광전자 증배관에 전원을 공급하기 위한 전압 변환기. 계획, 설명

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광전자 증배관에 전원을 공급하기 위한 전압 변환기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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여기에서는 민감한 방사성 복합체의 일부인 광전 증배관에 전력을 공급하도록 설계된 전압 변환기에 대해 설명합니다. 컨버터에 통합된 회로 솔루션은 다른 많은 전자 장치를 위한 안정화된 전원 공급 장치 개발에 사용될 수 있습니다.

변환기의 다이어그램은 그림 132에 나와 있습니다. 1000는 0V의 출력 전압을 제공합니다. 출력 전압의 안정성은 부하 전류가 200에서 0,1μA까지 변동할 때 출력 전압의 변화를 XNUMX자리 디지털 전압계로 감지할 수 없을 정도입니다. XNUMX%를 초과하지 마십시오.

쌀. 132. 전압 변환기의 개략도 (확대하려면 클릭)

이 장치는 자기 유도 전압의 역서지를 사용하는 전통적인 회로에 따라 조립됩니다. 스위칭 모드에서 작동하는 트랜지스터 VT1은 변압기 T1의 10차 권선에 16...250μs의 시간 동안 전원 전압을 공급합니다. 트랜지스터가 닫히는 순간 변압기의 자기 회로에 축적된 에너지는 40차 권선에서 약 3V(10차 권선에서는 약 8V)의 전압 펄스로 변환됩니다. 다이오드 VD15-VD1000과 커패시터 CXNUMX-CXNUMX로 구성된 전압 배율기는 이를 XNUMXV로 증가시킵니다.

트랜지스터 VT1의 제어 펄스는 요소 DD1.1-DD1.3에 조립된 조정 가능한 듀티 사이클을 갖는 생성기에 의해 생성됩니다. 펄스의 듀티 사이클은 연산 증폭기 DA1의 출력 전압에 의해 제어됩니다.

저항 분배기 R1-R3을 통한 컨버터의 출력 전압은 연산 증폭기의 비반전 입력에 공급되고 온도 보상 제너 다이오드 VD1에 의해 안정화된 기준 전압과 비교됩니다. 컨버터의 출력 전압은 1이고 연산 증폭기 DA9의 출력 전압은 11에 가깝습니다. 발생기는 최대 지속 시간의 펄스를 생성합니다. 다이어그램에 표시된 저항 R12, R1.4, R0,65의 저항 비율을 사용하면 요소 DD1의 출력에서 양극성 펄스의 지속 시간과 반복 기간(듀티 팩터)의 비율이 XNUMX에 가깝습니다. 출력 전압이 특정 값에 도달하면 연산 증폭기 DAXNUMX 출력의 음전압이 증가하고 듀티 사이클이 감소하며 출력 전압이 안정화됩니다.

여기에 설명된 컨버터를 테스트하는 동안 위 제한 내에서 부하 시 펄스 지속 시간은 10~12μs로 다양했고, 반복 주파수는 18~30kHz로 다양했으며 이는 듀티 사이클 0,18~0,4에 해당합니다. 전류 소비가 22mA에서 47mA로 증가했습니다. 최대 부하에서 공급 전압을 10,5V로 감소시키면 펄스 지속 시간은 16kHz의 주파수에서 36μs로 증가했으며 이는 듀티 사이클 0,57에 해당합니다. 공급 전압이 추가로 감소하면 안정화가 중단되었습니다. 부하 전류 100μA에서 전원 전압 9,5V까지 안정화가 유지됩니다.

커패시터 C3은 출력 전압 분배기의 용량성 부분의 하단을 형성합니다. 이것이 없으면 컨버터 출력의 리플 전압(약 1V)은 사실상 감쇠 없이 저항 R1 및 R1의 커패시턴스를 통해 연산 증폭기 DA2의 입력으로 전달됩니다. 커패시터 C4는 컨버터에 전체적으로 안정적인 작동을 제공합니다. 다이오드 VD2와 저항기 R12는 가능한 최대 듀티 사이클을 제한합니다. 최소 펄스 지속 시간과 듀티 사이클은 저항 R9와 R11의 저항 비율에 따라 결정됩니다. 저항 R9의 저항이 감소하면 최소 듀티 사이클도 감소하여 XNUMX이 될 수 있습니다.

컨버터 피드백 루프의 높은 이득으로 인해 다양한 부하에서 출력 전압의 안정성이 보장됩니다. 이러한 이득에서 컨버터의 안정적인 작동을 보장하려면 비교적 큰 용량의 커패시터 C4가 필요합니다. 그러나 이로 인해 부하가 급격하게 변화하는 동안 출력 전압 설정 시간이 증가하고 커패시터 C4의 커패시턴스를 줄이고 수십 킬로옴의 저항을 직렬로 연결하여 설정 시간을 줄일 수 있습니다. 또는 이 커패시터와 병렬로 수 메가옴의 저항을 갖는 저항기를 연결합니다.

변환기의 모든 부품은 그림 133에 표시된 단면 포일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착할 수 있습니다. 1 보드는 주로 MLT 저항기 설치용으로 설계되었습니다. 변환기의 장기적인 안정성이 좌우되는 저항 R3 - R5, R7 및 R2은 C29-6로 안정적입니다. 조정된 저항 R19은 SPZ-1a입니다. 커패시터 C53 - K1-8; 정격 전압 15V의 경우 C73, C17 - K400-5, 기타 커패시터 - KM-6, KM-1. 제너 다이오드 VD2의 선택은 안정성 요구 사항에 따라 결정됩니다. VD3 다이오드는 저전력 실리콘 다이오드이고 전압 증배기 다이오드(VD10 -VD104)는 KD561A일 수 있습니다. K7LA561 마이크로 회로는 K5LE1561, KR7LA1561, KR5LE564 또는 XNUMX 시리즈의 유사한 마이크로 회로로 교체 가능합니다.

광전자 증배관에 전원을 공급하기 위한 전압 변환기
쌀. 133. 전압 변환기의 인쇄 회로 기판

광전자 증배관에 전원을 공급하기 위한 전압 변환기
쌀. 134. 제너다이오드 전원회로

트랜지스터 VT1은 허용되는 콜렉터-이미터 전압이 50V 이상이고 콜렉터 전류 0,5mA에서 포화 전압이 100V 이하인 고주파 또는 중주파여야 합니다. 전원이 꺼졌을 때 포화 상태에서 중간 주파수 트랜지스터의 출력 속도를 높이려면 커패시터 C6의 커패시턴스를 높여야 합니다.

연산 증폭기 K140UD6(DA1)은 인쇄 회로 기판 도체의 설계를 변경하지 않고 KR140UD6으로 교체하거나 입력에 전계 효과 트랜지스터가 있는 다른 것으로 교체할 수 있습니다.

변압기 T1은 M20NMZ 페라이트로 만들어진 표준 크기 K12 x 6 x 1500의 링 자기 코어에 감겨 있습니다. 35차 권선에는 220턴이 포함되어 있고 0,2차 권선에는 PELSHO XNUMX 와이어의 XNUMX턴이 포함되어 있습니다. 감겨진 커패시턴스를 줄이려면 XNUMX차 권선 와이어를 하나의 두꺼운 층에 놓아야 하며, 첫 번째 권선과 마지막 권선이 서로 가깝게 되어 자기 회로를 따라 점차적으로 이동해야 합니다. XNUMX차 권선은 단층이며, XNUMX차 권선 위에 감겨 있습니다. 권선 단자 연결의 극성은 중요하지 않습니다.

변환기는 이 순서로 구성되어야 합니다. 트랜지스터에서 변압기의 3차 권선을 분리하고 저항 R140의 상단(다이어그램에 따라) 단자를 총 저항이 6kOhm인 두 개의 저항을 통해 전원의 음극 단자에 연결합니다. 튜닝 저항 R1.4의 슬라이더를 회전할 때 요소 DD0,1(이 요소의 출력과 공통 와이어 사이에 연결된 오실로스코프 또는 정전압 전압계가 있는 모니터)의 출력에서 펄스의 듀티 사이클이 갑자기 변경되어야 합니다. 최소값(약 0,65 또는 펄스가 완전히 사라질 수 있음)에서 최대값(XNUMX)까지입니다. 이 점프가 발생하는 위치에 트리머 저항 모터를 고정하십시오.

그런 다음 컨버터를 완전히 장착하고 입력 저항이 10MOhm 이상인 전압계를 출력에 연결하고 전원을 켭니다. 출력 전압은 동일한 전압계와 저항기 R3(5V)의 전압 또는 이 저항기(50μA)와 직렬로 연결된 마이크로암미터를 사용하여 제어할 수 있습니다. 다음으로 저항 R6으로 컨버터의 출력 전압을 조정하고 전원의 부하와 전압이 변할 때 작동의 안정성을 확인합니다.

변환기에서 방출되는 소음을 줄이기 위해 변환기는 황동 하우징에 들어 있습니다. 더 큰 노이즈 억제가 필요한 경우 간단한 RC 필터를 컨버터의 0,1차 회로에 포함할 수 있으며 인덕턴스가 400μH인 DM-XNUMX 인덕터와 패스 커패시터를 XNUMX차 회로에 포함할 수 있습니다.

설명된 변환기는 양극 단자가 공통 와이어에 연결된 안정화된 12V 전원에서 작동하도록 설계되었습니다. 그러나 설치를 변경하지 않고도 전원의 음극 단자를 공통 와이어에 연결할 수 있습니다.

실험으로 ±12V의 양극 소스로 구동되는 이 변환기 버전을 테스트했는데 주요 부품은 동일한 회로에 따라 조립되었으며 용량의 절반인 커패시터 C1(정격 전압 30V용)이 연결되었습니다. +12와 -12 V 회로 사이에서 (다이어그램에 따라) 저항 R14의 출력과 변압기 T1의 12차 권선 출력이 +13 V 회로에 연결됩니다. 교체된 요소의 값 R1,1 - 6kOhm, C1600 - 7pF, C430 - 14pF, R2 - 1kOhm입니다. 트랜지스터 VT815 - KT1G. 변압기 TXNUMX의 XNUMX차 권선 권수는 XNUMX배가 됩니다.

불안정한 전원을 사용하는 경우 R4VD1 회로의 안정화 계수가 충분하지 않을 수 있습니다. 이 경우 제너 다이오드 전원 회로는 그림 134에 표시된 다이어그램에 따라 구성되어야 합니다. 1. HLXNUMX LED는 전원 켜짐 표시기 역할을 합니다.

저자: 비류코프 S.

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