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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 142볼트/19-27볼트 7암페어 보호 기능이 있는 KR25EN2 칩의 전압 안정기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 기사에서는 안정적인 임펄스 보호 기능이 있는 전압 안정기에 대해 설명합니다. 안정기의 출력 전류가 일정 시간 동안 보호 임계값을 초과하면 안정기가 조절 트랜지스터를 냉각하기 위해 몇 초 동안 꺼지고 부하의 사고가 제거될 때까지 다시 켜졌다 꺼집니다. 이 모드에서는 대부분의 시간 동안 제어 트랜지스터가 닫혀 있기 때문에 출력이 단락된 경우에도 제어 트랜지스터가 소비하는 평균 전력은 일반 모드보다 크지 않습니다. 제안된 스태빌라이저에서는 고전류 회로에 포함된 리드 릴레이에 임펄스 보호 장치를 사용한다. 이러한 어셈블리에는 추가 부품이 거의 없으며 스태빌라이저의 효율성이 거의 감소하지 않으며 가장 중요한 것은 리드 보호 장치의 작동 전류가 온도에 거의 의존하지 않는다는 것입니다. 장치의 안정화 계수는 400을 초과합니다. 입력과 출력 사이의 최소 전압 강하는 0,5V입니다. 조정기 회로는 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX.
스태빌라이저의 주요 요소는 KR142EN19(DA1) 칩입니다. 음극(핀 1)에 대한 미세 회로의 제어 입력(핀 2) 전압이 개방 임계값(2,5V)을 초과하면 양극 전류는 약 2mA/mV의 기울기로 증가합니다. 내부 장치에 의해 결정된 개방 미세 회로의 양극 전압은 최소 2,5V입니다. 이 미세 회로에는 기능이 있습니다. 입력 전압이 완전히 개방되는 데 필요한 것보다 크면 꺼질 수 있습니다. 동시에 안정기 제어를 중단하여 결과적으로 입력 전압이 출력에 나타날 수 있습니다. 부하가 작동 안정 장치에서 분리 될 때 발생하는 출력 전압 서지로 인해 미세 회로의 입력에 과부하가 발생할 수 있습니다. 이 경우 부하가 꺼지기 전에 공급된 전류가 안정기의 출력에 설치된 커패시터를 충전하기 시작합니다. 이것은 스태빌라이저를 통과하는 오류 신호에 의해 제어 트랜지스터가 닫힐 때까지 출력 전압을 증가시킵니다. 분명히 전압 서지가 작을수록 장치 출력에서 커패시터의 커패시턴스가 커지고 오류 신호가 안정기를 더 빨리 통과합니다. 부하 차단 실험에 따르면 출력 전류의 각 암페어에 대해 최소 1000마이크로패럿의 커패시턴스가 설명된 안정기에서 미세 회로가 꺼지는 것을 방지하기에 충분합니다. 장치를 반복할 때 저주파 트랜지스터 사용과 같이 성능 저하로 이어지는 변경을 삼가야 합니다. 생성을 방지하기 위해 오류 신호 경로에 통합 RC 링크를 추가하여 인위적으로 성능을 줄이는 것은 특히 위험합니다. 출력 전압의 일부는 출력 전압 조정 저항 R12의 슬라이더에서 미세 회로의 제어 입력으로 공급되기 때문에 스태빌라이저의 출력 단자 사이의 전압이 증가하면 제어 입력 사이의 전압이 증가합니다. 마이크로 회로 및 그 음극은 마이크로 회로의 개방으로 이어집니다. 출력 신호는 공통 게이트 회로에 따라 연결된 트랜지스터 VT3을 닫은 다음 스태빌라이저의 음극 와이어에 포함 된 복합 조절 트랜지스터 VT2VT1을 닫아 전류를 감소시킵니다. 미세 회로가 닫히면 트랜지스터 VT3이 열려 있어야 하며 해당 채널의 전류는 4 ... 10 mA 이내여야 합니다. 이 모드는 공통 양극 와이어에 대해 게이트에 약 5V의 전압을 인가하면 얻어진다. 리플이 있는 입력 전압의 일부를 게이트에 적용하면 약 1mV의 진폭을 갖는 안정기의 출력에서 리플이 나타나는 것으로 나타났습니다. 따라서 트랜지스터 VT3의 게이트 전압은 제너 다이오드 VD1에 의해 공통 와이어에 대해 안정화되고 회로 R2C3, R5C4에 의해 필터링됩니다. 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 필터를 통과하는 전류와 결과적으로 필터의 치수를 크게 줄일 수 있습니다. 저항 R7은 자기 여기를 방지합니다. 이것이 없으면 VT3 트랜지스터의 스테이지는 약 20MHz의 주파수에서 자체 여기될 수 있습니다. 설명된 스태빌라이저는 부하와 스태빌라이저 자체의 사고에 대해 8단계 보호 기능을 제공합니다. 단기 과부하에 대한 빠른 보호는 저항 R2에 의해 제공됩니다. 주어진 최대 8A의 부하 전류가 약 2배 초과되면 저항 RXNUMX의 전압 강하가 입력 전압 수준으로 증가하고 결과적으로 트랜지스터 VTXNUMX가 포화되고 전류 증폭이 중지됩니다. 이는 부하 전류를 제한하게 합니다. 더 긴 고장으로부터 안정기는 K1 리드 릴레이의 임펄스 보호에 의해 보호됩니다. 부하 전류가 릴레이 작동 전류(2A)를 초과하면 리드 스위치가 닫히고 커패시터 C3이 저항 R1을 통해 빠르게 방전됩니다. 이것은 또한 저항 R4를 통해 커패시터 C5의 방전을 시작합니다. 그러나 이 프로세스는 저항 R5의 상대적으로 큰 저항으로 인해 훨씬 느립니다. 커패시터 C4의 전압 강하가 약 1V로 감소하면 트랜지스터 VT3이 닫혀 안정기가 꺼집니다. R5C4 회로에 의해 안정기를 끄는 지연이 도입되어 리드 스위치 K3이 열리기 전에 커패시터 C1.1이 거의 완전히 방전될 시간을 갖습니다. 리드 스위치를 연 후 저항 R3를 통한 커패시터 C2의 느린 충전이 시작됩니다. 이로 인해 트랜지스터 VT3이 점차적으로 열리고 안정기가 시작됩니다. 마찬가지로 전원을 켜면 안정기가 시작됩니다. UMZCH가 이 안정 장치에서 전원을 공급받는 경우 전원을 켤 때 음향 시스템에서 딸깍 소리가 나지 않습니다. 설명된 안정기는 깊은 피드백이 있는 모든 장치와 마찬가지로 생성되기 쉽습니다. 장치를 프로토타이핑할 때 진폭이 약 5mV이고 주파수가 약 100kHz인 안정기 출력에서 펄스 형태로 생성이 관찰되었습니다. 커패시터 C5의 품질은 무엇보다 안정기가 생성되는 경향에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 왜 이런 일이 발생하는지 이해하려면 다음 추론이 도움이 됩니다. 안정기의 출력 전압이 실수로 1mV만큼 변경되었다고 가정해 보겠습니다. IC는 이 전압을 2mA 출력 전류 변화로 변환합니다. 조절 트랜지스터는 이를 약 500배 증폭하여 스태빌라이저와 커패시터 C5를 통해 1A의 전류 변화가 발생합니다. 이러한 전류 변화는 커패시터의 등가 직렬 저항(ERS)에서 전압 강하를 유발하여 "두 번째 원에서" 피드백 루프를 통과합니다. 이 전압 강하가 1mV를 초과하면 진동이 발생할 수 있습니다. 분명히 스태빌라이저의 안정성은 ESR이 5 옴 미만인 커패시터 C0,001에 의해 제공될 수 있습니다. 선택을 위해 다양한 시리즈의 커패시터 ESR을 측정했습니다. 주파수 100kHz, 전류 스윙 1A의 단극성 전압을 저항을 통해 커패시터에 인가하고, ESR은 오실로스코프로 측정한 커패시터 양단의 전압으로부터 계산하였다. 커패시턴스가 500μF 이상인 커패시터의 경우 100kHz 주파수의 ESR은 주로 커패시터 설계에 따라 달라지며 커패시턴스 및 정격 전압에 약하게 의존하는 것으로 나타났습니다. 측정 결과에 따르면 커패시터 C5는 병렬 연결된 50마이크로패럿의 K24-470 계열의 5개의 커패시터로 구성되어 있으며, 그 결과 다른 수단을 사용하지 않고도 자기 여기가 억제됩니다. 커패시터 뱅크 C5의 낮은 저항을 최대한 활용하려면 출력 회로에 따라 커패시터 C13의 단자에서 저항 R10의 오른쪽 단자까지의 연결 와이어 길이와 저항의 연결 지점이 필요합니다 R14 및 R5는 다이어그램에 표시된 대로 가능한 한 짧습니다. 스태빌라이저가 생성하는 경향은 위와 같이 스태빌라이저가 커패시터 C10에 공급할 수 있는 전류 펄스의 가능한 최대 진폭이 증가함에 따라 증가합니다. 이것은 최대 출력 전류를 증가시키려고 할 때 큰 문제가 될 수 있습니다. 저항 RXNUMX을 선택하여 안정기의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 저항 RXNUMX은 미세 회로의 음극 회로에 국부적인 음의 피드백을 생성합니다. 안정기를 설정할 때이 저항은 점퍼로 닫히고 C5 배터리의 커패시터 수를 늘려 생성을 제거한 다음 점퍼를 제거합니다. 스태빌라이저는 C5 배터리 용량의 일부 손실 후에도 정상 작동에 충분한 안정성 마진을 얻습니다. 커패시터 C2는 안정기의 안정성에 대한 리드 릴레이 권선의 인덕턴스 영향을 제거합니다. 조절 트랜지스터 VT1의 과열로부터 안정기에 또 다른 보호 수준을 추가할 수 있습니다. 이렇게하려면 60 ... 70 ° C의 온도에서 작동하는이 트랜지스터의 몸체에 바이메탈 플레이트가있는 열 릴레이를 누르는 것으로 충분합니다. 열 계전기의 폐쇄 접점은 트랜지스터 VT3의 드레인 개방 회로에 포함됩니다. 트랜지스터 VT1의 과열로 인해 열 릴레이 접점이 열리므로 냉각될 때까지 트랜지스터 VT1이 닫힙니다. 트랜지스터 KP507A(VT3)는 닫기 매개변수 KP508A로 대체됩니다. KR142EN19(DA1) 미세 회로를 KR142EN19A 또는 외국 아날로그 TL431로 교체하는 것이 허용됩니다. 보호 장치에 타이밍으로 사용되는 커패시터 C3, C4는 예를 들어 FT, K78, K71-4 시리즈의 낮은 누설이어야 합니다. 커패시터 C3의 커패시턴스는 임펄스 보호의 작동 기간과 안정기 시작 기간을 결정합니다. 다이어그램에 표시된 저항 R2의 저항과 커패시터 C3의 커패시턴스를 사용하면 이 기간은 대략 3초입니다. 시작이 너무 빠르면 부하의 일부일 수 있는 커패시터의 충전 전류가 3A를 초과하여 보호 기능이 트립될 수 있기 때문에 커패시터 C2의 커패시턴스를 줄여서 크게 감소해서는 안 됩니다. 리드 릴레이 K1 - 수제. 리드 스위치 KEM1(또는 다른 유사한 스위치)에는 직경이 15-0,4mm인 권선이 0,7회 감겨 있습니다. 그런 다음 권선 수는 2A의 부하 전류에서 리드 스위치의 작동으로 지정됩니다. 트랜지스터 VT1은 냉각 표면적이 200sq.cm 이상인 방열판에 설치해야 합니다. 조정할 때 실험실 전원의 출력에서 입력에 전압이 적용됩니다. 최대값은 30V(DA1 미세 회로의 양극-음극의 제한 전압)를 초과해서는 안 됩니다. 저항 R14를 선택하면 출력 전압 조정의 상한선이 입력 전압보다 0,5 ... 1V 낮게 설정됩니다. 저항 R8은 약 2A의 부하 전류에서 저항 양단의 전압 강하가 입력 전압의 절반과 같도록 선택됩니다. 안정기는 느린 시작으로 인해 양극성 소스에서 주의해서 사용해야 합니다. 임펄스 보호의 리드 스위치는 강한 흔들림으로 인해 닫힐 수 있으므로 온보드 시스템에서 제안된 안정 장치를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 저자: S. Kanygin, Kharkov; 간행물: cxem.net
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