Імпульсний стабілізатор, 12 вольт, 4,5 ампера. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

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

Імпульсний стабілізатор, 12 вольт, 4,5 ампера. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги

Коментарі до статті

Імпульсні стабілізатори напруги (ІДН) користуються великою популярністю у радіоаматорів. В останні роки такі пристрої будують на базі спеціалізованих мікросхем, польових транзисторів та діодів Шоттки. Завдяки цьому технічні характеристики ІДН значно покращилися, особливо ККД, що досягає 90%, при одночасному спрощенні схемотехніки. Описуваний стабілізатор є результатом пошуку компромісу між якісними показниками, складністю і ціною.

Стабілізатор побудований за схемою із самозбудженням. Він має досить високі експлуатаційні характеристики і надійність, має захист від перевантажень і коротких замикань виходу, а також від появи на виході вхідної напруги у разі аварійного пробою регулюючого транзистора. Принципова схема ІДН зображена на рис. 5.21. Його основа – широкопоширений ОУ КР140УД608А.

(Натисніть для збільшення)

Основні технічні характеристики ІСН:

вихідна напруга, при струмі навантаження 4 А.....12;
струм спрацьовування захисту, А...4,5;
напруга пульсації (при ємності конденсатора, що згладжує, випрямляча 4700 мкФ), мВ.....16;
частота перетворення (при струмі навантаження 4 А), кГц ... близько 20;
ККД (при струмі навантаження 4 А), %, не менше 80;
вхідна напруга, Ст.....16...27.

На відміну від багатьох пристроїв подібного призначення, для стеження за вихідною напругою і струмом перевантаження, використовується загальний ланцюг ООС, що утворюється транзистором VT4, а як датчик струму використовується котушка індуктивності L2 (активна складова її опору), яка одночасно є частиною LC-фільтра ( L2, С3), що зменшує пульсації вихідної напруги. Вихідна напруга визначають стабілітрон VD2 і емітерний перехід транзистора VT4, а струм навантаження - нормований активний опір котушки індуктивності L2.

Все це дозволило певною мірою спростити ІСН, зменшити пульсації вихідної напруги і збільшити ККД завдяки суміщенню датчика струму з LC-фільтром. Недолік такого схемного рішення - дещо підвищений вихідний опір пристрою.

У разі живлення від стабілізованого джерела постійного струму, працездатність пристрою зберігається при зниженні вхідної напруги практично до відкритого стану транзистора VT3. Подальше зменшення вхідної напруги призводить до зриву генерації, але VT3 залишається відкритим. Якщо на виході виникне перевантаження чи коротке замикання, генерація відновлюється і стабілізатор починає працювати у режимі обмеження струму. Ця властивість дозволяє використовувати його як електронний запобіжник без "засувки".

Працює стабілізатор у такий спосіб. Через різне співвідношення опорі резисторів дільників R6, R7 і R8, R9 напруга на вході, що не інвертує, ОУ DA1 в момент включення живлення виявляється більше, ніж на інвертуючому, тому на його виході встановлюється високий рівень. Транзистори VT1...VT3 відкриваються і конденсатори С2, С3 починають заряджатися, а котушка L1 накопичувати енергію. Після того як напруга на виході стабілізатора досягне значення, відповідного пробою стабілітрона VD2 і відкривання транзистора VT4, напруга на вході, що не інвертує, ОУ ОА1 стає менше, ніж на інвертуючому (через шунтування R9 резистором R10), і на його виході .

В результаті транзистори VT1.VT3 закриваються, полярність напруги на висновках котушки L1 стрибком змінюється на протилежну, відкривається комутуючий діод VD1 і енергія, накопичена в котушці L1 і конденсаторах С2, С3 віддається в навантаження. При цьому вихідна напруга зменшується, стабілізатор VD2 і транзистор VT4 закриваються, на виході ОУ з'являється високий рівень і транзистор VT3 знову відкривається, починаючи тим самим новий робочий цикл стабілізатора.

При збільшенні струму навантаження понад номінальне значення зростаюче падіння напруги на активному опорі котушки L2 починає більшою мірою відкривати транзистор VT4, ООС по струму переважає, а стабілітрон VD2 закривається. Через дії ООС вихідний струм стабілізується, а вихідна напруга та вхідний струм зменшуються, забезпечуючи цим безпечний режим роботи транзистора VT3. Після усунення перевантаження або короткого замикання пристрій повертається у режим стабілізації напруги.

Як видно із схеми, транзистори VT1 і VT3 утворюють складовий транзистор. Таке схемне рішення оптимально при використанні як ключового елемента біполярного транзистора, так як в цьому випадку забезпечується відносно невелике падіння напруги на відкритому транзисторі VT3 при відносно малих струмах управління. У цьому транзистор VT1 насичується, забезпечуючи оптимальні статичні втрати складеного транзистора, а VT3 не насичується, забезпечуючи оптимальні динамічні втрати. В якості датчика струму VT4 застосований потужний транзистор серії КТ817. В принципі, тут можливе використання і більш дешевого малопотужного транзистора, проте у потужних при малих робочих струмах (як в даному випадку) напруга відкривання емітерного переходу - всього близько 0,4 В, тоді як у малопотужних, наприклад, КТ3102, воно близько 0,55 В.

Таким чином, при тому самому струмі спрацьовування захисту опір вимірювального резистора у разі використання потужного транзистора виходить менше, забезпечуючи тим самим виграш в ККД стабілізатора. В описуваному ІСН, як зазначалося, передбачена захист від появи вхідної напруги на виході при пробої регулюючого транзистора VT3 У цьому випадку напруга на стабілітроні VD3 стає більше 15, струм в силовому ланцюгу різко зростає і запобіжник FU1 згоряє. Передбачається, що останній перегорить раніше, ніж це станеться зі стабілітроном (через теплові навантаження).

Імітація аварії (замикання висновків колектора і емітера VT3) показала, що стабілітрони КС515А (у металевому корпусі) відмінно захищають пристрої, що живляться від ІСН: при згорянні запобіжника стабілітрони, виходячи з ладу, залишаються "в глибокому" короткому замиканні (не обриваються). Такі результати отримані при випробуванні стабілітронів КС515Г, а також аналогічних імпортних (у пластмасових корпусах). Незадовільно поводилися аналогічні стабілітрони у скляних корпусах - вони встигали перегоряти одночасно із запобіжником.

В ІДН можна застосувати будь-які транзистори зазначених на схемі серій (крім КТ816А як VT1). Оксидні конденсатори С2, С3 – зарубіжного виробництва марки SR (наближений аналог К50-35). Найбільш підходяща заміна КР140УД608 - КР140УД708.

Накопичувальна котушка індуктивності L1 поміщена в броньовий магнітопровід з двох чашок 422 з фериту М2000НМ із зазором близько 0,2 мм, утвореним двома шарами паперу, що самоклеїться. Намотують котушку дротом ПЕЛ-1,0. Щоб котушка не "їла" на частоті перетворення, чашку з обмоткою занурюють на деякий час в резервуар з нітролаком, потім витягують і дають стекти лаку. Після цього чашку надягають на попередньо вставлений у відповідний отвір плати гвинт, що стягує, надягають другу чашку і отриману таким чином збірку стягують гвинтом з гайкою і шайбою.

Після висихання лаку висновки котушки акуратно зачищають, облуджують і припаюють до контактів плати. Потім монтують решту деталей. Датчик струму котушки L2 поміщають у магнітопровід з двох чашок 414 з фериту тієї ж марки, що і котушка L1 і такою ж діелектричною прокладкою. Для обмотки використовують провід ПЕЛ-0,5 довжиною 700 мм, просочувати її не обов'язково. Цю котушку можна виготовити і інакше, намотавши провід вказаного діаметра та довжини на стандартний дросель ДПМ-0,6, проте ефективність придушення імпульсів на частоті перетворення в цьому випадку дещо знизиться.

Стабілізатор збирають на друкованій платі з одностороннього фольгованого склотекстоліту, креслення якої показано на рис. 5.22.

Імпульсний стабілізатор, 12 вольт 4,5 ампера

Якщо ІСН буде використовуватися при максимальному струмі навантаження, транзистор VT3 необхідно встановити на тепловідводі у вигляді алюмінієвої пластини площею не менше 100 см2 і товщиною 1,5.2 мм. На цьому ж тепловідвід через ізолюючу прокладку (наприклад, слюдяну) закріплюють і комутуючий діод VD1. При струмах навантаження менше 1 А тепловідведення для транзистора VT3 і діода VD1 не потрібно, однак у цьому випадку струм спрацьовування захисту необхідно зменшити до 1,2 А, замінивши котушку L2 резистором С5-16 опором 0,33 Ом та потужністю 1 Вт.

Налагодження описаний ІСН практично не потребує. Можливо, однак, доведеться уточнити струм спрацьовування захисту, для чого провід котушки L2 слід взяти від початку більшої довжини. Припаявши його до відповідних контактів плати, поступово вкорочують до отримання необхідного струму спрацьовування захисту, а потім намотують котушку L2. Використовувати стабілізатор при струмах навантаження більше 4 А не слід. Обмеження пов'язане переважно з максимально допустимим імпульсним струмом колектора транзистора серії КТ805.

Автор: Сім'ян А.П.

Дивіться інші статті розділу Стабілізатори напруги.

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

В Антарктиці виявлено непереможні бактерії 11.02.2012

У морській воді біля берегів Антарктиди виявлено бактерії, стійкі майже всім антибіотиків.

Шведські дослідники з університету Упсали взяли зразки морської води на відстані 100-300 метрів від трьох чилійських антарктичних науково-дослідних станцій Bernardo O'Higgins, Arturo Prat та Fildes Bay. Чверть зразків містила кишкові палички, що синтезують фермент бета-лактамазу розширеного спектру, здатний нейтралізувати активність пеніцилінів, цефалоспоринів та інших бета-лактамних антибіотиків.

Ці сполуки, основний елемент молекул яких представлений бета-лактамним кільцем, є найпопулярнішими на сьогоднішній день препаратами для лікування бактеріальних інфекцій. Бактерії-носії гена бета-лактамази розширеного спектру ще небезпечніші, ніж знаменитий стійкий до метициліну золотистий стафілокок. Справа в тому, що ген бета-лактамази входить до складу плазмід - мобільних генетичних елементів, що легко передаються між бактеріальними клітинами, у тому числі різних видів. Це значно підвищує ризик спалахів стійких до лікування інфекційних захворювань, таких як епідемія кишкових інфекцій, що відбулася влітку 2011 року, викликана стійкою до антибактеріальних препаратів патогенною кишковою паличкою.

Виявлений в Антарктиці варіант гена бета-лактамази, відомий як CTX-M, нерідко зустрічається у бактерій, що населяють організм людини. Тому, швидше за все, стійкі до антибіотиків кишкові палички потрапили у воду внаслідок зливу нечистот із дослідницьких станцій. На користь цього припущення свідчить і те що, що з наближенням до станцій концентрація таких бактерій у питній воді збільшується. Результати недавнього дослідження свідчать про те, що бактерії можуть зберігати ген CTX-M навіть за відсутності антибіотиків у середовищі. Тому існує дуже велика ймовірність, що стійкі мікроорганізми, що потрапили в дику природу, можуть зберігатися в організмах тварин, що виступають в даному випадку як резервуари інфекції.

Дослідники встановили, що пінгвіни, які мешкають в безпосередній близькості від антарктичних науково-дослідних станцій, ще не інфіковані бактеріями, які продукують бета-лактамази розширеного спектру. В даний час вони займаються обстеженням чайок, що живуть на тій же території. Примітно, що чайки, що населяють узбережжя Франції, вже помічені в носії стійких мікроорганізмів.

Деякі антарктичні дослідницькі станції почали вивозити нечистоти для знезараження. Проте фахівці б'ють на сполох, оскільки виявлення стійких до антибіотиків бактерій біля берегів Антарктиди вказує на те, як далеко, як у прямому, так і переносному значенні слова, зайшла проблема.

Інші цікаві новини:

▪ Щеплення від атеросклерозу

▪ Здатність концентруватися важливіше обсягу пам'яті

▪ Стабільний двовимірний електронний газ на поверхні напівпровідника

▪ Винна пляшка з телеекраном

▪ Новий Mini Cooper EV 2024

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електроживлення. Добірка статей

▪ стаття Бліцкриг. Крилатий вислів

▪ статья Яким рідкісним словом скористався власник музею для позбавлення від повільних відвідувачів? Детальна відповідь

▪ стаття Обслуговування кранів вантажопідйомністю до 500 кг. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Модифікована антена Пташина клітка. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Імпульсний знижувальний стабілізатор, 35-46/5,1-30 вольт 4 ампери. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

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