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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Mejora del estabilizador de voltaje de conmutación. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protectores contra sobretensiones En la revista "Radio" No. 8 de 1985, en el artículo "Un estabilizador de voltaje de tecla simple", se describió un regulador de voltaje de conmutación que, con la relativa simplicidad de la solución técnica, tiene un alto rendimiento energético y es bastante adecuado para Dispositivos de alimentación en microcircuitos TTL. Al mismo tiempo, con un mayor refinamiento del estabilizador, se mejoraron significativamente características como la eficiencia, la inestabilidad del voltaje de salida, la duración y la naturaleza del proceso transitorio cuando se expone a una carga pulsante. Se ha establecido que durante el funcionamiento del estabilizador, la llamada corriente pasante se produce a través de un transistor de clave compuesta. Esta corriente aparece en aquellos momentos en que, a la señal del nodo de comparación, el transistor clave se abre y el diodo de conmutación aún no ha tenido tiempo de cerrarse. La presencia de esta corriente provoca pérdidas adicionales por calentar el transistor y el diodo y reduce la eficiencia de todo el dispositivo. Otra desventaja es una ondulación significativa del voltaje de salida a una corriente de carga cercana al límite. Para combatir la ondulación, se introdujo un filtro LC de salida adicional (L2C6) en el estabilizador. Es posible reducir la inestabilidad del voltaje de salida de un cambio en la corriente de carga solo reduciendo la resistencia activa del inductor L2. Mejorar la dinámica del proceso transitorio (en particular, reducir su duración) está asociado con la necesidad de reducir la inductancia del inductor, pero esto inevitablemente aumentará la ondulación del voltaje de salida.
Por lo tanto, resultó aconsejable excluir el filtro L2C6 (Fig. 1) y aumentar la capacitancia total de los capacitores C3, C4 en 5 ... 10 veces conectando varios capacitores en paralelo a la batería. En la fig. 2 muestra una vista del proceso transitorio en el estabilizador modificado con una carga pulsada. Comparación con el gráfico presentado en la fig. 3a en el artículo anterior muestra una mejora significativa en el transitorio.
Las características de carga Uout=f(In) (ver también Fig. 2,b del mismo artículo) para diferentes valores del voltaje de entrada del estabilizador modificado se muestran en la fig. 3. A partir de la comparación de estas cifras, se puede ver que la inestabilidad del voltaje de salida en el rango de corriente de salida de 0,5 a 4 A con un voltaje de entrada de 15 ... 25 V disminuyó 2 veces.
El circuito R3C2 en el estabilizador original prácticamente no cambia la duración de la disminución de la corriente de salida, por lo que se puede eliminar (cierre la resistencia R3) y la resistencia de la resistencia R4 se puede aumentar a 820 ohmios. Pero luego, con un aumento en el voltaje de entrada de 15 V a 25 V, la corriente que fluye a través de la resistencia R4 (en el dispositivo original) aumentará 1,7 veces, y la potencia de disipación aumentará 3 veces (hasta 0,7 W ). Al conectar la resistencia inferior R4 de acuerdo con el circuito de salida (también es R4 en el circuito del estabilizador modificado) al terminal positivo de los capacitores C3, C4, este efecto puede debilitarse, pero su resistencia debe reducirse a 620 ohmios . Una de las formas efectivas de combatir la corriente de paso es aumentar el tiempo de subida de la corriente a través del transistor de llave abierta. Luego, cuando el transistor esté completamente abierto, la corriente a través del diodo VD1 disminuirá hasta casi cero. Esto se puede lograr si la forma de la corriente a través del transistor clave es casi triangular. Como muestra el cálculo, para obtener tal forma de corriente, la inductancia del inductor de almacenamiento L1 no debe exceder los 30 μH. Otra forma es usar un diodo de conmutación más rápido (VD1), por ejemplo, KD219B. Este es el llamado diodo de barrera Schottky. Dichos diodos tienen mayor velocidad y menor caída de tensión con el mismo valor de corriente en comparación con el silicio de alta frecuencia convencional. Condensadores C3-C7 - de la serie K52-1. Todos los cambios anteriores no conducen a un cambio significativo en el diagrama del circuito y la placa de circuito impreso del estabilizador. También se puede obtener una mejora en los parámetros del dispositivo cambiando el modo de funcionamiento del transistor clave. La peculiaridad del funcionamiento del potente transistor VT3 en los estabilizadores originales y mejorados es que funciona en el modo activo, pero en el modo no saturado y, por lo tanto, tiene un alto coeficiente de transferencia de corriente y se cierra rápidamente. Sin embargo, debido al aumento de voltaje en él, cuando está abierto, la disipación de energía es 1,5 ... 2 veces mayor que el valor mínimo alcanzable. Puede reducir el voltaje en el transistor clave aplicando un voltaje de polarización positivo en relación con el cable de alimentación positivo al emisor del transistor VT2 (consulte la Fig. 1). El valor del voltaje de polarización se selecciona al ajustar el estabilizador. Si está alimentado por un rectificador conectado a un transformador de red, se puede proporcionar un devanado separado en el transformador para obtener el voltaje de polarización. Sin embargo, en este caso, el voltaje de polarización cambiará junto con el voltaje de la red. Para obtener un voltaje de polarización estabilizado, el estabilizador debe modificarse (Fig. 4) y el inductor debe convertirse en un transformador T1 al enrollar un devanado adicional II. Cuando el transistor clave está cerrado y el diodo VD1 está abierto, el voltaje en el devanado 1 se determina a partir de la expresión: U1==Uout+Uvd1. Dado que el voltaje en la salida y en el diodo en este momento cambia ligeramente, independientemente del valor del voltaje de entrada en el devanado II, el voltaje prácticamente se estabiliza. Después de la rectificación, se alimenta al emisor del transistor VT2.
La mejora de las características energéticas de la segunda versión del estabilizador modificado se ilustra en la Fig. 5, donde, a modo de comparación, se muestran dependencias similares para la primera variante (compárese también con la Fig. 2a en el artículo mencionado anteriormente). Al mismo tiempo, las pérdidas de calentamiento disminuyeron en la primera versión del estabilizador modificado en un 14,7% y en la segunda, en un 24,2%, lo que les permite operar con una corriente de carga de hasta 4 A sin instalar un transistor clave en el disipador de calor.
En el estabilizador de la opción 1, el estrangulador L1 contiene 11 espiras enrolladas con un haz de ocho conductores PEV-1 de 0,35. El devanado se coloca en el circuito magnético blindado B22 de ferrita de 2000 NM. Entre las tazas, debe colocar una junta de textolita con un grosor de 0,25 mm. En el estabilizador de la opción 2, el transformador T1 se forma enrollando dos vueltas de cable PEV-1 1 sobre la bobina inductora L0.35. En lugar del diodo de germanio D310, puede usar silicio, por ejemplo, KD212A o KD212B, mientras que el número de vueltas del devanado II debe aumentarse a tres. Autor: A. Mironov, Lyubertsy, Región de Moscú; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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