Підсилювач потужності із трьома станами. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

У статті описано нереверсивний підсилювач потужності, який працює на постійному струмі в режимі перемикання на активно-індуктивне навантаження. З метою зменшення енергоспоживання після спрацьовування виконавчого механізму навантаження переводять з номінальної постійної напруги у третій стан - режим імпульсного живлення з нерегульованою шпаруватістю.

Активно-індуктивні навантаження (соленоїди, муфти, електромагніти, реле та ін.), що працюють на постійному струмі, широко застосовують як на виробництві, так і в побуті. Більшість таких навантажень працюють у режимі "включено-відключено", підключають їх через підсилювачі, і вони не вимагають реверсу (зміни знаку вихідної напруги). Зазвичай такий підсилювач працює в релейному режимі, коли сигнал керування приймає тільки два крайні значення, що відповідають або відсутності струму в навантаженні, або номінальному струму. Розмір тягового зусилля виконавчого механізму забезпечується номінальним струмом навантаження. Після того як виконавчий механізм спрацював, провідність його магнітного ланцюга збільшується, і для підтримки його в робочому стані струм навантаження необхідно зменшити, якраз удвічі в порівнянні з номінальним струмом, що дозволить економити електроенергію.

Релейний режим роботи підсилювача виключає третій стан ланцюга навантаження без додаткового баластного резистора, який гасить частину напруги навантаження, або без додаткового джерела живлення з напругою, що дорівнює половині від номінального. Такі підсилювачі описані, наприклад, [1], і відомі під різними назвами. Наявність баласту чи додаткового джерела живлення є основним недоліком таких схем.

Пристрої, описані нижче, після включення режим номінальних струмів через деякий заданий час переходять у третій стан, при якому на навантаженні встановлюється частина номінальної напруги, причому нерегульована величина останнього виходить в результаті зміни відносної тривалості імпульсної напруги на навантаженні, тобто. шляхом широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) підсилювача. Управління підсилювачем ведуть від ШІМ-модулятора, що працює на певній частоті, яка залежить від постійного часу навантаження.

(Натисніть для збільшення)

Основні технічні характеристики пристрою:

• Номінальний струм навантаження, А, не більше.......2
• Номінальна напруга навантаження, В.......24...27
• Напруга управління, У, не менее.......9
• Струм управління, мА, не менше.......2
• Робочий струм навантаження після спрацьовування пристрою, не менше.......0,5Іном
• Час утримання номінального струму навантаження, з, не більше.

Пристрій (рис.1) складається з підсилювача потужності (РОЗУМ) на транзисторах VT1 і VT2, що працює в режимі перемикань, і логічної схеми DD1, що управляє ним, виконаної на одному корпусі мікросхеми К561ЛН2. Живлення мікросхеми здійснюється від вхідного сигналу, причому брязкіт вхідного сигналу для надійної роботи пристрою повинен бути відсутнім. На інверторах DD1.1 та DD1.4 виконано схему затримки вхідного сигналу, на інверторах DD1.2, DD1.3 та DD1.5 - схема генератора прямокутних імпульсів, який може забезпечити як необхідну частоту (конденсатор С2), так і відносну тривалість імпульсів (Резистори R3, R4). Діод VD4 виконує роль схеми антизбігів, а інвертор DD1.6 використовується для отримання необхідної величини та фази сигналу, що управляє РОЗУМ. Діоди VD5, VD6 захищають підсилювач у разі короткого замикання навантаження, яке шунтується зворотним діодом VD7.

Працює пристрій в такий спосіб. У вихідному стані вхідна напруга не подано, мікросхема не запитана, напруга, що управляє, на вхід РОЗУМ не надходить, навантаження знеструмлена. При подачі на вхід пристрою напруги управління на DD1 надходить напруга живлення, починається заряд конденсатора С1, і до моменту появи на конденсаторі напруги, що дорівнює пороговому напрузі перемикання інвертора (tвкл=0,7R1C1), напруга на виході 12 дорівнює лог."0". Одночасно на виході генератора 6 з'являється прямокутна напруга зі шпаруватістю, що дорівнює 2, але до моменту спрацьовування схеми затримки на виході 10 інвертора DD1.6 зберігається напруга лог."1". РОЗУМ включається, навантаження живиться номінальною напругою. Ця напруга утримується на навантаженні до моменту закінчення перехідних процесів і може змінюватись від десятих часток секунди до декількох секунд вибором конденсатора С1. Після спрацьовування схеми затримки при лог."1" на виході генератора 6 з'являється лог."1" на вході 11 інвертора DD1.6 і відповідно лог."0" на його виході 10. РОЗУМ закривається, напруга з навантаження знімається.

Поява лог."0" на виході генератора приведе знову до включення РОЗУМ, на навантаження Y1 знову буде подано напругу і т.д. Якщо на виході генератора є прямокутні імпульси зі шпаруватістю 2, то на навантаженні буде напруга, що дорівнює 0,5 Uном. Навантаження живиться модульованою за тривалістю імпульсною напругою з постійною частотою прямування.

Як відомо [2], в активно-індуктивному навантаженні струм може протікати безперервно через транзистор від джерела живлення, а при закритому транзисторі під дією ЕРС самоіндукції через діод, що шунтує навантаження. Середня напруга на навантаженні неза-

 висимо від величини індуктивності Uн = kUп, де k - тривалість імпульсу по відношенню до періоду повторення імпульсів (величина зворотна шпаруватості); Uп – напруга джерела живлення навантаження. Зі збільшенням відношення постійного часу навантаження = Lн/Rн до періоду повторення імпульсів настає режим безперервних струмів навантаження. З урахуванням мінімальних пульсацій струму в навантаженні тривалість імпульсу повинна становити

tі =? / (5 ... 7). (1)

Частота імпульсів вибирається у межах від кількох десятків до кількох сотень (і навіть тисяч) Гц залежно від постійного часу τ.

Основні технічні характеристики пристрою за рис.2:

• Номінальний струм навантаження, А, не більше.......2
• Номінальна напруга навантаження, В.......24...27
• Напруга управління, У, не менее.......9
• Струм управління, мА, не менше.......2
• Робочий струм навантаження після спрацьовування пристрою, не менше.......0,5Іном
• Час утримання номінального струму навантаження, з, не більше.
• Напруга між входом і виходом, не більше.......100

У показаних на рис.1 і рис.2 пристрої частота імпульсів становить 50 Гц, що підходить для великого класу активно-індуктивних навантажень, для яких дотримується умова (1).

У схемі рис.2 у модулі А1 стосовно схеми рис.1 необхідно: 1) перемичку 4-5 зняти; 2) встановити перемичку 4-6; 3) на місце діода VD4 встановити перемичку; 4) встановити R5 = R6 = 9,1 кОм.

Працює пристрій аналогічно вищеописаному за рис.1.

Схеми, показані на рис.3,4,5 є варіантами основної схеми рис.1, але з такими змінами в модулі А1:

Для рис.3 у модулі А1 необхідно: 1) перемичку 4-5 зняти; 2) встановити перемичку 4-6; 3) на місце діода VD4 встановити перемичку; 4) встановити R5 = R6 = 3,9 кОм; С1 = 0,47 мкф; С2 = 0,01 мкф.

Для рис.4 у модулі А1 необхідно: 1) перемичку 4-5 зняти; 2) встановити перемичку 4-6; 3) на місце діода VD4 встановити перемичку, замість резисторів R5, R6 встановити діоди катодом до виходу мікросхеми; 4) встановити С1 = 0,47 мкф; С2 = 0,01 мкф.

Для рис.5 у модулі А1 необхідно: 1) перемичку 4-5 зняти; 2) встановити перемичку 4-6; 3) на місце діода VD4 встановити перемичку; 4) встановити С1 = 10 мкФ; С2 = 0,1 мкФ; R5 = R6 = 3,9 кОм.

Схему рис.3 випробовували з навантаженням у вигляді реле РЕН34 (паспорт ХП4.500.030-01) з номінальною напругою 12, опором обмотки 75 Ом і струмом спрацьовування 160 мА. При встановленні в схему модуля А1 конденсатора С1 = 0,1 мкФ на виході генератора встановлювалася прямокутна напруга з частотою 50 Гц. При цьому реле вібрувало. Коли замість резисторів R3, R4 впаяли змінний резистор опором 220 кОм, на обмотці реле встановилася напруга з тривалістю імпульсу 15 мс, паузи 25 мс, і брязкіт реле припинився, струм в обмотці реле став безперервним (140 ,10,4 В (економічність режиму при цьому не досягнуто). Якщо встановити номінали: R2 = 82 кОм; R3 = 200 кОм; С2 = 0,01 мкФ, то прямокутна напруга слідує з частотою 400 Гц, брязкальця контактів немає. Середнє значення напруги на обмотці 6, струм в обмотці безперервний і дорівнює 80 мА. У цьому випадку досягнуто економічності режиму.

Схему рис.4 можна використовувати для управління малопотужним активно-індуктивним навантаженням, робочий струм якого відповідає вхідному струму при лог. "0" на виході мікросхеми.

Схему рис.5 можна використовуватиме управління лампою розжарювання. Спочатку на навантаження надходить частина напруги, а після прогрівання нитки напруження напруга стає номінальною.

Деталі. Усі резистори у схемах типу МЛТ. Резистори потужністю 0,25 Вт у модулі А1 можна замінити резистори потужністю 0,125 Вт, але габарити модуля це не зменшить. Маломощние діоди можна замінити на КД102, КД103, діод КД226 - КД213А. Конденсатори типу К739, К73-17 МБМ. Електролітичний конденсатор типу С1 типу К52, К53, К50-16, К50-24. Частоту генератора зручно вибирати конденсатором С2.

Пристрої, описані вище, можна застосовувати на виробництві різних типів виконавчих пристроїв, але надійність їх роботи в неномінальних режимах повинна бути перевірена на практиці. Зокрема їх застосування залежить від повторно-часового режиму роботи виконавчого механізму.

література:

1. Арнольдов С. Електронний комутатор електромагнітів з малим енергоспоживанням // Радіоаматор. -1995. -№11. - С.11.
2. Коссов О. Підсилювачі потужності на транзисторах у режимі перемикань. М: Енергія, 1971.

Автор: В.А.Єрмолов

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 Обчислено смертельну дозу шоколаду 12.09.2020 Міжнародна група вчених визначила, скільки шоколаду можна їсти на день без шкоди для організму. Зовсім виключати улюблені ласощі з раціону не варто, оскільки шоколад містить багато корисних елементів. При помірному вживанні шоколаду знижується ризик розвитку ішемічної хвороби серця, підвищується рівень "хорошого" холестерину. Також шоколад блокує запальні процеси, покращує стан судин. Позитивні властивості шоколаду пояснюються вмістом у продукті таких корисних речовин, як катехін, проціанідин та епікатехін. Найкориснішим шоколадом є той, у якому найнижчий вміст цукру та найвищий вміст какао. Йдеться про гіркий (темний) шоколад. Також слід стежити за обсягом споживаного продукту. Безпечна денна доза темного шоколаду становить 50 грамів, а молочного – 20 грамів. Медиками розрахована певна доза вживання шоколаду, перейшовши яку людина може померти: 3 г на кожен кілограм людини. Наприклад, якщо вага людини становить 70 кг, то 17 кг шоколаду може стати смертельною дозою для людини. Однак на практиці були відомі випадки, коли, з'їдаючи 5 кг шоколаду, людина вмирала. Дітям, які не досягли 10-річного віку, особливо не рекомендується вживати більше 1 кг шоколаду на день.

Інші цікаві новини:

▪ Нові відеокамери JVC замість плівки використовують жорсткі диски

▪ Папір багаторазового користування

▪ Безпілотний автомобіль вирахує лихачів

▪ Сітківка ока допоможе витримати зміну часових поясів

▪ Клей – не відірвеш

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електрику. ПУЕ. Добірка статей

▪ стаття Мігель де Унамуно. Знамениті афоризми

▪ стаття На кого полюють шимпанзе, використовуючи дерев'яні подоби копій? Детальна відповідь

▪ стаття Робота на пральній машині. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Жива та мертва вода. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Випрямляч для живлення підсилювача ЗЧ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

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

www.diagram.com.ua
2000-2024