스위칭 안정기, 12볼트 4,5암페어. 계획, 설명

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스위칭 스태빌라이저, 12볼트 4,5암페어. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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스위칭 전압 안정기(ISN)는 라디오 아마추어들 사이에서 매우 인기가 있습니다. 최근 몇 년 동안 이러한 장치는 특수 초소형 회로, 전계 효과 트랜지스터 및 쇼트키 다이오드를 기반으로 제작되었습니다. 덕분에 ISN의 기술적 특성, 특히 효율이 90%에 달하는 대폭 향상되었으며 회로를 단순화했습니다. 설명된 스태빌라이저는 품질 지표, 복잡성 및 가격 간의 절충안을 찾은 결과입니다.

스태빌라이저는 자체 여기 방식에 따라 제작됩니다. 그것은 충분히 높은 성능과 신뢰성을 가지고 있으며 과부하 및 출력 단락에 대한 보호 기능은 물론 조절 트랜지스터의 비상 고장시 출력에 입력 전압이 나타나는 것을 방지합니다. ISN의 개략도는 Fig. 5.21. 그 기초는 널리 퍼진 OU KR140UD608A입니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

ISN의 주요 기술적 특성:

4A의 부하 전류에서 출력 전압, V ..... 12;
보호 작동 전류, A.....4,5;
리플 전압 (정류기 4700 uF의 평활 커패시터의 커패시턴스 포함), mV ..... 16;
변환 주파수(4A의 부하 전류에서), kHz ..... 약 20;
효율(4A의 부하 전류에서), %, ..... 80 이상;
입력 전압, V.....16...27.

이 목적의 많은 장치와 달리 출력 전압 및 과부하 전류를 모니터링하기 위해 VT4 트랜지스터로 구성된 공통 OOS 회로가 사용되며 L2 인덕터 (저항의 활성 구성 요소)가 전류 센서로 사용됩니다. LC 필터의 일부( L2, C3)는 출력 전압 리플을 줄입니다. 출력 전압은 제너 다이오드 VD2와 트랜지스터 VT4의 이미 터 접합에 의해 결정되며 과부하 전류는 인덕터 L2의 정규화 된 활성 저항입니다.

이 모든 것이 전류 센서와 LC 필터의 조합 덕분에 ISN을 다소 단순화하고 출력 전압 리플을 줄이며 효율을 높일 수 있게 했습니다. 이러한 회로 솔루션의 단점은 장치의 출력 임피던스가 다소 과대 평가된다는 것입니다.

안정화 된 DC 소스에서 전원을 공급하는 경우 입력 전압이 트랜지스터 VT3의 개방 상태로 거의 떨어질 때 장치는 작동 상태를 유지합니다. 입력 전압이 더 감소하면 발전 중단이 발생하지만 VT3는 열린 상태를 유지합니다. 동시에 출력에서 과부하 또는 단락이 발생하면 생성이 복원되고 스태빌라이저가 전류 제한 모드에서 작동하기 시작합니다. 이 속성을 사용하면 "래치" 없이 전자 퓨즈로 사용할 수 있습니다.

스태빌라이저는 다음과 같이 작동합니다. 분배기 저항 R6, R7 및 R8, R9의 저항 비율이 다르기 때문에 전원을 켤 때 연산 증폭기 DA1의 비 반전 입력 전압이 반전 전압보다 큽니다. 높은 수준이 출력에 설정됩니다. 트랜지스터 VT1 ... VT3이 열리고 커패시터 C2, C3이 충전되기 시작하고 코일 L1이 에너지를 축적합니다. 스태빌라이저 출력의 전압이 제너 다이오드 VD2의 고장 및 트랜지스터 VT4의 개방에 해당하는 값에 도달하면 OA1 연산 증폭기의 비 반전 입력 전압이 반전 전압보다 낮아집니다. (저항 R9으로 R10를 분류하기 때문에) 출력이 낮게 설정됩니다.

결과적으로 트랜지스터 VT1.VT3이 닫히고 코일 L1 단자의 전압 극성이 갑자기 반대로 바뀌고 스위칭 다이오드 VD1이 열리고 코일 L1과 커패시터 C2, C3에 저장된 에너지가 부하로 전달됩니다. . 이 경우 출력 전압이 감소하고 제너 다이오드 VD2와 트랜지스터 VT4가 닫히고 연산 증폭기의 출력에 하이 레벨이 나타나고 트랜지스터 VT3이 다시 열리므로 스태빌라이저의 새로운 작동 사이클이 시작됩니다.

부하 전류가 공칭 값을 초과하여 증가하면 코일 L2의 활성 저항에서 증가하는 전압 강하가 트랜지스터 VT4를 더 많이 열기 시작하고 전류 피드백이 우세 해지고 제너 다이오드 VD2가 닫힙니다. OOS의 작용으로 출력 전류가 안정화되고 출력 전압과 입력 전류가 감소하여 트랜지스터 VT3의 안전한 작동을 보장합니다. 과부하 또는 단락이 제거된 후 장치는 전압 안정화 모드로 돌아갑니다.

다이어그램에서 알 수 있듯이 트랜지스터 VT1 및 VT3은 복합 트랜지스터를 형성합니다. 이러한 회로 설계는 바이폴라 트랜지스터의 핵심 요소로 사용될 때 최적입니다. 이 경우 상대적으로 낮은 제어 전류에서 개방 트랜지스터 VT3 양단의 상대적으로 작은 전압 강하가 제공되기 때문입니다. 이 경우 트랜지스터 VT1은 포화되어 복합 트랜지스터의 최적 정적 손실을 제공하고 VT3은 포화되지 않아 최적의 동적 손실을 제공합니다. 전류 센서 VT4는 KT817 시리즈의 강력한 트랜지스터를 사용하였으며, 원칙적으로 여기서는 더 저렴한 저전력 트랜지스터를 사용할 수 있지만, 낮은 작동 전류에서 강력한 트랜지스터(이 경우와 같이)의 전압은 이미 터 접합을 여는 것은 약 0,4V에 불과한 반면 KT3102와 같은 저전력의 경우 약 0,55V입니다.

따라서 동일한 보호 작동 전류에서 강력한 트랜지스터를 사용하는 경우 측정 저항의 저항이 적어 안정기의 효율이 향상됩니다. 설명 된 ISN에서 언급 한 바와 같이 조정 트랜지스터 VT3의 고장 중 출력에서 \u3b\u15b입력 전압의 출현에 대한 보호가 제공됩니다.이 경우 제너 다이오드 VD1의 전압은 XNUMXV 이상이되고 전원의 전류는 회로가 급격히 증가하고 퓨즈 FUXNUMX이 끊어집니다. 후자는 제너 다이오드에서 발생하기 전에 소손될 것으로 가정합니다(열 과부하로 인해).

사고 시뮬레이션(VT3 컬렉터 및 에미터 단자의 단락)은 KS515A 제너 다이오드(금속 케이스)가 ISN으로 구동되는 장치를 완벽하게 보호하는 것으로 나타났습니다. 퓨즈가 끊어지면 고장난 제너 다이오드는 " 깊은"단락(중단하지 마십시오). KS515G 제너 다이오드 및 유사한 수입 제품(플라스틱 케이스)을 테스트했을 때 동일한 결과를 얻었습니다. 유리 케이스의 유사한 제너 다이오드는 불만족스럽게 작동했습니다. 퓨즈와 동시에 소손되었습니다.

ISN에서는 다이어그램에 표시된 시리즈의 모든 트랜지스터를 사용할 수 있습니다(KT816A를 VT1로 제외). 산화물 커패시터 C2, C3 - 외국산 브랜드 SR (K50-35의 대략적인 아날로그). KR140UD608의 가장 적합한 대체품은 KR140UD708입니다.

저장 인덕터(L1)는 422개의 접착 종이 층에 의해 형성된 약 2000mm의 갭을 갖는 M0,2NM 페라이트로 만들어진 1,0개의 컵(XNUMX)의 외장형 자기 회로에 배치된다. 코일은 PEL-XNUMX 와이어로 감겨 있습니다. 코일이 변환 주파수에서 "삐걱 거리는"것을 방지하기 위해 권선이있는 컵을 니트로 바니시가있는 탱크에 잠시 담갔다가 제거하고 바니시를 배출시킵니다. 그런 다음 보드의 해당 구멍에 미리 삽입 된 조임 나사에 컵을 놓고 두 번째 컵을 얹고 이렇게 얻은 어셈블리를 너트와 와셔가있는 나사로 조입니다.

바니시가 마르면 코일 리드를 조심스럽게 청소하고 주석 도금하고 보드의 해당 접점에 납땜합니다. 그런 다음 나머지 부품이 장착됩니다. 코일 전류 센서(L2)는 코일(L414)과 동일한 브랜드의 페라이트 및 동일한 유전체 개스킷으로 만들어진 1개의 컵(0,5)의 자기 코어에 배치된다. 권선에는 700mm 길이의 PEL-0,6 와이어가 사용되며 바니시를 함침시킬 필요가 없습니다. 이 코일은 표준 DPM-XNUMX 초크에 지정된 직경과 길이의 와이어를 감아 다르게 만들 수도 있지만 이 경우 변환 주파수에서 펄스 억제 효율이 약간 감소합니다.

스태빌라이저는 단면 호일 유리 섬유로 만든 인쇄 회로 기판에 조립되며 그림은 그림에 나와 있습니다. 5.22.

스위칭 레귤레이터, 12볼트 4,5암페어

ISN이 최대 부하 전류에서 사용되는 경우 VT3 트랜지스터는 면적이 100cm2 이상이고 두께가 1,5.2mm인 알루미늄 판 형태의 방열판에 설치해야 합니다. 동일한 방열판에서 스위칭 다이오드 VD1도 절연 개스킷(예: 운모)을 통해 고정됩니다. 1A 미만의 부하 전류에서는 VT3 트랜지스터 및 VD1 다이오드용 방열판이 필요하지 않지만 이 경우 L1,2 코일을 C2-5으로 교체하여 보호 트립 전류를 16A로 줄여야 합니다. 0,33 옴의 저항과 1W의 전력을 가진 저항.

설명된 ISN은 실질적으로 조정할 필요가 없습니다. 그러나 처음에 L2 코일의 전선을 더 길게 가져와야 하는 보호 트립 전류를 명확히 할 필요가 있습니다. 보드의 해당 접점에 납땜하면 필요한 보호 트립 전류를 얻을 때까지 점차 짧아지고 L2 코일이 감깁니다. 4A 이상의 부하 전류에서 스태빌라이저를 사용하지 마십시오. 제한은 주로 KT805 시리즈 트랜지스터의 최대 허용 펄스 컬렉터 전류와 관련이 있습니다.

저자: Semyan A.P.

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