경제적인 스위칭 전압 조정기. 계획, 설명

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경제적인 스위칭 전압 안정기

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여기에 설명된 스위칭 안정기의 특징은 제어 장치가 소비하는 전류가 적다는 것입니다. 이는 낮은 부하 전류에서 이러한 안정기의 효율 특성 감소를 어느 정도 보상합니다.

많은 경제적인 DC 전압 안정기가 잡지 페이지(예: [1, 2])에 설명되어 있습니다. 작동 원리에 따르면 이러한 장치는 연속 조절의 직렬 트랜지스터 안정기입니다. 이는 기준 전압을 생성하고 비교하기 위한 노드가 미세 전류 모드에서 작동할 수 있는 요소에 대해 수행되어 에너지 소비가 일부 절감된다는 점에서만 기존 노드와 다릅니다. 그러나 이러한 안정제의 효율성은 낮습니다.

이러한 장치의 또 다른 종류는 스위칭 안정기입니다. 중간 및 고부하 전류에서는 효율이 높지만 전류가 낮으면 효율이 감소합니다.

설명된 장치에는 이러한 단점이 없습니다. 이를 통해 다양한 디지털 장치부터 사운드 재생 장치, 라디오 수신 장치까지 거의 모든 장비에 사용할 수 있습니다.

스태빌라이저에는 스위칭 복합 트랜지스터(VT1, VT1), 스위칭 다이오드(VD2) 및 초크(L2)가 포함되어 있습니다(그림 1). 제어 장치는 기준 전압원(VTZ)과 비교기(DA1)를 포함합니다. 스태빌라이저 출력에서 트랜지스터 필터 (VT4, VT5)가 켜집니다.

경제적인 스위칭 전압 안정기

명세서

무부하 전류, mA, 더 이상	0,25
연속 부하 전류, mA: 명사 같은 최대	100 200
출력 안정화 전압, V	9
입력 전압, V	11 ... 15
효율성, % 11V의 입력 전압 및 정격 부하 전류에서 13V의 입력 전압 및 부하 전류에서 10 mA 100mA 200mA	82 65 72 69
정격 부하 전류에서의 안정화 계수, 그 이상	300
최대 부하 전류에서 리플 진폭(mV) 이상	2

장치의 작동 원리는 기존 펄스 제어에 해당합니다. [3]에 자세히 나와 있다. 따라서 제어 장치와 트랜지스터 필터의 특징적인 기능에만 집중하는 것이 합리적입니다.

제어 장치의 기본은 K140UD12 연산 증폭기에서 만들어진 비교기입니다. 트랜지스터 VT3의 역바이어스 이미터 접합에 생성된 기준 전압의 마이크로 전원은 반전 입력 [1]에 연결됩니다. 안정화 전압(7~7,5V)은 20~30μA 전류에서 제공됩니다.

저항 분배기 R5-R7의 비교 신호는 연산 증폭기의 비반전 입력에 공급됩니다. 트리머 저항 R6은 출력 전압을 조절합니다.

커패시터 C3은 장치의 주기적 특성에 필요한 피드백 신호의 위상 변이를 증가시킵니다. 또한 작동 주기의 빈도를 결정하고 맥동 범위에 큰 영향을 미칩니다.

비교기의 출력은 제어 전류를 설정하는 저항 R1과 제어 전류를 차단하고 전체에 걸쳐 스위칭 트랜지스터를 안정적으로 닫는 제너 다이오드 VD2을 통해 복합 트랜지스터 VT3, VT1의 베이스에 연결됩니다. 입력 전압 범위. 커패시터 C2는 펄스 전면을 평활화하여 작동 중에 발생하는 고주파 간섭을 억제합니다.

기존 스위칭 안정기와 달리 출력에는 LC 필터가 아닌 트랜지스터 필터가 포함됩니다. 사실 LC 필터는 장치의 동적 특성을 급격히 악화시킵니다. 즉, 부하 전류가 변하면 출력 전압 서지가 발생합니다. 트랜지스터 필터는 이러한 단점이 없으며 권선 제품이 필요하지 않으며 리플을 최소 40dB 이상 효과적으로 억제합니다.

복합 트랜지스터 VT4, VT5(최소 1500)의 높은 전달 계수와 콜렉터-이미터 전압이 낮은 VT4 트랜지스터의 작동 모드 덕분에 필터 효율이 매우 높으며 안정기의 전체 효율이 6만큼 감소합니다. ...8%, 이는 낮은 맥동 수준에 비해 매우 낮은 비용입니다.

트랜지스터 필터에는 안정기의 "소프트" 스위치 온이라는 또 다른 장점이 있습니다. 즉, 커패시터 C2이 충전됨에 따라 출력 전압이 4~6초에 걸쳐 점차 증가합니다. 사운드 재생 장비에서 이는 전원을 켤 때 특유의 불쾌한 딸깍 소리를 제거합니다.

장치는 브레드보드에서 만들어집니다. 삼성에서 수입한 소형 산화물 커패시터(C1, C5-C7), 세라믹 KM-6(C2-C4), 고정 저항기 - MLT-0,125를 사용합니다. 초크 L1에는 28NM 페라이트로 제작된 장갑 자기 코어 B2에 감긴 PEV-0,56 14 와이어 2000회전이 포함되어 있습니다. 자기 코어의 비자성 간격은 0,2mm 두께의 종이 개스킷으로 보장됩니다.

K140UD12 OU를 K140UD1208로 교체합니다. 트랜지스터 VT1, VT4는 낮은 포화 전압, 허용되는 펄스 콜렉터 전류 400...500mA 및 전류 전달 계수가 50 이상이어야 합니다. 이러한 조건은 문자 인덱스 D가 있는 KT209 또는 KT501 시리즈의 트랜지스터에 의해 충족됩니다. , E, K.

트랜지스터 VT2, VT5의 전류 전달 계수는 300 이상이어야 합니다. 이 조건이 충족되면 다이어그램에 표시된 것 외에도 문자 인덱스 B, G, E가 있는 KT361 및 KT315 시리즈 트랜지스터를 적용할 수 있습니다.

정격 전류의 트랜지스터 VT1, VT4는 열 제거가 필요하지 않습니다. 스태빌라이저를 최대 부하 전류에서 작동시키려면 트랜지스터 VT1을 10...15 cm 2 면적의 작은 방열판에 설치해야 합니다. KT639, KT644 시리즈와 같은 중전력 트랜지스터를 사용하는 것도 허용되며 안정기의 출력 전류는 0,5A까지 증가시킬 수 있습니다.

올바르게 조립된 장치는 즉시 작동하기 시작합니다. 이를 설정하면 트리밍 저항 R6을 부하 전류 9mA에서 출력 전압 1V로 설정하게 됩니다(부하 저항 9,1kOhm에 해당 - 부하가 없으면 출력 전압이 증가함). 그런 다음 저항이 91 Ohms이고 전력이 1W 이상인 저항을 안정기의 출력에 연결하여 트랜지스터 VT10의 이미 터와 컬렉터 사이의 전압 강하를 확인하고 필요한 경우 저항을 선택하여 조정합니다. R4은 0,9...1,1V 이내입니다. 그 후 전압 강하는 최종적으로 저항 R6에 의해 출력 전압으로 설정됩니다.

스태빌라이저는 다양한 출력 전압(8~12V)에서 작동할 수 있으며 출력 전압이 높아질수록 장치의 효율도 높아집니다.

리플 레벨은 로드된 안정기의 출력에 연결된 오실로스코프를 사용하여 확인됩니다. 최대 부하 전류에서 맥동의 진폭이 2mV를 초과하는 경우 진동이 실패하지 않도록 커패시터 C3(커패시턴스를 감소시키는 방향)을 선택합니다.

스태빌라이저는 정류기와 함께 하나의 유닛으로 공통 보드에서 제작하는 것이 바람직하며, 그 디자인은 전력을 공급받는 장치의 특성에 따라 달라집니다. 정류기는 일반 전파 정류기(그림 2)이며, 커패시터 C1, C2는 각각 무선에 전원을 공급할 때 네트워크 간섭과 곱셈 배경을 제거합니다.

경제적인 스위칭 전압 안정기

스위칭 전원 공급 장치에서 네트워크 변압기 T1의 전력은 연속 변압기보다 20~30% 적습니다. 이와 관련하여, 제안된 장치는 매우 작은 크기로 만들어질 수 있으며, 예를 들어 라디오나 라디오의 배터리 칸에 내장될 수 있습니다. 물론 별도의 네트워크 어댑터로도 사용할 수 있습니다.

문학

Nechaev I. 경제 안정제. - 라디오, 1984, 12번, p. 53.
Fedichkin S. Micropower 전압 안정기. - 라디오, 1988, No. 2, p. 56, 57.
Titze U., Shenk K. 반도체 회로. - M.: Mir, 1983.

저자: A.Pakhomov, Zernograd, Rostov 지역

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