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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 단락 및 과전류 보호 기능이 있는 전압 안정기, 14-20/12V 0,5A. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
저자는 우리 잡지의 간행물을 통해 무선 아마추어에게 친숙한 전압 안정기의 가장 특징적인 특징과 단점을 분석하고 기본 매개 변수 개선에 대한 실용적인 조언, 때로는 색다른 조언을 제공합니다. 예를 들어, 그는 XNUMX시간 내내 작동하는 장비의 강력한 전원 공급 장치용으로 개발한 안정 장치에 대해 이야기합니다. 이 기사에서는 고전력 트랜지스터용 방열판 제조 기술에 대해 설명합니다. 라디오 아마추어가 미세 회로 안정기를 사용하여 정류된 전압을 안정화하는 네트워크 전원 공급 장치가 항상 작성자를 만족시키는 것은 아닙니다. 그 이유는 이러한 디자인의 본질적인 단점 때문입니다. 기존의 트랜지스터 안정기는 종종 신뢰할 수 없는 과부하 보호 기능을 갖추고 있습니다. 관성 없는 보호 시스템은 용량성 부하를 연결할 때 단기 과부하가 발생하더라도 잘못 트리거됩니다. 관성 보호 수단은 강한 전류 펄스가 발생하는 경우, 예를 들어 단락으로 인해 트랜지스터가 고장나는 경우 작동할 시간이 없습니다[1]. 출력 전류 제한기가 있는 장치는 관성이 없으며 트리거 효과가 없지만 제어 트랜지스터에 단락이 발생하면 큰 전력이 소비되므로 적절한 방열판을 사용해야 합니다[2]. 이 상황에서 유일한 방법은 출력 전류를 제한하는 수단과 과부하로부터 제어 트랜지스터의 관성 보호 수단을 동시에 사용하는 것입니다. 이를 통해 전력 소비량과 방열판 크기가 XNUMX~XNUMX배 더 작아집니다. 그러나 이로 인해 요소 수, 디자인 크기가 증가하고 아마추어 조건에서 장치의 반복성이 복잡해집니다. 최소 요소 수인 안정 장치의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX.
기준 전압원은 열적으로 안정화된 제너 다이오드 VD1입니다. 제너 다이오드 모드에 대한 안정기 입력 전압의 영향을 제거하기 위해 전류는 전계 효과 트랜지스터 VT1에 내장된 안정 전류 발생기(GCT)에 의해 설정됩니다. 제너 다이오드 전류의 열 안정화 및 안정화는 출력 전압 안정화 계수를 증가시킵니다. 기준 전압은 K2.2NT2.3 마이크로어셈블리의 트랜지스터 VT125 및 VT1과 저항 R7에 있는 차동 증폭기의 왼쪽(회로에 따라) 입력에 공급되며, 출력 전압 분배기에서 가져온 피드백 전압과 비교됩니다. R8R9. 차동 증폭기 입력의 전압 차이는 트랜지스터의 콜렉터 전류 균형을 변경합니다. 트랜지스터 VT4의 콜렉터 전류에 의해 제어되는 조절 트랜지스터 VT2.2는 베이스 전류 전달 계수가 크다. 이는 피드백 깊이를 증가시키고 장치의 안정화 계수를 증가시키며 차동 증폭기 트랜지스터에 의해 소비되는 전력도 감소시킵니다. 장치의 작동을 더 자세히 고려해 보겠습니다. 정상 상태에서 부하 전류가 증가하면 출력 전압이 약간 감소하고 이로 인해 트랜지스터 VT3.2의 이미터 접합 전압도 감소한다고 가정해 보겠습니다. 동시에 컬렉터 전류도 감소합니다. 차동 증폭기 트랜지스터의 출력 전류의 합은 저항 R2.2을 통해 흐르는 전류와 동일하고 실제로 트랜지스터의 작동 모드에 의존하지 않기 때문에 이로 인해 트랜지스터 VT7의 전류가 증가합니다. 결과적으로 트랜지스터 VT2.2의 전류 증가는 기본 전류 전달 계수에 비례하여 조정 트랜지스터 VT4의 콜렉터 전류를 증가시켜 출력 전압을 원래 수준으로 증가시키고 부하 유출. 원래 상태로 돌아가는 장치의 단기 보호를 위해 조정 트랜지스터의 콜렉터 전류 제한기가 도입되어 트랜지스터 VT3 및 저항 R1, R2에 만들어집니다. 저항 R1은 조정 트랜지스터 VT4를 통해 흐르는 전류 센서의 기능을 수행합니다. 이 트랜지스터의 전류가 최대값(약 0,5A)을 초과하면 저항 R1의 전압 강하는 0,6V, 즉 트랜지스터 VT3을 여는 임계 전압에 도달합니다. 열리면 제어 트랜지스터의 이미터 접합을 분류하여 전류를 약 0,5A로 제한합니다. 따라서 부하 전류가 잠시 최대값을 초과하면 트랜지스터 VT3 및 VT4가 GTS 모드에서 작동하여 과전류 보호 기능을 중단하지 않고 출력 전압이 저하됩니다. 일정 시간이 지나면 회로 R5C1의 시상수에 비례하여 트랜지스터 VT2.1이 열리고 트랜지스터 VT3이 추가로 열려 트랜지스터 VT4가 닫힙니다. 이 트랜지스터 상태는 안정적이므로 단락을 제거하거나 부하 전원을 차단한 후 네트워크에서 장치를 분리하고 커패시터 C1을 방전한 후 다시 켜야 합니다. 장치의 단락 전류는 3입니다. 이는 보호가 트리거될 때 제어 트랜지스터의 과열을 방지한다는 의미입니다. 낮은 전류 및 높은 온도에서 트랜지스터 VT4의 안정적인 작동을 위해서는 저항 R2이 필요합니다. 스태빌라이저의 출력을 분류하는 커패시터 CXNUMX는 전압의 깊은 네거티브 피드백으로 인해 발생할 수 있는 장치의 자체 여기를 방지합니다. 트랜지스터 VT6의 컬렉터 회로에 있는 저항 R2.1은 보호 기능이 켜질 때 과도 프로세스 동안 전류를 제한하고 HL1 LED는 과부하 표시기 역할을 합니다. 안정제의 주요 매개변수
안정 장치는 인쇄 회로 기판의 레이아웃과 부품 배치에 중요하지 않습니다. 따라서 설치는 주로 디자이너 자신의 경험과 미리 선택된 부품의 크기에 따라 달라집니다. 전계 효과 트랜지스터 VT1은 그림 2의 회로에 따라 측정된 안정화 전류를 선택해야 합니다. 2,a 또는 5,b는 15...3mA 이내였습니다. 트랜지스터 VT20의 기본 전류의 정적 전달 계수는 4 이상, 트랜지스터 VT400 - 4 이상이어야 합니다. 허용되는 콜렉터 전류가 1A 이상이어야 하는 조정 트랜지스터 VT5는 상당한 전력을 생성하므로 XNUMX화 정도의 전력으로 방열판에 설치
저항기 및 커패시터 - 다이어그램에 표시된 정격에 대한 모든 유형. 스태빌라이저 테스트 및 조정을 시작하면 보호 시스템이 작동하지 않도록 저항 R5를 일시적으로 제거하고 저항 R8을 선택하여 출력 전압을 12V로 설정합니다. 그 후 저항 R5를 켜고 전류에 의한 장치 보호의 트리핑 전류의 필수 값은 저항 R1을 선택하여 달성됩니다. 권장되는 안정제를 변경하거나 추가할 수 있습니까? 라디오 아마추어에게 적합한 전계 효과 트랜지스터가 없으면 바이폴라 트랜지스터 KT3108A (그림 3, a) 또는 KT361 시리즈의 유사한 트랜지스터를 사용하여 기본 전류 전달 계수가 적어도 20. 다이오드 VD3 및 VD4는 모든 실리콘이 될 수 있습니다.
열적으로 안정화된 제너 다이오드 D818V(VD1)를 안정화 전압이 3~12V인 다른 유사한 다이오드로 교체할 수 있습니다. 그러나 가장 바람직한 것은 낮은 온도 계수를 갖는 KS162A와 같은 3-애노드 제너 다이오드입니다. 안정화 전압. 극단적인 경우에는 그림 XNUMX과 같이 기존 제너 다이오드와 직렬로 연결된 실리콘 다이오드의 체인으로 대체됩니다. XNUMX, ㄴ. 조절 트랜지스터 KT825A(VT4)는 그림 4과 같이 복합 트랜지스터의 회로에 따라 연결하여 두 개로 대체할 수 있습니다. 4,a 또는 4,b. 트랜지스터 VT20'는 최소 1의 전류 이득, 최소 5A의 최대 컬렉터 전류, 최소 4W의 방열판을 사용한 최대 전력 손실을 가져야 합니다. 트랜지스터 VT20" - 전류 이득이 30 이상, 최대 콜렉터 전류가 150 mA 이상, 최대 전력 손실이 361 mW 이상인 모든 pnp 구조(예: KT203, KT208, KT209, KT501, KT502, KTXNUMX 시리즈.
트랜지스터 VT4"의 포화 전압을 줄이고 결과적으로 전력 손실을 어느 정도 감소시키려면 그림 4의 회로에 따라 복합 트랜지스터를 만드는 것이 좋습니다. 4, c. 이 경우 트랜지스터 VT0,6에 의해 소비되는 전력 "는 814W로 증가합니다. KT816, KT402, GTXNUMX 시리즈의 트랜지스터 또는 유사한 매개변수를 가진 기타 트랜지스터가 적합합니다. 차동 캐스케이드에서 작동하는 트랜지스터 VT2.2 및 VT2.3 마이크로어셈블리 K125NT1은 전류 이득이 20 이상, 최대 컬렉터-이미터 전압이 20V 이상인 두 개의 p-pn 트랜지스터 어셈블리로 교체할 수 있습니다. KR15 시리즈와 같이 최소 198mA의 콜렉터 전류. 이 경우 기억하는 것이 중요합니다. 분배기 R8R9에서 제거된 전압이 예시적인 전압과 동일하여 출력의 독립성을 보장하려면 차동 스테이지의 두 트랜지스터의 동일한 전류-전압 특성이 필요합니다. 부하 전류로부터 안정기의 전압. 이러한 동일성이 필요하지 않은 경우 마이크로어셈블리의 이러한 요소는 유사한 매개변수를 가진 저전력 n-pn 트랜지스터로 대체될 수 있습니다. 이 경우와 마이크로어셈블리가 두 개의 요소로만 구성된 경우에도 트랜지스터 VT2.1의 기능은 유사한 저전력 npn 트랜지스터로 수행될 수 있습니다. 고정된 출력 전압을 갖는 설명된 안정기는 ±6V에서 ±12V까지 조정 가능한 출력 전압을 갖는 양극성 안정기로 쉽게 변환될 수 있습니다. 이러한 장치의 다이어그램은 그림 5에 나와 있습니다. XNUMX.
KS162A(VD1) 제너 다이오드를 KS147A로 교체하고 저항 R9의 저항을 330Ω으로 줄이면 안정화 전압 제한을 확장할 수 있습니다. 그림 8의 다이어그램에 따라 차동 증폭기와 전압 분배기 R9R6를 장착하는 것도 허용됩니다. XNUMX.
그런 다음 안정기의 출력 전압을 0에서 ±12V로 변경할 수 있습니다. 그러나 이 경우 VT2.1, R5, C1, HL1 요소(그림 1)를 포함하는 보호 시스템은 그 의미를 잃게 되며 안정제는 매우 전통적이 될 것입니다. 트랜지스터 VT1, VT2 및 VT4, 저항 및 커패시터 값은 그림 1의 다이어그램에 따른 안정기의 값과 동일합니다. 그러나 트랜지스터 VT4(또는 그림 4의 다이어그램에 따르면 트랜지스터 VT4', VT4")의 전력 소비는 트랜지스터 전체의 전압 강하에 비례하여 증가합니다. 조절 기능을 수행하는 KT825 또는 KT827 시리즈의 강력한 트랜지스터의 방열판은 직접 제작할 수 있습니다. 이러한 방열판 중 하나의 가능한 설계가 그림 7에 나와 있습니다. 7, 에이. 블랭크 (그림 2, b)는 금속 가위로 잘라내거나 90mm 두께의 알루미늄 시트에서 퍼즐로 잘라냅니다. 그런 다음 작업물의 반대편에 있는 좁은 꽃잎을 각각 축을 중심으로 펜치로 XNUMX° 회전시키고 넓은 꽃잎을 (점선을 따라) 위쪽으로 구부립니다.
문학
저자: V.Kozlov, Murom, 블라디미르 지역
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