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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Raddrizzatore per correnti elevate con basse perdite. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori L'insolito raddrizzatore CA descritto è destinato all'uso laddove sono richieste basse tensioni regolate con correnti relativamente elevate e basse perdite. Un esempio di applicazione è l'alimentazione degli elementi Peltier utilizzati nei sistemi di raffreddamento, dove, inoltre, è necessario regolare la temperatura. Altri esempi di utilizzo di un simile raddrizzatore sono i bagni galvanici e i saldatori a bassa tensione. Quando si ricevono basse tensioni di alimentazione nei raddrizzatori, si presenta il problema della caduta di tensione sui diodi raddrizzatori a semiconduttore, causata dal materiale semiconduttore utilizzato nei diodi (0,6...0,9 V nei diodi al silicio), che ha un effetto tanto maggiore quanto più bassa è la tensione di alimentazione. tensione raddrizzata. C'è un problema di rimozione del calore a correnti di carico elevate. Quando è necessario regolare anche la tensione di uscita, si ricorre all'uso di uno stabilizzatore di tensione in serie, la cui caduta di tensione alla giunzione del transistor di controllo si aggiunge alla caduta attraverso i diodi raddrizzatori di qualche volt in più, il che porta a inutile dissipazione di potenza, l'efficienza del dispositivo, mentre non supera il 50%. La figura (Bild 1) mostra un circuito raddrizzatore tratto da una raccolta di brevetti della DDR [1], che può ridurre significativamente le perdite di potenza.
Si tratta principalmente di un raddrizzatore a onda intera con un punto medio, caratteristico e noto come raddrizzatore con due diodi e una presa dal centro dell'avvolgimento del trasformatore. Qui i diodi raddrizzatori vengono sostituiti da giunzioni emettitore-collettore dei transistor di regolazione (VT1 e VT2). Ciò fornisce un vantaggio rispetto ai diodi, poiché la caduta di tensione sulle giunzioni emettitore-collettore per i moderni transistor planari ad alta potenza è solo 0,1 ... Inoltre, quando si utilizzano transistor come elementi controllati, diventa possibile regolare la tensione raddrizzata in uscita, ovvero mediante troncamento di fase.
Durante il semiciclo positivo, la corrente scorre attraverso VD1, commuta i contatti S (S - il primo all'estrema destra, secondo lo schema, posizione), il resistore R e il diodo VD4 nel circuito base-emettitore VT2. Allo stesso tempo, VT2 viene controllato, a seguito del quale si apre il ramo inferiore del raddrizzatore e il condensatore C viene caricato. Durante il semiciclo negativo, il transistor VT1 è controllato tramite il diodo VD2, S, R e VD3, che apre il ramo superiore del raddrizzatore. Poiché stiamo parlando di un raddrizzatore a onda intera, in cui la caduta di tensione residua attraverso le giunzioni emettitore-collettore dei transistor è molto piccola, anche la potenza dissipata sui transistor è piccola, pari alla caduta di tensione sulla giunzione emettitore-collettore moltiplicato per la corrente che scorre in questo circuito. Se la potenza di dissipazione è bassa, il dissipatore può essere anche piccolo, e se il polo negativo del raddrizzatore può essere collegato anche alla custodia metallica del dispositivo alimentato, allora i transistor di controllo possono essere avvitati con i collettori direttamente al telaio senza guarnizioni isolanti. Consideriamo ora la possibilità di regolare la tensione di uscita del raddrizzatore utilizzando una catena di diodi VD5...VDn, commutati dall'interruttore S, eseguendo il taglio di fase (Bild 2). I transistor, in questo caso, iniziano a condurre non immediatamente dall'inizio del corrispondente semiciclo della tensione alternata, ma dopo un certo tempo, quando il valore istantaneo dell'ampiezza della tensione nel semiciclo supera la somma dei valori diretti tensioni dei diodi accesi. Di conseguenza, minore è il tempo di apertura dei transistor, minore è la tensione a cui può essere caricato il condensatore di filtro C. Naturalmente, l'effetto dell'apertura ritardata e della chiusura anticipata dei transistor dipende dalla caduta di tensione diretta sui diodi VD1... VD4 e sulla tensione di apertura dei transistor VT1 e VT2. In questo caso è meglio utilizzare diodi al germanio a causa della bassa caduta di tensione diretta su di essi, ad esempio diodi da 0,1 A o 1 A della serie GY. I diodi con barriera Schottky si rivelano qui più moderni, ma i risultati ottenuti con essi non sono migliori, ma peggiori, rispetto ai buoni vecchi diodi al germanio, soprattutto perché non tutti possono ancora ottenere diodi Schottky. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla tensione inversa massima consentita delle giunzioni base-emettitore VT1 e VT2. Se questa tensione viene superata, la corrente proveniente dall'estremità esterna corrispondente dell'avvolgimento secondario del trasformatore di potenza fluirà attraverso la giunzione emettitore-base bloccata (come corrente di stabilizzazione (o "corrente di rottura a valanga") nel diodo Zener) e da lì attraverso la giunzione base-collettore accesa nella direzione in avanti del flusso di corrente, - direttamente all'uscita del raddrizzatore. In questo caso, ovviamente, non si può parlare di regolazione da parte dei transistor e sono danneggiati. Il valore della tensione di picco su qualsiasi metà dell'avvolgimento secondario non deve superare la tensione inversa ammissibile della giunzione emettitore-base (Ueff * 3 2), che deve essere compresa tra 6 ... 9 V. Si consiglia prima di installare i transistor nel circuito, misurare la tensione inversa consentita delle giunzioni base-emettitore (e, probabilmente, poiché il circuito è simmetrico, selezionare una coppia di transistor con gli stessi parametri). Il metodo per misurare questa tensione è semplice: è necessario accendere la giunzione base-emettitore nella direzione opposta (direzione di blocco al passaggio di corrente continua) attraverso un resistore e misurare la tensione alla giunzione allo stesso modo della la tensione di stabilizzazione è determinata su un diodo zener convenzionale. Aumentiamo la tensione fornita a un resistore collegato in serie (ad esempio con una resistenza di 1 kohm) e alla giunzione base-emettitore ("più" all'emettitore, se si tratta di un transistor npn), su un voltmetro collegato in parallelo alla giunzione osserviamo il valore della massima tensione inversa, quando cessa di aumentare sensibilmente all'aumentare della tensione di alimentazione. Quest'ultima circostanza (la tensione inversa ammissibile piuttosto bassa della giunzione base-emettitore) limita la tensione di uscita massima del circuito raddrizzatore pilotato a 5 volt. Il valore della resistenza R = 200 ohm è stato scelto come compromesso per una tensione di uscita fino a 5 V con correnti di carico di 1...2 A: il suo valore troppo piccolo porta a perdite inutili nel resistore stesso (antieconomico), mentre un valore un valore elevato non consente l'apertura completa dei transistor, per cui aumentano anche le perdite (ora sui transistor di regolazione). I transistor devono avere la tensione inversa base-emettitore più alta possibile e il guadagno di corrente più alto possibile. Se vengono utilizzati transistor pnp (ad esempio KT818), tutti i diodi e il condensatore del filtro all'ossido devono essere "invertiti" e la polarità della tensione di uscita cambierà. Si può andare oltre e, invece di una regolazione discreta della tensione di uscita, utilizzarne una dolce, installando al posto dei diodi VD5...VDn e dell'interruttore S, la stessa conduttività di VT1/VT2 (collettore al punto di connessione dei diodi VD1 e VD2, emettitore al resistore R) e un potenziometro, la cui uscita dovrebbe essere collegata alla base del transistor aggiuntivo e i terminali esterni al collettore e all'emettitore di questo transistor. Sono possibili anche altre inclusioni con caratteristica cadente (analogo a un dinistor). Per lo sperimentatore c'è un ampio campo di attività. Letteratura
Traduzione: Viktor Besedin (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru, Tyumen; Pubblicazione: cxem.net
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