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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Un simple regulador de voltaje clave. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protectores contra sobretensiones Los dispositivos electrónicos fabricados con microcircuitos digitales no imponen requisitos demasiado altos en cuanto a la estabilidad y el nivel de ondulación de la tensión de alimentación. Por lo tanto, los estabilizadores de voltaje clave más simples se pueden usar con éxito para alimentar dichos dispositivos. Tienen una alta eficiencia, dimensiones y peso más pequeños en comparación con los estabilizadores continuos. El diseño correcto del estabilizador clave le permite evitar la penetración de interferencias de alta frecuencia en el dispositivo alimentado. En la fig. 1 muestra un diagrama esquemático de un estabilizador clave simple. Con un alto rendimiento energético, la calidad de la tensión de salida le permite conectar al estabilizador dispositivos fabricados en microcircuitos digitales de las series K130, K133, K134, K156, K156, K561, etc.
Principales características técnicas
Cuando se aplica un voltaje de suministro a la entrada del dispositivo, aparece una corriente en el circuito base del transistor compuesto VT2, VT3, como resultado de lo cual se abre. El circuito R3C2 proporciona una naturaleza pulsada de la aparición de esta corriente, lo que contribuye a la apertura forzada del transistor compuesto. Después de que se abre, una corriente creciente comienza a fluir a través del estrangulador L1, cargando los condensadores de almacenamiento C3, C4. Cuando el voltaje en estos capacitores alcanza un cierto nivel U1, los transistores VT4 y VT1 se abren. El último de ellos, saturando, conecta el condensador C2 cargado en la polaridad de cierre a la unión del emisor del transistor VT2. Esto contribuye al cierre rápido del transistor compuesto. La corriente en el inductor L1 no se puede interrumpir instantáneamente, por lo tanto, después de cerrar los transistores VT2, VT3, se abre el diodo VD1, que cierra el circuito de corriente a través del inductor L1. Durante este período de tiempo, la corriente en el inductor disminuye, y desde el momento en que iguala la corriente de carga, el voltaje en los capacitores C3, C4 también comienza a disminuir. En un cierto valor U2, los transistores VT4 y VT1 se cierran, y VT2 y VT3 se abren, y la corriente en el inductor L1 comienza a aumentar nuevamente, el diodo VD1 se cierra. El voltaje en los capacitores C3, C4 continúa disminuyendo al valor De, cuando la corriente en el inductor L1 se vuelve igual a la corriente de carga; la relación de valores de voltaje en los condensadores de almacenamiento es la siguiente: U3 En la fig. 2 muestra las principales características del dispositivo. Como puede verse (Fig. 2, a), la eficiencia cercana al valor óptimo de la corriente de carga es bastante alta para un estabilizador tan simple. Es de destacar que con un aumento en la corriente de carga desde el mínimo, aumenta la eficiencia. Esto se debe al hecho de que la corriente de control del transistor compuesto VT2, VT3 permanece casi constante. La potencia disipada por el transistor VT3 y el diodo VD1 es despreciable. Esto le permite obtener una corriente de carga significativa sin el uso de disipadores de calor para elementos potentes. Sin embargo, durante el funcionamiento a largo plazo con una corriente de carga de más de 3,5 A, se hace necesaria la instalación de estos elementos en un disipador de calor.
La característica de carga (Fig. 2, b) muestra las capacidades estabilizadoras del dispositivo. Cabe señalar que la disminución de la tensión de salida a una corriente de carga de más de 2 A se produce principalmente debido a la caída de tensión en la resistencia activa del inductor L2. En la fig. 3 muestra los oscilogramas del voltaje de salida del estabilizador cuando se prueba con una carga de impulso a varias corrientes de carga y capacitancia Sat del capacitor. El proceso transitorio va acompañado de sobretensiones de salida que no superan los 0,4 V. Esta circunstancia impone algunas restricciones en el alcance del estabilizador. Es posible mejorar el tipo de proceso transitorio ya sea aumentando la capacitancia del capacitor C6 o abandonando por completo el filtro L2C6 y aumentando significativamente la capacitancia de los capacitores de almacenamiento C3, C4 (8 ... 10 veces). La segunda opción es más adecuada, ya que el tiempo del proceso de transición también disminuirá.
El dispositivo utiliza piezas estándar, a excepción de los estranguladores L1 y L2. Son de fabricación propia, enrollados en marcos de plástico colocados en circuitos magnéticos blindados B22 hechos de ferrita M2000NM. Choke L1 contiene 18 vueltas de un haz de 7 cables PEV-1 0,35. Se inserta una junta de 0,8 mm de espesor entre las copas de su circuito magnético. La resistencia activa del devanado del inductor L1 es de 27 mΩ. Choke L2 contiene 9 vueltas de un haz de 10 cables PEV-1 0,35. El espacio entre sus copas es de 0,2 mm, la resistencia activa del devanado es de 13 mOhm. Las juntas pueden estar hechas de material duro resistente al calor: textolita, mica, cartón eléctrico. Los tornillos que sujetan las copas del circuito magnético deben ser de un material no magnético, como el latón. Los condensadores C1, C3, C4 funcionan en el modo de grandes pulsos de corriente. Para este modo, los condensadores de óxido K52-1 son los más adecuados. Puede intentar reemplazarlos con K53-1a, K50-24, K50-16 para un voltaje de al menos 15 V (C3, C4) y 25 V (C1). Sin embargo, las propiedades de frecuencia de estos condensadores son peores que las de K52-1, por lo que será necesario recopilar la misma capacitancia mediante la conexión en paralelo de 4-5 condensadores con la misma clasificación. El transistor VT2 se puede reemplazar por KT644, KT626 con cualquier índice de letras. Estructuralmente, el estabilizador está montado en una placa de circuito impreso, un dibujo del cual y la disposición de las partes en él mostrado en la fig. 4. Al instalar el estabilizador, se recomienda torcer los cables que suministran el voltaje de entrada en un cable para evitar ruido de impulso de alta frecuencia adicional de la corriente de entrada. Para establecer un estabilizador, se conecta una resistencia de carga con una resistencia de 5 ... 7 ohmios y una potencia de 10 vatios a su salida. Si todas las partes están en buenas condiciones, el estabilizador comienza a funcionar inmediatamente. Primero, al seleccionar la resistencia R7, se establece el voltaje de salida nominal. A continuación, la corriente de carga aumenta a 3 A y, seleccionando el condensador C5, establezca una frecuencia de generación (aproximadamente 18 ... 20 kHz), en la que las sobretensiones de alta frecuencia en los condensadores C3, C4 sean mínimas. En esto, el ajuste se considera completo. El estabilizador está diseñado para funcionar con un voltaje de salida de 5 V, sin embargo, también se puede aumentar a 8 ... 10 V aumentando el valor de la resistencia R7 y seleccionando un nuevo valor para la frecuencia de operación. Sin embargo, en este caso, la potencia disipada por el transistor VT3 también aumentará, lo que requerirá limitar la corriente de carga o aumentar el tamaño del disipador de calor. Un estabilizador cuidadosamente montado y sintonizado tiene muy poca ondulación de voltaje de salida de alta frecuencia, por lo que no es necesario tomar medidas adicionales. Si funciona en un amplio rango de temperatura, entonces la configuración "se va" y aparecen sobretensiones de alta frecuencia de voltaje favorable, aunque insignificantes. Si se imponen mayores requisitos a la calidad de la tensión de salida, es necesario derivar los condensadores C3, C4 con varios condensadores cerámicos KM-6b con una capacidad total de 3 ... 5 μF. Además, es deseable proporcionar los mismos condensadores directamente en la entrada del dispositivo alimentado, pero su capacitancia puede ser 10 ... 20 veces menor. Si es necesario evitar la propagación de interferencias de alta frecuencia en los circuitos de entrada del estabilizador, debe alimentarse a través de un filtro LC en forma de L. La bobina debe tener una inductancia de 5 ... 10 μH y una corriente de saturación de al menos 2 A (es deseable enrollarla en un circuito magnético cerrado). El condensador es de cerámica, con una capacidad de 1 ... 2,2 microfaradios (por ejemplo, KM-6b). Dado que durante el funcionamiento del dispositivo, algunos elementos pueden calentarse hasta una temperatura de 90 ... 100 ° C, es recomendable colocar la placa verticalmente y tomar medidas contra el calentamiento del diodo zener VD2, de lo contrario, la tensión de salida disminuirá. Autor: A. Mironov, Lyubertsy, Región de Moscú; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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