Источник питания на двухбазовом диоде

Источник питания на двухбазовом диоде

В статье рассматриваются принципы построения обратноходового импульсного источника питания для зарядки автомобильных аккумуляторов с использованием инвертора состоящего из генератора на двухбазовом диоде (однопереходном транзисторе) и мощного транзисторного ключа.

Введение: Конструирование источников питания на силовых трансформаторах прекратилась ещё в прошлом веке, ввиду больших габаритов и массы, и потерями электроэнергии на нагрев стабилизирующих элементов.

Разработка мощных высокочастотных транзисторов привела к их использованию в лёгких малогабаритных источниках тока. Применение ферритовых высокочастотных трансформаторов позволяют выполнить инвертирование энергии в нагрузку на частотах – соизмеримых с длиной радиоволн.

Трёхфазный генератор переменного тока автомобиля при выпрямлении и стабилизации выходного напряжения не имеет циклической составляющей с определённой скважностью для импульсного режима восстановления аккумулятора, возможно это боязнь повредить электронную начинку автомобиля, аккумулятор в автомобилях заряжается без снятия крупнокристаллической сульфатации, что приводит его к преждевременному износу. Помехи импульсных источников питания легко устраняются введением сетевых фильтров в блоках питания и подачей энергии в нагрузку при отключенном инверторе, то есть при отсутствии преобразования – снижении тока преобразования почти до нуля, и устранением паразитных колебаний вызванных резонансом контура обмоток высокочастотного трансформатора.

Для борьбы с этим отрицательным эффектом используется специальный порядок намотки обмоток трансформатора с применением внутренних межобмоточных экранов, снижением поверхностного эффекта тока простым расщеплением проводников на большее количество с меньшим сечением.

Принцип работы: В однотактный преобразователь входит два основных элемента – тактовый генератор на однопереходном транзисторе и блокинг- генератор на мощном транзисторе. Инвертирование энергии происходит многократно: энергия электросети выпрямляется диодным мостом и подаётся на ключевой преобразователь в виде постоянного напряжения.

Высокочастотный ключ инвертора на транзисторе преобразует постоянное напряжение питания в импульсный ток первичной обмотки трансформатора.
Вторичное напряжение выпрямляется и подаётся на нагрузку.

В обратноходовых инверторах (1), в период замкнутого состояния транзисторного ключа, идёт накопление энергии в трансформаторе. Передача накопленной в трансформаторе энергии в нагрузку происходит при нахождении транзисторного ключа в разомкнутом состоянии.

Однополярное намагничивание феррита трансформатора приводит к остаточной намагниченности трансформатора после магнитного насыщения магнитопровода.

Для однополярного намагничивания важно наличие немагнитного зазора в замкнутом магнитопроводе, он уменьшает остаточную магнитную индукцию, в результате чего можно снимать гораздо больший ток нагрузки без насыщения трансформатора.

Энергия, запасённая в трансформаторе за время коммутирующего импульса, не всегда успевает рассеяться за время паузы, это может привести к насыщению трансформатора и потере магнитных свойств. Для устранения этого эффекта первичная цепь трансформатора шунтирована быстродействующим диодом с резистивной нагрузкой.

Дополнительное действие оказывает отрицательная обратная связь с эмиттера ключевого транзистора на его базу через параллельный стабилизатор- такое решение позволяет ключевому транзистору переключится до насыщения магнитопровода, что снижает его температуру и улучшает рабочее состояние устройства в целом.

Вторичное высокочастотное напряжение трансформатора выпрямляется и подаётся в нагрузку. Для защиты транзисторного ключа в электронную схему вводятся элементы защиты от теплового и электрического пробоя. В момент переключения транзисторного ключа на обмотке индуктивного реактора возникают колебания импульсных напряжений, превышающие напряжение питания в несколько раз, что может привести к пробою транзисторного ключа.

В этом случае обязательно устанавливается демпфирующий диод для симметрии протекающего двухполярного тока.

Управление почти всей мощностью преобразования одним транзистором требует выполнение некоторых условий его безаварийной работы (2):
1. Ограничение базовых и коллекторных токов до допустимых пределов.
2. Отсутствие дефектов в электронных компонентах.
3. Правильно рассчитанный трансформатор.
4. Устранение возможного пробоя импульсными напряжениями преобразователя.
5. Снижение перегрева ключевого транзистора.
6. Переключение ключевого транзистора до момента насыщения магнитопровода.

Источником высокочастотных электромагнитных помех (3) является паразитный высокочастотный резонанс контура, образованного индуктивностью рассеивания и выходной ёмкостью цепей транзистора и трансформатора, возникающих в процессе преобразования энергии.

Необходимо оптимизировать конструкцию трансформатора для максимального снижения индуктивности рассеивания, выполнить выбор сечения и количества проводников, уменьшить собственную ёмкость трансформатора, правильно выбрать транзисторный ключ и элементы кламперной цепи, подавляющей выброс обратного напряжения.

В схему инвертора входят:
1. Сетевой высоковольтный выпрямитель с фильтрами помех преобразования.
2. Элементы ограничения тока заряда конденсаторов сетевого фильтра.
3. Элементы защиты от импульсных помех высокого уровня.
4. Цепи преобразования вторичного напряжения.
5. Элементы индикации преобразования.
6. Формирователь импульсов запуска на однопереходном транзисторе VT1.
7. Блокинг – генератор на транзисторе VT2.
8. Элементы защиты от предельных токов силового ключа.
9. Параметрический стабилизатор напряжения питания генератора.
10. Элементы стабилизации выходного напряжения.

Характеристики транзисторного инвертора:
Напряжение сети 220Вольт
Вторичное напряжение 13,8 Вольт
Ток заряда максимальный 10Ампер
Ёмкость аккумулятора 24-120 А/час
Ток восстановления аккумулятора 0,05С 1,2-6 ампер
Время восстановления 3-5 часов.
Потребляемая мощность 160ватт.
Частота преобразования 23кГц

Описание принципиальной схемы:
В состав принципиальной схемы входит сетевой выпрямитель напряжения электросети на диодной сборке VD4. Коммутационные помехи в импульсных источниках питания возникают как следствие применения переключающего режима работы мощных регулирующих элементов (4). Для защиты сети и преобразователя от импульсных помех установлен сетевой фильтр на двухобмоточном дросселе T2 с конденсаторами С7, С8,С10 для подавления нессиметричных помех.

Двухобмоточный дроссель Т2 с синфазно включенными обмотками служит для подавления симметричных помех.

Ограничение зарядного тока конденсатора фильтра C4 выполнено на позисторе RT1,сопротивление которого падает с повышением температуры корпуса.
Импульсные помехи преобразователя, образованные ключевым транзистором VT2 и обмотками трансформатора Т1, в моменты переключения токов устраняются параллельными RC –цепями – VD2C5R11 и C6R13.

Снижение импульсных помех преобразования в низковольтных цепях нагрузки устраняются введением индуктивности L1 в одну из цепей. Длительность пауз между импульсами выходного тока при этом незначительно увеличивается без ухудшения преобразования.

Возможно использование в схеме магнитных дросселей из аморфного сплава.
Двунаправленный индикатор на светодиоде HL1 и цепь стабилитрона VD1 снижают уровень высоковольтных импульсных помех в цепях питания инвертора.

Формирователь импульсов запуска инвертора выполнен на двухбазовом диоде (однопереходном транзисторе) VT1. Импульсный блокинг- генератор собран на транзисторе VT2.

Стабилизация выходного напряжения выполняется оптопарой U1. Вторичное напряжение, с гальваническим разделением, через оптопару автоматически поддерживает поступление напряжения обратной связи с обмотки 2Т1 на вход транзистора VT2.

При подаче сетевого питания напряжение с конденсатора фильтра C4 через обмотку 1Т1 поступает на коллектор транзистора VT2 инвертора.
Зарядно-разрядный цикл конденсатора C1 создаёт на резисторе R4 последовательность импульсов с частотой зависящей от сопротивления резисторов R1,R2 и конденсатора С1.

Напряжение питания генератора на однопереходном транзисторе стабилизировано диодом VD1. Импульсное напряжение с резистора R4 открывает транзистор VT2 на несколько микросекунд, ток коллектора VT2 возрастает до 3-4 ампер.
Протекание коллекторного тока через обмотку 1Т1(5) сопровождается накоплением энергии в магнитном поле сердечника – после окончания положительного импульса ток коллектора прекращается.

Прекращение тока вызывает появление в катушках ЭДС самоиндукции, которая создаёт на вторичной обмотке 3Т2 положительный импульс.

При этом через диод VD5 протекает положительный ток. Положительный импульс обмотки 2Т1 через резисторы R5,R9,R14 поступает на базовый вывод транзистора VT2. Конденсатор С3 поддерживает устойчивость работы блокинг-генератора и схема переходит в режим автоколебаний. Повышение напряжения нагрузки приводит к открытию светодиода оптопары U1, фотодиод шунтирует сигнал с обмотки 2Т2 на минус источника питания, уровень импульсного напряжения на базе транзистора VT2 понижается со снижением зарядного тока аккумулятора GB1. Перегрузка транзистора VT2 токами приводит к увеличению уровня импульсного напряжения на резисторе R12 цепи эмиттера, открыванию параллельного стабилизатора напряжения на таймере DA1. Шунтирование импульсного напряжения на входе транзистора VT2 приведёт к снижению энергии в сердечнике трансформатора, вплоть до форсированной остановки режима автоколебаний.

Напряжение отсечки тока транзистора VT2 корректируется резистором R10.
После устранения сбоя произойдёт повторный запуск блокинг-генератора от формирователя импульсов запуска на транзистор VT1.

Выбор высокочастотного трансформатора зависит от мощности нагрузки.
При эффективном токе нагрузки в десять ампер и напряжении вторичной обмотки 16 вольт мощность трансформатора составит 160 ватт. С учётом действия тока заряда на аккумулятор для его восстановления достаточно мощности не более 100 ватт.
Мощность трансформатора напрямую зависит от частоты автогенератора и марки феррита, и при увеличении частоты в десять раз мощность увеличивается почти в четыре раза. Ввиду сложности самостоятельного изготовления в схеме использован трансформатор от монитора, возможно использование и от телевизоров.
Рекомендации по самостоятельному изготовлению высокочастотного трансформатора в (6).

Примерные данные трансформатора Т1:
Б26М1000 с зазором в центральном стержне 1-56 витков ПЭВ-2 0,51, 2 – четыре витка ПЭВ2 0,18, 3– 14 витков ПЭВ-2 0,31*3.

Наладку схемы начинают с проверки платы печатного монтажа, в цепь разрыва сетевого питания включают лампочку 220 вольт любой мощности, вместо нагрузки лампочку от автомобиля 12 вольт 20свечей. При первом включении и неисправных деталях сетевая лампочка загорит ярким светом – автомобильная не горит, при исправной схеме сетевая лампочка может гореть слабым накалом, а автомобильная ярко. Яркость лампочки в нагрузке, можно поднять или понизить резисторами R1. Защита от перегрузки по току устанавливается резистором R10, стабилизация напряжения под максимальной нагрузкой, регулируется резистором R5.
Резистором R15, при установке иных оптопар, корректируется ток светодиода оптопары U1 в пределах 5-6 мА.

При наличии осциллографа удобно проверить работу генератора на транзисторе VT1 с временной подачей на инвертор напряжения питания 30-50 вольт,частоту генератора можно изменить резистором R1 или конденсатором C1.

При слабой обратной связи (велико значение сопротивления резистора R5) или неверном подключении обмотки 2Т2 в режиме блокинг-генератора транзистора VT2 может отключиться от кратковременной перегрузки и не работать,повторный запуск произойдёт после повторного включения схемы, обратная связь с обмотки 2Т1 позволяет работать схеме в режиме автозапуска и последующего выбора устойчивого состояния работы схемы установкой значения резистора R5.

Таблица 1: Транзисторы обратноходовых преобразователей:

Повышение эффективности обратноходовых преобразователей

В стандартном обратноходовом преобразователе выходной выпрямительный диод вносит существенный вклад в суммарные потери преобразования. Средний ток в выходном диоде равен постоянному выходному току, а пиковое значение тока может быть в несколько раз выше, в зависимости от длительности рабочего цикла. Падение напряжения на диоде Шоттки около 0,5 В, на стандартных диодах с PN-переходом — 0,8 В. Такое падение напряжения на диоде ведет к относительно высоким потерям и значительному снижению КПД. Использование транзистора MOSFET вместо диода при синхронном выпрямлении значительно уменьшает потери преобразования. На рисунке 1 представлен стандартный способ преобразования источника питания с диодным выпрямителем в источник питания с синхронным выпрямлением на МОП-транзисторе.

Рис. 1. Замена диода на МОП-транзистор с синхронным выпрямлением
а) до замены, б) после замены

Для преобразования DC/DC с топологией flyback (a) в конвертер с синхронным выпрямлением можно заменить выходной диод МОП-транзистором с каналом n — типа (MOSFET) и добавить обмотку к силовому трансформатору для формирования сигнала управления MOSFET.

Низкое сопротивление МОП-транзистора в открытом состоянии приводит к меньшим потерям, чем сопротивление выходного диода. Таким образом, значительно увеличивается КПД при одинаковой нагрузке. Принцип работы преобразователя с топологией flyback и выпрямительным диодом существенно отличается от синхронного обратноходового преобразователя с МОП-транзистором. На рисунке 2 представлены осциллограммы напряжения и тока в обратноходовых преобразователях с выпрямительным диодом (а) и с МОП-транзистором (б) в режиме синхронного выпрямления.

Читайте также:  Восстановление кислотных аккумуляторов

Рис. 2. Осциллограммы напряжения и тока в обратноходовых преобразователях

Выходной диод в стандартном обратноходовом преобразователе не позволяет току во вторичной обмотке трансформатора протекать в обратном направлении. При малой нагрузке эта ситуация ведет к переходу в режим с разрывом тока, при котором ток вторичной обмотки трансформатора полностью уменьшается до нуля в конце каждого цикла (а). Через синхронный МОП-транзистор ток может протекать и в обратном направлении, благодаря чему синхронный преобразователь работает в режиме без разрыва тока независимо от величины нагрузки (б).

В схеме с МОП-транзистором при синхронном выпрямлении перепады тока значительно меньше по сравнению со схемой с выпрямительным диодом, поэтому синхронный выпрямитель обеспечивает лучшие динамические характеристики даже при нулевой нагрузке. Однако эффективность преобразования конвертера с синхронным выпрямителем сильно снижается при малой нагрузке, так как обратный ток через транзистор становится соизмерим с выходным током. Суммарные потери в трансформаторе и МОП-транзисторе при синхронном выпрямлении из-за обратных токов больше, чем аналогичные потери в схеме с выпрямительным диодом, так как в последней схеме обратный ток во много раз меньше выходного тока.

Хотя синхронный МОП-транзистор значительно снижает тепловые потери, его использование приводит к снижению эффективности преобразования из-за большого обратного тока. Потери в ключе также происходят из-за входной емкости затвора МОП-транзистора, который заряжается и разряжается в течение каждого цикла. Для исключения сквозных токов начало открывания транзистора на первичной обмотке трансформатора должно немного опережать начало закрывания транзистора синхронного выпрямителя. Такая ситуация провоцирует короткое замыкание в трансформаторе во время включения и может привести к значительным потерям энергии. В управляемом синхронном обратноходовом преобразователе при включении первичного МОП-транзистора должен выключаться транзистор синхронного выпрямителя. Следовательно, невозможно устранить сквозные токи в то время, когда силовой трансформатор передает сигнал непосредственно синхронному МОП-транзистору. Управляемый синхронный МОП-транзистор должен иметь минимальные задержки при включении и выключении для минимизации потерь от сквозных токов. Хотя правильно сконструированный преобразователь с синхронным выпрямителем вносит дополнительные потери переключения, тепловые потери при его использовании значительно ниже, чем потери из-за прямого падения напряжения на выпрямительном диоде. Одно это достоинство синхронного выпрямителя перевешивает все недостатки при его использовании.

На рисунке 3 показано, как можно добавить в синхронный преобразователь изолированный сигнал управления затвором с регулируемой задержкой для устранения потерь от сквозных токов.

Рис. 3. Введение регулируемой задержки при включении и выключении транзистора синхронного выпрямителя для устранения сквозных токов
а) без задержки, б) с задержкой

Дополнительный трансформатор необходим для обеспечения гальванической изоляции и обеспечения необходимого уровня на затворе транзистора синхронного выпрямителя. Для регулировки напряжения на первичной и вторичной сторонах синхронного выпрямителя необходим ШИМ-контроллер (PWM) типа UCC2897. Формируемые задержки должны быть достаточно длительными для того, чтобы синхронный МОП-транзистор успел полностью закрыться перед включением транзистора в первичной цепи. Чрезмерная задержка вызывает перегрев встроенного диода на одном или обоих транзисторах MOSFET и приводит к дополнительным потерям преобразования энергии. Поэтому необходимо использовать контроллер с регулируемой задержкой для минимизации потерь, так как оптимальное время выключенного состояния зависит от задержек на первичной и вторичной сторонах, скорости передачи сигнала, индуктивности рассеяния силового трансформатора и параметров драйвера затвора МОП-транзистора.

На рисунке 4 показано, как дополнительно повысить (4б) эффективность преобразования, введя снабберные цепи и одновременно управляя первичной и вторичной цепями конвертера с помощью активного ограничения тока транзисторов.

Рис. 4. Осциллограммы напряжения и тока в обратноходовых преобразователях

Такая конфигурация часто называется обратноходовой DC/DC-преобразователь с активным демпфированием. В предыдущих схемах демпфер используется для уменьшения выброса напряжения между стоком и истоком на МОП-транзисторе первичной цепи. Выброс напряжения происходит при выключении транзистора первичной цепи и из-за утечки энергии в первичной обмотке трансформатора. Демпфер RCD (резистор — конденсатор — диод) рассеивает энергию импульса на резисторе снаббера, если амплитуда импульса превышает напряжение ограничения.

На рисунке 5 показано напряжение между стоком и истоком с регулируемой скважностью для синхронного обратноходового выпрямителя в режиме холостого хода с использованием RCD-демпфера (а) и в режиме активного ограничения (б).

Рис. 5. Напряжение между стоком и истоком обратноходового выпрямителя в режиме холостого хода с использованием RCD-демпфера (а) и в режиме активного ограничения (б)

Активное ограничение устраняет высокочастотные выбросы. Кроме того, активное ограничение выбросов напряжения значительно сокращает потери при переключении и снижает электромагнитные помехи.

В дополнение к фактическому устранению утечки тока активное ограничение напряжения и тока значительно снижает потери переключения и минимизирует электромагнитные помехи. Во многих случаях демпфер с активным ограничением позволяет использовать первичный МОП-транзистор с более низким напряжением сток — исток, который может еще больше сократить потери, так как низковольтные МОП-транзисторы имеют меньшее сопротивление канала в открытом состоянии, а следовательно, и меньшие тепловые потери.

На рисунке 6 показано, как можно повысить КПД преобразования обратноходового преобразователя в реальных условиях эксплуатации.

Рис. 6. Улучшение параметров DC/DC-преобразователей с переходом на более эффективные схемы конвертеров

Источник питания преобразует напряжение 48 В в выходное напряжение 3,3 В с максимальным током до 3,5 А. Переход от схемы с выпрямительным диодом к схеме обратноходового преобразователя с синхронным выпрямлением повышает КПД преобразования более чем на 7%, но при выходном токе менее 1 А эффективность преобразования значительно уменьшается. Такая ситуация возникает из-за потерь в драйвере затвора, а также потерь из-за сквозных токов при переключении, к которым приводит использование синхронного выпрямителя на МОП-транзисторах.

Дополнение системы регулируемой длительности паузы между импульсами значительно увеличивает эффективность преобразования при малых значениях нагрузки и устраняет потери от сквозных токов. (cм. рис. 7) КПД при полной нагрузке остается почти неизменным, так другие типы потерь доминируют над потерями синхронного МОП-транзистора.

Рис. 7. Эффект от добавления схемы управления задержкой

На рисунке 8 представлены графики зависимости КПД при разных длительностях паузы между импульсами в схеме с активным ограничением, а также их влияние на эффективность преобразования для разных режимов нагрузки.

Рис. 8. Зависимость КПД от тока нагрузки для разных пауз между импульсами

Более длительная задержка, устанавливаемая на ШИМ-контроллере UCC2897, требует большего номинала задающего резистора и значительно увеличивает КПД при малых нагрузках, уменьшая потери от сквозных токов в этом режиме. Но такая длительная задержка увеличивает тепловые потери синхронного МОП-транзистора и при полной нагрузке снижает его КПД преобразования на 1%. Тепловые потери встроенного диода синхронного МОП-транзистора при полной нагрузке превышают потери из-за сквозных токов при использовании более низкого сопротивления, задающего длительность паузы между импульсами. В некоторых ситуациях вам придется выбирать между максимальной производительностью на малых нагрузках по току и максимальной нагрузкой, выбирая подходящие значения резистора, определяющего длительность задержки.

На рисунке 9 представлен источник питания обратноходового преобразователя с активным ограничением, обеспечивающий данный конвертер всеми перечисленными в статье способами повышения эффективности преобразования.

Рис. 9. Источник питания обратноходового преобразователя с активным ограничением

Эта схема при максимальной нагрузке имеет КПД на 10% больше, чем при малых выходных токах и имеет почти такую же эффективность на малых нагрузках, как и оригинальная схема с выпрямительным диодом.

9. Однопереходный транзистор.

Помимо биполярных и полевых транзисторов существует так называемый однопереходный транзистор (ОПТ), представляющий собой кристалл полупроводника, в котором создан p-n переход, называемый инжектором:

Этим переходом кристалл полупроводника разделяется как бы на две области базы. Поэтому однопереходный транзистор имеет и другое широко распространённое название – двухбазовый диод. Принцип действия транзистора основан на изменении объёмного сопротивления полупроводника базы при инжекции. В отличии от биполярных и полевых транзисторов однопереходный транзистор представляет собой прибор с отрицательным сопротивлением. Это означает, что в определённых условиях входное напряжение или сигнал могут уменьшаться даже при возрастании выходного тока через нагрузку. Когда однопереходный транзистор находится во включённом состоянии, выключить его можно только разомкнув цепь, либо сняв входное напряжение.
Участок между базами образован кремниевой пластиной n-типа и имеет линейную вольтамперную характеристику, т.е. ток через этот участок прямо пропорционален приложенному межбазовому напряжению. При отсутствии напряжения на эмиттере (относительно Б1) за счёт проходящего I2 в базе 1 внутри кристалла создаётся падение напряжения Uвн, запирающее p-n переход, При подаче на вход небольшого напряжения Uвх= Uвн переход смещается в прямом направлении и начинается инжекция носителей заряда (дырок) в базы, приводящая к снижению их сопротивления. При этом уменьшается падение напряжения Uвн, что приводит к лавинообразному отпиранию перехода – участок II на вольт-амперной характеристике:

Участок III, справа от минимума, где эмиттерный ток ограничивается только сопротивлением насыщения, называется областью насыщения. При уменьшении эмиттерного напряжения до Uвх 0.7 – коэффициент нейтрализации. Откуда Re=(0.1. 0.2)Rн.
Иногда с целью повышения термостабильности напряжения Umax, в цепь базы 2 вводят резистор R1. Резистор R2 вводят при необходимости снятия сигнала с базы 1. Его номинал рассчитывают исходя из межбазового тока и заданной амплитуды снимаемого сигнала. Обычно номинал этого резистора не превышает 100 Ом и только в отдельных случаях достигает 3кОм. Для типового однопереходного транзистора (КТ117А, Б) сопротивление Rе лежит в пределах 4. 9 кОм, а рабочее напряжение находится в пределах 10. 30 В. С помощью резисторов R1, R2 в некоторых пределах можно регулировать порог срабатывания однопереходного транзистора.

Рассмотрим простейший генератор пилообразного напряжения:

Как правило, для получения низкого сопротивления в качестве буферного каскада применяют эмиттерный повторитель. Предположим, что статический коэффициент передачи тока транзистора VT2 h21э=50, R2=1кОм. Тогда Rн=(h21э+1)R2 =(50+1)*1=51кОм. Отсюда R1=(0.1. 0.2)Rн=5.1. 10кОм. Поскольку напряжение Uemin=2B, a Uэб=0.6B При реализации эмиттерного повторителя на p-n-p транзисторе можно добиться некоторого улучшения рабочих характеристик, т.к. сопротивление нагрузки включается параллельно резистору R1, следовательно исключается опасность прекращения генерации из-за никого значения статистического коэффициента передачи тока транзистора или сопротивления в эмиттере. Более того, коллекторный ток утечки биполярного транзистора вычитается из эмиттерного тока утечки однопереходного транзистора, чем достигается частичная термостабилизация.

Простейший способ линеаризации пилообразного напряжения:

Применение дополнительного источника повышенного напряжения позволяет существенно увеличить номинал токозадающего резистора, что эквивалентно заряду от генератора тока. Недостаток этого способа – необходимость применения дополнительного источника.

Линеаризация с помощью конденсаторной “вольтдобавки” (следящей обратной связи):

Введение резистора R1 позволяет использовать базу 2 для синхронизации выходного напряжения.

Возможный вариант стабилизации зарядного тока со следящей обратной связью с помощью стабилитрона:

Введение дополнительного источника отрицательного напряжения постоянного тока также способствует линеаризации.

Другой способ линеаризации с помощью ГСТ:

Применение интегратора позволяет получить напряжение пилы от вогнутой до выпуклой формы:

Желаемой формы добиваются подбором резистора R3.

Возможный вариант мультивибратора:

Для получения сигнала типа “меандер” необходимо выполнить условия: R2=2R1. Работает мультивибратор следующим образом. При зарядке конденсатора транзистор VT2 открыт током заряда. Время заряда определяет постоянная времени R1C1. При включении однопереходного транзистора базоэмиттерный переход VT2 за счёт напряжения на конденсаторе смещается в обратном направлении и транзистор VT2 закрывается.

Разновидность однопереходного транзистора – программируемый однопереходный транзистор (ПОПТ) – четырёхслойный прибор, структура которого аналогична структуре тиристора за исключением того, что используется анодное управление в отличие от катодного управления у тиристора. ОПТ и ПОПТ обладают аналогичными характеристиками, однако напряжение включения ПОПТ программируется и может задаваться с помощью внешнего делителя напряжения. В отличии от ОПТ, ПОПТ более быстродействующий и чувствительный прибор. Исходя из эквивалентной схемы

Читайте также:  Тракт ам чм автомагнитолы на микросхеме сха 1238

можно сделать вывод, что программируемый однопереходный транзистор представляет собой выключаемый тиристор с анодным управлением. При подаче на управляющий электрод (эмиттер) более отрицательного относительно анода (база 2) напряжения ПОПТ переходит из режима отсечки во включённое состояние. Для обеспечения функционирования ПОПТ в режиме однопереходного транзистора требуется на управляющем электроде ПОПТ поддерживать внешнее опорное напряжение, которое по существу совпадает с точкой максимума. Поскольку опорное напряжение определяется параметрами внешнего делителя, его можно сделать переменным. Эта особенность и является главным отличием обычного однопереходного транзистора от программируемого однопереходного транзистора.

Пожалуй, наибольшее применение однопереходные транзисторы нашли в различных регуляторах мощности. рассмотрим несколько практических схем применения.

Фазоимпульсный регулятор мощности паяльника (до 100Вт):

работает следующим образом. Положительная полуволна питающего напряжения проходит в нагрузку практически без ослабления через диод VD2. Релаксационный генератор питается пульсирующим напряжением (в течении отрицательной полуволны), ограниченным стабилитроном VD1 на уровне 24В. С появлением каждой отрицательной полуволны конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь R2, R4. Скорость зарядки можно регулировать переменным резистором R2. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога открывания транзистора VT1, на управляющий электрод тиристора VS1 поступает положительный импульс и тиристор открывается до конца полупериода. Таким образом, изменением постоянной времени фазосдвигающей цепи R2C1 осуществляется регулирование мощности, отдаваемой в нагрузку.

Простой светорегулятор на эквиваленте ПОПТ:

Постоянная времени цепи R4C1 выбрана равной примерно 10мс.

Применение реле времени на однопереходном транзисторе в автомате – ограничителе включения света:

Такой автомат может использоваться, например в общих коридорах с целью экономии электроэнергии. Необходимое время включённого состояния устанавливается подстроечным резистором R3. После заряда конденсатора до напряжения включения однопереходного транзистора, т.е. после его включения, конденсатор С1 на короткое время создаёт на аноде тиристора VS1 отрицательное напряжение и тем самым выключает его.

Простой автоматический регулятор освещённости:

может найти применение на рабочих местах, где высоки требования к постоянству освещённости.

Все рассмотренные схемы, помимо создаваемых ими помех, имеют один существенный недостаток. Так как через диоды моста течёт ток нагрузки, их необходимо выбирать соответствующей мощности или устанавливать на радиаторы, что ухудшает массогабаритные показатели.
Применение подобных регуляторов для регулирования числа оборотов двигателя имеет некоторые особенности.
Во-первых, коллекторные двигатели требуют расширения управляющего импульса до конца полупериода во избежание нестабильности работы из-за выключения тиристора или симистора при искрении щёток, т.е. при разрыве цепи. Во-вторых, для стабилизации числа оборотов независимо от нагрузки необходимо введение обратной связи по току или по напряжению, т.к. с увеличением нагрузки на валу падают обороты двигателя, уменьшается комплексное сопротивление нагрузки и соответственно увеличивается непроизводительное потребление тока.

Пример стабилизированного регулятора реверсивного двигателя:

Подбором резистора R1 (обратная связь по напряжению) добиваются минимальной зависимости числа оборотов двигателя от изменения нагрузки.

Применение импульсного трансформатора позволяет разгрузить диодный мост и тем самым улучшить массогабаритные показатели регулятора. Стабилизированный регулятор числа оборотов двигателя:

В данном регуляторе применена обратная связь по току с помощью резистора R7. В качестве импульсного трансформатора можно применить МИТ-4 или выполнить его на магнитопроводе типоразмера К16х10х4.5 из феррита М2000НМ. Обмотки содержат по 100 витков провода ПЭЛШО 0.12. Возможный вариант замены МИТ-4 двумя оптопарами показан на этом рисунке:

Регулятор мощности нагрузки до 1кВт:

Импульсный трансформатор тот же, что и в предыдущей схеме. Замена симистора двумя тиристорами показана на рисунке:

Все три обмотки импульсного трансформатора Т1 содержат по 100 витков. При этом мощность нагрузки можно увеличить до 2кВт.

В заключении необходимо отметить, что все рассмотренные регуляторы мощности имеют один существенный недостаток – создают большие импульсные радиопомехи как в сети, так и в окружающем пространстве, т.к. выключение симистора или тиристора происходит по окончании полупериода, а их включение, за счёт фазового регулирования, в пределах полупериода. Интенсивность радиопомех зависит от амплитуды мгновенного напряжения, при котором открывается тиристор, мощности нагрузки, длины соединительных проводников и ряда других причин. Отсюда следует, что максимальные помехи возникают на среднем участке регулировочной характеристики.

Источник питания на двухбазовом диоде

Импульсный источник питания на однопереходном транзисторе

Низкочастотные источники питания на силовых трансформаторах, ввиду больших габаритов и массы, а также низкого КПД повсеместно вытесняются импульсными.

Разработка мощных высокочастотных транзисторов и импульсных трансформаторов на ферритовых сердечниках позволяет передавать энергию в нагрузку на частотах, соизмеримых с длиной радиоволн, и довести массогабаритные показатели таких источников до минимальных величин.

Предлагаемый источник предназначен для питания мощной аппаратуры и зарядки автомобильных аккумуляторов. Источник построен на базе однотактного преобразователя, в состав которого входят задающий генератор на однопереходном транзисторе и блокинг-генератор на мощном биполярном транзисторе.

Принцип работы источника основан на 3-кратном преобразовании напряжения.

Переменное напряжение электросети выпрямляется (преобразуется в постоянное высоковольтное) и подается на ключевой преобразователь. Высокочастотный ключ с трансформатором преобразует постоянное напряжение в импульсное низковольтное. Последнее выпрямляется и подается на нагрузку.

В обратноходовых преобразователях (инверторах) [1] в период замкнутого состояния транзисторного ключа идет накопление энергии в трансформаторе, а передача ее в нагрузку происходит при разомкнутом ключе. В таких инверторах од-

нополярное намагничивание трансформатора приводит к остаточной намагниченности ферритового сердечника, и для ее уменьшения обязательно необходим немагнитный зазор в магнитопроводе.

Энергия, запасенная в трансформаторе за время коммутирующего импульса, не всегда успевает рассеяться за время паузы, что может привести к насыщению трансформатора и потере сердечником магнитных свойств. Для устранения этого эффекта первичная цепь трансформатора шунтируется быстродействующим диодом с резистивной нагрузкой.

Схема источника приведена на рис.1. Коммутационные помехи в импульсных источниках питания возникают из-за переключающего режима работы мощных регулирующих элементов. Для защиты сети и преобразователя от импульсных помех установлен сетевой фильтр на двухобмоточном дросселе Т2 с конденсаторами С7, С8, СЮ для подавления нессиметричных помех.

Ограничение зарядного тока конденсатора фильтра С4 выполнено на позисторе Rt1, сопротивление которого падает с повышением его температуры. Импульсные помехи преобразователя, возникающие в моменты переключения ключевого транзистора VT2 и трансформатора Т1, устраняются параллельными РС-цепями/ D2- С5- R11 и C6-R13, помехи в цепи нагрузки подавляются дросселем L1. Длительность пауз между импульсами выходного тока при этом незначительно увеличивается, но не ухудшает преобразование.

Формирователь импульсов запуска инвертора выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Напряжение питания VT1 стабилизировано диодом VD1. Зарядное напряжение на конденсаторе С1 периодически открывает VT1 и создает на резисторе R4 последовательность импульсов с частотой, определяемой номиналами R1, R2 и С1. Конденсатор С2 ускоряет переходный процесс переключения транзистора VT1.

При подаче питания постоянное напряжение (выпрямленное диодным мостом VD4) с конденсатора фильтра С4 через обмотку 1 трансформатора Т1 поступает на коллектор транзистора VT2, на котором собран блокинг-генератор. Протекание коллекторного тока через обмотку 1 Т1 сопровождается накоплением энергии в магнитном поле сердечника. Импульсное напряжение с резистора R4 открывает транзистор VT2 на несколько микросекунд, ток коллектора VT2 в это время возрастает до 3. 4 А. После окончания положительного импульса ток коллектора прекращается.

Прекращение тока вызывает появление в катушках трансформатора ЭДС самоиндукции, которая создает в обмотке 3 импульсное напряжение. Диод VD5 с конденсатором С9 выпрямляют и фильтруют это напряжение, которое через дроссель L1 подается на нагрузку.

Импульсное напряжение с обмотки 2 Т1 через резисторы R5, R9, R14 поступает на базу транзистора VT2, и схема переходит в режим автоколебаний. Конденсатор СЗ поддерживает устойчивость работы блокинг-генератора.

Стабилизация выходного напряжения выполняется оптопарой VU1, обеспечивающей гальваническую

развязку высоковольтных и выходных низковольтных цепей. Повышение напряжения нагрузки, например, за счет увеличения ее сопротивления, приводит к включению светодиода оптопары VU1, фотодиод которой открывается и шунтирует сигнал с обмотки 2 Т2. Импульсное напряжение на базе VT2 снижается, соответственно, уменьшается время его открытого состояния. Длительность положительных импульсов на обмотке 3 Т1 также уменьшается, что вызывает снижение выходного напряжения (и зарядного тока аккумулятора GB1). При уменьшении напряжения нагрузки описанный процесс происходит наоборот.

В случае токовой перегрузки транзистора VT2 увеличивается импульсное напряжение на резисторе R12 в цепи его эммитера. Тогда открывается параллельный стабилизатор напряжения DA1 и шунтирует базовое напряжение VT2. Тем самым также уменьшается длительность его от-

крытого состояния (вплоть до срыва автоколебаний). Величина тока отсечки транзистора VT2 корректируется резистором R10. После устранения перегрузки происходит повторный запуск блокинг-генератора от формирователя импульсов на VT1.

Выбор высокочастотного трансформатора зависит от мощности нагрузки. Мощность трансформатора напрямую зависит от частоты автогенератора и марки феррита. При увеличении частоты в 10 раз мощность трансформатора увеличивается почти в 4 раза. Ввиду сложности самостоятельного изготовления импульсного трансформатора в устройстве использован трансформатор от устаревшего монитора. Подойдут трансформаторы и от телевизоров. Для ориентировки приводим примерные данные трансформатора Т1. Сердечник — Б26М1000 с зазором в центральном стержне. Обмотка 1 содержит 56 витков провода ПЭВ-2 00,51 мм, обмотка 2—4 вит-

Импульсный источник питания на однопереходном транзисторе

Массовый ежемесячный научно-технический журнал


ка 00.18 мм, обмотка 3 —14 витков жгутом из 3-х проводов 00,31 мм.

Устройство собрано на печатной плате размерами 115 x65 мм (рис.2). Перемычки расположены со стороны радиокомпонентов. Радиатор ключевого транзистора VT2 использован от процессора компьютера. Для лучшего охлаждения можно применить вентилятор от компьютерного блока питания, подключив его к выходу источника через резистор сопротивлением 33. 56 Ом. Типы используемых элементов приведены в

табл.1, возможная замена транзисторов преобразователя — в табл.2.

Наладку собранной схемы начинают с тщательной проверки платы. В разрыв сетевого провода включают лампочку 220 В любой мощности, вместо нагрузки — автомобильную лампочку (12 В, 20 свечей). При неисправных деталях и ошибках в монтаже сетевая лампочка горит ярким светом, а автомобильная не горит. Если схема исправна, сетевая лампочка не горит или горит слабым накалом, а автомобильная — ярко. Яркость лампочки в нагрузке (выходное напряжение) можно регулировать резистором R1. Порог срабатывания защиты от перегрузки по току устанавливается резистором R10, стабилизация напряжения (при максимальной нагрузке) регулируется резистором R5. Подбором R15 ( при необходимости) корректируется ток светодиода оптопары VU1 в пределах 5. 6 мА.

При наличии осциллографа удобно сначала проверить работу генератора на транзисторе VT1, подав на инвертор напряжение питания 30.. .50 В от лабораторного источника. Частоту генератора можно изменить резистором R1 или конденсатором С1.

При слабой обратной связи (велико сопротивление R5) или неверном подключении обмотки 2 Т1 блокинг-генератор на VT2 может отключаться от кратковременной перегрузки и повторно не запускаться.

В.КОНОВАЛОВ, А.ВАНТЕЕВ, Творческая лаборатория “Автоматика и телемеханика”, г.Иркутск.

Диодный источник тока

Платон Константинович Денисов, г. Симферополь

Идеальный источник тока позволяет получить ток, не зависящий от сопротивления нагрузки. Параметры диодного источника тока, обуславливающие область применения прибора, рассматриваются в этой статье.

Для упрощения электрических схем удобно использовать диодные источники тока, представляющие собой двухвыводной компонент с низкой стоимостью, устанавливаемый в цепи схем последовательно с различными компонентами. Такое схемное решение проблемы стабилизированного тока привлекает простотой и повышением устойчивости работы разрабатываемых схем приборов. Один полупроводник этого класса, в зависимости от типа, обеспечивает стабилизацию тока на уровне от 0.1 до 30 миллиампер. Термина и схемного обозначения для наименования этих полупроводниковых приборов в соответствии с ГОСТ найти не удалось. В иллюстрациях к статье пришлось применить схемное обозначение обычного диода.

Один из примеров использования – питание светодиода. Диодный источник тока, включенный последовательно светодиоду, обеспечивает стабильную и надежную работу светодиода. Одна из особенностей диодного источника тока – работа в диапазоне напряжений от 1.8 до 100 В, позволяющая защитить светодиод от выхода из строя при импульсных изменениях напряжения повышает надежность светодиодного индикатора и расширяет диапазон допустимых отклонений питания. Яркость и оттенок свечения светодиода зависят от протекающего тока. Стабилизация тока питания светодиода позволяет задать требуемый режим работы с неплохой точностью. С помощью диодных источников тока можно построить индикатор или осветительную лампу, предназначенную для питания от сети переменного тока 220 В. Такой прибор будет иметь постоянную яркость свечения при значительном падении напряжения питания. Низкая потребляемая мощность и длительный срок службы являются неоспоримыми преимуществами светодиодных ламп по сравнению с лампами накаливания и газонаполненными осветительными приборами.

Применение резистора в цепи питания светодиода для индикации питания двигателя постоянного тока микродрели приводило к быстрому выходу индикатора из строя. Использование диодного источника тока позволило получить надежную работу индикатора и постоянную яркостью свечения. Требуемый режим можно получить, меняя тип диодного источника тока, или включая 2 – 3 штуки параллельно. Превышение диодным источником тока стоимости резистора на несколько центов оправдывает увеличение надежности работы индикатора.

Простая схема зарядного устройства аккумулятора получается при параллельном включении диодных источников тока.

При питании входного светодиода оптрона через резистор пульсации напряжения питания схемы приводят к колебаниям яркости, которые накладываются на фронт входного прямоугольного импульса. Напряжение питания схемы всегда содержит пульсации. Если пульсации питающего напряжения 5 В имеют уровень 50 мВ, то пульсации напряжения на светодиоде будут около 13 мВ.

При большом быстродействии оптрона пульсации напряжения питания приведут к искажению информации, передаваемой через оптрон.

Применение диодного источника тока для питания светодиода, входящего в состав оптрона, позволяет снизить искажения цифрового сигнала, передаваемого через оптрон.

Для создания источника опорного напряжения используются диодный источника тока и резистор. Применение источника стабильного тока улучшает параметры источника опорного напряжения и дает возможность включать источник опорного напряжения в схемы с большими колебаниями напряжения питания. Схема с низким уровнем шумов и возможностью точно установить требуемое значение опорного напряжения с помощью переменного сопротивления показана на рисунке.

Вольтамперная характеристика помогает понять работу диодного источника тока. Режим стабилизации начинается при превышении напряжения 1.8 В на выводах прибора. При напряжениях более 100 В происходит пробой прибора. Отклонение тока стабилизации от номинального, в зависимости от экземпляра прибора, составляет ±10 процентов. При изменении напряжения от 1.8 до 100 В ток стабилизации меняется на 5 процентов. Диодные источники тока, выпускаемые некоторыми производителями, изменяют ток стабилизации при изменении напряжения до 20 процентов. Чем выше ток стабилизации, тем больше отклонение при изменении напряжения. Параллельное включение пяти приборов, рассчитанных на ток 2 мА, позволяет получить более высокие параметры, чем у одного на 10 мА.

Дешевые диодные источники тока представляют собой отобранные по току полевые транзисторы, у которых затвор соединен с истоком. Обобщенная зависимость прямого и обратного тока от прямого и обратного напряжения изображена на рисунке. Диодный источник тока превращается в обычный диод при смене полярности напряжения, приложенного к его выводам. Это свойство обусловлено тем, что p-n переход полевого транзистора оказывается смещенным в прямом направлении, и ток течет по цепи затвор-сток. Максимальный обратный ток диодного стабилизатора тока может достигать 50 мА, а у некоторых типов и 100 мА. Это свойство позволяет разработать несложный преобразователь синусоидального сигнала в прямоугольный.

Амплитуда выходного сигнала, форма которого близка к прямоугольной, задается напряжением стабилизации стабилитрона. Диодный источник должен обеспечить номинальный ток, необходимый для работы стабилитрона. В файле математической модели Electronics Workbench 5.12, прилагаемом к статье, показана работа преобразователя. Преобразование синусоидального сигнала в треугольный сигнал осуществляет схема, в которой стабилитроны заменены конденсатором.

Удвоенная амплитуда (разность потенциалов между максимумом и минимумом) равняется

I – ток стабилизации диодных источников тока,
t – время изменения напряжения между минимумом и максимумом,
С – емкость конденсатора.

В файле математической модели Electronics Workbench 5.12, прилагаемом к статье, показана работа преобразователя.

Для стабилизации токов порядка ампера применяется схема, силовой элемент которой мощный транзистор. Диодный источник тока стабилизирует напряжение на резисторе 200 Ом и на выводе базы транзистора 2Т819. Изменение сопротивления резистора R1 от 0.2 до 10 Ом изменяет ток, поступающий в нагрузку. С помощью этой схемы можно получить ток, ограниченный максимальным током транзистора или максимальным током источника питания. Выбор диодного источника тока с возможно большим номинальным током стабилизации улучшает стабильность выходного тока схемы. Изменение резистора R1 на 1-2 Ом сильно меняет значение тока. Этот резистор должен быть большой мощности, изменение сопротивления из-за нагрева приведет к отклонению выходного тока от заданного значения. Резистор 200 Ом можно заменить переменным для точной настройки выходного тока или для построения регулируемого источника стабильного тока. Для улучшения стабильности тока транзистор 2Т819 усиливается вторым транзистором меньшей мощности. Транзисторы соединяются по схеме составного транзистора Дарлингтона. При использовании составного транзистора минимальное напряжение стабилизации увеличивается. В файле математической модели Electronics Workbench 5.12, прилагаемом к статье, показана работа мощного источника тока.

Улучшенным вариантом диодного источника тока является схема на полевом транзисторе с автоматическим смещением, где резистор обеспечивает обратную связь по току и увеличивает обратное смещение затвора, что приводит к работе транзистора на более предпочтительном участке характеристики, расположенном ниже характеристики начального тока стока. По графику выходной характеристики полевого транзистора КП312А видно как можно управлять током насыщения, меняя напряжение между затвором и истоком. Ток, протекающий через схему стабилизации, создает на резисторе напряжение затвор-исток. Изменяя сопротивление резистора можно задать стабилизируемый ток. Включение в цепь истока резистора снижает отклонение стабилизируемого тока до двух процентов.

Схема, обладающая более высокими характеристиками, состоит из двух полевых транзисторов. Транзистор VT1 обеспечивает уменьшение колебаний напряжения на стоке VT2. Транзистор VT1 должен иметь более высокий начальный ток стока, так как в истоковую цепь входит резистор и сопротивление канала VT2. Также большой начальный ток стока необходим для работы транзистора на линейном участке выходной характеристики, находящемся между вертикальной осью тока и пунктирной линией напряжения насыщения. Транзистор VT2 стабилизирует ток через сток-исток транзистора VT1, что не позволяет транзистору VT2 перейти в режим насыщения. Таким образом, транзисторы задают режимы работы друг друга. При увеличении напряжения на полюсах схемы сопротивление канала VT1 возрастает. При увеличении напряжения, приложенного к выводам схемы, сопротивление сток-исток транзистора VT2 возрастает и отрицательное напряжение затвор-исток транзистора VT1 увеличивается по модулю. Сопротивление сток-исток транзистора VT1 возрастает, большая часть напряжения падает на транзисторе VT1. В файле математической модели Electronics Workbench 5.12, прилагаемом к статье, показана работа схемы. Меняя в программе Electronics Workbench 5.12 напряжение источника питания интересно пронаблюдать значение тока и напряжения на транзисторах VT1 и VT2.

Диодные источники тока выпускаются многими производителями полупроводников. Параметры некоторых типов приведены в таблице.

Регулируемый блок питания своими руками

Блок питания необходимая вещь для каждого радиолюбителя, потому, что для питания электронных самоделок нужен регулируемый источник питания со стабилизированным выходным напряжением от 1.2 до 30 вольт и силой тока до 10А, а также встроенной защитой от короткого замыкания. Схема изображенная на этом рисунке построена из минимального количества доступных и недорогих деталей.

Схема регулируемого блока питания на стабилизаторе LM317 с защитой от КЗ

Микросхема LM317 является регулируемым стабилизатором напряжения со встроенной защитой от короткого замыкания. Стабилизатор напряжения LM317 рассчитан на ток не более 1.5А, поэтому в схему добавлен мощный транзистор MJE13009 способный пропускать через себя реально большой ток до 10А, если верить даташиту максимум 12А. При вращении ручки переменного резистора Р1 на 5К изменяется напряжения на выходе блока питания.

Так же имеется два шунтирующих резистора R1 и R2 сопротивлением 200 Ом, через них микросхема определяет напряжение на выходе и сравнивает с напряжением на входе. Резистор R3 на 10К разряжает конденсатор С1 после отключения блока питания. Схема питается напряжением от 12 до 35 вольт. Сила тока будет зависеть от мощности трансформатора или импульсного источника питания.

А эту схему я нарисовал по просьбе начинающих радиолюбителей, которые собирают схемы навесным монтажом.

Схема регулируемого блока питания с защитой от КЗ на LM317

Сборку желательно выполнять на печатной плате, так будет красиво и аккуратно.

Печатная плата регулируемого блока питания на регуляторе напряжения LM317

Печатная плата сделана под импортные транзисторы, поэтому если надо поставить советский, транзистор придется развернуть и соединить проводами. Транзистор MJE13009 можно заменить на MJE13007 из советских КТ805, КТ808, КТ819 и другие транзисторы структуры n-p-n, все зависит от тока, который вам нужен. Силовые дорожки печатной платы желательно усилить припоем или тонкой медной проволокой. Стабилизатор напряжения LM317 и транзистор надо установить на радиатор с достаточной для охлаждения площадью, хороший вариант это, конечно радиатор от компьютерного процессора.

Желательно прикрутить туда и диодный мост. Не забудьте изолировать LM317 от радиатора пластиковой шайбой и тепло проводящей прокладкой, иначе произойдет большой бум. Диодный мост можно ставить практически любой на ток не менее 10А. Лично я поставил GBJ2510 на 25А с двойным запасом по мощности, будет в два раза холоднее и надёжнее.

А теперь самое интересное… Испытания блока питания на прочность.

Регулятор напряжения я подключил к источнику питания с напряжением 32 вольта и выходным током 10А. Без нагрузки падение напряжения на выходе регулятора всего 3В. Потом подключил две последовательно соединенные галогеновые лампы H4 55 Вт 12В, нити ламп соединил вместе для создания максимальной нагрузки в итоге получилось 220 Вт. Напряжение просело на 7В, номинальное напряжение источника питания было 32В. Сила тока потребляемая четырьмя нитями галогеновых ламп составила 9А.

Радиатор начал быстро нагреваться, через 5 минут температура поднялась до 65С°. Поэтому при снятии больших нагрузок рекомендую поставить вентилятор. Подключить его можно по этой схеме. Диодный мост и конденсатор можно не ставить, а подключить стабилизатор напряжения L7812CV напрямую к конденсатору С1 регулируемого блока питания.

Схема подключения вентилятора к блоку питания

Что будет с блоком питания при коротком замыкании?

При коротком замыкании напряжение на выходе регулятора снижается до 1 вольта, а сила тока равна силе тока источника питания в моем случае 10А. В таком состоянии при хорошем охлаждении блок может находится длительное время, после устранения короткого замыкания напряжение автоматически восстанавливается до заданного переменным резистором Р1 предела. Во время 10 минутных испытаний в режиме короткого замыкания ни одна деталь блока питания не пострадала.

Радиодетали для сборки регулируемого блока питания на LM317

  • Стабилизатор напряжения LM317
  • Диодный мост GBJ2501, 2502, 2504, 2506, 2508, 2510 и другие аналогичные рассчитанные на ток не менее 10А
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Резисторы R1, R2 200 Ом, R3 10K все резисторы мощностью 0.25 Вт
  • Переменный резистор Р1 5К
  • Транзистор MJE13007, MJE13009, КТ805, КТ808, КТ819 и другие структуры n-p-n

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать регулируемый блок питания своими руками

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector