효율성이 향상된 강력한 실험실 전원 공급 장치. 계획, 설명

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효율성이 향상된 강력한 실험실 전원 공급 장치. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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조정된 전원 공급 장치는 아마추어 무선 실험실의 필수적인 부분입니다. Radio 잡지에는 유사한 장치가 많이 설명되어 있지만 그 중 일부는 효율성이 낮습니다. 사실 실험실 전원 공급 장치는 대부분 선형 안정기를 기반으로 만들어집니다. 왜냐하면 스위칭 소스의 주요 단점, 즉 리플 수준의 증가를 제거하는 것이 매우 어렵기 때문입니다. 일반적으로 이러한 회로 설계의 결과로 전력 손실이 증가합니다. 저자는 이 문제에 대한 자신만의 해결책을 제시한다.

안정 장치를 XNUMX단계로 만들어 효율성을 높일 수 있습니다. 첫 번째 단계는 펄스형 예비 안정 장치입니다. 두 번째는 정규 선형입니다. 두 단계 모두 피드백으로 처리되므로 선형 안정기가 최소 허용 전압 강하를 유지하여 높은 효율성을 보장합니다.

최신 소자 기반에 조립된 펄스 안정기[1, 2]는 낮은 손실을 포함한 고성능 매개변수를 제공합니다. 이러한 장치는 제안된 실험실 전원 공급 장치를 개발할 때 기초로 사용되었습니다.

주요 기술 특성

입력 전압, V.......43
출력 전압 간격, V.......0...35
최대 부하 전류, A ...... 7,5
스위칭 안정기 변환 주파수, kHz.......55

장치 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 598. 4단계 스위칭 안정기는 스위칭 트랜지스터 IRF9540(VT3)을 제어하는 Texas Instruments의 PHI 컨트롤러 칩 TL598(DA494)에 조립됩니다. TL1114 마이크로 회로는 출력에 푸시풀 증폭기가 있다는 점에서 일반적인 TL4와 다릅니다(특성 측면에서 가장 가까운 국내 PHI 컨트롤러는 KR0,2EU300입니다). 이 특정 마이크로 회로의 사용은 높은 기술 매개 변수, 즉 최대 XNUMXA의 출력 전류, 최대 XNUMXkHz의 클록 주파수 및 저렴한 가격으로 인해 발생합니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

낮은 전압 강하와 회복 시간을 갖춘 스위칭 전계 효과 트랜지스터 IRF9540(VT3)과 쇼트키 다이오드 KD2998G(VD2)를 사용하여 스위칭 안정기의 효율을 약 90%까지 높일 수 있었습니다. 출력 전압 조절의 한계를 높이기 위해 VT2 트랜지스터 어셈블리의 버퍼 증폭기는 DA2 칩의 보조 안정기에 의해 전원이 공급됩니다. 전계 효과 트랜지스터 VT4와 제너 다이오드 VD9를 기반으로 하는 파라메트릭 전압 안정기는 안정화 계수를 향상시키고 더 높은 입력 전압에서 작동할 수 있게 해줍니다. 필터 커패시터 회로 C9의 저항 R8는 장치가 켜질 때 DA2 칩이 과부하되지 않도록 보호합니다.

스위칭 안정기의 출력에서 DA1 마이크로 회로에 조립된 선형 안정기에 낮은 전압 강하로 전압이 공급됩니다. 이 회로 설계를 통해 실험실 장치의 출력 특성은 우수한 리플 억제, 전류 및 과열 보호를 제공하는 마이크로 회로의 매개변수에 따라 결정되며 전력 손실은 약 5%입니다.

장치의 출력 전압을 1에서 조절하기 위해 별도의 소스에서 DA15 마이크로 회로의 제어 출력 회로에 -XNUMXV의 전압이 공급됩니다.

트랜지스터 옵토커플러 U1은 선형 레귤레이터 전체의 전압 강하를 약 1,5V로 유지합니다. 칩 전체의 전압 강하가 증가하면(예: 입력 전압 증가로 인해) 옵토커플러의 방출 다이오드와 이에 따라 포토트랜지스터가 켜집니다. PHI 컨트롤러가 꺼지고 스위칭 트랜지스터가 닫힙니다. 선형 안정기 입력의 전압이 감소합니다.

안정성을 높이기 위해 저항 R3은 안정기 칩 DA1에 최대한 가깝게 배치됩니다.

초크 L1, L2는 전계 효과 트랜지스터 VT1, VT3의 게이트 단자에 배치된 페라이트 튜브 섹션입니다. 이 튜브의 길이는 리드 길이의 약 절반입니다.

효율성이 향상된 강력한 실험실 전원 공급 장치

인덕터 L3은 MP36 퍼멀로이로 함께 접힌 두 개의 링 자기 코어 K25x7,5x140에 감겨 있습니다. 권선에는 45개의 회전이 포함되어 있으며, 이는 직경 2mm의 PEV-1 와이어 XNUMX개로 감겨 있으며 자기 코어 주변에 균일하게 놓여 있습니다.

최대에 가까운 부하 전류에서는 안정 장치 DA1 및 트랜지스터 VT3에서 상당한 전력이 방출되므로 최소 30cm2 면적의 방열판에 설치해야 합니다. 트랜지스터 IRF9540(VT3)은 IRF4905로, 트랜지스터 IRF1010N(VT1)은 BUZ11, IRF540, KP727B로 대체할 수 있습니다.

방열판의 면적은 [3]에 설명된 방법에 따라 계산됩니다.

출력 전류가 7,5A를 초과하는 장치가 필요한 경우 DA5과 병렬로 다른 안정기 DA1를 추가해야 합니다(그림 2). 그러면 최대 부하 전류는 15A에 도달합니다. 이 경우 인덕터 L3은 직경 2mm의 PEV-1 와이어 1개로 구성된 묶음으로 감겨 있으며 커패시터 C3-C18의 커패시턴스는 약 두 배가됩니다. 저항 R19, R1는 미세 회로 DA5, DA1156의 동일한 가열 정도에 따라 선택됩니다. PHI 컨트롤러는 더 높은 주파수에서 작동할 수 있는 다른 컨트롤러(예: KR2EUXNUMX)로 교체해야 합니다.

큰 부하 전류가 필요하지 않은 경우 KR142EN22A 안정기를 KR142EN22(최대 전류 5A) 또는 KR142EN12A(1,5A)로 교체할 수 있습니다.

문학

Mironov A. 효율성이 향상된 스위칭 전압 안정기. - 라디오, 2000, No. 11, p. 44, 45.
Mironov A. 펄스 전압 안정기에 동기 정류기 적용. - 라디오, 2001, No. 10, p. 38, 39.
Semenov B.Yu. 아마추어와 전문가를 위한 전력 전자 장치. -M.: Solon-R 2001, p. 115-121

저자: S.Korenev, Krasnoyarsk

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세르게이
출력에 선형 스텁을 배치하기 위해 펄스 전압 변환 회로를 조립합니다. 그런데 저렴한 마이크로 회로가 아닌 하나의 전압? 정말 이상한 결정입니다... 리플을 억제하기 위해 출력에 한 쌍의 LC 필터를 배치하는 것이 더 쉽지 않을까요? 출력이 여전히 KR142EN22A인 경우 임펄스 변환 회로를 조립하는 것이 의미가 있습니까? 이 패턴을 복제한 사람이 있습니까?

막심 사란친
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