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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitori di tensione senza trasformatore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Utilizzando convertitori senza trasformatore, è possibile ottenere tensioni polari opposte e aumentare più volte la tensione della fonte di alimentazione. Dato che nei convertitori senza trasformatore la tensione aumenta a causa della somma delle tensioni sui condensatori, è consigliabile produrli per correnti di carico ridotte che non superano 0,5 A. Nella fig. 64a mostra un diagramma schematico di un convertitore di tensione senza trasformatore a semionda a bassa corrente. Per corrente di carico fino a 10 mA, che consente di ricevere il doppio o il triplo della tensione dell'alimentatore, nonché la tensione di polarità inversa. Il convertitore funziona da una sorgente CC con una tensione di 3...12 V e ha un'efficienza di circa il 50%. Il dispositivo è costituito da un oscillatore principale assemblato sui transistor VT1 e VT2 utilizzando un circuito multivibratore e due duplicatori di tensione sui diodi VD1-VD4 e condensatori C2 e C5. Quando il transistor VT1 è aperto, il condensatore C1 viene caricato tramite il diodo VD2 alla tensione della fonte di alimentazione. Dopo aver chiuso questo transistor, la piastra negativa del condensatore C2 è collegata tramite il resistore R1 al filo positivo della fonte di alimentazione. In questo caso, sull'armatura positiva del condensatore C2 si forma una tensione positiva rispetto all'elettrodo positivo della fonte di alimentazione, che carica il condensatore C2 attraverso il diodo VD1, quindi all'uscita + Uout, il doppio della tensione di alimentazione la sorgente è ottenuta rispetto al filo comune. Quando il transistor VT2 è chiuso, il condensatore C4 viene caricato attraverso il resistore R3 e il diodo VD5 alla tensione della fonte di alimentazione. Quando il transistor VT2 si apre, la piastra positiva di questo condensatore è collegata al filo comune del dispositivo. Viene generata una tensione negativa sull'armatura negativa del condensatore C5 rispetto al filo comune del convertitore. Da questa tensione, il condensatore C4 viene caricato tramite il diodo VD6. In questo caso, l'uscita -Uout2 avrà una tensione negativa rispetto al filo comune, il cui valore corrisponde alla tensione della fonte di alimentazione. Tra le uscite + Uout1 - Uout2 verrà applicata la tensione tripla dell'alimentatore.
Per ottenere una conversione a onda intera, in cui la capacità di carico di corrente è raddoppiata, è necessario collegare inoltre al transistor VT1 un nodo di raddoppio simile a quello collegato al transistor VT2 (C5, C6, VD3, VD4) e al transistor VT2 - un nodo di raddoppio collegato al transistor VT1 ( C2, C2, VD1, VD2) e collegare di conseguenza le uscite di queste menti. In questo caso, i condensatori di filtro C1 e C6 saranno comuni per due semicicli di conversione. Nella fig. 64b mostra uno schema di una conversione di tensione senza trasformatore a onda intera con interruttori a transistor, progettati per una corrente di carico fino a 0,5 A. È possibile rimuovere il doppio o il triplo della tensione della fonte di alimentazione dalle uscite del convertitore, in modo simile al primo versione del dispositivo. L'oscillatore principale G è assemblato utilizzando un circuito multivibratore che utilizza transistor VT3 e VT4. I transistor VT1, VT2 e VT5, VT6 vengono utilizzati per amplificare la corrente dei transistor multivibratore e funzionano in modalità di commutazione. Durante un semiciclo del multivibratore, i transistor VT1, VT3 VT6 sono aperti, in questo momento i condensatori C2 in C5 vengono caricati e C1 e C6 vengono scaricati. In un altro mezzo ciclo, questi transistor si chiudono e i transistor VT2, VT4, VT5 si aprono, i condensatori C1 e C6 vengono caricati e C2 e C5 si scaricano. I condensatori vengono caricati tramite i diodi VD2, VD4, VD5, VD7 e scaricati tramite VD1, VD3, VD6, VD8. Il convertitore può essere assemblato con un condensatore moltiplicatore di tensione secondo il circuito mostrato in Fig. 64, v. L'uscita + Uout1 fornisce quasi il triplo della tensione dell'alimentatore con una corrente di carico di circa 200 mA. All'aumentare degli stadi di moltiplicazione della tensione, la corrente di carico ammissibile del convertitore diminuisce. Un convertitore senza trasformatore può essere assemblato con un oscillatore principale su un microcircuito, come mostrato in Fig. 65. Il diodo VD1 imposta il ciclo di lavoro del multivibratore sugli elementi DD1.1 e DD1.2 su 2. A un livello di alta tensione alle uscite degli elementi DD1.3 e DD1.4, i transistor VT2, VT4 sono aperti e il condensatore C2 viene caricato tramite il diodo VD2. Dopo aver commutato il multivibratore in un altro stato, in cui viene stabilito un basso livello di tensione sugli elementi di uscita, i transistor VT1, VT3 si aprono e il condensatore C3 viene caricato attraverso il diodo VD3 alla tensione della fonte di alimentazione. La tensione totale sui condensatori C2, C3 corrisponde al doppio della tensione della fonte di alimentazione.
L'efficienza dei convertitori con interruttori a transistor è di circa il 50%. Le perdite improduttive nel convertitore si verificano principalmente durante la commutazione dei transistor. Per aumentare l'efficienza dei convertitori, è necessario utilizzare transistor e diodi ad alta frequenza. I transistor devono funzionare in modalità di saturazione superficiale e avere un coefficiente di trasferimento di corrente statico pari ad almeno 50. È consigliabile utilizzare diodi al germanio a basse tensioni di alimentazione, poiché hanno una caduta di tensione diretta inferiore rispetto a quelli al silicio. Quando si impostano i convertitori, è necessario disabilitare temporaneamente il feedback positivo nel multivibratore scollegando uno dei condensatori: in Fig. 64,b - C3 o C4; nella fig. 65-C1. Quindi, selezionando i resistori nei circuiti di base dei transistor, impostarli su una modalità in cui la tensione collettore-emettitore non superi 0,5 V. Autore: Drobnitsa N.A.
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