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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 강력한 전계 효과 트랜지스터의 전압 안정기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 기사에서는 고전력 전원 공급 장치용 아날로그 전압 안정기에 대해 설명합니다. 저자는 강력한 스위칭 전계 효과 트랜지스터를 전력 요소로 사용하여 안정기의 매개 변수를 크게 향상시켰습니다. 고전류 전압 안정기를 만들 때 라디오 아마추어는 일반적으로 병렬로 연결된 하나 이상의 바이폴라 트랜지스터로 "강화"된 특수 142 시리즈 마이크로 회로 및 유사한 마이크로 회로를 사용합니다. 이러한 목적을 위해 강력한 스위칭 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 더 간단한 고전류 안정기를 조립할 수 있습니다. 이러한 안정 장치의 변형 중 하나의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 2905. 강력한 전계 효과 트랜지스터 IRLR0,027를 전력 트랜지스터로 사용합니다. 스위칭 모드에서 작동하도록 설계되었지만 이 안정기에서는 선형 모드에서 사용됩니다. 트랜지스터는 개방 상태(30 Ohm)에서 매우 낮은 채널 저항을 가지며 최대 100°C의 케이스 온도에서 최대 2,5A의 전류를 제공하고 높은 상호 컨덕턴스를 가지며 3...1V만 필요합니다. 게이트 [110]의 제어 전압. 트랜지스터에서 소비되는 전력은 XNUMXW에 달할 수 있습니다.
전계 효과 트랜지스터는 병렬 전압 안정기 칩 KR142EN19(TL431)에 의해 제어됩니다. 그 목적, 설계 및 매개변수는 기사 [2]에 자세히 설명되어 있습니다. 안정 장치는 다음과 같이 작동합니다(그림 1). 네트워크 변압기 T1이 네트워크에 연결되면 13차 권선에 약 1V(유효값)의 교류 전압이 나타납니다. 이는 다이오드 브리지 VD16에 의해 정류되며 고용량 평활 커패시터(보통 수만 마이크로 패럿)에서 약 XNUMXV의 정전압이 방출됩니다. 그것은 강력한 트랜지스터 VT1의 드레인으로 이동하고 저항 R1을 통해 게이트로 이동하여 트랜지스터를 엽니다. 분배기 R2R3을 통한 출력 전압의 일부가 DA1 마이크로 회로의 입력에 공급되어 OOS 회로를 닫습니다. 스태빌라이저 출력의 전압은 DA1 마이크로 회로의 제어 입력 전압이 임계 값인 약 2,5V에 도달할 때까지 증가합니다. 이 순간 마이크로 회로가 열리고 강력한 트랜지스터의 게이트 전압이 부분적으로 낮아집니다. 닫으면 장치가 안정화 모드로 들어갑니다. 커패시터 C3은 스태빌라이저의 출력을 작동 모드로 가속화합니다. 출력 전압 값은 저항 R2,5를 선택하여 30~2V 범위에서 설정할 수 있으며 해당 값은 넓은 범위 내에서 달라질 수 있습니다. 커패시터 C1, C2 및 C4는 안정기의 안정적인 작동을 보장합니다. 설명된 버전의 안정기의 경우 조정 전력 트랜지스터 VT1의 최소 전압 강하는 2,5...3V이지만 잠재적으로 이 트랜지스터는 XNUMX에 가까운 드레인-소스 전압에서 작동할 수 있습니다. 이 단점은 게이트에 대한 제어 전압이 드레인 회로에서 나오므로 전압 강하가 낮을수록 트랜지스터가 열리지 않는다는 사실에 기인합니다. 개방형 트랜지스터의 게이트에는 양의 전압이 있어야 하기 때문입니다. 소스에 상대적입니다. 제어 트랜지스터의 전압 강하를 줄이려면 안정기의 출력 전압보다 5~7V 높은 전압을 사용하는 별도의 정류기에서 게이트 회로에 전원을 공급하는 것이 좋습니다. 추가 정류기를 만들 수 없는 경우 추가 다이오드와 커패시터를 장치에 삽입할 수 있습니다(그림 2).
이렇게 간단한 수정만으로도 효과는 클 수 있습니다. 사실은 트랜지스터의 드레인에 공급되는 전압이 맥동하고 전류 소비가 증가함에 따라 증가하는 중요한 가변 구성 요소를 가지고 있다는 것입니다. 다이오드 VD2와 커패시터 C5 덕분에 게이트 전압은 피크 맥동 값과 거의 같습니다. 평균 또는 최소값보다 몇 볼트 더 높을 수 있습니다. 따라서 안정기는 더 낮은 평균 드레인-소스 전압에서 작동합니다. 다이오드 VD2를 정류기 브리지에 연결하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다(그림 3).
이 경우 다이오드 VD5의 전압 강하는 특히 최대 전류에서 브리지 다이오드의 전압 강하보다 작기 때문에 커패시터 C2의 전압이 증가합니다. 출력 전압을 원활하게 조정해야 하는 경우 정저항 R2를 가변 저항 또는 트리밍 저항으로 교체해야 합니다. 출력 전압 값은 Uout = 2,5(1+R2/R3) 공식으로 결정할 수 있습니다. 위 참조 시트의 목록에 있는 장치에 적합한 트랜지스터를 사용하는 것이 허용됩니다. 노란색으로 강조 표시하는 것이 좋습니다. 예를 들어 IRF840을 사용하는 경우 게이트 제어 전압의 최소값은 4,5~5V입니다. 커패시터는 소형 탄탈륨이고 저항은 MLT, S2-33, P1-4입니다. 다이오드 VD2 - 전압 강하가 낮은 정류기(게르마늄, 쇼트키 다이오드). 변압기, 다이오드 브리지 및 커패시터 C1의 매개변수는 필요한 출력 전압 및 전류에 따라 선택됩니다. 트랜지스터는 고전류 및 높은 전력 소비를 위해 설계되었지만 모든 기능을 실현하려면 효과적인 열 방출이 필요합니다. 사용된 트랜지스터는 납땜을 사용하여 라디에이터에 설치하도록 설계되었습니다. 이 경우 트랜지스터가 납땜되고 나머지 부품을 설치할 수 있는 수 밀리미터 두께의 중간 구리판을 사용하는 것이 좋습니다(그림 4). 그런 다음 설치가 완료되면 플레이트를 라디에이터 위에 놓을 수 있습니다. 이 경우 플레이트가 라디에이터와 넓은 열 접촉 영역을 갖기 때문에 납땜이 더 이상 필요하지 않습니다.
TL1C 유형의 DA431 마이크로 회로, P1-12 유형의 저항기 및 표면 실장용 해당 칩 커패시터를 사용하는 경우 단면 포일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판(그림 5)에 배치할 수 있습니다. 보드는 트랜지스터 단자에 납땜되고 언급된 구리판에 접착제로 접착됩니다. 이러한 플레이트로는 예를 들어 힌지 장착을 사용하여 KT827과 같은 손상된 고전력 바이폴라 트랜지스터의 플랜지가 있는 하우징을 사용할 수 있습니다.
스태빌라이저 설정은 필요한 출력 전압 값 설정으로 귀결됩니다. 전체 작동 전류 범위에서 자기 여기가 없는지 장치를 점검해야 합니다. 이를 위해 오실로스코프를 사용하여 장치의 여러 지점에서 전압을 모니터링합니다. 자기 여기가 발생하면 커패시터 C1, C2 및 C4와 병렬로 최소 길이의 리드가 있는 0,1μF 용량의 세라믹 커패시터를 연결해야 합니다. 이 커패시터는 트랜지스터 VT1 및 DA1 칩에 가능한 한 가깝게 배치됩니다. 문학
저자: I. Nechaev, 쿠르스크
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