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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Rectificador para altas corrientes con bajas pérdidas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación El inusual rectificador de CA descrito está diseñado para usarse donde se requieren voltajes regulados bajos con corrientes relativamente altas y pérdidas bajas. Un ejemplo de aplicación es la alimentación de elementos Peltier utilizados en sistemas de refrigeración, donde, además, es necesario regular la temperatura. Los baños galvánicos y los soldadores de bajo voltaje son otros ejemplos del uso de dicho rectificador. Al recibir tensiones de alimentación bajas en los rectificadores, surge el problema de la caída de tensión en los diodos semiconductores rectificadores, provocada por el material semiconductor utilizado en los diodos (0,6...0,9 V en diodos de silicio), que tiene un mayor efecto cuanto menor es el tensión rectificada. El problema de la disipación de calor surge con corrientes de carga elevadas. Cuando también es necesario regular el voltaje de salida, se recurre al uso de un estabilizador de voltaje en serie, cuya caída de voltaje en la unión del transistor de control, además de la caída a través de los diodos rectificadores, es de algunos voltios más, lo que conduce a disipación de energía inútil, la eficiencia del dispositivo, mientras que no supera el 50%. La figura (Imagen 1) muestra un circuito rectificador extraído de una colección de patentes de la RDA [1], que puede reducir significativamente las pérdidas de energía.
Estamos hablando principalmente de un rectificador de punto medio de onda completa, que es característico y conocido como rectificador que tiene dos diodos y se toma desde el centro del devanado del transformador. Aquí, los diodos rectificadores se reemplazan por transiciones emisor-colector de transistores reguladores (VT1 y VT2). Esto proporciona una ventaja sobre los diodos, ya que la caída de voltaje en las uniones emisor-colector de los transistores planos modernos de alta potencia es de solo 0,1 ... 0,2 V, frente a aproximadamente 0,7 V para la mayoría de los diodos rectificadores, por lo que la disipación de energía innecesaria se reduce significativamente. Además, cuando se utilizan transistores como elementos controlados, es posible ajustar la tensión rectificada de salida, es decir, mediante truncamiento de fase.
Durante el semiciclo positivo, la corriente fluye a través de VD1, los contactos del interruptor S (S está primero en la posición del extremo derecho según el diagrama), la resistencia R y el diodo VD4 en el circuito base-emisor VT2. Al mismo tiempo, se controla VT2, como resultado de lo cual se abre la rama inferior del rectificador y se carga el condensador C. Durante el semiciclo negativo, el transistor VT1 se controla a través de los diodos VD2, S, R y VD3, que abren la rama superior del rectificador. Dado que estamos hablando de un rectificador de onda completa, en el que la caída de tensión residual en las uniones emisor-colector de los transistores es muy pequeña, la potencia disipada por los transistores también es pequeña, igual a la caída de tensión en el emisor-colector. unión multiplicada por la corriente que fluye en este circuito. Si la disipación de potencia es pequeña, el disipador de calor también puede ser pequeño, y si el polo negativo del rectificador también se puede conectar al cuerpo metálico del dispositivo alimentado, entonces los transistores de control se pueden atornillar con los terminales del colector directamente al Chasis sin espaciadores aislantes. Consideremos ahora la posibilidad de ajustar la tensión de salida del rectificador utilizando una cadena de diodos VD5...VDn, conmutados por el interruptor S, realizando un corte de fase (Imagen 2). Los transistores, en este caso, comienzan a conducir no inmediatamente desde el comienzo del correspondiente semiciclo de voltaje alterno, sino después de un tiempo, cuando el valor instantáneo de la amplitud del voltaje en el semiciclo excede la suma de los directos. voltajes de los diodos encendidos. En consecuencia, cuanto más corto sea el tiempo que los transistores estén abiertos, menor será el voltaje al que se puede cargar el condensador de filtro C. Por supuesto, el efecto de una apertura más tardía y un cierre más temprano de los transistores depende de la caída de voltaje directo a través de los diodos VD1... VD4 y sobre la tensión de apertura de los transistores VT1 y VT2. Aquí es mejor utilizar diodos de germanio debido a la baja caída de tensión directa entre ellos, por ejemplo, diodos de 0,1 A o 1 A de la serie GY. Los diodos con barrera Schottky resultan ser más modernos aquí, pero los resultados obtenidos con ellos no son mejores, sino peores, que con los viejos diodos de germanio, sobre todo porque no todo el mundo puede conseguir todavía diodos Schottky. Se debe prestar especial atención al voltaje inverso máximo permitido de las uniones base-emisor VT1 y VT2. Si se excede este voltaje, la corriente del extremo exterior correspondiente del devanado secundario del transformador de potencia fluirá a través de la unión bloqueada emisor-base (como la corriente de estabilización (o "corriente de ruptura de avalancha") en un diodo zener) y desde allí, a través de la unión base-colector conectada en la dirección directa del flujo de corriente, directamente a la salida del rectificador. En este caso, por supuesto, no se puede hablar de ninguna regulación por parte de los transistores y están dañados. El valor de voltaje máximo en cualquier mitad del devanado secundario no debe exceder el voltaje inverso permitido de la unión emisor-base (Ueff * 3 2), que debe estar dentro de 6...9 V. Se recomienda que antes de instalar transistores en el circuito, mida el voltaje inverso permitido de las uniones base-emisor (y, probablemente, dado que el circuito es simétrico, seleccione un par de transistores con los mismos parámetros). El método para medir este voltaje es simple: es necesario encender la unión base-emisor en la dirección opuesta (la dirección de bloqueo al paso de corriente continua) a través de una resistencia y medir el voltaje en la unión de la misma manera que el El voltaje de estabilización se determina en un diodo Zener convencional. Aumentamos el voltaje suministrado a una resistencia conectada en serie (por ejemplo, con una resistencia de 1 kohm) y la unión base-emisor ("más" al emisor, si es un transistor npn), en un voltímetro conectado en paralelo a la unión, observamos el valor del voltaje inverso máximo, cuando deja de aumentar notablemente al aumentar el voltaje de suministro. Esta última circunstancia (el voltaje inverso bastante bajo permitido de la unión base-emisor) limita el voltaje de salida máximo del circuito rectificador accionado a 5 voltios. El valor de resistencia R = 200 ohmios se eligió como compromiso para una tensión de salida de hasta 5 V con corrientes de carga de 1...2 A: un valor demasiado pequeño provoca pérdidas innecesarias en la propia resistencia (antieconómico), mientras que una un valor grande no permite que los transistores se abran por completo, por lo que también aumentan las pérdidas (ahora en los transistores reguladores). Los transistores deben tener el voltaje inverso base-emisor más alto posible y tener la mayor ganancia de corriente posible. Si se utilizan transistores pnp (por ejemplo, KT818), todos los diodos y el condensador del filtro de óxido deben "invertirse" y la polaridad del voltaje de salida cambiará. Se puede ir más allá y, en lugar de un ajuste discreto de la tensión de salida, utilizar uno suave, instalando en lugar de los diodos VD5...VDn y el interruptor S, la misma conductividad que VT1/VT2 (colector al punto de conexión de los diodos VD1 y VD2, emisor a resistencia R) y un potenciómetro, cuya salida debe conectarse a la base del transistor adicional, y los terminales exteriores al colector y emisor de este transistor. También son posibles otras inclusiones con característica descendente (análoga a un dinistor). Para el experimentador existe aquí un gran campo de actividad. Literatura
Traducción: Viktor Besedin (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru, Tyumen; Publicación: cxem.net
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