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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 무선 제어 모델용 전압 변환기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 조종 모델용 온보드 전원 공급 장치의 정격 전압은 일반적으로 4,5~12V입니다. 이 전압에 맞는 고품질 전기 모터는 판매 시 매우 드물며 상당한 가격에 판매됩니다. 동시에 전압 24...27 V에 사용 가능한 전기 모터의 범위는 상당히 넓지만 기사 작성자가 제안한 것과 유사한 전압 변환기가 필요합니다. 더 높은 전압에서 전기 모터를 사용하면 전류 소비가 줄어들어 스티어링 휠 서보 드라이브 및 속도 컨트롤러의 출력단 트랜지스터에 대한 요구 사항이 완화된다는 중요한 이점이 있습니다. 엔진 제어 장치의 효율성이 향상되어 모델에 탑재된 제한된 에너지 자원이 절약됩니다. 개발된 전압 변환기를 사용하면 무선 제어 장비와 함께 정격 전압 24~27V의 전기 모터를 사용할 수 있습니다[1]. 예를 들어 스티어링 기어 모델의 경우 시동 및 후진 시 관성이 낮은 중공 로터가 있는 DPR 시리즈 엔진이 매우 적합합니다. 크루즈 컨트롤 및 스티어링 기어용 서보 증폭기는 [2]에 제공된 권장 사항에 따라 제작되어야 합니다. 독립형 장치로서 이 전압 변환기는 다른 목적으로 사용될 수 있습니다. 장치 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 4,5. 이것은 출력 전압의 펄스 폭 안정화 기능을 갖춘 소위 플라이백 인버터로 고효율을 특징으로 합니다. 9~18V의 입력 전압을 사용하면 안정화된 출력 전압을 27~0,1V 내에서 설정할 수 있으며, 부하 전류가 1mA에서 500mA로 증가함에 따라 85V 이하로 변경됩니다. 최대 부하에서 컨버터의 효율은 XNUMX%입니다.
그림 2에 표시된 회로의 특성 지점의 전압 다이어그램. 6.22는 Micro-Cap XNUMX 프로그램을 사용하여 장치의 컴퓨터 모델에서 얻은 것이며 실제 변환기의 신호 오실로그램과 완전히 일치합니다.
요소 DD1.1 및 DD1.2의 마스터 발진기는 직사각형 펄스를 생성합니다. 이는 C8R9R1.3 회로에 의해 차별화된 요소 DD3의 입력 2, 3에 도달합니다. 저항 R2 및 R3의 값은 연결 지점의 정전압 구성 요소가 DD1.3 요소의 상태가 변경되는 임계 레벨 Un을 약간 초과하는 방식으로 선택됩니다. 임계값을 초과하는 음의 서지는 요소 DD1.3(핀 10)의 출력에서 짧은 양의 펄스를 형성합니다. 후자의 충전 커패시터 C5는 트랜지스터 VT2의 베이스-이미터 섹션의 낮은 순방향 저항을 통해 이루어집니다. 펄스가 끝나면 커패시터 C5의 왼쪽 (다이어그램에 따라) 플레이트가 공통 와이어에 연결되고 커패시터가 충전된 전압이 트랜지스터 VT2의 베이스에 음의 극성으로 적용되어 닫힙니다. 다음으로 커패시터 C5는 트랜지스터 VT1의 콜렉터 전류로 재충전되기 시작합니다. 이 프로세스의 속도는 VT1 베이스의 전압에 따라 달라집니다. 트랜지스터 VT2는 베이스 전압이 약 0,8V에 도달할 때까지 닫힌 상태로 유지됩니다. 결과적으로 컬렉터 VT2와 요소 DD12의 입력 13, 1.4에서 포지티브 펄스의 지속 시간은 트랜지스터 VT1의 작동 모드에 따라 달라집니다. DD1.4 요소와 VT3 트랜지스터에 의해 두 번 반전된 펄스는 전원 스위치인 VT4 전계 효과 트랜지스터를 엽니다. 트랜지스터 VT4가 열리면 인덕터 L1의 전류가 선형적으로 증가합니다. 트랜지스터가 닫힌 후에도 이 전류는 중단되지 않고 계속 흐르며 다이오드 VD1을 통해 감소하며 저장 커패시터 C8을 충전합니다. 이 커패시터의 정상 상태 전압은 코일 L1의 자기장에서 에너지 축적 시간 (트랜지스터 VT4의 게이트에서 양의 펄스 지속 시간, 그림 2 참조)이 다음 시간을 초과하는만큼 공급 전압을 초과합니다. 커패시터 C8로 전송됩니다(펄스 사이의 일시 정지 기간도 동일함). 트리머 저항 R14의 출력 전압 중 일부는 연산 증폭기 DA2에서 DC 증폭기의 반전 입력에 공급됩니다. 저항 분배기 R4R5의 비반전 입력에 기준 전압이 공급됩니다. 기준 전압과 출력 전압(분배기 R13R14 고려)의 차이에 비례하는 연산 증폭기의 출력 전압은 트랜지스터 VT1의 베이스에 공급되어 트랜지스터 VT4를 여는 펄스의 지속 시간을 제어합니다. 이는 폐쇄형 자동 제어 회로를 생성합니다. 출력 전압이 감소하면(예를 들어 부하 전류의 증가로 인해) 연산 증폭기의 반전 입력 전압은 감소하고 출력에서는 증가합니다. 결과적으로 저항 R1을 통해 흐르는 트랜지스터 VT8의 이미터 전류가 떨어지고 콜렉터 전류도 함께 떨어집니다. 커패시터 C5는 더 느리게 재충전됩니다. 트랜지스터 VT4의 개방 상태 지속 시간이 증가하고 변환기의 출력 전압이 증가합니다. 컨버터의 주요 구성 요소의 공급 전압은 통합 안정기 DA1에 의해 안정화됩니다. 이 장치는 그림 70에 표시된 55x3mm 크기의 단면 인쇄 회로 기판에 조립됩니다. 14. 트리머 저항 R38 - SPZ-1B 또는 RP63-XNUMXM. 나머지 수동 요소는 매개변수 및 치수 측면에서 적합한 모든 유형입니다.
DD1 마이크로 회로로 K561LA7 외에도 K561TL1을 사용할 수 있으며 다른 K561 시리즈 마이크로 회로는 3V의 공급 전압에서 불안정하게 작동합니다. 같은 이유로 K140UD608(DA2) 칩을 다른 연산 증폭기로 교체해서는 안 됩니다. 트랜지스터 VT2, VT3은 KT315 또는 KT3102 시리즈, aVT1 - KT361, KT3107 시리즈 중 하나일 수 있습니다. 컨버터의 효율은 다이오드 VD1과 개방형 트랜지스터 VT4의 전압 강하에 따라 크게 달라집니다. 후자는 참고 서적에 나와 있는 개방형 트랜지스터 채널의 저항에 비례합니다. 따라서 지정된 트랜지스터 및 다이오드에 대한 대체품을 선택할 때 이러한 매개변수에 특별한 주의를 기울여 최소한의 장치를 선택해야 합니다. 전계 효과 트랜지스터의 차단 전압은 4V를 넘지 않아야 합니다. 고려 중인 경우 전환되는 전류의 진폭 값은 부하 전류보다 훨씬 크므로 허용 가능한 드레인 전류로 트랜지스터를 선택해야 합니다. 최소 6A. VT4 트랜지스터가 부하 상태에서 눈에 띄게 가열되는 경우 보드에 제공되는 장소인 방열판을 장착해야 합니다. 다이오드 VD1은 최소 10A의 직류용으로 설계되어야 합니다. 다이어그램에 표시된 KD2998V는 KD213A로 교체할 수 있습니다. 인덕턴스가 1~18μH인 코일 L20은 자기 누설 자속이 낮아야 하므로 M26NM 페라이트로 제작된 외장 자기 코어 B-1500이 선택되었습니다. 직경 1,5~2mm의 단단한 절연 전선 0,2회 권선을 적절한 직경의 맨드릴에 감고 맨드릴에서 제거한 다음 절연 테이프 층으로 보호하고 자기 회로에 배치합니다. 컵 사이에는 1mm의 비자성 간격이 필요합니다. 적절한 두께의 절연 패드가 중앙 코어 사이에 배치됩니다. 이렇게 하면 나사로 자기 코어를 조일 때 컵이 파손되는 것을 방지할 수 있습니다. 보드의 면적을 줄이기 위해 코일 LXNUMX이 옆으로 누워 부착됩니다. 권선 리드는 해당 구멍에 삽입되고 접촉 패드에 납땜됩니다. 커패시터 C7 및 C9는 다이어그램(그림 1 참조)과 보드 도면(그림 3)에 점선으로 표시되어 있습니다. 일반적으로 필요하지 않지만 VT4 트랜지스터가 매우 뜨거워지고 게이트의 전압 오실로그램에 주요 트랜지스터 사이의 간격에 "기생" 포지티브 펄스가 표시되는 경우 이러한 커패시터를 설치하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 그들의 용량은 실험적으로 선택됩니다. 조립된 컨버터 점검을 시작할 때 출력 전압이 27V이고 부하 전류가 0,5A인 경우 전압이 6V인 기본 전원 공급 장치의 정격 전류가 최소 2,5A여야 한다는 점을 명심해야 합니다. .처음으로 컨버터를 켜기 전에 트리머 저항 R14 슬라이더가 중간 위치에 있어야 하며 나중에 도움을 받아 필요한 출력 전압이 설정됩니다. 컨버터가 작동하지 않으면 L1 코일의 납땜을 일시적으로 풀고 외부 소스의 출력 회로에 +27V의 전압을 적용하여 그림 2에 표시된 지점의 신호 모양을 확인해야 합니다. XNUMX는 이 그림에 표시된 것과 일치합니다. 필요한 경우 [3]에 설명된 방법을 사용하여 변환기를 다른 입력 및 출력 전압으로 변환할 수 있습니다. 초기 데이터: XNUMX차 소스의 최소 전압 - Umin; 출력 전압 - Uout; 최대 부하 전류 - In. 계산은 다음 순서로 수행됩니다. 1. 부하에 전달되는 전력,
2. 정밀도에 의해 소비되는 전력,
(컨버터의 효율은 80% 이상이라고 가정). 3. 소스에서 소비되는 전류의 평균값,
4. 코일 전류 L1(피크값),
5. 허용되는 드레인 전류가 최소 lm이고 최소 개방 채널 저항이 rok인 전계 효과 트랜지스터 VT4를 선택합니다. 6. 허용 순방향 전류가 최소 lm이고 이 전류에서 최소 전압 강하 Upr을 갖는 다이오드 VD1을 선택합니다. 7. 개방형 트랜지스터 VT4의 전압 강하
8. 트랜지스터 VT4의 개방 상태 지속 시간
(코일 설계가 변경되지 않은 경우 L1=20 µH). 9. 트랜지스터 VT4의 닫힌 상태 지속 시간
10. 마스터 발진기의 펄스 반복 주기
Tn의 계산된 값은 저항 R1의 값을 선택하여 얻습니다. 다음으로, 컨버터에 코일 L1을 설치하고 회로를 열어 두지 않고 트랜지스터 VT1의 베이스를 연산 증폭기의 출력에서 일시적으로 분리하고 공칭 값이 47kOhm인 가변 저항의 모터에 연결합니다. 외부 단자는 통합 안정 장치 DA1의 출력에 연결되고 다른 단자는 공통 와이어에 연결됩니다. 새로 도입된 가변 저항은 게이트 VT4의 양의 펄스 지속 시간을 t1과 동일하게 설정합니다. 트랜지스터 VT1의 베이스에서 전압을 측정하고 연산 증폭기 DA3의 입력 1에서도 동일하게 설정하여 저항 R5의 값을 선택합니다. 모든 연결을 복원한 후 트리밍 저항 R14를 사용하여 변환기 출력에서 원하는 전압을 얻습니다. 문학
저자: V.Dnishchenko, 사마라
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