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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Stabilizzatore di tensione di commutazione economico
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protettori di sovratensione Una caratteristica distintiva dello stabilizzatore di commutazione qui descritto è la piccola corrente consumata dalla sua unità di controllo. Ciò in una certa misura compensa la diminuzione dell'efficienza caratteristica di tali stabilizzatori a basse correnti di carico. Molti stabilizzatori di tensione CC economici sono descritti sulle pagine della rivista, ad esempio in [1, 2]. Secondo il principio di funzionamento, questi dispositivi sono stabilizzatori a transistor seriali di regolazione continua. Differiscono da quelli convenzionali solo per il fatto che i nodi per la generazione della tensione di riferimento e il confronto sono realizzati su elementi che consentono il funzionamento in modalità microcorrente, grazie alla quale si ottengono alcuni risparmi nel consumo di energia. Tuttavia, l'efficienza di tali stabilizzatori è bassa. Un'altra classe di questi dispositivi sono gli stabilizzatori di commutazione. Hanno un'efficienza maggiore a correnti di carico medie e alte, ma a correnti basse la loro efficienza diminuisce. Il dispositivo descritto è esente da tali inconvenienti. Ciò ne consente l'utilizzo in quasi tutte le apparecchiature: dai vari dispositivi digitali a quelli di riproduzione del suono e di ricezione radio. Lo stabilizzatore contiene (Fig. 1) un transistor composito di commutazione (VT1, VT2), un diodo di commutazione (VD2) e un'induttanza (L1). L'unità di controllo comprende una sorgente di tensione di riferimento (VTZ) e un comparatore (DA1). Un filtro a transistor (VT4, VT5) è acceso all'uscita dello stabilizzatore.
caratteristiche tecniche
Il principio di funzionamento dell'apparecchio corrisponde al tradizionale controllo degli impulsi. Se ne parla in dettaglio in [3]. Pertanto, ha senso soffermarsi solo sulle caratteristiche distintive dell'unità di controllo e del filtro a transistor. La base dell'unità di controllo è un comparatore realizzato sull'amplificatore operazionale K140UD12. Una micro-fonte di tensione di riferimento, realizzata sulla giunzione dell'emettitore polarizzata inversa del transistor VT3, è collegata al suo ingresso invertente [1]. La sua tensione di stabilizzazione (7...7,5 V) è fornita con una corrente di 20...30 µA. Un segnale di confronto dal divisore resistivo R5-R7 viene fornito all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale. Il resistore trimmer R6 regola la tensione di uscita. Il condensatore C3 aumenta lo sfasamento del segnale di feedback, necessario per la natura ciclica del dispositivo. Determina anche la frequenza dei cicli operativi e influenza in modo significativo la gamma delle pulsazioni. L'uscita del comparatore è collegata alla base del transistor composito VT1, VT2 attraverso il resistore R3, che imposta la corrente di controllo, e un diodo zener VD1, che garantisce l'interruzione della corrente di controllo e la chiusura affidabile del transistor di commutazione sull'intero intervallo di tensione in ingresso. Il condensatore C2 attenua i fronti degli impulsi e quindi sopprime le interferenze ad alta frequenza che si verificano durante il funzionamento. A differenza dei tradizionali stabilizzatori di commutazione, l'uscita non include un filtro LC, ma un transistor. Il fatto è che il filtro LC peggiora drasticamente le caratteristiche dinamiche del dispositivo: quando la corrente di carico cambia, si verificano picchi di tensione in uscita. Il filtro a transistor è esente da questo inconveniente, non richiede prodotti di avvolgimento e sopprime efficacemente il ripple di almeno 40 dB. Grazie all'elevato coefficiente di trasferimento del transistor composito VT4, VT5 (almeno 1500) e alla modalità operativa del transistor VT4 con bassa tensione collettore-emettitore, l'efficienza del filtro è molto elevata e riduce l'efficienza complessiva dello stabilizzatore di soli 6 ...8%, che è un costo molto basso per un basso livello di pulsazione. Il filtro a transistor ha un altro vantaggio: l'accensione "soft" dello stabilizzatore: la tensione di uscita aumenta gradualmente nell'arco di 2...4 s mentre il condensatore C6 si carica. Nelle apparecchiature di riproduzione del suono, questo elimina i caratteristici clic sgradevoli all'accensione. Il dispositivo è realizzato su una breadboard. Utilizza condensatori all'ossido di piccole dimensioni importati da Samsung (C1, C5-C7), ceramici KM-6 (C2-C4), resistori fissi - MLT-0,125. Lo starter L1 contiene 28 spire di filo PEV-2 da 0,56, avvolte su un nucleo magnetico armato B14 realizzato in ferrite da 2000 NM. La fessura amagnetica nel nucleo magnetico è assicurata da una guarnizione di carta spessa 0,2 mm. Sostituiremo l'unità organizzativa K140UD12 con K140UD1208. I transistor VT1, VT4 devono avere una bassa tensione di saturazione, una corrente ammissibile del collettore di impulsi di 400...500 mA e un coefficiente di trasferimento di corrente di almeno 50. Queste condizioni sono soddisfatte dai transistor delle serie KT209 o KT501 con gli indici delle lettere D , E, K. Il coefficiente di trasferimento di corrente dei transistor VT2, VT5 deve essere almeno 300. Se questa condizione è soddisfatta, oltre a quelle indicate nello schema, sono applicabili i transistor delle serie KT361 e KT315 con gli indici delle lettere B, G, E. I transistor VT1, VT4 alla corrente nominale non richiedono la rimozione del calore. Se si prevede che lo stabilizzatore funzioni alla massima corrente di carico, il transistor VT1 deve essere installato su un piccolo dissipatore di calore con un'area di 10...15 cm 2. È anche consentito utilizzare transistor di media potenza, ad esempio le serie KT639, KT644, mentre la corrente di uscita dello stabilizzatore può essere aumentata a 0,5 A. Un dispositivo correttamente assemblato inizia a funzionare immediatamente. La sua configurazione si riduce all'impostazione del resistore di regolazione R6 su una tensione di uscita di 9 V con una corrente di carico di 1 mA (corrisponde a una resistenza di carico di 9,1 kOhm - quando non c'è carico, la tensione di uscita aumenta). Quindi, collegando un resistore con una resistenza di 91 Ohm e una potenza di almeno 1 W all'uscita dello stabilizzatore, viene controllata la caduta di tensione tra l'emettitore e il collettore del transistor VT10 e, se necessario, regolata selezionando il resistore R4 entro 0,9...1,1 V. Successivamente, la caduta di tensione viene infine impostata sulla tensione di uscita tramite il resistore R6. Lo stabilizzatore può funzionare con una tensione di uscita diversa (8...12 V) e al suo aumento aumenta l'efficienza del dispositivo. Il livello di ondulazione viene controllato con un oscilloscopio collegato all'uscita dello stabilizzatore caricato. Se l'ampiezza delle pulsazioni alla corrente di carico massimo supera i 2 mV, selezionare il condensatore C3 (nel senso di diminuire la capacità), senza però far cessare le oscillazioni. Si consiglia di realizzare lo stabilizzatore su una scheda comune insieme al raddrizzatore come un'unica unità e la sua progettazione dipende dalle caratteristiche del dispositivo alimentato. Il raddrizzatore è un normale raddrizzatore a onda intera (Fig. 2), i condensatori C1, C2 eliminano rispettivamente le interferenze di rete e lo sfondo moltiplicativo quando si alimentano le radio.
Da notare che in un alimentatore switching la potenza del trasformatore di rete T1 è inferiore del 20...30% rispetto ad un alimentatore continuo. A questo proposito, l'unità proposta può essere realizzata in dimensioni molto ridotte e integrata, ad esempio, nel vano batterie di una radio o di una radio. Naturalmente può essere utilizzato anche come adattatore di rete separato. Letteratura
Autore: A.Pakhomov, Zernograd, regione di Rostov.
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