. Če želite to narediti, morate regulator nastaviti na napetost 5 V, mu zagotoviti USB priključek in zagotoviti napajanje polnilnika. Uporabljam radijski model litij-polimerne baterije, kupljene na Kitajskem, ki zagotavlja 5 amper ur pri 11,1 voltov. To je veliko - dovolj za 8-krat napolnite običajni pametni telefon (brez upoštevanja učinkovitosti). Ob upoštevanju učinkovitosti bo vsaj 6-krat.

Ne pozabite skrajšati nožic D+ in D- na vtičnici USB, da telefonu sporočite, da je priključen na polnilnik in da je preneseni tok neomejen. Brez tega dogodka bo telefon mislil, da je povezan z računalnikom in se bo polnil s tokom 500 mA - zelo dolgo. Poleg tega takšen tok morda niti ne bo nadomestil trenutne porabe telefona in baterija se sploh ne bo polnila.

Lahko zagotovite tudi ločen vhod 12 V iz avtomobilskega akumulatorja s priključkom za cigaretni vžigalnik - in preklapljate vire s kakšnim stikalom. Svetujem vam, da namestite LED, ki bo signaliziral, da je naprava vklopljena, da ne pozabite izklopiti baterije po popolnem polnjenju - sicer bodo izgube v pretvorniku v nekaj dneh popolnoma izpraznile rezervno baterijo.

Ta vrsta baterije ni zelo primerna, ker je zasnovana za visoke tokove - lahko poskusite najti baterijo z nižjim tokom, pa bo manjša in lažja.

Trenutni stabilizator

Prilagoditev izhodnega toka

Na voljo samo z različico z nastavljivo izhodno napetostjo (LM2596ADJ). Mimogrede, Kitajci izdelujejo tudi to različico plošče z regulacijo napetosti, toka in vseh vrst indikacij - že pripravljen modul stabilizatorja toka na LM2596 z zaščito pred kratkim stikom je mogoče kupiti pod imenom xw026fr4.

Če ne želite uporabiti že pripravljenega modula in želite to vezje narediti sami, ni nič zapletenega, z eno izjemo: mikrovezje nima možnosti nadzora toka, vendar ga lahko dodate. Pojasnil bom, kako to storiti, in razjasnil težavne točke na poti.

Aplikacija

Stabilizator toka je stvar, ki je potrebna za napajanje močnih LED (mimogrede - moj projekt mikrokrmilnika gonilniki LED visoke moči), laserske diode, galvanizacija, polnjenje baterij. Kot pri stabilizatorjih napetosti obstajata dve vrsti takšnih naprav - linearni in impulzni.

Klasični linearni stabilizator toka je LM317 in je v svojem razredu kar dober - vendar je njegov maksimalni tok 1,5 A, kar je premalo za veliko močnih LED. Tudi če ta stabilizator napajate z zunanjim tranzistorjem, so izgube na njem preprosto nesprejemljive. Ves svet se razburja o porabi energije standby žarnic, pri nas pa LM317 deluje z izkoristkom 30%. To ni naša metoda.

Toda naše mikrovezje je priročen gonilnik za impulzni napetostni pretvornik, ki ima veliko načinov delovanja. Izgube so minimalne, saj se ne uporabljajo linearni načini delovanja tranzistorjev, le ključni.

Prvotno je bil namenjen tokokrogom za stabilizacijo napetosti, vendar ga več elementov spremeni v tokovni stabilizator. Dejstvo je, da se mikrovezje v celoti opira na signal "Feedback" kot povratno informacijo, toda kaj naj ga hranimo, je odvisno od nas.

V standardnem preklopnem vezju se napetost na ta krak napaja iz uporovnega delilnika izhodne napetosti. 1,2 V je ravnovesje; če je Feedback manjši, gonilnik poveča delovni cikel impulzov; če je več, ga zmanjša. Toda na ta vhod lahko priključite napetost iz tokovnega šanta!

Shunt

Na primer, pri toku 3A morate vzeti shunt z nazivno vrednostjo največ 0,1 Ohm. Pri takem uporu bo ta tok sprostil približno 1 W, tako da je to veliko. Bolje je, da vzporedno povežete tri takšne šante, tako da dobite upor 0,033 Ohm, padec napetosti 0,1 V in sproščanje toplote 0,3 W.

Vendar pa vhod povratne informacije zahteva napetost 1,2 V - mi pa imamo samo 0,1 V. Neracionalno je vgraditi večji upor (toplota se bo sprostila 150-krat več), zato ostane samo to, da nekako povečamo to napetost. To se naredi s pomočjo operacijskega ojačevalnika.

Neinvertirajući operacijski ojačevalnik

Klasična shema, kaj bi lahko bilo preprostejše?

Združujemo se

Zdaj združimo običajno vezje napetostnega pretvornika in ojačevalnik z operacijskim ojačevalnikom LM358, na vhod katerega priključimo tokovni shunt.

Močan upor 0,033 Ohm je shunt. Naredite ga lahko iz treh vzporedno povezanih uporov 0,1 Ohm, za povečanje dopustne disipacije pa uporabite upore SMD v ohišju 1206, postavite jih z majhno režo (ne blizu skupaj) in poskušajte pustiti čim več bakrene plasti okoli upora. uporov in po možnosti pod njimi. Majhen kondenzator je povezan z izhodom Feedback, da prepreči morebiten prehod v način oscilatorja.

Reguliramo tako tok kot napetost

Na vhod Feedback povežimo oba signala – tako tokovni kot napetostni. Za združevanje teh signalov bomo uporabili običajen diagram ožičenja "IN" na diodah. Če je tokovni signal višji od napetostnega signala, bo prevladoval in obratno.

Nekaj ​​besed o uporabnosti sheme

Ne morete prilagoditi izhodne napetosti. Čeprav je nemogoče hkrati regulirati izhodni tok in napetost - sta sorazmerna drug z drugim, s koeficientom "obremenitvenega upora". In če napajalnik izvaja scenarij, kot je "konstantna izhodna napetost, ko pa tok preseže, začnemo zmanjševati napetost", tj. CC/CV je že polnilec.

Največja napajalna napetost za vezje je 30 V, saj je to meja za LM358. To omejitev lahko razširite na 40 V (ali 60 V z različico LM2596-HV), če operacijski ojačevalnik napajate iz zener diode.

Pri slednji možnosti je kot seštevalne diode potrebno uporabiti diodni sklop, saj sta obe diodi v njem izdelani po istem tehnološkem postopku in na isti silicijevi rezini. Razpon njihovih parametrov bo veliko manjši od razpona parametrov posameznih diskretnih diod - zahvaljujoč temu bomo dosegli visoko natančnost sledenja vrednosti.

Prav tako morate skrbno zagotoviti, da se vezje operacijskega ojačevalnika ne vznemiri in preide v laserski način. Če želite to narediti, poskusite zmanjšati dolžino vseh vodnikov in še posebej tirnice, povezane z zatičem 2 LM2596. Ne postavljajte operacijskega ojačevalnika v bližino te steze, temveč postavite diodo SS36 in filtrirni kondenzator bližje ohišju LM2596 in zagotovite minimalno površino ozemljitvene zanke, povezane s temi elementi - zagotoviti je treba minimalno dolžino povratna trenutna pot “LM2596 -> VD/C -> LM2596”.

Uporaba LM2596 v napravah in neodvisna postavitev plošče

Podrobno sem govoril o uporabi mikrovezij v svojih napravah, ki niso v obliki končnega modula v drug članek, ki zajema: izbiro diode, kondenzatorjev, parametre induktorja, spregovoril pa je tudi o pravilnem ožičenju in nekaj dodatnih trikih.

Možnosti za nadaljnji razvoj

Izboljšani analogi LM2596

Najlažji način po tem čipu je preklop na LM2678. V bistvu je to isti padajoči pretvornik, le s tranzistorjem na polju, zahvaljujoč kateremu se učinkovitost dvigne na 92%. Res je, da ima 7 nog namesto 5 in ni združljiv s pin-to-pin. Vendar je ta čip zelo podoben in bo preprosta in priročna možnost z izboljšano učinkovitostjo.

L5973D– precej star čip, ki zagotavlja do 2,5A in nekoliko večji izkoristek. Ima tudi skoraj dvakrat višjo frekvenco pretvorbe (250 kHz) - zato so potrebne nižje vrednosti induktorja in kondenzatorja. Vendar sem videl, kaj se zgodi z njim, če ga daš direktno v omrežje avtomobila - pogosto izloči motnje.

ST1S10- visoko učinkovit (90-odstotni izkoristek) DC–DC stopenjski pretvornik.

• Zahteva 5–6 zunanjih komponent;

ST1S14- visokonapetostni (do 48 voltov) krmilnik. Visoka delovna frekvenca (850 kHz), izhodni tok do 4 A, moč Dober izhod, visok izkoristek (ne slabši od 85 %) in zaščitno vezje proti prekomernemu obremenitvenemu toku so verjetno najboljši pretvornik za napajanje strežnika iz 36-voltnega omrežja. vir.

Če je potrebna največja učinkovitost, se boste morali obrniti na neintegrirane krmilnike DC–DC. Težava z integriranimi krmilniki je, da nikoli nimajo hladnih močnostnih tranzistorjev - tipični kanalski upor ni višji od 200 mOhm. Če pa vzamete krmilnik brez vgrajenega tranzistorja, lahko izberete kateri koli tranzistor, tudi AUIRFS8409–7P z uporom kanala pol miliohma

DC-DC pretvorniki z zunanjim tranzistorjem

Naslednji del

Za učinkovito premagovanje različnih motenj v omrežju je potrebno uporabiti preproste stabilizatorje toka. Sodobni proizvajalci se ukvarjajo z industrijsko proizvodnjo takšnih naprav, zaradi česar se vsak model odlikuje po funkcionalnih in tehničnih značilnostih. V gospodinjstvu ni velikega povpraševanja po stabilizatorjih toka, vendar kakovostna merilna oprema vedno potrebuje stabilno napetost.

Kratek opis

Izkušeni obrtniki dobro vedo, da so najpreprostejši omejevalniki toka predstavljeni v obliki navadnih uporov. Takšne enote se pogosto imenujejo stabilizatorji, kar ni realnost, saj ne morejo odstraniti vseh motenj, ko napetost na njihovem vhodu niha. Uporaba upora v napajalnem tokokrogu določene naprave je možna le, če je celotna vhodna napetost stabilizirana.

V drugi situaciji se tudi najmanjši napetostni sunki zaznavajo kot povečana obremenitev, kar negativno vpliva na delovanje celotne naprave. Učinkovitost delovanja uporovnih omejevalnikov toka je precej nizka, saj se energija, ki jo porabijo, odvaja kot toplota.

Višjo stopnjo učinkovitosti dosežejo tiste konstrukcije, ki so izdelane na osnovi že pripravljenih integriranih vezij linearnih stabilizatorjev. Vezja takšnih naprav odlikujejo minimalen nabor elementov, enostavnost konfiguracije in pomanjkanje motenj. Da bi preprečili neželeno pregrevanje krmilnega elementa, morajo biti razlike med vhodno in izhodno napetostjo minimalne. V nasprotnem primeru bo telo mikrovezja prisiljeno razpršiti vso nezahtevano energijo, kar večkrat zmanjša končni kazalnik učinkovitosti.

Najučinkovitejša vezja so tista s pulzno širinsko modulacijo. Njihova proizvodnja temelji na uporabi univerzalnih mikrovezij, kjer je povratno vezje in posebni zaščitni mehanizmi, zaradi česar se zanesljivost celotne naprave bistveno poveča. Uporaba impulznega transformatorja vodi do ohranjanja vezja, kar pozitivno vpliva na stopnjo učinkovitosti in življenjsko dobo. Omeniti velja, da obrtniki takšne stabilizatorje pogosto izdelujejo z lastnimi rokami z uporabo posebnih delov.

Funkcionalnost

Samo mojster, ki dobro pozna princip delovanja tokovnega stabilizatorja, bo lahko učinkovito uporabljal to napravo na različnih področjih. Glavna težava je, da so električna omrežja nasičena z različnimi motnjami, ki negativno vplivajo na delovanje opreme in naprav. Za učinkovito premagovanje virov negativnega vpliva strokovnjaki povsod uporabljajo stabilizatorje napetosti in toka.

Vsak tak izdelek vsebuje nepogrešljiv element - transformator, ki zagotavlja stabilno in nemoteno delovanje celotnega sistema. Tudi najbolj elementarno vezje je nujno opremljeno z univerzalnim usmerniškim mostom, ki je povezan z različnimi upori in kondenzatorji. Glavne značilnosti delovanja vključujejo največjo stopnjo odpornosti in individualno zmogljivost.

Kvalificirani strokovnjaki ugotavljajo, da preprost tokovni stabilizator deluje v skladu z najosnovnejšim vezjem. Stvar je v tem, da električni tok teče do glavnega transformatorja, zaradi česar se spreminja njegova največja frekvenca. Na vhodu vedno sovpada s tem indikatorjem v električnem omrežju in je znotraj 50 hercev. Šele po pretvorbi toka se bo mejna frekvenca zmanjšala na optimalno raven.

Omeniti velja, da tradicionalno vezje vsebuje močne visokonapetostne usmernike, ki pomagajo določiti polarnost napetosti. Toda kondenzatorji sodelujejo pri visokokakovostni stabilizaciji toka, upori odpravljajo obstoječe motnje.

Izdelava preprostega pretvornika za LED

Izkušeni obrtniki se bodo strinjali, da sestavljanje visokokakovostnega in vzdržljivega stabilizatorja ni tako težko. Glavna značilnost je, da je mogoče na blok namestiti celoten sistem nizkonapetostnih kondenzatorjev 20 voltov, impulzno mikrovezje pa ima lahko vhod do 35 V. Najenostavnejši DIY LED stabilizator je različica LM317. Morate le pravilno izračunati upor za uporabljeno LED s pomočjo specializiranega spletnega kalkulatorja.

Pomembno dejstvo ostaja, da za nemoteno delovanje takšne enote improvizirana hrana je super:

• Standardna 19-voltna enota iz prenosnika.
• Pri 24 V.
• Zmogljivejša 32-voltna enota od običajnega tiskalnika.
• Bodisi 9 ali 12 voltov iz nekaterih zabavne elektronike.

Glavne prednosti takšnega pretvornika so vedno njegova razpoložljivost, minimalno število elementov, visoka stopnja zanesljivosti in razpoložljivost v trgovinah. Zelo neracionalno je, da sami sestavite bolj zapleteno vezje. Če mojster nima potrebnih izkušenj, je bolje kupiti že pripravljen stabilizator impulznega toka. Vedno ga je mogoče izboljšati, če je potrebno.

Trajanje delovanja LED brez izgube svetlosti je odvisno od načina. Glavna prednost najpreprostejših stabilizatorjev (gonilnikov), kot je stabilizatorski čip LM317, je, da jih je precej težko zažgati. Diagram povezave LM317 zahteva samo dva dela: samo mikrovezje, ki je vključeno v stabilizacijski način, in upor. Sam postopek montaže je sestavljen iz več glavnih faz:

1. Kupiti boste morali spremenljivi upor z uporom 0,5 kOhm (ima tri priključke in gumb za nastavitev). Lahko ga naročite preko spleta ali kupite pri Radioamaterju.
2. Žice so spajkane na srednji terminal, pa tudi na enega od skrajnih.
3. Z uporabo multimetra, vklopljenega v načinu merjenja upora, se izmeri upor upora. Doseči je treba največji odčitek 500 ohmov (tako da LED ne izgori, ko je upor nizek).
4. Po skrbnem preverjanju pravilnih povezav pred priključitvijo je vezje sestavljeno.

Za katero koli napravo je mogoče doseči napajanje 10 A (nastavljeno z uporom nizkega upora). Za te namene lahko uporabite tranzistor KT825 ali namestite analog z boljšimi tehničnimi lastnostmi in hladilnim sistemom. Največja moč LM317 je 1,5 ampera. Če je treba povečati tok, se lahko v vezje doda poljski ali običajen tranzistor.

Univerzalni nastavljivi model

Številni mojstri se soočajo s potrebo po uporabi visokokakovostnega stabilizatorja, ki bi omogočal nastavitev omrežja v širokem razponu. Nekatera sodobna vezja se odlikujejo po tem, da zagotavljajo prisotnost upora za nastavitev toka z zmanjšanimi karakteristikami. Strokovnjaki sami ugotavljajo, da taka naprava omogoča povečanje napetosti v drugem uporu. To stanje se običajno imenuje povečana napetost napake.

Parametre referenčne in napake napetosti je mogoče primerjati z uporabo referenčnega ojačevalnika, zahvaljujoč kateremu glavni prilagodi stanje tranzistorja z učinkom polja. Omeniti velja, da takšno vezje zahteva dodatno napajanje, ki ga je treba napajati v ločen priključek. Bistvo je v tem, da mora napajalna napetost zagotoviti usklajeno delovanje absolutno vseh komponent uporabljenega vezja. Dovoljene ravni ne smete preseči, saj lahko to povzroči prezgodnjo okvaro opreme.

Če želite čim bolj pravilno konfigurirati delovanje nastavljivega stabilizatorja toka, morate uporabiti poseben drsnik. To je trimerni upor, ki omogoča masterju, da nastavi največjo vrednost toka. Nastavitev omrežja je bolj prilagodljiva, saj lahko vse parametre neodvisno prilagajamo glede na intenzivnost uporabe.

Večnamenska naprava

Gonilniki za LED diode 220 V so srednje zahtevni, njihova nastavitev lahko traja veliko časa in zahteva izkušnje pri namestitvi. Tak gonilnik je mogoče izvleči iz LED svetilk, reflektorjev in svetilk z okvarjenim LED vezjem. Večino jih je mogoče tudi spremeniti s prepoznavanjem modela krmilnika pretvornika. Parametre običajno nastavi eden ali več uporov.

Podatkovni list prikazuje stopnjo upora, ki je potrebna za doseganje želenega toka. Če namestite nastavljiv upor, bo število amperov nastavljivo (vendar brez prekoračitve navedene nazivne moči).

Do nedavnega je bil zelo priljubljen univerzalni modul XL4015. Po svojih karakteristikah je primeren za priključitev LED diod visoke moči (do 100 W). Standardna različica ohišja je prispajkana na ploščo, ki deluje kot radiator. Za izboljšanje hlajenja XL4015 je treba vezje spremeniti tako, da se na ohišje naprave namesti hladilnik.

Mnogi uporabniki ga preprosto postavijo na vrh, vendar je učinkovitost takšne namestitve precej nizka. Priporočljivo je, da hladilni sistem postavite na dno plošče, nasproti spajkalnega spoja mikrovezja. Za optimalno kakovost ga je mogoče odspajkati in namestiti na polnopravni radiator s termično pasto. Žice bo treba podaljšati. Dodatno hlajenje je možno namestiti tudi za diode, kar bo bistveno povečalo učinkovitost celotnega vezja.

Med vozniki velja, da je nastavljiv najbolj univerzalen. Vgraditi je treba spremenljivi upor, ki nastavi število amperov. Te značilnosti so običajno navedene v naslednjih dokumentih:

• V spremni dokumentaciji za mikrovezje.
• V podatkovnem listu.
• V standardni shemi povezav.

Brez dodatnega hlajenja mikrovezja lahko takšne naprave prenesejo 1-3 A (v skladu z modelom krmilnika impulzno-širinske modulacije). Glavna pomanjkljivost teh gonilnikov je prekomerno segrevanje diode in induktorja. Nad 3 A bo potrebno hlajenje močne diode in krmilnika. Dušilko zamenjamo z bolj primerno ali previjemo z debelo žico.

Bistvena naprava za enosmerni tok

Tudi mojster začetnik ve, kaj je to enota deluje po principu dvojne integracije. V absolutno vseh modelih so za ta proces odgovorni pretvorniki. Univerzalni dvokanalni tranzistorji so zasnovani za povečanje obstoječih dinamičnih lastnosti. Pomembno je vedeti, da morate za odpravo toplotnih izgub uporabiti kondenzatorje z veliko kapaciteto.

Indikator ravnanja je mogoče določiti le z natančnim izračunom zahtevane vrednosti. Kot kaže praksa, če je enosmerna izhodna napetost 12 amperov, mora biti mejna vrednost 5 V. Naprava bo lahko stabilno vzdrževala delovno frekvenco 30 Hz. Kar zadeva mejno napetost, je vse odvisno od blokade signala, ki prihaja iz transformatorja. Toda fronta impulza ne sme presegati 2 ISS.

Samo kakovostna pretvorba toka omogoča usklajeno delovanje glavnih tranzistorjev. V tem vezju se lahko uporabljajo samo polprevodniške diode. Če so upori balastni, je to preobremenjeno z velikimi toplotnimi izgubami. Zato se disperzijski koeficient bistveno poveča. Mojster vidi, da se je amplituda nihanj povečala, vendar se induktivni proces ni zgodil.

Sodobna shema na osnovi KREN

Takšna naprava bo delovala stabilno samo z elementi LM317 in KR142EN12. To je posledica dejstva, da delujejo kot univerzalni stabilizatorji napetosti, dobro se spopadajo s tokovi do 1,5 A in izhodnimi napetostmi do 40 voltov. V klasičnem termičnem načinu lahko ti elementi odvajajo moč do 10 vatov. Za sama mikrovezja je značilna nizka lastna poraba, saj je ta številka le 8 mA. Glavna stvar je, da ta indikator ostane nespremenjen, tudi če napetost niha.

Posebno pozornost si zasluži mikrovezje LM317, ki je sposobno vzdrževati konstantno napetost na glavnem uporu. Ta enota s konstantnim uporom zagotavlja maksimalno stabilnost toka, ki teče skozi njo, zaradi česar se pogosto imenuje upor za nastavitev toka. Sodobni stabilizatorji na osnovi KREN se od svojih analogov razlikujejo po relativni preprostosti, zaradi česar se aktivno uporabljajo kot polnilnik baterij in elektronskih bremen.

Mikrovezje, ki ga danes obravnavamo, je nastavljiv pretvornik napetosti DC-DC ali preprosto stopenjsko nastavljiv stabilizator toka 40 voltov na vhodu in od 1,2 do 35 V na izhodu. LM2576 zahteva vhodno moč približno 40-50 VDC. Ker lahko deluje s tokovi do 3 amperov, LM2576 deluje kot preklopni regulator, ki lahko poganja obremenitev 3 amperov z minimalnim številom komponent in majhnim hladilnikom. Cena čipa LM2576 je približno 140 rubljev.

Shematski prikaz stabilizatorja

Značilnosti sheme

• Izhodna nastavljiva napetost 1,2 - 35 V in nizko valovanje
• Potenciometer za gladko prilagajanje izhodne napetosti
• Plošča ima mostični usmernik izmenične napetosti
• LED indikator vhodne moči
• Dimenzije PCB 70 x 63 mm

Vezje je namenjeno za namizne napajalnike, polnilnike baterij, kot gonilnik LED. Sledi 2 možnosti oblikovanja - v standardni in ravninski obliki:

Zakaj preprostih parametričnih stabilizatorjev, kot je LM317, ni mogoče uporabiti v tako stabiliziranih napajalnikih? Ker bo disipacija moči pri napetosti 30 V 3 A nekaj deset vatov - potreben bo ogromen radiator in hladilnik. Toda s stabilizacijo impulza je moč, sproščena na mikrovezju, skoraj 10-krat manjša. Zato z LM2576 dobimo majhen in zmogljiv, univerzalno nastavljiv regulator napetosti.

Priporočamo tudi

• Zakaj se listi juke zvijajo? Zakaj se listi juke povesijo?
• Gnojenje lubenice: v rastlinjaku, na odprtem terenu, med sajenjem, po
•  Kdaj posaditi česen za zimo na Uralu. Kdaj posaditi česen na Uralu
• Kdaj posaditi česen na Uralu Sajenje pomladnega česna spomladi na Uralu
• Kam postaviti božično drevo po Feng Shuiju?
• Sadike cvetače in belega zelja: bolezni in njihovo zdravljenje