Випрямляч для великих струмів за малих втрат. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Випрямляч для великих струмів за малих втрат. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

Коментарі до статті

Незвичайний випрямляч змінного струму, що описується, призначений для використання там, де потрібні малі регульовані напруги при відносно великих струмах і малих втратах. Прикладом застосування може бути живлення елементів Пелтьє, що застосовуються в системах охолодження, де, до того ж, необхідно регулювати температуру. Гальванічні ванни та низьковольтні паяльники – інші приклади застосування подібного випрямляча.

При отриманні низьких напруг живлення у випрямлячах постає проблема падіння напруги на випрямляльних напівпровідникових діодах, обумовлена застосованим у діодах напівпровідниковим матеріалом (0,6 ... 0,9 В кремнієвих діодах), яке надає тим більший вплив, чим нижче випрямлену напругу. Постає проблема відведення тепла при великих струмах навантаження. Коли необхідне ще й регулювання вихідної напруги, вдаються до допомоги послідовного стабілізатора напруги, падіння напруги на переході регулюючого транзистора якого становить додатково до падіння на діодах випрямляча ще кілька вольт, що веде до марного розсіювання потужності, к.п.д пристрою, при цьому, не перевищує 50%. На малюнку (Bild 1) показана схема випрямляча, взята зі збірки патентів НДР [1], яка дозволяє значно зменшити втрати потужності.

Випрямляч для великих струмів при малих втрат
Рис. 1.

Йдеться, в першу чергу, про двонапівперіодний випрямляч із середньою точкою, який характерний і відомий як випрямляч, що має два діоди і відведення від середини обмотки трансформатора. Тут випрямні діоди замінені переходами емітер-колектор регулюючих транзисторів (VT1 та VT2). Цим забезпечується перевага перед діодами, так як падіння напруги на переходах емітер-колектор у сучасних потужних планарних транзисторів становить всього 0,1 ... 0,2 В, проти приблизно 0,7 В у більшості випрямляючих діодів, тому марно розсіювання потужності значно скорочується. Крім того, при використанні транзисторів як керованих елементів з'являється можливість регулювання вихідної випрямленої напруги, а саме - шляхом усічення фази.

Випрямляч для великих струмів при малих втрат
Рис. 2

Під час позитивного напівперіоду струм тече через VD1, контакти перемикача S (S - спочатку в крайньому правому, за схемою, положенні), резистор R і діод VD4 в ланцюзі база-емітер VT2. VT2, при цьому, управляється, внаслідок чого нижня гілка випрямляча відкривається, а конденсатор З заряджається. Під час негативного напівперіоду транзистор VT1 управляється через діод VD2, S, R та VD3, чим відкривається верхня гілка випрямляча. Оскільки йдеться про двонапівперіодний випрямляч, в якому залишкове падіння напруги на переходах емітер-колектор транзисторів дуже мало, то мала і потужність, що розсіюється на транзисторах, дорівнює падінню напруги на переході емітер-колектор помноженому на струм, що протікає в цьому ланцюгу. Якщо мала потужність розсіювання, так невеликим може бути і тепловідведення, а якщо ще й негативний полюс випрямляча може бути з'єднаний з металевим корпусом пристрою, то регулюючі транзистори можна прикрутити висновками колекторів прямо на шасі без ізолюючих прокладок.

Тепер розглянемо можливість регулювання вихідної напруги випрямляча за допомогою ланцюжка діодів VD5 ... VDn, комутованих перемикачем S, що здійснюють відсікання фази (Bild 2). Транзистори, при цьому, починають проводити не відразу з початку відповідного напівперіоду змінної напруги, а через деякий час, коли миттєве значення амплітуди напруги в напівперіоді перевищить суму прямих напруг включених діодів. Відповідно, чим менший час відкриті транзистори, тим до меншої напруги зможе зарядитися конденсатор фільтра С. Звичайно ефект пізнішого відкривання і раннього закривання транзисторів залежить і від прямого падіння напруги на діодах VD1 ... VD4 і від напруги відкривання транзисторів VT1 і VT2. Тут найкраще застосувати германієві діоди із-за малого прямого падіння напруги на них, наприклад, 0,1 А або 1 А діоди із серії GY. Більш сучасними виявляються тут діоди з бар'єром Шоттки, але результати, одержувані з ними нітрохи не краще, а гірше, ніж зі старими добрими германієвими діодами, тим більше, що досі не всі діоди Шоттки дістають.

Слід звернути особливу увагу на максимальну допустиму зворотну напругу переходів база-емітер VT1 та VT2. При перевищенні цієї напруги, струм з відповідного зовнішнього кінця вторинної обмотки силового трансформатора потече через замкнений перехід емітер-база (як струм стабілізації (або "лавинний струм пробою") у стабілітроні) і звідти через включений у прямому напрямку проходження струму перехід база - колектор, - Прямо на вихід випрямляча. У цьому випадку, звичайно ж, про жодне регулювання транзисторами не може бути й мови і вони ушкоджуються. Пікове значення напруги на будь-якій половині вторинної обмотки не повинно перевищувати допустиму зворотну напругу переходу емітер-база (Ueff * 3 2), яка повинна бути в межах 6…9 В.

Рекомендується до встановлення транзисторів у схему виміряти допустиму зворотну напругу переходів база-емітер (і, напевно, якщо схема симетрична, підібрати пару транзисторів з однаковими параметрами). Спосіб вимірювання цієї напруги простий: необхідно включити перехід база - емітер у зворотному (замикаючому напрямку проходження постійного струму) через резистор і виміряти на переході напругу точно також як визначається напруга стабілізації на звичайному стабілітроні. Збільшуємо напругу, що подається на послідовно включені резистор (наприклад, опором 1 кому) і перехід база-емітер ("плюсом" до емітера, якщо це npn транзистор), на паралельно переходу включеному вольтметрі спостерігаємо значення максимальної зворотної напруги, коли таке перестає помітно приростати напруги живлення. Остання обставина (досить низька допустима зворотна напруга переходу база-емітер) обмежує максимальну вихідну напругу схеми випрямляча 5 вольтами. Величина опору R = 200 ом обрана як компроміс для вихідної напруги до 5 В при струмах навантаження 1…2 А: занадто мала його величина веде до зайвих втрат у самому резисторі (неекономічна), велика ж - не дозволяє повністю відкриватися транзисторам, з- після чого також збільшуються втрати (тепер на регулюючих транзисторах).

Транзистори повинні мати якомога більшу допустиму зворотну напругу переходу база-емітер і мати максимально можливий коефіцієнт посилення по струму. Якщо будуть застосовуватися pnp транзистори (наприклад, КТ818), усі діоди та оксидний фільтровий конденсатор слід "перевернути" і полярність вихідної напруги зміниться.

Можна піти далі і замість дискретного регулювання вихідної напруги застосувати плавну, встановивши замість діодів VD5…VDn і перемикача S, тієї ж провідності як VT1/VT2 (колектором до точки з'єднання діодів VD1 і VD2, емітером до резистори R) і потенціометр, виведення двигуна слід з'єднати з базою додаткового транзистора, а останні висновки - з колектором і емітером цього транзистора. Можливі також інші включення з падаючою характеристикою (аналог диністора). Для експериментатора тут є велике поле діяльності.

література

Патент DDR-WP HO2 313189.7
Dipl.-Ing. M. Franke
FUNKAMATEUR 1988 № 11, стор 554.

Переклад: Віктор Бесєдін (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru, м. Тюмень; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Лід та землетруси 19.09.2008

Геофізик Андреа Хампель із Рурського університету в Німеччині зацікавилася тим фактом, що близько 9000 років тому в Скандинавії пройшла низка великих землетрусів, тоді як у наш час цей регіон вважається сейсмічно спокійним.

Виявилося, що спалах сейсмічної активності збігся з таненням товстої шапки льоду, що покривала цей район під час останнього заледеніння. Комп'ютерна модель показала, що шар льоду завтовшки кілька сотень метрів може придушувати своєю вагою багато типів тектонічних розломів та зрушень. Правда, напруги в корі все одно продовжують при цьому накопичуватися, тому після потепління частота і сила землетрусів збільшуються.

Андреа Хампель попереджає, що під впливом глобального потепління на Алясці, Гренландії та Антарктиді стане більше землетрусів.

Інші цікаві новини:

▪ Найшвидша зірка у галактиці

▪ SCM-38I - конвертер RS-232/485

▪ Гнучкий смартфон Samsung

▪ Модульний смартфон Puzzlephone

▪ Повністю твердотільний акумулятор Samsung

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Цифрова техніка. Добірка статей

▪ стаття Той, хто не пам'ятає свого минулого, приречений на те, щоб пережити його знову. Крилатий вислів

▪ стаття Хто опублікував некролог Фіделю Кастро? Детальна відповідь

▪ стаття Льон посівний. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Вбудований цифровий вольтметр з діапазоном виміру -199,9... +199,9 мВ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Незвичайна пам'ять. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт