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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 조정 가능성과 과전류 보호 기능을 갖춘 사이리스터 안정화 전원 공급 장치입니다. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
나는 독자들에게 과부하 보호 기능을 갖춘 사이리스터 가변 전압 안정기를 주목하게 했습니다. 이 설계는 예를 들어 상당한 전력을 소비하고 조정 가능한 안정적인(평균값) 공급 전압이 필요한 DC 모터 및 기타 장치와 같이 공급 전압 리플에 중요하지 않은 부하에 전력을 공급할 때 매우 효과적입니다. 최대 기술적 특성은 사이리스터와 정류기 브리지라는 두 회로 조각의 특성에 따라 결정됩니다. 제어 시스템은 보편적이며, 설계에서 비싸거나 부족한 요소를 제외하는 방식으로 설계 및 제작되었습니다. 기능 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다.
한 소스에서 전체 시스템에 전원을 공급하려는 시도가 실패했음을 즉시 경고하고 싶습니다. 전원 공급 장치를 통한 다양한 회로의 상호 간섭이 너무 커서 출력 전압의 안정성이 크게 손상됩니다. 그리고 이 설계에서 낮은 출력 임피던스의 전원을 만드는 것은 비용과 요소 수의 관점에서 정당화되지 않습니다. 개략도는 그림 2에 나와 있습니다. 여기서 R1, R2, R4는 전원 회로의 소멸 저항이고 R4의 저항은 커패시터에서 가져온 전류로 인해 R1, R2의 저항보다 약 3배 더 클 수 있습니다. 짧은 펄스 형태의 C3. 나머지 시간에는 CXNUMX가 충전됩니다.
저항 저항은 모든 단위 공급 전압에 대해 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다. 일반적으로 R \uXNUMXd (U-Ust) / 나, 여기서 R은 필요한 저항입니다. U는인가 전압의 유효 값입니다. 제너 다이오드의 안정화 전압입니다. I는 전원 공급 회로에 필요하고 이 저항기를 통해 흐르는 전류입니다. 큰 U와 작은 Ust의 경우 Ust 값은 무시할 수 있습니다. 계산할 때 저항에 의해 소비되는 전력 P = UI를 잊지 마십시오. 여기서 P는 전력, W입니다. U는인가 전압 V의 유효 값입니다. I는 저항기 A를 통해 흐르는 전류입니다. 저항기의 안정적인 작동을 위해서는 저항기에서 소비되는 최대 전력이 정격 값보다 약 XNUMX% 낮아야 한다는 점을 상기시켜 드리겠습니다. 단일 진동기는 C2 및 A1에 조립되어 최소 100ms 지속 시간의 펄스를 생성하며, 버퍼 트랜지스터 VT2를 통해 광사이리스터 LED를 켜서 엽니다. 노드 A1의 방식은 그림 3 또는 4에 따라 수행될 수 있습니다.
그림 3의 회로는 단일접합 트랜지스터보다 더 안정적으로 작동한다는 점에 유의해야 합니다. 펄스 지속 시간은 사이리스터를 여는 최소 정격 펄스 지속 시간보다 약 10배 길어야 합니다. 다이오드 VD3은 공급 전압의 반파와 모노바이브레이터의 동기화를 보장하여 공급 전압이 2인 순간에 C3를 방전합니다. 노드 R1, VT2은 충전 전류 C6의 제어 소스로, 충전 시간을 원활하게 조절할 수 있습니다. 저항 R9은 단안정의 펄스 폭을 결정합니다. 저항은 기준 분배기의 저항 R10, R1보다 작아야 합니다. 그림 3에 따른 블록 버전 A9을 사용하는 경우 저항 R10, R10은 눈에 띄는 성능 저하 없이 1kΩ이 될 수 있습니다. 그림 4에 따른 블록 AXNUMX 버전을 사용하는 경우 보드가 범용이므로 배선 수정 없이 단일 접합 트랜지스터의 리드를 인쇄 회로 기판의 해당 구멍에 설치하십시오. 노드 R4, VD4, C3 - 광티리스터 LED용 전원 공급 회로. 초과 전압은 다이오드 VD5를 통해 "덤프"됩니다. 광사이리스터의 LED는 정격 공급 전류가 크기 때문에 별도의 전원을 장착해야 했고, 이로 인해 나머지 회로에 보드카가 공급되었습니다. 출력 임피던스가 낮은 내부 전원 공급 장치의 부적절성은 위에서 논의되었습니다. 저항 R8은 광사이리스터 LED의 전류를 결정합니다. LED 매개변수가 광범위하게 분산된 광사이리스터를 발견했기 때문에 이 저항기를 계산하기 위한 명확한 방법론을 제공할 위험은 없습니다. 이 요소를 선택하면 됩니다. 광사이리스터 TO125의 직류 LED의 최대 여권 값은 80mA입니다. 노드 VD7, C4는 피드백 신호 적분기에 안정적인 전력을 제공합니다. 저항 R11은 출력 전압 조정 특성을 직선화합니다. 그렇지 않으면 저전압 범위의 출력 전압 조정은 더 부드럽지만 고주파수 범위에서는 더 날카롭습니다. 노드 VT3, R12는 또 다른 제어 키입니다. 그 기능은 과부하가 있을 때 VT1을 잠그는 것입니다. 적분기에 대한 피드백 신호의 영향 정도는 저항 R12의 저항에 의해 결정됩니다. 노드 C5, R14는 실제로 통합자입니다. 부하 양단의 전압이 통합되며 그 값은 저항 R15에 의해 결정됩니다. 220V 주전원 전압과 같은 고전압에서 장치에 전원을 공급하는 경우 와이어 R15를 사용하거나 저항을 약 10배 증가시켜야 합니다. 이는 전원 회로에서 퀀칭 저항기의 전력을 계산하기 위해 위에 제공된 공식을 사용하여 이 저항기에 할당된 전력을 계산하면 쉽게 확인할 수 있습니다. 저항 R13은 누설 전류 C5에 대한 적분기의 매개변수를 향상시킵니다. 이 저항기를 실험하거나 완전히 제거할 수 있지만 이렇게 해도 회로 매개변수가 향상되지는 않습니다. 장치가 고전압 범위에서 작동하는 경우 VD8 제너 다이오드 설치를 권장하지만 이는 필수 사항은 아닌 안전 요소입니다. 따라서 보드에 설치할 공간이 없습니다. 노드 VT4, VT5 - 전류 센서 신호 증폭기. VT5 베이스의 전압이 VT1,2 이미터의 전압보다 약 4V 더 높으면 트랜지스터가 열립니다. 실험할 때 수집기 로드를 혼동하지 않는 것이 좋습니다. 전원을 켜면 다이어그램에 표시된 것처럼 VT5의 베이스 이미터 전류는 거의 일정하지만 VT4의 베이스 이미터 전류는 상당한 리플을 나타냅니다. 이제 이 트랜지스터의 컬렉터 부하를 바꾸면 어떤 일이 일어날지 상상해 보세요. 노드 R19, C7 - 전류 센서 신호 적분기. 블록 A2와 작은 부하 전류를 사용할 때 이 블록 없이도 작동할 수 있다면 A2가 없으면 전류 센서의 전체 신호 처리기가 펄스 모드에서 작동하기 시작합니다. 따라서 전체 시스템의 작동이 중단됩니다. 저항 R20은 전류 센서(와이어 저항)입니다. 재량에 따라 선택하십시오. 그러나 과전류 보호 시스템이 다이오드 브리지 또는 사이리스터의 허용 평균 전류보다 큰 평균 전류에서 작동하는 경우 의미가 없다는 점을 명심하십시오. 보호 응답 전압은 1,2V이며 이를 기반으로 옴의 법칙에 따라 저항 R20을 계산합니다. R = 1/Imax, 여기서 R은 저항기의 저항, Ohm, Imax는 평균 전류의 필수 값입니다. 짐. 트랜지스터 VT6은 LED VD9를 제어하여 과전류 모드를 나타냅니다. 커패시터 C6은 VD9의 깜박임을 제거하고 전류 센서 신호 증폭기의 작동 모드를 부드럽게 합니다. 노드 R1, VD1, C1, VD6 - VD9 LED용 전원 공급 장치 회로. 과부하 조건을 표시하지 않으려면 요소 R1, VD1, C1, C6, R16, VT6, R18, VD9, VT4를 제외할 수 있습니다. 이 경우 VT5 이미 터를 공통 와이어에 직접 연결하십시오. 이 경우 R20에서 제거되는 보호 응답 전압은 약 0,6V가 되므로 저항 R20의 저항을 계산할 때 이를 고려해야 합니다. 블록 A2의 다이어그램은 그림 5에 나와 있습니다. 이는 부하의 DC 구성 요소 수준을 제공합니다. 스로틀 L1은 안정기로 사용됩니다. 사이리스터가 열리면 정류기 브리지 다이오드가 단락 전류 모드에서 작동하여 필터 커패시터를 재충전합니다. 이 순간 L1은 회로에 리액턴스를 생성하여 허용 한도를 초과하는 전류 서지로부터 브리지 다이오드와 사이리스터를 보호하고 과열을 완화하고 시스템의 내구성을 높입니다.
다이오드는 자체 유도 전압 서지를 제거하여 제어 시스템의 오류를 방지합니다. 초크 L2는 가변 구성 요소에 대한 안정기 저항기 역할을 합니다. 디자인 특징 R18을 KS133 제너 다이오드나 다른 LED로 교체할 수 있습니다. 광서리스터의 보다 안정적인 작동을 위해 그리고 추가 표시 등을 위해 두 번째 LED가 필요한 경우 이렇게 하는 것이 합리적입니다. VD6은 직렬로 연결된 133개 또는 XNUMX개의 LED 체인으로 교체할 수도 있습니다. LED와 직렬로 연결된 KSXNUMX 제너 다이오드를 교체할 수도 있습니다. 이는 장치 회로에 전원이 있음을 나타냅니다. VD5 대신 음극 VD4와 공통 와이어 사이에 안정화 전압 4,7...6,2V의 제너 다이오드를 설치할 수 있습니다. 이러한 회로를 원하는 대로 변경할 수 있지만 모든 회로가 작동하는 조건을 위반하지 마십시오. 블록에는 4,7..6,2V 이내의 전압이 공급됩니다. R20 전류 센서 대신 가변 저항 또는 트리밍 저항, 바람직하게는 와이어 저항을 설치할 수 있습니다. 이를 통해 현재 보호 수준을 원활하게 조정할 수 있습니다. 보드의 기능에 대해 트랙 측면에서 인쇄 회로 기판의 레이아웃이 그림 6에 나와 있습니다.
A2 블록이 필요하지 않을 경우 간단히 단축할 수 있도록 설계되었습니다. 단축할 선은 점선으로 표시됩니다. 예를 들어 주전원 전압이나 기타 높은 교류 전압을 표시하기 위해 추가 LED용 공급 회로 요소를 설치할 수 있습니다. 이 회로의 개략도는 그림 7에 나와 있습니다.
직경이 큰 구멍은 원으로 둘러싸인 점으로 표시됩니다. 그림에 직경이 표시되지 않은 모든 구멍의 직경은 2mm입니다. 나는 이 구멍에 피스톤을 사용하는 것을 강력히 권장합니다. 이렇게 하면 장치를 설치하고 작동하는 동안 많은 사소한 문제를 피할 수 있습니다. 보드는 RP10-15 커넥터를 사용하여 외부 회로에 연결됩니다. 이 커넥터는 매우 일반적이며 접점당 최대 10A의 전류를 허용하며 접점을 회로에 배선하는 데 따른 사소한 불편함을 보완하여 필요한 요소를 보드에서 쉽게 이동할 수 있습니다. 예를 들어 라디에이터에 VS1을 설치하고 보드에서 R20을 제거하여 가변으로 만듭니다. 커넥터는 두 개의 모서리를 사용하여 보드에 부착되며, 보드에 두 개의 구멍이 만들어집니다. 커넥터의 소켓 부분을 보드에 설치하는 것이 더 안전하고 편리합니다. 잔해물이 더 자주 들어가므로 접근이 덜 편리한 섀시보다는 제거된 보드에서 청소하는 것이 더 편리합니다. 보드는 SP3-38b 유형(거짓형)의 튜닝 저항기를 위한 장착 위치를 제공합니다. 실외 또는 산, 알칼리, 높은 습도 또는 먼지 증기로 포화된 공격적인 대기에서 장치를 작동할 계획이라면 밀봉된 저항기를 설치하십시오. 핀의 위치에 따라 구멍과 장착 패드의 위치를 조정합니다. 블록 자체를 UR, Sherlac과 같은 바니시로 코팅하거나 극단적인 경우 알코올에 희석한 로진으로 코팅합니다. 와이어 클램프를 사용하여 블록 A2의 필터 커패시터를 보드에 고정하는 데 게으르지 마십시오. 이를 위해 해당 구멍이 특별히 남아 있습니다. 설치 중 요소 R1, R2, R4, R20의 방열을 개선하려면 요소를 보드 위로 약 5mm 올려 두십시오. A2 필터 초크의 코어는 해당 구멍을 통해 M4x25 나사로 보드에 부착됩니다. 코어 균열을 방지하려면 코어와 나사 사이에 텍스톨라이트와 같은 부드러운 와셔를 놓습니다. 전력 정류기는 KD213 다이오드(200V 미만의 전압으로 작동하는 경우) 또는 기타 충분히 강력한 다이오드를 사용합니다. 제조가 간단하고 매우 효율적인 라디에이터가 그림 8에 나와 있습니다.
디자인은 2~3mm 두께의 연질 알루미늄으로 만든 U자형 브래킷과 나사산 구멍이 있는 동일한 두께의 두랄루민으로 만든 압력판으로 구성됩니다. 압력판을 다른 재질로 만들 수도 있지만 이렇게 하면 열 방출이 저하됩니다. 이 라디에이터 디자인은 다이오드 KD213, KD212 또는 유사한 다이오드용으로 설계되었습니다. 다른 다이오드를 사용하는 경우 장착 구멍의 위치와 크기를 조정해야 할 수도 있습니다. TO125 광사이리스터는 해당 구멍을 통해 3개의 MXNUMX 나사를 사용하여 보드에 부착됩니다. 이 동일한 나사는 양극과 회로 사이에 전기적 접촉을 제공합니다. 광사이리스터 LED는 행잉 요소로서 와이어와 저항 R8을 통해 보드의 해당 접점에 연결됩니다. 세부 다이어그램에 표시된 전력에 해당하는 MLT, MT, BC, S2-XX 유형의 모든 저항기. 전해 콘덴서 유형 K53-1, K53-4. 그들은 전천후 디자인을 가지고 있습니다. 물론 K50-XX를 이용할 수도 있지만 별로 추천하지는 않습니다. 로드 비용과 안정성이 훨씬 높을 수 있습니다. 제너 다이오드 - 전압 4,7...6,2 V용(문자 인덱스는 상관없음, 모두 동일한 유형인 것이 좋음(KS147, KS447, KS156, KS456, KS162)). KT502를 KT203으로, KT209, KT3107, KT501을 문자로, KT503을 KT3102로, KT3102를 KT342로, KT503의 경우 더 나쁘게 바꿀 수 있습니다. 모든 문자 색인이 포함되어 있습니다. KD522의 KD521 또는 최대 50mA의 일정한 순방향 전류와 최소 15V의 역전압을 갖는 기타 제품. 블록 A2의 초크는 장갑 코어 B30...B36에 감겨 있습니다. L1에는 PEL 10...PEL 30 와이어의 0,8...1,2턴이 포함되어 있고, L2에는 PEL 50...PEL 100 와이어의 0,6...1,0턴이 포함되어 있습니다. 이러한 초크에서는 0,1~0,5mm의 비자성 간격을 마련하는 것이 좋습니다. 이렇게하려면 컵 끝 부분을 가볍게 샌딩하고 방수 접착제로 코팅하십시오. 그런 다음 컵을 일반 종이나 더 나은 콘덴서 종이 위에 붙입니다. 접착제가 마르면 스풀이 컵에 잘 맞도록 여분의 종이를 제거하십시오. 이 작업은 두 컵 모두에서 수행할 수 있습니다. 그것은 모두 사용 가능한 용지의 두께에 따라 다릅니다. 높은 부하 전류에서 초크 코일이나 컵의 불쾌한 윙윙거림을 방지하려면 조립 및 조인 초크를 녹인 왁스, 파라핀, 스테아린에 3~5초 동안 담그십시오. 여분의 필러가 자유롭게 배출되도록 하십시오. 조정 장치를 올바르게 계산하고 조립하려면 트리밍 저항기를 적절하게 설치해야 합니다. 먼저 저항 R3, R12, R15의 슬라이더를 중간 위치로 설정합니다. 장치가 작동하지 않으면 공급 전압을 확인하십시오. 필요한 경우 전원 회로에서 냉각 저항의 저항을 선택하십시오. 광사이리스터 LED 전류가 너무 낮을 수 있습니다. 그런 다음 R8을 선택하세요. 대신 직렬로 연결된 고정 10Ω 저항과 가변 100Ω 저항기 회로를 납땜할 수 있습니다. 극단적인 LED 전류 값을 선택하지 마십시오. 오실로스코프를 사용하여 이 전체 프로세스를 제어하는 것이 더 좋습니다. TO125의 LED 정전류의 최대 정격 값은 80mA 이내임을 상기시켜 드리겠습니다. 마지막으로, IC 제조사들이 이 계획에 주목해 주기를 바랍니다. 그런 다음 단일 댐핑 요소와 전체 회로에 대해 XNUMX개 또는 XNUMX개의 외부 커패시터가 있는 더 복잡하지만 더 강력한 하나의 전원 공급 장치 회로에 대해 진지하게 생각할 수 있습니다. 우리 개발자와 운영자에게는 이러한 블록에서 값싼 IC 하나로 작업하는 것이 훨씬 간단할 것입니다. 그리고 그러한 안정제 시장은 매우 클 수 있습니다. 저자: V.B.Efimenko
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