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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitore di tensione 12/1000 volt. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Questo convertitore di tensione è progettato per alimentare un tubo fotomoltiplicatore, ma può anche alimentare un contatore Geiger e altri dispositivi ad alta tensione. Le soluzioni circuitali incorporate nel convertitore possono essere utilizzate nello sviluppo di alimentatori stabilizzati per molti altri dispositivi elettronici. Il convertitore in Fig. 1 fornisce una tensione di 1000 V in uscita. non supera lo 0%.
Il dispositivo è assemblato secondo lo schema tradizionale utilizzando il picco di tensione di autoinduzione inversa. Il transistor VT1, operando in modalità chiave, fornisce all'avvolgimento primario del trasformatore T1 una tensione di alimentazione per un tempo pari a 10 ... 16 μs. Al momento della chiusura del transistor, 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 lo aumenta a 1000 V. Gli impulsi di controllo del transistor VT1 sono generati da un generatore con duty cycle regolabile, montato sugli elementi DD1.1-DD1.3 . Il duty cycle degli impulsi è controllato dalla tensione di uscita dell'amplificatore operazionale DA1. La tensione di uscita del convertitore attraverso un partitore resistivo R1-R3 viene alimentata all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale e confrontata con la tensione di riferimento stabilizzata dal diodo zener VD1 termicamente compensato. Al momento dell'accensione, la tensione di uscita del convertitore è zero, prossima allo zero e la tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1. 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 (duty factor) è vicino a 0,65 . Quando la tensione di uscita raggiunge la tensione negativa specificata all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 aumenta, il ciclo di lavoro diminuisce e la tensione di uscita si stabilizza. Durante il test del convertitore descritto, la durata degli impulsi sotto carico entro i limiti di cui sopra variava da 10 a 12 x, e la loro frequenza di ripetizione - da 18 a 30 kHz, che corrisponde a un duty cycle da 0,18 a 0,4. La corrente consumata è aumentata da 22 a 47 mA. Al massimo carico e una diminuzione della tensione di alimentazione a 10,5 V, la durata dell'impulso è aumentata a 16 μs a una frequenza di 36 kHz, che corrisponde a un ciclo di lavoro di 0,57. Un'ulteriore diminuzione della tensione di alimentazione ha portato a un'interruzione della stabilizzazione. A 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 ripple dall'uscita del convertitore, pari a circa 1 V, passerebbe all'ingresso dell'amplificatore operazionale DA1 attraverso i resistori R1 e R2 con poca o nessuna 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. Con una diminuzione della resistenza del resistore R9, il ciclo di lavoro minimo diminuisce e può diventare uguale a zero. La stabilità della tensione di uscita sotto vari carichi è garantita dall'elevato guadagno nel circuito di retroazione del convertitore. Per la stabilità del convertitore a questo guadagno è necessario un grande condensatore C4. Ma questo porta ad un aumento della durata dell'instaurazione della tensione di uscita con bruschi cambiamenti nel carico. È possibile ridurre il tempo di assestamento riducendo la capacità del condensatore C4, collegando un resistore con una resistenza di diverse decine di kilo-ohm in serie con esso e collegando un resistore con una resistenza di diversi megaohm in parallelo con questo condensatore. Tutte le parti del convertitore possono essere montate su un circuito stampato in fibra di vetro a lamina unilaterale (Fig. 2).
La scheda è progettata principalmente per l'installazione di resistenze di tipo MLT. I resistori R1-R3, R5 e R7, da cui dipende la stabilità a lungo termine del convertitore, sono di tipo stabile C2-29. Resistenza regolata R6 - SPZ-19a. Condensatore C1 tipo K53-1, C8-C15 - K73-17 per una tensione nominale di 400 V, altri condensatori - KM-5, KM-b. La scelta del diodo Zener VD1 è determinata dai requisiti di stabilità. Il diodo VD2 è un qualsiasi silicio a bassa potenza ei diodi moltiplicatori di tensione (VD3-VD10) sono del tipo KD104A. Il chip K561LA7 può essere sostituito 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 di non più di 0,5 V con una corrente di collettore di 100 mA. Per accelerare l'uscita del transistor a media frequenza dalla saturazione quando è spento, è necessario aumentare la capacità del condensatore C6. L'amplificatore operazionale K140UD6 (DA1) può essere sostituito con KR140UD6 senza modificare lo schema dei conduttori del circuito stampato della scheda o con qualsiasi altro con transistor ad effetto di campo all'ingresso. Il trasformatore T1 è avvolto su un circuito magnetico anulare di dimensioni K20x12x6 in ferrite M1500NMZ. L'avvolgimento primario contiene 35 giri e il secondario - 220 giri di filo PELSHO 0,2. Per ridurre la capacità di avvolgimento, il filo dell'avvolgimento secondario dovrebbe essere posato in uno spesso strato, spostandosi gradualmente lungo il circuito magnetico, mentre la prima e l'ultima spira dovrebbero essere affiancate. L'avvolgimento primario è a strato singolo, è avvolto sul secondario. La polarità dei cavi di avvolgimento non ha importanza. L'inverter deve essere configurato in questo ordine. Scollegare l'avvolgimento primario del trasformatore dal transistor e collegare l'uscita superiore (secondo lo schema) del resistore R3 all'uscita negativa della fonte di alimentazione attraverso due resistori con una resistenza totale di 140 kOhm. Quando il motore del resistore sintonizzato R6 ruota, il ciclo di lavoro degli impulsi all'uscita dell'elemento DD1.4 (controllo con un oscilloscopio o un voltmetro CC collegato tra l'uscita di questo elemento e il filo comune) dovrebbe cambiare bruscamente da il minimo (circa 0,1 o le pulsazioni potrebbero scomparire completamente) al massimo (0,65). Fissare il motore del resistore sintonizzato nella posizione in cui si verifica questo salto. Quindi montare completamente il convertitore, collegare un voltmetro con una resistenza di ingresso di almeno 10 MΩ alla sua uscita e accendere l'alimentazione. La tensione di uscita può essere controllata dallo stesso voltmetro e dalla tensione ai capi del resistore R3 (5 V) o da 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 il carico e la tensione di alimentazione cambiano. Per ridurre le interferenze emesse dal convertitore, è posto in una custodia di ottone. Per 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 un terminale positivo è collegato a un filo comune. Ma senza modifiche nell'installazione, il terminale negativo della fonte di alimentazione può essere collegato al filo comune. Come esperimento, è stata testata una variante del convertitore alimentato da una sorgente bipolare di ±12 V. La sua parte principale è stata assemblata secondo lo stesso schema, il condensatore C1 (per una tensione nominale di 30 V) della metà della capacità è collegato tra i circuiti +12 e -12 V, quelli inferiori (secondo lo schema ) l'uscita del resistore R14 e l'uscita dell'avvolgimento primario del trasformatore T1 sono collegate al circuito 4-12 V. I valori nominali del elementi sostituiti: R13 - 1,1 kOhm; C6 - 1600pF; C7 - 430pF; R14 - 2 kOhm. Transistore VT1 -KT815G. Il numero di giri dell'avvolgimento primario del trasformatore T1 è raddoppiato. Se si utilizza un alimentatore non stabilizzato, il coefficiente di stabilizzazione del circuito R4VD1 potrebbe non essere sufficiente. In questo caso, il circuito di alimentazione del diodo zener dovrebbe essere realizzato secondo lo schema mostrato in Fig. 3.
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