Alimentazione del condensatore del regolatore di commutazione

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protettori di sovratensione

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L'autore dell'articolo pubblicato condivide la sua esperienza nell'utilizzo di stabilizzatori di tensione di uscita a commutazione in alimentatori senza trasformatore con un condensatore di zavorra.

Uno degli svantaggi più gravi degli alimentatori senza trasformatore con un condensatore di spegnimento, ad esempio, descritto in [1, 2], è che non possono essere collegati alla rete senza carico o con un carico di potenza insufficiente. Eliminarlo accendendo lo stabilizzatore sul diodo zener parallelo all'uscita del ponte raddrizzatore [3]. Ma allo stesso tempo, il diodo zener stesso può consumare una corrente, il cui valore è commisurato alla corrente di carico, se si tiene conto dell'influenza della diffusione nella capacità del condensatore di spegnimento, della tensione di stabilizzazione del diodo zener e delle fluttuazioni nella direzione dell'aumento della tensione di rete. Una potenza significativa viene dissipata sul diodo zener, quindi deve essere posizionato su un dissipatore di calore [2].

L'idea principale di migliorare un alimentatore senza trasformatore con un condensatore di spegnimento è introdurre un elemento di controllo dell'impulso, ad esempio, come fatto in [4], per ridurre la potenza dissipata dallo stabilizzatore.

Nell'alimentatore stabilizzato proposto con tensione di uscita regolabile (vedi diagramma), un analogo di un diodo a quattro strati non controllato (dinistor) [1], realizzato su una coppia complementare di transistor KT5A, KT502A, è collegato in parallelo all'uscita del ponte a diodi VD503. Per garantire una soglia stabile per l'accensione dell'analogo del dinistor, un diodo zener VD2 è collegato in serie con la giunzione dell'emettitore del transistor VT1.

Con un aumento della tensione di uscita del ponte a diodi, il condensatore C2 inizia a caricarsi. Quando la tensione raggiunge un certo valore, a seconda della posizione del cursore del resistore variabile R6, il diodo zener VD2 si accende e si apre prima il transistor VT1, quindi VT2. A causa del profondo feedback positivo, i transistor si aprono come una valanga e deviano l'uscita del ponte, il che porta a una brusca diminuzione della tensione ai suoi capi quasi a zero. Il diodo VD3 si chiude e il condensatore C2 alimenta il carico. Quando la tensione all'uscita del ponte scende a zero, l'analogo del transistor del dinistor si spegne, inizia la carica del condensatore C2. Il processo si ripete. La tensione di saturazione totale tra gli emettitori dei transistor (caduta di tensione attraverso l'analogico del dinistor) è di circa 0,7 V.

A seconda della resistenza di carico, l'analogo dinistor viene attivato in diversi momenti dei semicicli della tensione di rete. In modalità inattiva, l'uscita del ponte a diodi è costituita da brevi impulsi, seguiti dal ciclo di lavoro più elevato. Quando il carico è collegato, il ciclo di lavoro diminuisce: il tempo di apertura dei transistor diminuisce, il che porta ad un aumento della durata dell'impulso di tensione fornito attraverso il diodo di isolamento VD3 al condensatore C2.

Il processo di stabilizzazione della tensione è molto simile al funzionamento di un regolatore di tensione regolato in larghezza di impulso noto ai radioamatori. La frequenza di ripetizione dell'impulso è uguale alla frequenza di ripple sul condensatore C2. Il diodo di isolamento VD3 impedisce la scarica del condensatore C2 attraverso transistor aperti.

L'ampiezza dell'impulso di corrente attraverso il diodo zener VD2 non supera 0,5 mA in tutte le modalità di funzionamento, il che indica l'efficienza dello stabilizzatore con un analogo a transistor del dinistor in base al segnale di controllo. Per fare un confronto: se si utilizza un elemento a impulsi - un trinistor, i dispositivi delle serie KU201, KU202 richiedono un'ampiezza di corrente di attivazione fino a 100 mA.

Inoltre, l'uso di uno stabilizzatore parallelo consente di regolare uniformemente la tensione stabilizzata in uscita al carico, ad esempio con una resistenza di 1 kOhm nell'intervallo da 4,7 a 46 V. Al minimo, rispettivamente, da 4,84 a 46,06 V. La differenza nei valori di tensione al carico e al minimo è di circa l'uno percento. Questo è sufficiente per quasi tutti i casi.

Se la regolazione della tensione di uscita non è richiesta (è richiesto un valore fisso), i resistori R5 e R6 vengono rimossi e l'anodo del diodo zener è collegato all'emettitore del transistor VT2. Tale alimentatore con un diodo zener D814G fornisce una tensione stabilizzata fissa di 9,94 V a un carico con una resistenza di 180 ohm. Al minimo, la tensione di uscita è 10,09 V. Quando si utilizza il diodo Zener D814A, Uout \u7,67d 7,8 V allo stesso carico e al minimo - XNUMX V. Come puoi vedere, la differenza tra le tensioni al carico e al minimo in questo caso è di circa l'uno percento.

È possibile aumentare la tensione di uscita del raddrizzatore utilizzando un diodo zener ad alta tensione o due a bassa tensione collegati in serie. Con due diodi zener D814V e D814D e una capacità del condensatore C1 di 2 μF, la tensione di uscita a un carico con una resistenza di 250 ohm può essere 23 ... 24 V.

Gli esempi forniti illustrano la possibilità di selezionare sperimentalmente gli elementi di un raddrizzatore senza trasformatore per la tensione di uscita stabilizzata richiesta a un dato carico.

Quando è richiesto un filo comune tra l'uscita del raddrizzatore stabilizzato e la rete, è possibile utilizzare il noto raddrizzatore a diodo-condensatore a semionda. Per fare ciò, escludere il ponte a diodi VD1, collegare il resistore R2 in serie con il condensatore di zavorra C1, collegare il filo di rete inferiore (secondo lo schema) all'uscita "negativa" e collegare il diodo raddrizzatore con l'anodo all'emettitore del transistor VT2 tra gli emettitori dei transistor.

Il resistore R2 limita la corrente di ingresso durante i transitori nel momento in cui il dispositivo è connesso alla rete. A causa dell'inevitabile "rimbalzo" dei contatti della spina e della presa di rete, il processo di commutazione è accompagnato da una serie di cortocircuiti e interruzioni del circuito.

Con uno di questi fenomeni, il condensatore di spegnimento C1 può caricarsi fino all'intero valore di ampiezza della tensione di rete, ovvero fino a circa 300 V. Dopo che il circuito è stato interrotto e quindi chiuso, la tensione sul condensatore e sulla rete può sommarsi e raggiungere un totale di circa 600 V. Questo è il caso peggiore che deve essere preso in considerazione per garantire un funzionamento affidabile del dispositivo.

Pertanto, nei dispositivi proposti per migliorare l'affidabilità, è preferibile utilizzare coppie di transistor complementari più potenti, ad esempio KT814A e KT815A; KT816A e KT817A; KT837A e KT805A; KT973A e KT972A; 2T505A e 2T504A, ecc.

Il dispositivo è connesso galvanicamente alla rete. Questo dovrebbe essere ricordato e dovrebbe essere prestata attenzione durante la progettazione e la regolazione.

Letteratura

1. Dorofeev M. Transformerless con un condensatore di spegnimento. - Radio, 1995, n. 1, pag. 41, 42; N. 2, pag. 36, 37.
2. Khukhtikov N. Caricatore. - Radio, 1993, n. 5, pag. 37.
3. Biryukov S. Calcolo di un alimentatore di rete con un condensatore di spegnimento. - Radio, 1997, n. 5, pag. 48-50.
4. Alekseev S. Dinistor simmetrici - negli alimentatori. - Radio, 1998, n. 10, pag. 70, 71.
5. Voitsekhovsky Ya. Giocattoli radioelettronici. - M.: Radio sovietica, 1970, p. 40.

Autore: N.Tsessaruk, Tula

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