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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentatore stabilizzato a tiristori con possibilità di regolazione e protezione da sovracorrente. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Porto all'attenzione dei lettori un regolatore di tensione regolabile a tiristori con protezione da sovraccarico. Questo design sarà molto efficace quando si alimentano carichi che non sono critici per l'alimentazione dell'ondulazione della tensione, ad esempio per i motori CC e qualsiasi altro dispositivo che consuma molta energia e richiede una tensione di alimentazione stabile (valore medio) con la possibilità di regolazione. Le sue caratteristiche tecniche limitanti sono determinate dalle caratteristiche di due frammenti del circuito: un tiristore e un ponte raddrizzatore. Il sistema di controllo è universale, è progettato e realizzato in modo tale da escludere dalla progettazione elementi costosi e/o scarsi. Lo schema funzionale è mostrato in Fig.1.
Voglio avvertirti subito che i tentativi di alimentare l'intero sistema da un'unica fonte non hanno avuto successo. L'interferenza di vari circuiti tra loro attraverso l'alimentazione è troppo grande, il che degrada notevolmente la stabilità della tensione di uscita. E la creazione di un alimentatore con bassa impedenza di uscita in questo progetto è ingiustificata in termini di costi e numero di elementi. Lo schema del circuito è mostrato in Fig. 2, dove R1, R2, R4 sono i resistori di spegnimento dei circuiti di potenza e la resistenza R4 può essere circa cinque volte maggiore della resistenza R1, R2 a causa della corrente assorbita dal condensatore C3, che ha la forma di un breve impulso. Il resto del tempo C3 è in carica.
I resistori possono essere calcolati utilizzando la legge di Ohm per qualsiasi tensione di alimentazione dell'unità. Generalmente R \uXNUMXd (U - Ust) / I, dove R è la resistenza richiesta; U è il valore effettivo della tensione applicata; Tensione di stabilizzazione Ust del diodo zener; I è la corrente richiesta dal circuito alimentato e che scorre attraverso questo resistore. Per Ust grande e Ust piccolo, il valore di Ust può essere trascurato. Nel calcolo, non dimenticare la potenza dissipata dal resistore, P = UI, dove P è la potenza, W; U - valore effettivo della tensione applicata, V; I corrente che scorre attraverso il resistore, A. Ti ricordo che per il funzionamento affidabile del resistore, la potenza massima dissipata su di esso deve essere inferiore di circa il venti percento rispetto a quella nominale. Su C2 e A1 è montato un unico vibratore che genera un impulso della durata di almeno 100 ms che, attraverso il transistor buffer VT2, accende il LED optotiristore aprendolo. Lo schema del nodo A1 può essere eseguito secondo la Fig. 3 o 4.
Va notato che il circuito in Fig. 3 è più stabile del transistor unigiunzione. La durata dell'impulso dovrebbe essere circa 10 volte maggiore della durata minima dell'impulso del passaporto del tiristore di apertura. Il diodo VD3 provvede alla sincronizzazione del singolo vibratore con le semionde della tensione di alimentazione, scaricando C2 al momento della tensione di alimentazione zero. Il nodo R3, VT1 è una fonte controllata di corrente di carica C2, che consente di regolare senza problemi il tempo di carica. Il resistore R6 determina l'ampiezza dell'impulso del singolo vibratore. Va notato che la sua resistenza dovrebbe essere inferiore alle resistenze R9, R10 del divisore di riferimento. Quando si utilizza la variante del blocco A1 secondo la Fig. 3, la resistenza R9, R10 può essere di 10 kOhm senza alcun evidente deterioramento delle prestazioni. Quando si utilizza l'opzione blocco A1 secondo la Fig. 4, installare le uscite del transistor unigiunzione nei fori corrispondenti del circuito stampato senza correzione del cablaggio, poiché la scheda è universale. Nodo R4, VD4, C3 - circuito di alimentazione LED optotiristore. La tensione in eccesso viene "scaricata" attraverso il diodo VD5. Il LED optotiristore doveva essere alimentato con una fonte di alimentazione separata a causa dell'elevata corrente di alimentazione nominale, che fornisce la vodka al resto del circuito. L'inadeguatezza di un alimentatore interno con una bassa impedenza di uscita è stata menzionata in precedenza. Il resistore R8 determina la corrente del LED optotiristore. Non oserò offrire un metodo chiaro per calcolare questo resistore a causa del fatto che mi sono imbattuto in optotiristori con un'ampia diffusione nei parametri LED. Basta selezionare questo elemento. Il valore limite del passaporto della corrente costante del LED dell'optotiristore TO125 è di 80 mA. Il nodo VD7, C4 fornisce all'integratore del segnale di feedback un'alimentazione stabile. Il resistore R11 raddrizza la caratteristica di regolazione della tensione di uscita. Senza di esso, la regolazione della tensione di uscita nella regione a bassa tensione sarà più uniforme, ma più nitida nella regione ad alta frequenza. Il nodo VT3, R12 è un'altra chiave gestita. La sua funzione è quella di bloccare VT1 in presenza di un sovraccarico. Il grado di influenza dei segnali di retroazione sull'integratore è determinato dalla resistenza del resistore R12. Il nodo C5, R14 è in realtà un integratore. La tensione al carico è integrata, il cui valore è determinato dal resistore R15. Va notato che quando si alimenta l'unità da tensioni elevate, come una tensione di rete di 220 V, è necessario prendere un filo R15 o aumentarne la resistenza di circa 10 volte. È facile verificarlo calcolando la potenza dissipata su questo resistore utilizzando la formula sopra indicata per calcolare la potenza dei resistori di spegnimento nei circuiti di potenza. Il resistore R13 migliora i parametri dell'integratore per la corrente di dispersione C5. Puoi sperimentare con questo resistore o eliminarlo del tutto, ma ciò non migliorerà i parametri del circuito. Si consiglia di installare il diodo zener VD8 quando l'unità funziona nell'area ad alta tensione, ma si tratta di un elemento di sicurezza non obbligatorio. Pertanto, non viene fornito il luogo di installazione sulla scheda. Nodo VT4, VT5 - amplificatore del segnale del sensore di corrente. I transistor si aprono se la tensione alla base di VT5 è di circa 1,2 V superiore a quella dell'emettitore di VT4. Durante la sperimentazione, non consiglio di confondere i carichi dei collezionisti. All'accensione, come mostrato nel diagramma, la corrente base-emettitore di VT5 è pressoché costante, mentre VT4 presenta ondulazioni significative. Ora scopri cosa succederà se scambi i carichi del collettore di questi transistor in alcuni punti. Nodo R19, C7 - integratore di segnale del sensore di corrente. Se, quando si utilizza il blocco A2 e piccole correnti di carico, è ancora possibile farne a meno, allora in assenza di A2, l'intero condizionatore di segnale del sensore di corrente inizia a funzionare in modalità pulsata. Pertanto, il funzionamento dell'intero sistema è sconvolto. Resistenza R20 - sensore di corrente (resistenza a filo). Sceglilo a tua discrezione, ma tieni presente che se il sistema di protezione da sovracorrente funzionerà a una corrente media maggiore delle correnti medie consentite del ponte a diodi o del tiristore, allora non ha senso. La tensione operativa di protezione è 1,2 V e, in base a ciò, calcolare la resistenza R20 secondo la legge di Ohm: R = 1, 2 / Imax, dove R è la resistenza del resistore, Ohm, Imax è il valore richiesto della corrente media nel carico. Il transistor VT6 controlla il LED VD9, che indica la modalità di sovracorrente. Il condensatore C6 elimina lo sfarfallio VD9 e ammorbidisce il funzionamento dell'amplificatore del segnale del sensore di corrente. Nodo R1, VD1, C1, VD6 - circuito di alimentazione del LED VD9. Se non si prevede di indicare una condizione di sovraccarico, è possibile escludere gli elementi R1, VD1, C1, C6, R16, VT6, R18, VD9, VT4. In questo caso collegare l'emettitore VT5 direttamente al filo comune. In questo caso, la tensione operativa di protezione prelevata da R20 sarà di circa 0,6 V, che deve essere presa in considerazione nel calcolo della resistenza del resistore R20. Lo schema a blocchi A2 è mostrato in Fig.5. Fornisce il livello della componente CC nel carico. Lo starter L1 viene utilizzato come zavorra. Quando il tiristore si apre, i diodi del ponte raddrizzatore funzionano in modalità corrente di cortocircuito, ricaricando i condensatori del filtro. In questo momento, L1 crea una reattanza nel circuito, che salva i diodi a ponte e il tiristore da picchi di corrente che superano il limite consentito, li salva anche dal surriscaldamento e aumenta la durata del sistema.
Il diodo elimina i picchi di tensione di autoinduzione, prevenendo guasti nel sistema di controllo. L'induttore L2 funge da resistenza di zavorra per la componente variabile. Caratteristiche del progetto È possibile sostituire R18 con un diodo zener KS133 o un altro LED. Ha senso farlo per un funzionamento più stabile dell'optotiristore e, se necessario, la presenza di un secondo LED, ad esempio, per un'ulteriore indicazione. VD6 può anche essere sostituito con una catena di due o tre LED collegati in serie. È possibile sostituire il LED e il diodo zener KS133, collegati in serie. Indicheranno la presenza di alimentazione nei circuiti di blocco. Invece di VD5, è possibile installare tra il catodo VD4 e il filo comune un diodo zener con una tensione di stabilizzazione di 4,7 ... 6,2 V. È possibile variare questi circuiti a piacere, ma non violare le condizioni in cui tutti i circuiti di il blocco è alimentato da una tensione compresa tra 4,7...6,2 V. Al posto del sensore di corrente R20 è possibile installare una resistenza variabile o di trimming, preferibilmente a filo. Ciò ti darà l'opportunità di regolare senza problemi il livello di funzionamento della protezione corrente. Informazioni sulle caratteristiche della scheda La disposizione del circuito stampato dal lato dei binari è mostrata in Fig.6.
È progettato in modo tale che se non è necessario un blocco A2, puoi semplicemente accorciarlo. La linea da accorciare è indicata da una linea tratteggiata. È possibile installare elementi del circuito di alimentazione per un LED aggiuntivo, ad esempio, per indicare la tensione di rete o qualsiasi altra tensione CA elevata. Il diagramma schematico di questo circuito è mostrato in Fig.7.
I fori di grande diametro sono indicati da un punto cerchiato. Tutti i fori, il cui diametro non è indicato in figura, hanno un diametro di 2 mm. Si consiglia vivamente di perforare questi fori. Ciò ti salverà da molti piccoli problemi durante l'installazione e il funzionamento dell'unità. La scheda è collegata a circuiti esterni tramite il connettore RP10-15. Questo connettore è abbastanza comune, consente correnti fino a 10 A per contatto e, compensando il piccolo inconveniente della connessione cablata dei suoi contatti al circuito, consente di rimuovere facilmente qualsiasi elemento necessario dalla scheda. Ad esempio, installa VS1 su un dissipatore di calore e rimuovi R20 dalla scheda, rendendolo variabile. Il connettore è fissato alla scheda mediante due angoli, sotto i quali sono praticati due fori nella scheda. È più affidabile e più conveniente inserire la parte femmina del connettore sulla scheda. La spazzatura vi entra più spesso e, ovviamente, è più conveniente pulirla su una scheda rimossa e non su uno chassis di meno facile accesso. La scheda fornisce punti di montaggio per la regolazione dei resistori del tipo SP3-38b (sdraiato). Se si prevede di utilizzare l'unità all'aperto o in un'atmosfera aggressiva satura di vapori di acidi, alcali, elevata umidità o polvere, installare resistenze sigillate ermeticamente. In base alla posizione dei loro perni, regolare la posizione dei fori e dei cuscinetti di montaggio per loro. Coprire il blocco stesso con vernice come UR, Sherlak, in casi estremi, con colofonia diluita con alcool. Non essere pigro per fissare i condensatori del filtro del blocco A2 sulla scheda con una staffa metallica. Per questo, i fori corrispondenti sono appositamente lasciati. Per migliorare la dissipazione del calore degli elementi R1, R2, R4, R20 durante l'installazione, lasciarli sollevati sopra la tavola di circa 5 mm. I nuclei delle bobine filtro A2 sono fissati alla scheda con viti M4x25 attraverso i fori corrispondenti. Per evitare che il nucleo si rompa, posizionare una rondella morbida tra esso e la vite, può essere textolite. Il raddrizzatore di potenza utilizza diodi KD213 (quando si lavora con tensioni inferiori a 200 V) o altri sufficientemente potenti. I radiatori semplici da fabbricare e abbastanza efficienti sono mostrati in Fig. 8.
Il design è costituito da una staffa a forma di U in alluminio morbido di 2 ... 3 mm di spessore e una piastra di pressione in duralluminio dello stesso spessore con fori filettati. Lo spingidisco può anche essere realizzato in un altro materiale, ma ciò comprometterà la dissipazione del calore. Questo design del radiatore è progettato per diodi KD213, KD212 o simili. Quando si utilizzano altri diodi, potrebbe essere necessario regolare la posizione e le dimensioni dei fori di montaggio. L'optotiristore TO125 è fissato alla scheda con due viti M3 attraverso i fori corrispondenti. Le stesse viti forniscono il contatto elettrico tra l'anodo e il circuito. Il LED optotiristore è collegato ai contatti corrispondenti sulla scheda utilizzando un filo e un resistore R8, come elemento di sospensione. Dettagli Tutte le resistenze del tipo MLT, MT, VS, C2-XX con potenze corrispondenti a quelle indicate nello schema. Condensatori elettrolitici tipo K53-1, K53-4. Hanno un design tutto climatico. Ovviamente puoi prendere il K50-XX, ma ti sconsiglio vivamente di farlo. Il costo del carico e dell'affidabilità può essere molto più elevato. Diodi Zener - per una tensione di 4,7 ... 6,2 V con qualsiasi indice di lettere e preferibilmente tutti dello stesso tipo (KS147, KS447, KS156, KS456, KS162). Puoi sostituire: KT502 con KT203, KT209, KT3107, KT501 con qualsiasi lettera, KT503 con KT3102 con qualsiasi lettera, KT3102 con KT342, peggio se KT503. Tutti con indici di qualsiasi lettera. KD522 su KD521 o qualsiasi altro con una corrente diretta costante fino a 50 mA e una tensione inversa di almeno 15 V. Le bobine del blocco A2 sono avvolte su nuclei armati B30 ... B36. L1 contiene 10...30 spire di filo PEL 0,8...PEL 1,2, L2 contiene 50...100 spire di filo PEL 0,6...PEL 1,0. In queste strozzature è desiderabile predisporre uno spazio non magnetico di 0,1 ... 0,5 mm. Per fare questo, leviga leggermente l'estremità della tazza e ricoprila con una colla impermeabile. Dopodiché, incolla la tazza su un foglio di carta ordinaria e preferibilmente condensatore. Dopo che la colla si asciuga, rimuovere la carta in eccesso in modo che la bobina entri liberamente nella tazza. Questa operazione può essere eseguita con entrambe le tazze. Tutto dipende dallo spessore della carta disponibile. Per evitare spiacevoli ronzii di giri o coppe dell'induttore a correnti di carico elevate, immergere l'induttore assemblato e serrato in cera fusa, paraffina, stearina per 3 ... 5 s. Lasciare defluire liberamente il riempitivo in eccesso. registrazione Un'unità correttamente calcolata e assemblata richiede l'installazione appropriata di resistori di regolazione. Innanzitutto, imposta i cursori dei resistori R3, R12, R15 nella posizione centrale. Se l'unità non funziona, controllare la tensione di alimentazione. Se necessario, selezionare la resistenza delle resistenze di spegnimento nei circuiti di potenza. È possibile che la corrente del LED dell'optotiristore sia troppo bassa. Quindi prendi R8. Invece, puoi saldare un circuito di resistori costanti da 10 ohm e variabili da 100 ohm collegati in serie. Non selezionare valori di corrente LED estremi. L'intero processo è meglio monitorato con un oscilloscopio. Ti ricordo che il valore limite del passaporto della corrente continua del LED per TO125 è compreso tra 80 mA. Infine, desidero esprimere la speranza che i produttori di circuiti integrati prestino attenzione a questo schema. Quindi puoi seriamente pensare a un circuito di alimentazione più complesso, ma più potente con un singolo elemento di spegnimento e due o tre condensatori esterni per l'intero circuito. Per noi, sviluppatori e manutentori, lavorare con un IC economico in un blocco del genere sarà molto più semplice. E il mercato di un tale stabilizzatore può essere piuttosto ampio. Autore: V.B.Efimenko
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