|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ ШИ-стабілізатор струму
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор Пристрій, про який йдеться у цій статті, забезпечує стабільний струм у навантаженні (середнє значення). Його вихідний струм - імпульси з постійною амплітудою та змінною шпаруватістю. Подібні пристрої, на думку авторів, можна використовувати, наприклад, для заряджання акумуляторів та електрохімії. В даний час імпульсні стабілізатори завдяки своїй високій економічності та оптимальним масогабаритним показникам витісняють пристрої лінійного регулювання. Один з ефективних способів регулювання напруги та потужності на навантаженні - широтно-імпульсне (ШІ) управління, коли частота імпульсів залишається незмінною, а варіюється їхня шпаруватість. Саме так регулюється вихідна напруга у більшості імпульсних джерел живлення, у тому числі й найсучасніших телевізійних приймачах та іншій апаратурі. Проте існують пристрої, де необхідно стабілізувати не напругу, а струм у навантаженні - нитки розжарювання (підігрівача) у кінескопі та освітлювальних приладах, при керуванні процесами гальванізації та електролізу та для заряджання автомобільних акумуляторних батарей. ШИ-стабілізатор струму, що описується, може бути використаний при вирішенні перерахованих завдань.
Основні технічні параметри
Принцип дії такого стабілізатора, функціональна схема якого представлена на рис. 1, надзвичайно простий. Генератор постійного струму G1 через вимірювальний елемент Е1 і S1 комутатор підключений до навантаження Rн. Комутатор управляється формувачем тривалості імпульсу E2. Сигнал включення формувача (а отже, і комутатора) виробляє генератор імпульсів G2. При досягненні необхідного значення вихідного струму сигнал з вимірювального елемента Е1 через підсилювач A1 впливає формувач E2, який відключає комутатор. Генератор G2 управляє частотою імпульсів, а формувач E2 – їх шпаруватістю. Таким чином, змінюючи шпаруватість комутуючих імпульсів, можна регулювати середнє значення вихідного струму в ланцюзі навантаження. Як видно із рис. 1, ШІ-стабілізатор струму складається з п'яти елементів. Але необхідність у деяких сервісних функціях (захист від замикань у ланцюзі навантаження, індикація робочого та аварійного режимів) дещо ускладнює пристрій (рис. 2).
Імпульсні перешкоди вхідної напруги згладжують конденсатор фільтра С1. Оскільки вхідна напруга перевищує допустиму для живлення мікросхеми DD1, резистор R22 та стабілітрон VD1 формують необхідну напругу, яку додатково фільтрують конденсатори С2 та C3. Генератор на одноперехідному транзисторі VT1 виробляє імпульси експоненційної форми з частотою проходження близько 200 Гц (рис. 3, діаграма 1). Частоту імпульсів можна регулювати добіркою резистора R1, конденсатора C4, а також зміною опору резистора R2. Транзистори VT2, VT3 формують крутіші фронти і спади цих імпульсів і доводять їх амплітуду до напруги живлення мікросхеми (рис. 3, діаграма 2) для керування тригером (входи S1 і R1 мікросхеми DD1). Оскільки при включенні напруги живлення затриманий на невеликий час ланцюгом C5L1 імпульс, що подається на входи S1, S3, S4 тригерів, встановлює на виходах 1, 3, 4 високий рівень, транзистор VT7 закритий, а відкритий транзистор VT8 через резистор R20 підключає до мін джерела живлення бази транзистора VT9. Струм від блоку живлення починає проходити ланцюгом: вимірювальний резистор R11, транзистор VT9, навантаження. Після зарядки конденсатора С4 перший імпульс від генератора входу S1 не змінить стан тригера (S1-R1), на виході 1 мікросхеми залишається високий рівень. Струм навантаження створює на вимірювальному резистори R11 падіння напруги, яке через резистори R12, R13 прикладено до зашунтованого конденсатором С6 емітерного переходу транзистора VT5. Форма напруги з його основі показано на рис. 3, діаграма 3. У початковий момент конденсатор розряджений, а транзистор VT5 закритий. Через деякий час після початку заряджання напруга на емітерному переході транзистора VT5 досягає рівня його відкривання. Конденсатор С6 розряджається. На резисторі R9, отже, і вході R1 мікросхеми DD1 формується імпульс напруги (рис. 3, діаграма 4). На виході 1 встановлюється низький рівень транзистор VT7 відкривається і замикає емітерний перехід транзистора VT9. Струм через навантаження припиняється. З приходом від генератора транзисторі VT1 наступного імпульсу процес повторюється. Підлаштування резистором R13 змінюють момент відкривання транзистора VT5 і, отже, регулюють середнє значення струму навантаження, форма імпульсів якого показана на рис. 3, діаграма 5. Оскільки обране амплітудне значення вихідного струму становить 6 А, для імпульсного струму зі шпаруватістю, що дорівнює 2, слід відрегулювати його середнє значення 3 А. Стабілізація струму здійснюється в такий спосіб. Зі зменшенням опору навантаження вихідний струм збільшується. Це викликає збільшення падіння напруги на вимірювальному резисторі R11, що призведе до більш раннього відкривання транзистора VT5 і зменшення тривалості імпульсів вихідного струму. В результаті середнє значення струму навантаження залишиться постійним, рівним 3 А. Аналогічно відбувається стабілізація при збільшенні вихідного струму, викликаному підвищенням напруги живлення на вході пристрою. З зменшенням амплітудного значення струму навантаження, обумовленим або зменшенням напруги живлення, або збільшенням опору навантаження, шпаруватість імпульсів струму зменшується, і його середнє значення залишається колишнім. Функцію захисту стабілізатора від замикань у навантаженні виконує вузол на транзисторі VT4. У разі збільшення вихідного струму до 20 А падіння напруги на резистори R11 стає достатнім для включення стабілітрона VD2. Транзистор VT4, що відкрився, формує на резисторі R14 імпульс напруги, що подається на входи R3, R4 мікросхеми DD1. Конденсатор С7, що шунтує резистор R14, послаблює імпульсні перешкоди в ланцюзі захисту. На виході мікросхеми 3 з'являється низький рівень. Раніше відкритий транзистор VT8 закривається, за винятком проходження базового струму транзистора VT9. Наступні імпульси входу S1 мікросхеми фіксують високий рівень на її виході 1 і закритий стан транзистора VT7, тому транзистор VT9 залишається закритим. Струм у навантаженні припиняється і стає можливим тільки після вимкнення та повторного включення стабілізатора. Оскільки входи мікросхеми S3, S4 і R3, R4 об'єднані попарно, на її виходах 3 і 4 одиничний та нульовий сигнали з'являються синхронно. Відкритому стану транзистора VT8 відповідає високий рівень на виході 4; світлодіод HL1 вимкнено. При спрацьовуванні захисту ланцюга HL1, R18 протікає струм і світлодіод сигналізує про аварійний режим. Для індикації робочого режиму використаний транзистор VT6: струм проходить по колекторному ланцюгу - послідовно з'єднаним струмообмежувального резистори R21 і світлодіоду HL2, світіння якого свідчить про протікання струму навантаження. У стабілізаторі струму застосовано постійні резистори МЛТ; підстроювальні резистори R2 і R13 - СП3-38б. Резистор R11 може бути або саморобний дротяний або заводського виготовлення потужністю не менше 4 Вт. Конденсатор С2 - К50-35, решта - керамічні К10-17-1б, можлива їх заміна на КМ, КЛС та ін. Дросель L1 - високочастотний - ДМ-0,2 індуктивністю від 60 до 200 мкГн. Стабілітрон VD1 - будь-який з напругою стабілізації 12...14 В. Світлодіод HL1 бажано вибрати з червоним кольором світіння: АЛ307А, АЛ307АМ, АЛ307Б, АЛ307БМ або серії АЛ102, а світлодіод HL2 - зеленим або жовтим: АЛ307. Замість мікросхеми К307ТР561 можна встановити К2ТР564, якщо за допомогою пінцет попередньо відформувати її висновки. Одноперехідний транзистор - КТ2 з будь-яким літерним індексом; у крайньому випадку його можна замінити на загальновідомий аналог із двох малопотужних кремнієвих транзисторів різної структури. Транзистори КТ117А та КТ208В замінні на прилади серій КТ312, КТ361 та КТ3107, КТ315 відповідно з будь-яким буквеним індексом. За коефіцієнтом посилення добірка транзисторів не потрібна. Потужний складовий транзистор КТ3102 також може бути з будь-яким індексом, але якщо їх кілька, бажано після вимірювань вибрати з найменшою напругою насичення колектор-емітер при струмі колектора 825...3 А. Всі елементи, крім транзистора КТ825, змонтовані на друкованій платі з одностороннього фольгованого склотекстоліту товщиною 1...1,5 мм розмірами 80x45 мм. Транзистор КТ825 встановлюють на тепловідведення з поверхнею, що охолоджує, близько 200 см2. Для налагодження пристрою потрібно потужне лабораторне джерело живлення з допустимим струмом не менше 10 А, наприклад, Б5-21. Припустимо, що при струмі в навантаженні I = 6 А напруга на ньому досягає 15 В і більше в залежності від температури навколишнього повітря (розчину) та концентрації розчину. З закону Ома легко розрахувати опір еквівалента навантаження R = U/I = 2,5 Ом. Потужність резистора Р = I ( U = 90 Вт. Цій умові задовольняють чотири паралельно з'єднаних резистора ПЕВТ-25 опором 10 Ом. Для виключення пошкодження елементів пристрою великим струмом налагодження слід проводити в два етапи. На першому - підключають еквівалент навантаження - 2 опором 100 Ом, струм навантаження в цьому випадку становитиме близько 150 м. Щоб створити на вимірювальному резисторі R11 падіння напруги близько 1, його опір слід вибрати рівним 6,8 Ом, потужність - 0,25 Вт. Після приєднання розрахованих елементів (R11=6,8 Ом, Rн=100 Ом) починається перший етап налагодження. Включають живлення та вимірюють напругу на стабілітроні VD1, яка повинна становити 12...14 В. За допомогою осцилографа контролюють імпульси на базі транзистора VT2, при необхідності резистором R2 регулюють період їхнього прямування Т=5 мс. За відсутності посилених імпульсів на колекторах транзисторів VT2 та VT3 доведеться підібрати резистор R5. Потім контролюють імпульси на колекторі транзистора VT5 та визначають інтервал регулювання резистором R13. Осцилограф перевіряють наявність і форму імпульсів струму на еквіваленті навантаження: резистором R13 встановлюють форму імпульсів "меандр", при цьому повинен світитися світлодіод HL2 "Робота". Зміна напруги від блока живлення має призводити до зміни шпаруватості імпульсів відповідним чином. Короткочасно резистором опором 18 Ом шунтують еквівалент навантаження (таке навантаження створює струм у вихідний ланцюга 0,6 А і відповідне йому падіння напруги на вимірювальному резисторі 4, яке дорівнює падінню напруги на резисторі R11 опором 0,2 Ом при тоці. Імпульси на навантаженні повинні зникнути, і ввімкнеться світлодіод HL20 "Аварія". Після вимкнення блоку живлення та повторного ввімкнення нормальна робота пристрою повинна відновитися. Якщо захист від замикань не спрацьовує, необхідно підібрати стабілітрон VD1 та резистор R2. У цьому перший етап налагодження завершується. На другому етапі встановлюють резистор R11 із зазначеним на рис. 2 опором та підключають еквівалент навантаження опором 2,5 Ом. Резистор R20 тимчасово перемикають від колектора транзистора VT8 до його емітера. Після включення блока живлення вимірюють падіння напруги на резистори R11, навантаженні, ділянці емітер-колектор транзистора VT9. Воно має становити 1,2, 15 і 1,5...2,5 відповідно. Змінюючи напругу на виході блоку живлення по моменту входження транзистора VT9 режим насичення, визначають мінімально необхідну напругу живлення пристрою. Блок живлення (для підвищення ККД бажано застосувати імпульсний), з яким припускають експлуатувати ШІ-стабілізатор, слід відрегулювати на цю напругу, а потім підключити його замість лабораторного: падіння напруги на перерахованих елементах має залишитися тим самим. Його невідповідність вказує на недостатню потужність імпульсного блоку живлення. Якщо потужність блоку достатня, відновлюють підключення резистора R20, замість еквівалента навантаження приєднують реальне навантаження та амперметр на 5 А. Резистором R13 струм навантаження встановлюють рівним 3 А, після чого амперметр можна відключити. Пристрій готовий до експлуатації. Автори: В.Жуков, В.Косенко, С.Косенко, м.Воронеж
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Фізична теорія надпровідності поставлена під сумнів ▪ Симулятор для розробки автомобільних покришок ▪ Земля та Місяць утворені зі схожих матеріалів ▪ Водовугілля для систем опалення
▪ розділ сайту ВЧ підсилювачі потужності. Добірка статей ▪ стаття Грати у бірюльки. Крилатий вислів ▪ стаття Як вимірюється глибина океану? Детальна відповідь ▪ стаття Медичні банки. Медична допомога ▪ стаття І знову срібна вода. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Електрика очищає брудну воду. Хімічний досвід
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page