Potente stabilizzatore di impulsi ad alta efficienza, 8-16/5 volt 10 ampere. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Presentiamo alla vostra attenzione uno stabilizzatore di tensione a impulsi con un raddrizzatore sincrono. Il suo diagramma è mostrato in Fig. 5.39.

Riso. 5.39 (clicca per ingrandire)

Principali caratteristiche tecniche:

• tensione di ingresso, V.....8...16;
• tensione di uscita, V.....5;
• corrente di carico massima, A ..... 10;
• ampiezza dell'ondulazione della tensione di uscita, mV, non superiore a.....100;
• instabilità della tensione di uscita quando si modifica la tensione di ingresso, la corrente di carico e la temperatura ambiente,% del valore nominale.....2;
• campo di temperatura ambiente di esercizio, °С.....-10...+70;
• frequenza di conversione, kHz.....100;
• valore di efficienza medio alla corrente di carico massima sull'intero intervallo di variazioni della tensione di ingresso, %.....90.

Lo stabilizzatore utilizza il chip di controllo UC3843 di Unitrode Corp. Il chip di controllo implementa un metodo a larghezza di impulso per stabilizzare la tensione di uscita. Per fare ciò, include un'unità di confronto sull'amplificatore operazionale; parte della tensione di riferimento (2,5 V) viene fornita a un ingresso e parte dell'uscita dal partitore di tensione resistivo R1, R4 viene fornita all'altro. Gli elementi R2, C8 sono il circuito di correzione di questo amplificatore. Durante la regolazione, la durata dell'impulso in uscita inizia a diminuire rispetto all'originale, non appena la tensione sul pin 2 del microcircuito supera i 2,5 V. La frequenza degli impulsi rimane costante.

Per proteggere lo stabilizzatore dalla sovracorrente, il chip è dotato di un comparatore ad alta velocità. Uno dei suoi ingressi viene fornito con una tensione di riferimento di 1 V dalla sorgente integrata e l'altro (pin 3) viene alimentato con una tensione proporzionale alla corrente che scorre attraverso il transistor aperto VT2.

L'elemento di potenza utilizzato è IRF4905, un transistor ad effetto di campo a canale p di International Rectifier. La sua resistenza aperta è di circa 20 mOhm e il ritardo in apertura e chiusura è di circa 80 n.s. L'unità raddrizzatore sincrono è realizzata sugli elementi VD2, VT3. Anche il transistor VT3 - IRF3205 a effetto di campo a canale n della stessa azienda - è stato selezionato con una bassa resistenza a canale aperto (8 mOhm). Quindi, alla corrente di carico massima, la caduta di tensione, invece dei tipici 0,5 V per i diodi Schottky, diminuirà a circa 100 mV, il che riduce anche le perdite di potenza nell'ISN nel suo insieme.

Acquisisce tali caratteristiche solo se controllato da un potente amplificatore di impulsi, che fornisce una corrente elevata (diversi ampere) per ricaricare la capacità gate-source e gate-drain. Nello stabilizzatore di tensione in esame, questo amplificatore è realizzato utilizzando transistor di microassemblaggio VT1. Inoltre, inverte il segnale di controllo prodotto dal chip DA1.

Il filtro di livellamento dell'uscita è formato dai condensatori C12...C17. Il loro numero (sei) e la scelta del tipo sono sufficienti per un filtraggio di alta qualità della tensione di uscita senza filtro ad alta frequenza aggiuntivo. È necessario un filtro di ingresso a forma di U per sopprimere le interferenze ad alta frequenza derivanti dalla natura pulsata della corrente consumata dallo stabilizzatore. È stato possibile ridurre le perdite di commutazione aumentando l'efficienza dello stabilizzatore grazie all'utilizzo di un diodo Schottky con una bassa caduta di tensione e un tempo di recupero di circa 2 μs come VD0,05.

Il dispositivo è realizzato su elementi standard, ad eccezione degli elementi di avvolgimento. L'induttore L1 è avvolto su un anello. K10x6x4,5 in permalloy. MP 140 e contiene 5 spire di 6 fili PEV-0,5, disposti uniformemente su tutto il perimetro dell'anello. Lo starter L2 è realizzato su un anello K19x11x4,8 dello stesso materiale e contiene 12 spire di 10 fili dello stesso diametro. Il trasformatore T1 è avvolto su un anello. K10x6x2000 in ferrite 1NM0,2 L'avvolgimento secondario è realizzato in filo PEV-200 e contiene 2 spire, disposte uniformemente attorno all'intero perimetro dell'anello. L'avvolgimento primario è un filo che passa attraverso il foro dell'anello, le cui estremità sono collegate rispettivamente allo scarico del transistor VT3 e alla corrente che collega lo scarico del transistor VT2 al terminale sinistro dell'induttore LXNUMX nel circuito. Quando si collega un trasformatore, è necessario osservare attentamente la corretta fasatura degli avvolgimenti.

Per un filtraggio di alta qualità dei disturbi ad alta frequenza vengono utilizzati condensatori al tantalio senza piombo (C1...C7, C12...C17) nell'alloggiamento D (condensatori a montaggio superficiale) di NEC, Nichicon, TDK, ecc.. Condensatori all'ossido K53 -28, K53 sono adatti da quelli domestici -25, K53-22. È vero, gli ultimi due tipi di condensatori devono essere sigillati dopo l'installazione. Lo stabilizzatore, ovviamente, non necessita di regolazione se l'installazione è eseguita correttamente.

Le peculiarità del funzionamento del microcircuito DA1 includono il fatto che "non gli piace" lavorare con valori del ciclo di lavoro degli impulsi di controllo inferiori a 2, ad es. bassa tensione di alimentazione. Ciò si manifesta nel fatto che coppie di impulsi di periodi adiacenti hanno durate diverse, ma costanti per una determinata tensione di alimentazione. In effetti, ciò significa che la forma dell'ondulazione della tensione di uscita riceverà un altro inviluppo a una frequenza bassa la metà della frequenza operativa dell'oscillatore principale. Questa caratteristica può essere eliminata collegando tra i pin 3 e 4 del microcircuito un circuito seriale costituito da un resistore con una resistenza di 0,1...2 kOhm e un condensatore con una capacità di 1000...10000 pF. Tuttavia, la frequenza di queste oscillazioni “parassite” è elevata, praticamente non aumenta l'ampiezza delle pulsazioni della tensione di uscita e non influisce in alcun modo sulle proprietà dinamiche dello stabilizzatore nel suo complesso.

Il regolatore di commutazione deve essere montato su un circuito stampato con conduttori corti e larghi. Minore è la sua dimensione, minore sarà l'interferenza indotta, che determina in larga misura la stabilità del dispositivo nel suo complesso. Il transistor VT2 e il diodo VD2 sono installati su un dissipatore con superficie effettiva di almeno 100 cm2 e per ridurre i disturbi indotti è opportuno installare questi elementi tramite distanziali isolanti e il dissipatore stesso è collegato elettricamente al negativo terminale dei condensatori C2...C7. Il terminale destro dell'induttore L2 secondo lo schema dovrebbe essere collegato al terminale positivo del condensatore C12, e il terminale destro del resistore R4 secondo il circuito dovrebbe essere collegato al terminale positivo del condensatore C17. Fornisce inoltre la tensione di uscita al carico.

Autore: Semian A.P.

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