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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitore di tensione per l'alimentazione del fotomoltiplicatore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Qui descriviamo un convertitore di tensione progettato per alimentare un tubo fotomoltiplicatore che fa parte di un complesso radiometrico sensibile. Le soluzioni circuitali incorporate nel convertitore possono essere utilizzate nello sviluppo di alimentatori stabilizzati per molti altri dispositivi elettronici. Il convertitore, il cui schema è mostrato in Fig. 132, fornisce una tensione di uscita di 1000 V. La stabilità della tensione di uscita è tale che quando la corrente di carico fluttua da 0 a 200 μA, la variazione della tensione di uscita non è rilevabile da un voltmetro digitale a quattro cifre, cioè non non superare lo 0,1%.
Il dispositivo è assemblato secondo un circuito tradizionale che utilizza la sovratensione inversa della tensione di autoinduzione. Il transistor VT1, funzionando in modalità commutazione, fornisce all'avvolgimento primario del trasformatore T1 la tensione di alimentazione per un tempo pari a 10...16 μs. Nel momento in cui il transistor si chiude, l'energia accumulata nel circuito magnetico del trasformatore viene convertita in un impulso di tensione di circa 250 V sull'avvolgimento secondario (circa 40 V sul primario). Il moltiplicatore di tensione, formato dai diodi VD3-VD10 e dai condensatori C8 - C15, la aumenta a 1000 V. Gli impulsi di controllo del transistor VT1 sono generati da un generatore con duty cycle regolabile, assemblato sugli elementi DD1.1-DD1.3. Il ciclo di lavoro degli impulsi è controllato dalla tensione di uscita dell'amplificatore operazionale DA1. La tensione di uscita del convertitore attraverso il partitore resistivo R1 - R3 viene fornita all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale e viene confrontata con la tensione di riferimento stabilizzata dal diodo zener compensato in temperatura VD1. Al momento dell'accensione, il la tensione di uscita del convertitore è zero e la tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 è vicina allo zero. Il generatore genera impulsi di durata massima. Con il rapporto tra le resistenze dei resistori R9, R11, R12 indicato nel diagramma, il rapporto tra la durata degli impulsi di polarità positiva all'uscita dell'elemento DD1.4 e il loro periodo di ripetizione (fattore di lavoro) è vicino a 0,65. Quando la tensione di uscita raggiunge un determinato valore, la tensione negativa all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 aumenta, il ciclo di lavoro diminuisce e la tensione di uscita si stabilizza. Durante il test del convertitore qui descritto, la durata degli impulsi sotto carico entro i limiti sopra indicati variava da 10 a 12 μs e la loro frequenza di ripetizione variava da 18 a 30 kHz, che corrisponde a un ciclo di lavoro da 0,18 a 0,4. Il consumo di corrente è aumentato da 22 a 47 mA. Al carico massimo e diminuendo la tensione di alimentazione a 10,5 V, la durata dell'impulso è aumentata a 16 μs ad una frequenza di 36 kHz, che corrisponde a un ciclo di lavoro di 0,57. Un'ulteriore diminuzione della tensione di alimentazione ha portato ad una rottura della stabilizzazione. Con una corrente di carico di 100 μA la stabilizzazione viene mantenuta fino a una tensione di alimentazione di 9,5 V. Il condensatore C3 costituisce il braccio inferiore della parte capacitiva del partitore di tensione di uscita. Senza di esso, la tensione di ondulazione dall'uscita del convertitore, pari a circa 1 V, passerebbe all'ingresso dell'amplificatore operazionale DA1 attraverso la capacità dei resistori R1 e R2 praticamente senza attenuazione. Il condensatore C4 fornisce al convertitore un funzionamento stabile nel suo complesso. Il diodo VD2 e il resistore R12 limitano il ciclo di lavoro massimo possibile. La durata minima dell'impulso e il ciclo di lavoro sono determinati dal rapporto tra le resistenze dei resistori R9 e R11. Quando la resistenza del resistore R9 diminuisce, il ciclo di lavoro minimo diminuisce e potrebbe diventare zero. La stabilità della tensione di uscita sotto carichi diversi è garantita dall'elevato guadagno nel circuito di retroazione del convertitore. Per garantire un funzionamento stabile del convertitore con un tale guadagno, è necessario un condensatore di capacità C4 relativamente grande. Ma questo porta ad un aumento della durata di creazione della tensione di uscita durante bruschi cambiamenti nel carico.Il tempo di creazione può essere ridotto riducendo la capacità del condensatore C4, collegando un resistore con una resistenza di diverse decine di kiloohm in serie con o collegando un resistore con una resistenza di diversi megaohm in parallelo a questo condensatore. Tutte le parti del convertitore possono essere montate su un circuito stampato in fibra di vetro a lato singolo, mostrato in Fig. La scheda 133 è progettata principalmente per l'installazione di resistori MLT. I resistori R1 - R3, R5 e R7, da cui dipende la stabilità a lungo termine del convertitore, sono stabili C2-29. Il resistore regolato R6 è SPZ-19a. Condensatore C1-K53-1; C8, C15 - K73-17 per una tensione nominale di 400 V, altri condensatori - KM-5, KM-6. La scelta del diodo zener VD1 è determinata dai requisiti di stabilità. Il diodo VD2 è un qualsiasi diodo al silicio a bassa potenza e i diodi moltiplicatori di tensione (VD3 -VD10) possono essere KD104A. Il microcircuito K561LA7 è sostituibile con K561LE5, KR1561LA7, KR1561LE5 o simili della serie 564.
Il transistor VT1 deve essere ad alta o media frequenza, con una tensione collettore-emettitore consentita di almeno 50 V e una tensione di saturazione non superiore a 0,5 V con una corrente di collettore di 100 mA. Per accelerare l'uscita del transistor di media frequenza dalla saturazione quando spento, è necessario aumentare la capacità del condensatore C6. L'amplificatore operazionale K140UD6 (DA1) può essere sostituito con un KR140UD6 senza modificare il design dei conduttori del circuito stampato o con qualsiasi altro con transistor ad effetto di campo in ingresso. Il trasformatore T1 è avvolto su un nucleo magnetico ad anello di dimensioni standard K20 x 12 x 6 realizzato in ferrite M1500NMZ. L'avvolgimento primario contiene 35 spire e l'avvolgimento secondario contiene 220 spire di filo PELSHO 0,2. Per ridurre la capacità dell'avvolgimento secondario, il filo dell'avvolgimento secondario deve essere posato in uno spesso strato, spostandosi gradualmente lungo il circuito magnetico, con la prima e l'ultima spira vicine tra loro. L'avvolgimento primario è a strato singolo, è avvolto sopra il secondario. La polarità di collegamento dei terminali dell'avvolgimento non ha importanza. Il convertitore deve essere configurato in questo ordine. Scollegare l'avvolgimento primario del trasformatore dal transistor e collegare il terminale superiore (secondo lo schema) del resistore R3 al terminale negativo della fonte di alimentazione attraverso due resistori con una resistenza totale di 140 kOhm. Quando si ruota il cursore del resistore di sintonizzazione R6, il ciclo di lavoro degli impulsi all'uscita dell'elemento DD1.4 (monitor con un oscilloscopio o un voltmetro a tensione costante collegato tra l'uscita di questo elemento e il filo comune) dovrebbe cambiare bruscamente da dal minimo (circa 0,1 altrimenti gli impulsi potrebbero scomparire completamente) al massimo (0,65). Fissare il motore della resistenza del trimmer nella posizione in cui si verifica questo salto. Quindi montare completamente il convertitore, collegare un voltmetro con una resistenza di ingresso di almeno 10 MOhm alla sua uscita e accendere l'alimentazione. La tensione di uscita può essere controllata con lo stesso voltmetro e la tensione sul resistore R3 (5 V) o con un microamperometro collegato in serie a questo resistore (50 μA). Successivamente, regolare la tensione di uscita del convertitore con il resistore R6 e verificare la stabilità del suo funzionamento quando cambiano il carico e la tensione della fonte di alimentazione. Per ridurre il rumore emesso dal trasduttore, questo è alloggiato in un involucro di ottone. Se è necessaria una maggiore soppressione del rumore, è possibile includere un semplice filtro RC nel circuito secondario del convertitore e un induttore DM-0,1 con un'induttanza di 400 μH e un condensatore passante nel circuito primario. Il convertitore descritto è progettato per funzionare da una fonte di alimentazione stabilizzata a 12 V, in cui il terminale positivo è collegato al filo comune. Ma senza alcuna modifica nell'installazione, è possibile collegare il terminale negativo della fonte di alimentazione al filo comune. A titolo sperimentale, è stata testata una versione di questo convertitore alimentata da una sorgente bipolare di ±12 V. La sua parte principale è assemblata secondo lo stesso circuito, è collegato il condensatore C1 (per una tensione nominale di 30 V), metà della capacità tra i circuiti +12 e -12 V, più bassa (secondo lo schema) l'uscita del resistore R14 e l'uscita dell'avvolgimento primario del trasformatore T1 sono collegate al circuito +12 V. I valori degli elementi sostituiti sono: R13 - 1,1 kOhm, C6 - 1600 pF, C7 - 430 pF, R14 - 2 kOhm. Transistor VT1-KT815G. Il numero di spire dell'avvolgimento primario del trasformatore T1 è raddoppiato. Se si utilizza una fonte di alimentazione non stabilizzata, il coefficiente di stabilizzazione del circuito R4VD1 potrebbe essere insufficiente. In questo caso il circuito di alimentazione del diodo zener dovrà essere realizzato secondo lo schema riportato in Fig. 134. Il LED HL1 fungerà da indicatore di accensione. Autore: Biryukov S.
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