Про простих і потужних стабілізаторів напруги. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги

 Коментарі до статті

Самостійне виготовлення потужних (а головне, простих схемотехнічних!) Стабілізаторів напруги (СН) і блоків живлення (БП) дуже актуально. Заводські потужні БП (СН) буває непросто придбати, та й ціни на ці вироби дуже високі (від десятків до сотень у.о. залежно від параметрів). Оскільки виробник робить БП не для себе, економить на всьому можливому.

Фахівці можуть зробити потужний БП на замовлення. Познайомившись із начинкою, покупець усвідомлює, що заплатив 70...90% ціни БП за дизайн (скриньку). Сучасні БП імпульсного типу можуть бути дуже складними схемотехнічно, тому навіть досвідченому спеціалісту буває складно відновити працездатність БП (а буває, що ремонт неможливий).

Про доцільність виготовлення потужного БП говорить фактор надійності, яку любитель може собі дозволити у плані "перевитрати" матеріалів (заліза міді та ін.) та комплектуючих. Тут виробник нам не конкурент, а ми не переживатимемо за перегрів будь-якого компонента чи вузла. Якщо ж потрібен потужний БП, здатний замінити у багатьох ситуаціях автомобільний акумулятор, то найчастіше вигідніше та простіше застосовувати СН безперервної дії. Справа в тому, що парк потужних радіоелектронних засобів (РЕМ) постійно зростає та оновлюється. Так, автомобільні РЕМ дуже різноманітні і дуже "ненажерливі" з енергоспоживання (аудіокомплекси, трансівери, охоронні системи, перетворювачі). Для однієї перевірки, не кажучи вже про ремонт РЕМ, потрібно мати дуже потужний БП (СН), здатний працювати зі струмами навантаження 20...30 А і більше. До речі, любителі, які повторили БП [1, рис.7], залишилися задоволені його роботою.

Про транзисторів. Щоб реалізувати практично характеристики БП [1], необхідно скористатися рекомендаціями, викладеними в [2]. Особливо зацікавило любителів питання заміни потужних транзисторів структури pnp типу КТ8102 доступними транзисторами структури npn типів КТ802, КТ803, КТ808, КТ819. На жаль, транзистори КТ8101, КТ8102 ще малодоступні для нашої глибинки. Понад те, саме у глибинку йдуть браковані КТ8101, КТ8102, їх можна виявити стрілочним омметром, т.к. вони "дзвоняться" на всі боки. Такі браковані вироби можна виявити без вимірювача [3]. Використовуємо будь-який випрямляч на 30 В та резистор 30 кОм (рис.1).

У справного транзистора амперметр нічого не зафіксує. Але навіть погані транзистори з Uке = 5 ... 10 В я не викидав. Вони здатні працювати в низьковольтних ключових схемах і як аналоги потужних стабілітронів. Практика показує, що тільки транзистори з малими витоками струмів працюють довго та безвідмовно. До речі, я вважаю, що раніше транзистори робили "на совість". Три транзистори КТ803А надійніші за один КТ8101.

Мені довелося приладом [3] перевіряти багато закордонних транзистори, там і поняття немає про такі цифри витоків, як у наших ТУ. Я також виготовив портативний вимірювач Uке.макс [4] для перевірки в умовах радіоринку, оскільки транзистори потрібно підбирати за параметрами (і придбання шлюбу неприпустимо).

Для менш дефіцитних транзисторів КТ802, 803,808, 819 потрібен запас по потужності, що розсіюється, близько 50%, особливо коли число транзисторів 5-10 і більше. Кожен транзистор має бути перевірений та підібраний для роботи в паралель. Випадковий набір транзисторів у батарею призводить до ланцюгової реакції відмов, варто лише СН добре навантажити за потужністю.

Такий захід, як збільшення емітерних опорів (на 100%), на жаль, не поширюється на випадкові екземпляри при кількості більше 5. Лише попередній відбір всіх транзисторів по h21Е і Uке. них потужність. Отже, щоб відібрати транзистори для паралельного режиму роботи, необхідно виміряти h21Е кожного транзистора при струмі Iк = Iн.макс/N, де Iн.макс - максимальний струм для всієї батареї СН; N – кількість транзисторів, включених паралельно. До речі, h21Е для всієї батареї транзисторів не повинен перевищувати 100 (але й менше 20). Тому транзистори КТ8101 і КТ8102, що мають h21Е>200, взагалі ненадійні в потужних лінійних схемах.

Але це ще не все. Потрібно перевірити транзистори по потужності, що розсіюється, тобто. включити їх на навантаження, що відповідає 50...70% від максимальної потужності, і "помучити" їх тривалий час. Більш ніж 10-річна практика показує, що дана процедура є необхідною та достатньою для тривалої та безвідмовної роботи батареї транзисторів у потужних СН. При цьому треба пам'ятати, що перегрів кристала транзистора – його "смерть". Тому перевіряти на потужність потрібно акуратно, знаючи необхідну площу тепловідведення та бажано температуру. Справа в тому, що при підвищенні температури максимальна потужність знижується, що еквівалентно зниженню потенційних можливостей БП. Зазначеним методом встановлювали до 20(!) шт. транзисторів типів КТ803, КТ808, КТ819 та ін.

До речі, якщо кожен транзистор батареї встановити на своє тепловідведення, то правильність підбору транзисторів можна перевірити за однаковим нагріванням тепловідводів.

Дуже важливо правильно вибрати напругу БП. Транзистори гріються і виходять з ладу найчастіше за мінімальної напруги (наближення до режиму короткого замикання). Перевірку роблять так: до виходу СН підключають осцилограф, а первинну обмотку силового трансформатора підключають через ЛАТР і зменшують напругу на виході ЛАТР доти, поки на виході СН з'являться пульсації. Струм у навантаженні СН при цьому має бути максимальним. Потрібно визначитися із запасом на коливання напруги електромережі. Якщо використовується мережевий стабілізатор напруги, завдання спрощується. Автор використовував для живлення потужних БП паралельний режим включення старих, але дуже надійних ферорезонансних стабілізаторів типу СН-315. Включивши паралельно 2-3 таких стабілізатори, отримуємо потужність 600...900 Вт [6].

Біда в тому, що різке підвищення напруги в мережі призводить до підвищення напруги на виході випрямляча, а отже, підвищення падіння напруги на транзисторах, що може вивести їх з ладу через теплове навантаження.

Якщо зменшити опори резисторів в емітерах до 0,1 Ом, частково вирівняти розкид параметрів транзисторів можна включенням в ланцюг бази транзисторів резисторів опором до 10 Ом. Включення цих резисторів майже завжди гарантує усунення самозбудження СН. Самовзбудження - справжній бич для більшості схем СН. Транзистори в СН при цьому згоряють миттєво, причому при потужності навантаження набагато менше номінальної.

Потужні транзистори (джерела тепла) необхідно розносити радіатором подалі один від одного. Дуже добре підходить сам корпус БП. Недолік при цьому - довгі з'єднувальні дроти між схемою СН та потужними транзисторами. Тому поблизу виведення бази кожного потужного транзистора включають дросель (20...100 мкГн). Використовуючи відрізки феритових стрижнів від контурів ВЧ-апаратури, можна самостійно виготовити такі дроселі, намотуючи провід D0,5...0,6 мм в один шар і потім заливаючи епоксидним клеєм.

Корпус БП на 30 А виготовляли з двох П-подібних алюмінієвих пластин завтовшки 2...3 мм. На нижній частині корпусу розміщували 4 (8) транзистори, на верхній - 6 (12). У дужках зазначено кількість транзисторів для потужнішого варіанту на 50 А. Великий плюс схеми [1, рис.7] у цьому, що це корпуси транзисторів з'єднані із загальним проводом схеми СН. Тому великих труднощів у плані кріплення та монтажу 10-20 транзисторів не виникає. Ще простіше ситуація з пластмасовими КТ819. Вони стоять буквально копійки, але трапляються браковані партії (не витримують за потужністю навіть 30 Вт).

Багато любителів ганяються за металевими КТ819АМ-ГМ, вважаючи їх кращими, ніж пластмасові. Але, згідно з довідковими даними, для пластмасових КТ819А-Г максимальна потужність зменшується з температурою на 0,6 Вт/°С, тобто. кожні 10° "з'їдають" 6 Вт, а в металевих цей коефіцієнт становить 1 Вт/°С, тобто. на 10 ° "з'їдається" 10 Вт! Ось у чому вигідні "старі" транзистори типу 2Т803, які тримають свої 60 Вт до 50 ° С.

А що ж із КТ8101 і КТ8102? У довідковій літературі замовчується теплові фактори, а максимальна потужність, що гарантується, справедлива тільки для температур нижче 25°С. Адже радіатор прогріватиметься на кілька десятків градусів вище!

Отже, найпростіше і дешевше встановити в потужному СН транзистори типу КТ819Б-Г з розрахунку один транзистор на кожні 2...2,5 вихідного струму (транзистори КТ803 - на один транзистор 3 А). Оскільки згинати листовий матеріал корпусу важко, то корпус виготовляють із шести частин. Так як нижня частина прогрівається сильніше, то в ній встановлюють менше транзисторів, ніж на верхній.

СН, виготовлені за такою методикою підбору транзисторів, ремонтувати доводилося дуже рідко, хіба що через недбалість власника БП (потужні БП краще нікому не давати в оренду). Крім того, СН не завадить обладнати тепловий захист: перегрівся тепловідведення, і СН відключається. Одна з перевірених часом схем термореле показано на рис.3.

Терморезистор R3 типу ММТ-4. Він є датчиком температури, тому закріплений на тепловідведення потужних транзисторів у місці, де температура максимальна. Потрібно подбати про електричну ізоляцію корпусу терморезистора R3 від тепловідведення, т.к. один із його висновків є його корпусом. Але якщо схема рис.3 живиться від окремого випрямляча, ізолювати корпус R3 не потрібно. Транзистор КТ829 можна замінити КТ972 або скласти аналог транзистора Дарлінгтон на транзисторах КТ315 і КТ815 (817). Схема некритична типу терморезистора, який при 25°З може мати опір від 1,5 до 4,7 кОм.

Як R1 краще використовувати багатооборотний резистор (їм встановлюють поріг спрацьовування: що менше його опір, то вище температура відключення). Цю схему можна встановлювати у будь-якій БП. Важливо, щоб напруга живлення перевищувала 14...15 В (напруга спрацьовування реле становить 12 В). Генератор струму рис.3 можна виконати за будь-якою відомою схемою. Добре підходить генератор струму на польовому транзисторі. Якщо потрібна підвищена стабільність порога спрацьовування, то як VD2 застосовують Д818Е, R3 збільшують до 10 кОм, підбирають R1 і R2. Робочий струм генератора струму встановлюють 11 мА. Температуру спрацьовування термозахисту встановлюють не більше 50...80°С, не вище.

Про діоди. Потужні діоди хоч і дорогі, але придбати їх легше, ніж потужні транзистори. Наприклад, Д122-40 потрібно брати як пряму полярність (без знака Х), так і зворотну (зі знаком Х). Це дозволяє замість трьох тепловідведення обійтися двома [5]. Підійдуть і "стародавні" В50, В200 та ін. Можна обійтися двома діодами та одним тепловідведенням (рис.4). Ця схема варта діодів, у яких катоди з'єднані з корпусом.

А якщо не вдалося дістати діоди з робочим струмом більше ніж 30 А? Можна обійтись і 10-амперними, включивши їх за схемою рис.5. Тільки не потрібно "вичавлювати" з діодів максимальний струм (не більше 7,5 А). Використовувалися діоди типів Д242(А), Д214(А), Д215(А), Д231(А), КД213А. Перевага надається діод з літерним індексом А, т.к. у них теплові втрати менші. Наші діоди надійніші за імпортні, у тих максимальний струм можна сміливо зменшувати в 1,5 рази, а то й більше.

Дуже зручний діод КД213А. У них катод – корпус, тому десяток таких діодів можна кріпити однією планкою. Не потрібні ізолюючі прокладки та хитромудрі фланці, що використовуються в промислових системах кріплення діодів КД2997, КД2999. Останні діоди мають робочий струм більше, ніж КД213 (КД2999 – 20 А, КД2997 – 30 А), тому для них опір резисторів зменшується до 0,02 Ом.

У цьому випрямлячі чудово працюють сучасні діоди з бар'єром Шотки. Потрібно лише відбирати екземпляри з найменшими витоками (це можна робити навіть стрілочним омметром, оскільки витоки величезні в порівнянні з кремнієвими діодами). Діоди типу КД2998 вигідніше застосовувати у мостовому випрямлячі. Для діодів Шотки не потрібні резистори, що вирівнюють, їх можна спокійно ставити в паралель (рис.6).

Про резистори. Їх кількість у схемі рис.5 може відлякати. Але зробити їх просто. Це відрізки емальованого дроту D0,6 мм завдовжки 80...100 см, намотані будь-яку оправку. Такий резистор може витримати потужність набагато більшу за 5...10 Вт.

Не слід заощаджувати на радіаторах. На кожен діод потрібно не менше 100 см2 площі радіатора, тому що при температурі вище 75 ° С максимальний середній струм потрібно знижувати.

Про фільтруючі конденсатори. Добре підходять батареї 2000 мкФЧ50, як за ціною, так і за надійністю. Їх кількість вибирають із співвідношення 1000 мкФ на кожен 1 А струму. Якщо СН часто будуть експлуатувати при струмі понад 20 А, слід передбачити запас ємності, виходячи вже зі співвідношення 2000 мкФ на 1 А струму. Ці конденсатори найбільше бояться температури та пульсацій, тому розміщувати їх потрібно у найхолоднішому місці БП. А величину пульсацій можна зменшити лише збільшенням ємності.

Про трансформатор. Використовувалися різні варіанти. Розглянемо найпростіші та найдешевші ТС-270. Магнітопровід цього мережевого трансформатора здатний віддати навантаження 500 Вт і більше. Стеля залежить від кількох факторів: діаметра дроту первинної обмотки, якості складання сердечника, і, як не дивно, наскільки "посадили" залізо. Останній фактор легко виявляється виміром струму холостого ходу (Iхх). Якщо Iхх≤0,25 А, то трансформатор у нормі. Якщо Iхх≤0,35 А, такий трансформатор напружено працював багато років. Якщо Iхх≤0,5 А, трансформатор краще використовувати при потужностях менше 270 Вт.

При потужностях до 300 Вт первинну обмотку не потрібно перемотувати. Але оскільки в цьому випадку потрібна потужність близько 600 Вт, то використовувалися два трансформатори ТС-270. Первинні обмотки з'єднували паралельно, а вторинні – послідовно (на одному – обмотка IIа, на іншому – IIб).

Зазвичай для 30-амперного варіанта кожну з обмоток намотують подвійним дротом D1,8...2,2 мм або потрійним D1,5 мм.

Складена з урахуванням всього вищесказаного схема СН показано на рис.7.

(Натисніть для збільшення)

література:

1. Зизюк О.Г. Прості потужні стабілізатори напруги// Електрик. 2001. - №9, 10.
2. Зизюк О.Г. Про блок живлення та ІОН// Електрик. – 2003. – №2.
3. Зизюк О.Г. Підбір транзисторів для потужних УМЗЧ//Радіоаматор. 2001. – №6.
4. Зизюк О.Г. Переносний варіант вимірювача Uке.макс//Електрик. 2002. – №8.
5. Зизюк О.Г. Про ремонт та модернізацію двоконфорочних електроплиток побутових типу ЕЛТ-2-2,0/220 "ТЕЛПА-2М" і не тільки про це//Електрик. – 2003. – №10.
6. Зизюк О.Г. Стабілізація напруги на селі//Радіоаматор. – 2002. – №12.

Автор: А.Г. Зизюк

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 Ліси майбутнього 06.09.2006 На експериментальних полях Ланкастерського університету (Англія) стоять 20 скляних куполів, під кожним – лісовий ґрунт, чагарники та дерева. В атмосферу куполів додають двоокис вуглецю в концентрації, яка, за прогнозами екологів, виникне в атмосфері Землі через діяльність людини через 25, 50 або 95 років. Вчені перевіряють теорію, за якою підвищення вмісту вуглекислого газу в повітрі призведе до посиленого зростання дерев і вони поглинуть надлишки. Досвід ще не закінчено, але поки що начебто виходить, що надії не виправдаються. Підвищений вміст CO2 у повітрі стимулює ґрунтові бактерії, які прискорюють переробку ґрунтової органіки та викидають в атмосферу додаткову кількість вуглекислого газу.

Інші цікаві новини:

▪ Електронні новинки на службі в Іраку

▪ Віртуальна реальність як заспокійлива під час операції

▪ Full HD КМОП-матриця для промислового застосування

▪ Драйвер жорсткого диска діаметром 0,85 дюйми з ємністю до 4 Гбайт

▪ Встановлено зв'язок запахів із спогадами

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Зорові ілюзії. Добірка статей

▪ стаття Що стосується підлості. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке тайфун? Детальна відповідь

▪ стаття Водяника чорноплідна. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Асфальтові маси. Прості рецепти та поради

▪ стаття Дев'ятивольтове джерело живлення Крона, 9 вольт 100 міліампер. 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