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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA A proposito di stabilizzatori di tensione semplici e potenti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protettori di sovratensione L'autoproduzione di circuiti potenti (e, soprattutto, semplici!) Stabilizzatori di tensione (SN) e alimentatori (PSU) è molto importante. Gli alimentatori potenti di fabbrica (SN) possono essere difficili da acquisire ei prezzi per questi prodotti sono molto alti (da decine a centinaia di dollari, a seconda dei parametri). Poiché il produttore non crea un alimentatore per se stesso, risparmia su tutto il possibile. Gli specialisti possono renderti un potente alimentatore sotto l'ordine. Dopo aver preso conoscenza del riempimento, l'acquirente si rende conto di aver pagato il 70...90% del prezzo dell'alimentatore per il design (scatola). I moderni alimentatori a impulsi possono essere circuiti molto complessi, quindi anche uno specialista esperto può avere difficoltà a ripristinare il funzionamento dell'alimentatore (e capita che le riparazioni siano impossibili). Il fattore di affidabilità che un dilettante può permettersi in termini di "spesa eccessiva" di materiali (rame, ferro, ecc.) E componenti parla dell'opportunità di produrre un potente alimentatore. Qui, il produttore non è un nostro concorrente e non ci preoccuperemo del surriscaldamento di alcun componente o assemblaggio. Se hai bisogno di un potente alimentatore in grado di sostituire la batteria di un'auto in molte situazioni, spesso è più redditizio e più facile utilizzare la SN continua. Il fatto è che la flotta di potenti mezzi radioelettronici (RES) è in costante crescita e aggiornamento. Pertanto, i RES automobilistici sono molto diversi e molto "golosi" in termini di consumo energetico (complessi audio, ricetrasmettitori, sistemi di sicurezza, convertitori). Per un solo controllo, per non parlare della riparazione del RES, è necessario disporre di un alimentatore (SN) molto potente in grado di funzionare con correnti di carico di 20 ... 30 A o più. A proposito, i dilettanti che hanno ripetuto BP [1, Fig. 7] erano soddisfatti del suo lavoro. A proposito di transistor. Per mettere in pratica le caratteristiche del BP [1], è necessario utilizzare le raccomandazioni delineate in [2]. I fan erano particolarmente interessati alla questione della sostituzione dei potenti transistor della struttura pnp del tipo KT8102 con transistor economici della struttura npn dei tipi KT802, KT803, KT808, KT819. Sfortunatamente, i transistor KT8101, KT8102 sono ancora inaccessibili al nostro entroterra. Inoltre, sono i KT8101, KT8102 difettosi che vanno nell'entroterra, possono essere facilmente identificati con un ohmmetro a lancetta, perché. suonano in tutte le direzioni. Tali prodotti difettosi possono essere rilevati anche senza un contatore [3]. Usiamo qualsiasi raddrizzatore da 30 V e un resistore da 30 kΩ (Fig. 1).
Per un transistor funzionante, l'amperometro non registrerà nulla. Ma anche i transistor difettosi con Uke = 5 ... 10 V non li ho buttati via. Sono in grado di funzionare in circuiti chiave a bassa tensione e come analoghi di potenti diodi zener. La pratica dimostra che solo i transistor con basse correnti di dispersione funzionano a lungo e senza fallo. A proposito, credo che i transistor precedenti siano stati realizzati "in buona fede". Tre transistor KT803A sono più affidabili di un KT8101. Mi è capitato di controllare molti transistor estranei con il dispositivo [3], non c'è idea di tali cifre di perdita come nelle nostre specifiche tecniche. Ho anche realizzato un misuratore portatile Uke.max [4] per i test nelle condizioni del mercato radiofonico, poiché i transistor devono essere selezionati in base ai parametri (e l'acquisizione del matrimonio è inaccettabile). Per transistor meno scarsi KT802, 803,808, 819, è necessario un margine di dissipazione di potenza di circa il 50%, specialmente quando il numero di transistor è 5-10 o più. Ogni transistor deve essere testato e abbinato per funzionare in parallelo. Un insieme casuale di transistor in una batteria porta a una reazione a catena di guasti, non appena il CH è ben caricato in termini di potenza. Tale misura come un aumento delle resistenze di emettitore (del 100%), purtroppo, non si applica a istanze casuali con un numero superiore a 5. Solo una selezione preliminare di tutti i transistor secondo h21E e Uke.us ridurrà significativamente i valori delle resistenze di emettitore e quindi ridurre la potenza inutilmente dissipata su di essi. Quindi, per selezionare i transistor per il funzionamento in parallelo, è necessario misurare h21E di ciascun transistor a una corrente Ik = In.max / N, dove In.max è la corrente massima per l'intera batteria CH; N è il numero di transistor collegati in parallelo. A proposito, h21E per l'intera batteria di transistor non dovrebbe superare i 100 (ma anche essere inferiore a 20). Pertanto, i transistor KT8101 e KT8102, avendo h21E> 200, sono generalmente inaffidabili nei potenti circuiti lineari. Ma non è tutto. È necessario controllare i transistor per la dissipazione di potenza, ad es. accenderli a un carico corrispondente al 50 ... 70% della potenza massima e "tormentarli" a lungo. Più di 10 anni di pratica dimostrano che questa procedura è necessaria e sufficiente per il funzionamento a lungo termine e senza problemi di una batteria a transistor in SN ad alta potenza. Allo stesso tempo, va ricordato che il surriscaldamento del cristallo del transistor è la sua "morte". Pertanto, è necessario controllare attentamente la potenza, conoscendo l'area del dissipatore di calore richiesta e preferibilmente la temperatura. Il fatto è che all'aumentare della temperatura, la potenza massima diminuisce, il che equivale a una diminuzione delle potenziali capacità dell'alimentatore. Sono stati installati fino a 20 (!) pezzi utilizzando il metodo specificato. transistor dei tipi KT803, KT808, KT819, ecc. A proposito, se ogni transistor della batteria è installato sul proprio dissipatore di calore, la corretta selezione dei transistor può essere verificata dallo stesso riscaldamento dei dissipatori di calore. È molto importante scegliere la corretta tensione dell'alimentatore. I transistor si surriscaldano e si guastano più spesso a una tensione minima (avvicinandosi alla modalità di cortocircuito). Il controllo viene eseguito come segue: un oscilloscopio è collegato all'uscita SN e l'avvolgimento primario del trasformatore di potenza è collegato attraverso il LATR e la tensione all'uscita LATR viene ridotta finché non compaiono pulsazioni all'uscita SN. In questo caso, la corrente nel carico MV dovrebbe essere massima. È necessario determinare il margine per le fluttuazioni della tensione di rete. Se viene utilizzato uno stabilizzatore di tensione di rete, l'attività è semplificata. L'autore ha utilizzato la modalità parallela di accensione di stabilizzatori ferrorisonanti vecchi ma molto affidabili del tipo CH-315 per alimentare potenti alimentatori. Collegando 2-3 di questi stabilizzatori in parallelo, otteniamo una potenza di 600...900 W [6]. Il guaio è che un forte aumento della tensione nella rete porta ad un aumento della tensione all'uscita del raddrizzatore e, di conseguenza, ad un aumento della caduta di tensione attraverso i transistor, che può disabilitarli a causa del sovraccarico termico. Se riduci la resistenza dei resistori negli emettitori a 0,1 Ohm, puoi equalizzare parzialmente la diffusione dei parametri del transistor includendo resistori con una resistenza fino a 10 Ohm nel circuito di base del transistor. L'inclusione di questi resistori garantisce quasi sempre l'eliminazione dell'autoeccitazione CH. L'autoeccitazione è un vero flagello per la maggior parte dei circuiti CH. Allo stesso tempo, i transistor nel CH si bruciano all'istante e quando la potenza nel carico è molto inferiore a quella nominale. Potenti transistor (fonti di calore) devono essere distanziati l'uno dall'altro attorno al radiatore. La custodia stessa si adatta molto bene. Lo svantaggio in questo caso sono i lunghi cavi di collegamento tra il circuito CH e i potenti transistor. Pertanto, vicino all'uscita della base di ciascun potente transistor, viene attivata una bobina (20 ... 100 μH). Utilizzando segmenti di barre di ferrite dai circuiti delle apparecchiature RF, è possibile fabbricare autonomamente tali induttanze avvolgendo il filo D0,5 ... 0,6 mm in uno strato e quindi versandolo con colla epossidica. La custodia dell'alimentatore per 30 A era composta da due piastre di alluminio a forma di U spesse 2 ... 3 mm. 4 (8) transistor sono stati posizionati nella parte inferiore del case e 6 (12) nella parte superiore. Tra parentesi è indicato il numero di transistor per una versione più potente di 50 A. Un grande vantaggio del circuito [1, Fig. 7] è che tutte le custodie dei transistor sono collegate a un filo comune del circuito CH. Pertanto, non ci sono grosse difficoltà in termini di fissaggio e montaggio di 10-20 transistor. La situazione è ancora più semplice con la plastica KT819. Costano letteralmente un centesimo, ma ci sono lotti difettosi (non possono sopportare nemmeno 30 watt di potenza). Molti dilettanti stanno inseguendo i KT819AM-GM in metallo, considerandoli migliori di quelli in plastica. Ma, secondo i dati di riferimento, per la plastica KT819A-G, la potenza massima diminuisce con la temperatura di 0,6 W / ° C, ad es. ogni 10° "mangia" 6 W, e per il metallo questo coefficiente è 1 W / ° C, cioè a 10° "mangia" 10 W! Qui sono utili i "vecchi" transistor come 2T803, che mantengono i loro 60 W fino a 50 ° C. Ma per quanto riguarda KT8101 e KT8102? La letteratura di riferimento tace sui fattori termici e la potenza massima garantita è valida solo per temperature inferiori a 25°C. Ma il radiatore si riscalderà di diverse decine di gradi in più! Quindi, è più semplice ed economico installare transistor del tipo KT819B-G in un potente CH alla velocità di un transistor per ogni 2 ... 2,5 A della corrente di uscita (transistor KT803 - per un transistor da 3 A). Poiché è difficile piegare il materiale in lamiera dell'alloggiamento, l'alloggiamento è composto da sei parti. Poiché la parte inferiore si riscalda di più, su di essa sono installati meno transistor rispetto alla parte superiore. I CH realizzati con questo metodo di selezione dei transistor dovevano essere riparati molto raramente, tranne forse per negligenza del proprietario dell'alimentatore (è meglio non affittare alimentatori potenti a nessuno). Inoltre, non fa male dotare il CH di protezione termica: il dissipatore di calore si è surriscaldato e il CH è spento. Uno dei circuiti del relè termico testati nel tempo è mostrato in Fig. 3.
Termistore R3 tipo MMT-4. È un sensore di temperatura, quindi è fissato sul dissipatore di potenti transistor nel punto in cui la temperatura è massima. È necessario curare l'isolamento elettrico del corpo del termistore R3 dal dissipatore di calore, perché. uno dei suoi perni è il suo corpus. Ma se il circuito di Fig. 3 è alimentato da un raddrizzatore separato, allora non è necessario isolare il case R3. Il transistor KT829 può essere sostituito dal KT972 o da un analogo del transistor Darlington sui transistor KT315 e KT815 (817). Il circuito non è critico per il tipo di termistore, che a 25°C può avere una resistenza da 1,5 a 4,7 kOhm. Come R1, è meglio usare un resistore multigiro (impostano la soglia di risposta: minore è la sua resistenza, maggiore è la temperatura di spegnimento). Questo schema può essere installato in qualsiasi alimentatore. È importante che la tensione di alimentazione sia superiore a 14...15 V (la tensione di funzionamento del relè è 12 V). Il generatore di corrente Fig. 3 può essere realizzato secondo qualsiasi schema noto. Un generatore di corrente a transistor ad effetto di campo è adatto. Se è richiesta una maggiore stabilità della soglia di risposta, D2E viene utilizzato come VD818, R3 viene aumentato a 10 kOhm, R1 e R2 vengono selezionati. La corrente di esercizio del generatore di corrente è impostata su 11 mA. La temperatura dell'operazione di protezione termica è impostata entro 50 ... 80 ° C, non superiore. A proposito di diodi. I diodi ad alta potenza, sebbene costosi, sono più facili da ottenere rispetto ai transistor ad alta potenza. Ad esempio, D122-40 deve essere preso come polarità diretta (senza il segno X) e inversa (con il segno X). Ciò consente due invece di tre dissipatori di calore [5]. Andranno bene anche gli "antichi" B50, B200, ecc .. Puoi cavartela con due diodi e un dissipatore di calore (Fig. 4). Questo circuito è progettato per diodi in cui i catodi sono collegati alla custodia.
E se non fosse possibile ottenere diodi con una corrente di lavoro superiore a 30 A? Puoi cavartela con quelli da 10 ampere accendendoli secondo lo schema di Fig. 5. Semplicemente non è necessario "spremere" la corrente massima dai diodi (non più di 7,5 A). Sono stati utilizzati diodi di tipo D242(A), D214(A), D215(A), D231(A), KD213A. La preferenza è data ai diodi con la lettera indice A, perché. hanno una minore perdita di calore. I nostri diodi sono più affidabili di quelli importati, per quelli la corrente massima può essere tranquillamente ridotta di 1,5 volte, o anche di più.
Diodo molto conveniente KD213A. Hanno un catodo: una custodia, quindi una dozzina di questi diodi può essere montata con una barra. Non sono necessarie guarnizioni isolanti e ingegnose flange utilizzate nei sistemi di montaggio industriale per diodi KD2997, KD2999. Gli ultimi diodi hanno una corrente di lavoro maggiore di KD213 (KD2999 - 20 A, KD2997 - 30 A), quindi, per loro, la resistenza dei resistori diminuisce a 0,02 Ohm. In questo raddrizzatore, i moderni diodi con barriera Schottky funzionano perfettamente. È necessario selezionare solo i campioni con le perdite più piccole (questo può essere fatto anche con un ohmmetro, poiché le perdite sono enormi rispetto ai diodi al silicio). I diodi del tipo KD2998 sono più redditizi da utilizzare in un raddrizzatore a ponte. Per i diodi Schottky, i resistori di equalizzazione non sono necessari, possono essere tranquillamente posizionati in parallelo (Fig. 6).
A proposito di resistori. Il loro numero nello schema di Fig. 5 può spaventare. Ma realizzarli è facile. Si tratta di pezzi di filo smaltato D0,6 mm, lunghi 80 ... 100 cm, avvolti su qualsiasi mandrino. Un tale resistore può sopportare una potenza molto superiore a 5 ... 10 watt. Non lesinare sui termosifoni. Per ogni diodo sono necessari almeno 100 cm2 di superficie del radiatore, poiché a temperature superiori a 75 °C la corrente media massima deve essere ridotta. Informazioni sui condensatori di filtro. Le batterie 2000uPH50V si adattano bene, sia in termini di prezzo che di affidabilità. Il loro numero è scelto dal rapporto di 1000 microfarad per ogni 1 A di corrente. Se la MT verrà spesso utilizzata a correnti superiori a 20 A, è necessario fornire un margine di capacità, basato sul rapporto di 2000 μF per 1 A di corrente. Questi condensatori temono maggiormente la temperatura e l'ondulazione, quindi devono essere posizionati nel punto più freddo dell'alimentatore. E l'entità delle increspature può essere ridotta solo aumentando la capacità. A proposito del trasformatore. Sono state utilizzate varie opzioni. Considera il TC-270 più semplice ed economico. Il circuito magnetico di questo trasformatore di rete è in grado di erogare 500 W o più al carico. Il soffitto dipende da diversi fattori: il diametro del filo primario, la qualità dell'assemblaggio del nucleo e, stranamente, come "piantato" il ferro. Quest'ultimo fattore è facilmente rilevabile misurando la corrente a vuoto (Ixx). Se Iхх≤0,25 A, il trasformatore è normale. Se Iхх≤0,35 A, un tale trasformatore ha lavorato duramente per molti anni. Se Iхх≤0,5 A, è preferibile utilizzare il trasformatore a potenze inferiori a 270 W. Con potenze fino a 300 W non è necessario riavvolgere l'avvolgimento primario. Ma poiché in questo caso è necessaria una potenza di circa 600 W, sono stati utilizzati due trasformatori TS-270. Gli avvolgimenti primari erano collegati in parallelo e gli avvolgimenti secondari erano collegati in serie (su uno - avvolgimento IIa, sull'altro - IIb). Di solito, per la versione da 30 ampere, ciascuno degli avvolgimenti è avvolto con un doppio filo D1,8 ... 2,2 mm o un triplo D1,5 mm. Sulla base di quanto sopra, lo schema CH è mostrato in Fig. 7.
letteratura:
Autore: A.G. Zyzyuk
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