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정류기 다이오드의 전압 강하는 특정 한계 이상으로 효율을 높이는 것을 허용하지 않습니다. 각 다이오드를 전자 키로 전환하거나 교체하면 이 한계를 초과할 수 있습니다. 그러나 전자 키 제어 장치의 복잡성으로 인해 동기식 정류기는 전문 전원 공급 장치에만 적용되었습니다. 제안된 기사는 아마추어 무선 조건에서 반복에 사용할 수 있는 동기식 정류기의 간단한 설계를 설명합니다.

최신 전원 공급 장치 설계자가 직면한 가장 중요한 작업 중 하나는 고효율을 달성하는 것입니다. 일반적으로 정류기는 실리콘 다이오드 또는 쇼트키 다이오드에서 만들어지며 게르마늄 다이오드에서는 덜 자주 사용됩니다. 실리콘 다이오드의 일반적인 전압 강하는 게르마늄 및 쇼트키 다이오드에서 약 1V인 0,5V입니다.

다이오드가 전계 효과 트랜지스터로 대체되는 강력한 핵심 전계 효과 트랜지스터의 동기식 정류기에서 에너지 손실이 현저히 적습니다. 최신 전계 효과 트랜지스터의 개방 채널 저항은 몇 밀리옴으로 감소합니다. 이를 통해 전압 강하 및 그에 따른 열 발산을 한 단계 줄일 수 있습니다. 그러나 정류기에서 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 여러 가지 기능이 있습니다. 첫 번째는 전계 효과 트랜지스터에 내부 다이오드가 있다는 것입니다. 전계 효과 트랜지스터에 역 극성 전압이 가해지면 내부 다이오드가 열립니다. 충분한 값의 개방 극성 전압 소스에 대한 트랜지스터 게이트에 대한 동기식 공급으로 전계 효과 트랜지스터의 채널이 열리고이 다이오드와 병렬로 연결됩니다. 개방형 전계 효과 트랜지스터의 채널 저항은 개방형 다이오드의 저항보다 훨씬 작기 때문에 거의 모든 전류가 채널을 통해 흐릅니다.

전계 효과 트랜지스터의 또 다른 특징은 게이트-소스 및 게이트-드레인 커패시턴스의 존재로 인한 켜기 및 끄기 지연입니다. 이러한 커패시턴스는 전압에 크게 의존합니다. 그들은 낮은 전압에서 크고 증가하면 감소합니다. 트랜지스터가 열리도록 하려면 입력 커패시턴스를 10 ... 12 V로 충전해야 합니다. 이 프로세스는 등가 입력 커패시턴스를 증가시키는 밀러 효과에 의해 방해를 받습니다. 고전력 전계 효과 키 트랜지스터의 기능에 대한 자세한 내용은 B. Yu. Semenov의 저서 "Power electronics: from simple to complex"(M .: "SOLON-Press", 2005)에서 찾을 수 있습니다.

쌀. 1 (확대하려면 클릭)

무화과에. 그림 1은 직사각형 및 정현파 전압을 정류하도록 설계된 전파 동기 정류기의 다이어그램을 보여줍니다. 정류기는 중간에서 탭으로 변압기의 1차 권선에 연결됩니다. 핀 3과 2 - 권선의 시작과 끝 순서에 관계없이 핀 1 - 권선 콘센트. 정류를 위해 내부 다이오드가 있는 트랜지스터 VT2 및 VT1가 사용됩니다. 커패시터 CXNUMX - 스무딩.

트랜지스터 게이트에 적용되는 제어 펄스 형성 노드는 미세 회로 DA1, DA2, DD1, DA4, 다이오드 VD1, VD2 및 저항 R1-R6에 조립됩니다. 이 노드는 DA10 칩의 전압 조정기에서 3V 공급 전압을 받습니다.

예를 들어 제어 펄스가 트랜지스터의 게이트에 공급되지 않으면 펄스 형성 장치가 비활성화되면 정류기는 트랜지스터의 내부 다이오드에서 일반(비동기) 정류기로 작동합니다. 트랜지스터 게이트에서 제어 펄스를 생성하는 원리 : 내부 다이오드의 캐소드 전압이 공통 와이어에 연결된 애노드 전압보다 낮을 때 펄스 전압은 트랜지스터 채널을 열어야합니다. 전압. 즉, 캐소드의 전압이 음극일 때 트랜지스터의 게이트에는 소스에 대해 양극의 개방 전압이 인가되어야 한다. 나머지 시간 동안 트랜지스터가 꺼지려면 게이트와 소스 사이의 전압이 XNUMX이어야 합니다. 두 트랜지스터가 동시에 열리지 않도록 개방 펄스가 시간적으로 겹치지 않아야 하는 것이 매우 중요합니다.

펄스 성형 장치는 이와 같이 작동합니다. 트랜지스터 드레인의 전압은 비교기 DA1 및 DA2에 의해 모니터링됩니다. DD1 칩에는 개방 펄스의 중첩을 제외하는 노드가 조립됩니다. DA4 칩의 인버터는 최대 1,5A의 출력 전류를 제공하여 밀러 효과의 간섭에도 불구하고 트랜지스터의 입력 커패시턴스를 빠르게 충전합니다.

트랜지스터 VT1의 드레인에 양의 전압 반파가 작용하도록하십시오. 다이오드 VD0,7의 +1V 전압이 비 반전 입력에 비해 비교기 DA1의 반전 입력에 적용되어 DA1 출력에 하이 레벨이 나타납니다. 이로 인해 DA2 드라이버의 핀 4에서 고전압 레벨이 발생하므로 출력은 저전압 레벨이 됩니다. 트랜지스터 VT1이 닫힙니다. 전압의 음의 반파가 드레인 VT1에 작용하여 내부 다이오드를 엽니다. DA1 비교기의 비 반전 입력에서 전압은 반전 전압보다 높기 때문에 비교기 출력의 전압이 낮아집니다. 이로 인해 DA2 드라이버의 핀 4가 낮아지고 출력이 높아집니다. 트랜지스터 VT1은 내부 다이오드를 열고 션트하여 정류 에너지 손실을 줄입니다. 트랜지스터 VT2도 비슷한 방식으로 제어됩니다.

DD1 칩에는 정류기의 올바른 작동을 위한 제어 장치가 있습니다. 1개의 논리 요소 "배타적 OR"을 포함합니다. 사실 정현파 전압이 2을 통과하는 순간 비교기 DA4과 DA1의 출력은 동시에 낮은 전압 레벨을 갖습니다. 이러한 출력이 DA2 칩의 입력에 연결되면 트랜지스터 VT1과 VT2가 동시에 열리며 통과 전류로 인해 허용되지 않습니다. 따라서 비교기(DA4, DA1)의 출력과 DA1 칩의 입력 사이에는 DD1 칩의 노드가 포함된다. 그의 작품을 살펴보자. 두 비교기의 출력이 낮은 전압 레벨을 가지도록 하십시오. 요소 DD1.2의 입력에서 입력 신호의 조합입니다. 13은 출력에서 낮은 전압 레벨에 해당합니다. DD 6 요소에 인버터가 만들어지며 공급 전압(하이 레벨)이 핀 1.3에 적용됩니다. 따라서 DD9 요소의 핀 1.4과 DDXNUMX 요소의 핀 XNUMX는 고전압 레벨을 가지며 인버터로도 작동합니다.

결과적으로 DA4 드라이버의 두 입력 모두 높은 전압 레벨을 가지며 두 트랜지스터 VT1 및 VT2의 게이트는 낮은 레벨을 가지므로 닫힙니다. 그것들을 통과하는 전류는 없을 것입니다. 비교기의 출력과 그에 따라 DD1.1의 입력에서 역상 신호의 경우 DD3의 핀 1.1에서 고전압 레벨이 작동합니다. 논리 요소 DD1.2의 반전 후 낮은 전압 레벨은 논리 요소 DD1.3 및 DD1.4를 신호 리피터로 변환합니다. 따라서 비교기 DA1 및 DA2의 출력 신호는 그대로 드라이버 DA1의 출력으로 전달됩니다. 트랜지스터 중 하나는 열리고 다른 하나는 닫힙니다.

10A 출력 전류 과부하 보호 기능과 온도가 최대 허용 값 이상으로 상승하면 자동 종료 장치가 있는 L4810CV(DA3) 마이크로 회로에 의해 1,5V의 안정화된 공급 전압이 생성됩니다. 이 마이크로 회로는 입력과 출력 사이의 전압 차이가 0,5V로 감소할 때 전압 안정화 모드를 유지합니다. 정류기의 출력 전압에 의해 전원이 공급됩니다.

동기 정류기
그림. 2

동기식 정류기는 한쪽이 박힌 1,5mm 두께의 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 조립되며 그림은 그림 2에 나와 있습니다. 1. 평활 커패시터 C1을 제외한 모든 부품이 그 위에 설치됩니다. 트랜지스터 VT2 및 VTXNUMX가 매우 뜨거워지면 방열판에 설치됩니다. 보드에 배치할 장소가 제공됩니다.

저자는 동기 정류기를 사용하여 Feron ET105 전자 변압기의 10차 권선에서 전압을 정류합니다. 400 차 권선은 두 개의 와이어로 감겨있어 중간에서 탭을 쉽게 수행 할 수 있습니다. 주전원 주파수의 두 배에서 전압 리플을 줄이기 위해 전자 변압기 내부의 정류기 브리지 출력에 용량 45μF 및 정격 전압 12V의 평활 산화 커패시터가 설치됩니다. 약 9kHz입니다. 이러한 변압기에는 안정적인 작동을 보장하기 위해 고려해야 하는 최소 전력 제한이 있습니다. 동기식 정류기를 통해 이 전자 변압기는 XNUMXA의 부하 전류에서 XNUMXV의 출력 전압을 얻을 수 있습니다.

다이어그램에 표시된 커패시턴스의 평활 커패시터 C1은 45kHz의 주파수로 전압을 정류하는 데 사용됩니다. 물론 동기정류기 역시 기존(비동기식) 전파정류기와 같은 방식으로 평활 콘덴서의 정전용량을 계산하여 주파수 50Hz의 전압을 정류할 수 있다.

저자: V. Kalashnik

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