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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 타협 (가격 / 품질) 스위칭 안정제. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
스위칭 전압 안정기(ISN)는 라디오 아마추어들 사이에서 매우 인기가 있습니다. 최근 몇 년 동안 이러한 장치는 특수 초소형 회로, 전계 효과 트랜지스터 및 쇼트키 다이오드를 기반으로 구축되었습니다. 덕분에 ISN의 기술적 특성, 특히 회로를 단순화하면서 90% 이상을 "통과"한 효율성이 크게 향상되었습니다. 그러나 이러한 ISN을 조립하기 위한 부품 비용은 여러 번 증가했습니다. 기사에 설명된 ISN은 품질 지표, 복잡성 및 가격 간의 절충안을 검색한 결과입니다. 제안하는 ISN은 self-excitation 방식에 따라 구축된다. 그것은 충분히 높은 성능과 신뢰성을 가지고 있으며 과부하 및 출력 단락에 대한 보호 기능은 물론 조절 트랜지스터의 비상 고장시 출력에 입력 전압이 나타나는 것을 방지합니다. ISN의 개략도는 Fig. 1. 공통 OU KR140UD608A를 기본으로 합니다. 이 목적의 많은 장치와 달리 출력 전압 및 과부하 전류를 모니터링하기 위해 VT4 트랜지스터로 구성된 공통 OOS 회로가 사용되며 L2 인덕터(저항의 활성 구성 요소)가 전류 센서로 사용됩니다. 출력 전압의 리플을 줄이는 LC 필터(L2C3)의 일부입니다. 출력 전압은 제너 다이오드 VD2와 트랜지스터 VT4의 이미 터 접합에 의해 결정됩니다. Uout \u4d Ube VT2 + UVD2이고 과부하 전류는 인덕터 L6의 정규화 된 활성 저항입니다. lcpa4 \u2d Ube VTXNUMX / RlXNUMX- 모두 이를 통해 전류 센서와 LC 필터를 결합하여 ISN을 다소 단순화하고 출력 리플 전압을 줄이며 효율을 높일 수 있었습니다. 이러한 회로 솔루션의 단점은 장치의 출력 임피던스가 다소 과대 평가된다는 것입니다.
ISN의 주요 기술적 특성은 다음과 같습니다(LATR, 강압 변압기 ~ 220 / ~ 18 V 및 평활 커패시터가 있는 전파 정류기를 사용하여 얻음).
안정화 된 DC 소스에서 전원을 공급하는 경우 입력 전압이 트랜지스터 VT3의 개방 상태로 거의 떨어질 때 장치는 작동 상태를 유지합니다. 입력 전압이 더 감소하면 발전 중단이 발생하지만 VT3는 열린 상태를 유지합니다. 동시에 출력에서 과부하 또는 단락이 발생하면 생성이 복원되고 스태빌라이저가 전류 제한 모드에서 작동하기 시작합니다. 이 속성을 사용하면 "래치" 없이 전자 퓨즈로 사용할 수 있습니다. 스태빌라이저는 다음과 같이 작동합니다. 분배기 저항 R6R7 및 R8R9의 저항 비율이 다르기 때문에 전원이 켜질 때 연산 증폭기 DA1의 비 반전 입력 전압이 반전 전압보다 높으므로 높은 레벨은 출력으로 설정합니다. 트랜지스터 VT1 -VT3이 열리고 커패시터 C2, C3이 충전되기 시작하고 코일 L1이 에너지를 축적합니다. 스태빌라이저 출력의 전압이 제너 다이오드 VD2의 고장 및 트랜지스터 VT4의 개방에 해당하는 값에 도달하면 연산 증폭기 DA1의 비 반전 입력 전압이 반전 전압보다 낮아집니다. (저항 R9으로 R10를 션트하기 때문에) 출력에서 로우 레벨이 설정됩니다. 결과적으로 트랜지스터 VT1-VT3이 닫히고 코일 L1 단자의 전압 극성이 갑자기 반대로 바뀌고 스위칭 다이오드 VD1이 열리고 코일 L1과 커패시터 C2, C3에 저장된 에너지가 부하로 전달됩니다. . 이 경우 출력 전압이 감소하고 제너 다이오드 VD2와 트랜지스터 VT4가 닫히고 연산 증폭기의 출력에 하이 레벨이 나타나고 트랜지스터 VT3이 다시 열리므로 스태빌라이저의 새로운 작동 사이클이 시작됩니다. 부하 전류가 공칭 값을 초과하여 증가하면 코일 L2의 활성 저항에서 증가하는 전압 강하가 트랜지스터 VT4를 더 많이 열기 시작하고 전류 피드백이 우세 해지고 제너 다이오드 VD2가 닫힙니다. OOS의 작용으로 출력 전류가 안정화되고 출력 전압과 입력 전류가 감소하여 트랜지스터 VT3의 안전한 작동을 보장합니다. 과부하 또는 단락이 제거된 후 장치는 전압 안정화 모드로 돌아갑니다. 스태빌라이저의 전류-전압 특성은 Fig. 2.
다이어그램에서 알 수 있듯이 트랜지스터 VT1 및 VT3은 복합 트랜지스터를 형성합니다. 이러한 회로 설계는 바이폴라 트랜지스터의 핵심 요소로 사용될 때 최적입니다. 이 경우 상대적으로 낮은 제어 전류에서 개방 트랜지스터 VT3 양단의 상대적으로 작은 전압 강하가 제공되기 때문입니다. 이 경우 트랜지스터 VT1은 포화되어 복합 트랜지스터의 최적 정적 손실을 제공하고 VT3은 포화되지 않아 최적의 동적 손실을 제공합니다. KT4 시리즈의 강력한 트랜지스터는 전류 센서 VT817로 사용됩니다. 원칙적으로 여기에서 더 저렴한 저전력 트랜지스터를 사용할 수도 있지만 낮은 작동 전류에서 강력한 트랜지스터의 경우(이 경우와 같이) 이미 터 접합의 개방 전압은 약 0,4V에 불과합니다. 예를 들어 KT3102와 같은 전원은 약 0,55V입니다. 따라서 동일한 보호 작동 전류로 강력한 트랜지스터를 사용하는 경우 측정 저항의 저항이 적어 효율성이 향상됩니다. 안정제. 설명된 ISN에서 언급한 바와 같이 조절 트랜지스터 VT3의 고장 동안 출력에서 입력 전압의 출현에 대한 보호가 제공됩니다. 이 경우 제너 다이오드 VD3의 전압이 15V 이상이되고 전원 회로의 전류가 급격히 증가하고 퓨즈 FU1이 끊어집니다. 후자는 제너 다이오드에서 발생하기 전에 소손될 것으로 가정합니다(열 과부하로 인해). 사고 시뮬레이션 (VT3 컬렉터 및 이미 터 단자의 단락)은 KS515A 제너 다이오드 (금속 케이스)가 ISN으로 전원을 공급받는 장치를 완벽하게 보호한다는 것을 보여주었습니다. 단락 (중단하지 마십시오). KS515G 제너 다이오드 및 유사한 수입 제품(플라스틱 케이스)을 테스트했을 때 동일한 결과를 얻었습니다. 유리 케이스의 유사한 제너 다이오드는 불만족스럽게 작동했습니다. 퓨즈와 동시에 소손되었습니다. ISN에서는 다이어그램에 표시된 시리즈의 모든 트랜지스터를 사용할 수 있습니다(KT816A를 VT1로 제외). 산화물 커패시터 C2, C3 - 외국산 브랜드 SR (K50-35의 대략적인 아날로그). 스태빌라이저의 프로토타이핑 과정에서 연산 증폭기 KR140UD708, KR140UD8A-KR140UD8V, KR544UD1 A, KR544UD2A, KR544UD2B, KR574UD1A, KR574UD1 B의 사용 가능성을 확인함과 동시에 변환 주파수, 스위칭 프로세스의 유형 및 효율성이 다소 변경되었습니다. KR140UD608의 가장 적합한 대체품은 KR140UD708(동일한 "핀아웃"을 가짐)입니다. 핀 2에 반전 입력이 핀 3에 연결되었습니다!). 이것이 OU KR140UD708이라는 사실은 케이스의 표시로 표시되었습니다. 저장 인덕터 L1은 422개의 접착 종이 층으로 형성된 약 2000mm의 간격이 있는 0,2개의 컵 XNUMX MXNUMXNM의 외장 자기 코어에 배치됩니다. 이는 다음과 같은 방식으로 수행됩니다. 접착 종이 한 장에서 컵의 바깥 지름보다 약간 큰 정사각형을 잘라냅니다. 보호층을 제거한 후 접착면이 위를 향하도록 용지를 단단하고 균일한(부드럽지 않은) 표면에 놓습니다. 그런 다음 컵 중 하나를 끝이 아래로 향하도록 붐에 놓고 종이에 단단히 문지릅니다. 결과적으로 종이는 윤곽 조각을 따라 날카로운 메스로 초과분을 잘라내는 것이 어렵지 않을 정도로 컵 끝에 달라 붙습니다. 같은 방식으로 개스킷을 두 번째 컵에 붙입니다. 코일은 접을 수 있는 프레임에 PEL 1,0 와이어로 감겨 있으며 양쪽 끝에 M50 스레드가 있는 100 ~ 4mm 길이의 스터드, 직경 16 및 두께 0,5mm의 두 개의 제한적인 뺨 와셔, 외부 직경 10, 내부 5 및 7,5mm 길이 및 4개의 M20 너트. 프레임은 스터드에 조립되고 (순서대로 : 너트, 와셔, 슬리브, 와셔, 너트) 코일이 코일에 단단히 감기고 코일이 7 열 (7 + 6 + 90)로 XNUMX 회 감깁니다. 감은 후 결론은 약 XNUMX ° 비틀어지고 (회전이 "확산"되지 않도록) 프레임을 한쪽에서 조심스럽게 분해합니다. 그런 다음 회전을 잡고 코일을 프레임에서 조심스럽게 제거하고 컵 중 하나에 삽입하면 리드가 풀리고 컵의 해당 슬롯에 배치됩니다. 와이어의 탄력 있는 특성으로 인해 코일이 컵에 아주 잘 고정됩니다. 코일이 변환 주파수에서 "삐걱 거리는"것을 방지하기 위해 권선이있는 컵을 니트로 바니시가있는 탱크에 잠시 담갔다가 제거하고 바니시를 배출시킵니다. 그런 다음 보드의 해당 구멍에 미리 삽입 된 조임 나사에 컵을 놓고 두 번째 컵을 얹고 이렇게 얻은 어셈블리를 너트와 와셔가있는 나사로 조입니다. 바니시가 마르면 코일 리드를 조심스럽게 청소하고 주석 도금하고 보드의 해당 접점에 납땜합니다. 그런 다음 나머지 부품이 장착됩니다. 코일 전류 센서 L2는 코일 L14과 동일한 브랜드의 페라이트로 만들어진 두 개의 컵 Ch1와 동일한 유전체 개스킷의 자기 회로에 배치됩니다. 권선에는 0,5mm 길이의 PEL 700 와이어가 사용되며 바니시를 함침시킬 필요가 없습니다. 이 코일은 표준 DPM-0,6 초크에 지정된 직경과 길이의 와이어를 감아 다르게 만들 수도 있지만 이 경우 변환 주파수에서 펄스 억제 효율이 약간 감소합니다. 스태빌라이저는 단면 호일 유리 섬유로 만든 인쇄 회로 기판에 조립되며 그림은 그림에 나와 있습니다. 삼.
ISN이 최대 부하 전류에서 사용되는 경우 VT3 트랜지스터는 면적이 100m2이고 두께가 1,5 ~ 2mm인 알루미늄 판 형태의 방열판에 설치해야 합니다. 그러나 전류 소스 또는 단락 모드에서 장치의 장기간 작동이 예상되는 경우 스위칭 다이오드 VD1도 절연 개스킷(예: 운모)을 통해 동일한 방열판에 고정됩니다. 1A 미만의 부하 전류에서는 VT3 트랜지스터 및 VD1 다이오드용 방열판이 필요하지 않지만 이 경우 L1,2 코일을 C2-5으로 교체하여 보호 트립 전류를 16A로 줄여야 합니다. 0,33 옴의 저항과 1W의 전력을 가진 저항. 설명된 ISN은 실질적으로 조정할 필요가 없습니다. 그러나 처음에 L2 코일의 전선을 더 길게 가져와야 하는 보호 트립 전류를 명확히 할 필요가 있습니다. 보드의 해당 접점에 납땜하면 필요한 보호 트립 전류를 얻을 때까지 점차 짧아지고 위에서 설명한 방식으로 L2 코일이 감깁니다. 4A 이상의 부하 전류에서 스태빌라이저를 사용하지 마십시오. 제한은 주로 KT805 시리즈 트랜지스터 콜렉터의 최대 허용 펄스 전류(Q=8에서 timp < 200ms에서 1,5A)와 관련되며, 이는 원칙적으로 불리한 조건에서 발생할 수 있습니다. 저자: A. Moskvin, 예카테린부르크
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