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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Estabilizador de conmutación, 12 voltios 4,5 amperios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protectores contra sobretensiones Los estabilizadores de tensión de conmutación (SVS) son muy populares entre los radioaficionados. En los últimos años, estos dispositivos se han construido sobre la base de microcircuitos especializados, transistores de efecto de campo y diodos Schottky. Gracias a esto, se han mejorado significativamente las características técnicas del ISN, especialmente la eficiencia, que alcanza el 90%, al mismo tiempo que se simplifica el diseño del circuito. El estabilizador descrito es el resultado de una búsqueda de un compromiso entre indicadores de calidad, complejidad y precio. El estabilizador está construido según un circuito de autoexcitación. Tiene características de rendimiento y confiabilidad bastante altas, tiene protección contra sobrecargas y cortocircuitos en la salida, así como contra la aparición de voltaje de entrada en la salida en caso de una falla de emergencia del transistor de control. El diagrama esquemático del ISN se muestra en la Fig. 5.21. Su base es el OU KR140UD608A, muy extendido.
Principales características técnicas de ISN:
A diferencia de muchos dispositivos de este tipo, para controlar el voltaje de salida y la corriente de sobrecarga, se utiliza un circuito OOS común formado por el transistor VT4 y el inductor L2 (el componente activo de su resistencia), que también forma parte del filtro LC (L2, C3), lo que reduce la ondulación del voltaje de salida. El voltaje de salida está determinado por el diodo Zener VD2 y la unión del emisor del transistor VT4, y la corriente de sobrecarga está determinada por la resistencia activa normalizada del inductor L2. Todo esto permitió simplificar hasta cierto punto el ISN, reducir la ondulación del voltaje de salida y aumentar la eficiencia, gracias a la combinación de un sensor de corriente con un filtro LC. La desventaja de una solución de circuito de este tipo es la impedancia de salida del dispositivo ligeramente sobreestimada. En el caso de la fuente de alimentación de una fuente de CC estabilizada, la operatividad del dispositivo se mantiene cuando el voltaje de entrada se reduce casi al estado abierto del transistor VT3. Una nueva disminución de la tensión de entrada provoca un fallo de generación, pero VT3 permanece abierto. Si se produce una sobrecarga o un cortocircuito en la salida, se restablece la generación y el estabilizador comienza a funcionar en modo de limitación de corriente. Esta propiedad permite su uso como fusible electrónico sin "pestillo". El estabilizador funciona de la siguiente manera. Debido a la diferente relación de resistencia de las resistencias de los divisores R6, R7 y R8, R9, el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional DA1 en el momento de encender la alimentación es mayor que en la entrada inversora. , por lo que se establece un nivel alto en su salida. Los transistores VT1...VT3 se abren y los condensadores C2, C3 comienzan a cargarse y la bobina L1 comienza a acumular energía. Después de que el voltaje en la salida del estabilizador alcanza un valor correspondiente a la ruptura del diodo zener VD2 y la apertura del transistor VT4, el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional OA1 se vuelve menor que en el inversor ( debido a la derivación de R9 por la resistencia R10), y su salida se establece en un nivel bajo. Como resultado, los transistores VT1.VT3 se cierran, la polaridad del voltaje en los terminales de la bobina L1 cambia bruscamente al opuesto, el diodo de conmutación VD1 se abre y la energía acumulada en la bobina L1 y los condensadores C2, C3 se transfiere a la carga. En este caso, el voltaje de salida disminuye, el diodo zener VD2 y el transistor VT4 se cierran, aparece un nivel alto en la salida del amplificador operacional y el transistor VT3 se abre nuevamente, iniciando así un nuevo ciclo de funcionamiento del estabilizador. Cuando la corriente de carga aumenta por encima del valor nominal, la caída de voltaje creciente a través de la resistencia activa de la bobina L2 comienza a abrir en mayor medida el transistor VT4, la retroalimentación negativa actual se vuelve predominante y el diodo zener VD2 se cierra. Debido a la acción del OOS, la corriente de salida se estabiliza y el voltaje de salida y la corriente de entrada se reducen, garantizando así un funcionamiento seguro del transistor VT3. Después de eliminar la sobrecarga o el cortocircuito, el dispositivo vuelve al modo de estabilización de voltaje. Como puede verse en el diagrama, los transistores VT1 y VT3 forman un transistor compuesto. Esta solución de circuito es óptima cuando se utiliza un transistor bipolar como elemento clave, ya que en este caso se garantiza una caída de voltaje relativamente pequeña a través del transistor abierto VT3 con corrientes de control relativamente bajas. En este caso, el transistor VT1 está saturado, proporcionando pérdidas estáticas óptimas del transistor compuesto, y VT3 no está saturado, proporcionando pérdidas dinámicas óptimas. Como sensor de corriente VT4 se utiliza un potente transistor de la serie KT817. En principio, aquí es posible utilizar un transistor de baja potencia más económico, sin embargo, para los potentes con corrientes de funcionamiento bajas (como en este caso), el voltaje de apertura de la unión del emisor es sólo de aproximadamente 0,4 V, mientras que para los de baja potencia, por ejemplo, KT3102, es de aproximadamente 0,55 V. Por lo tanto, con la misma corriente de operación de protección, la resistencia de la resistencia de medición en el caso de utilizar un transistor potente es menor, lo que garantiza una ganancia en la eficiencia del estabilizador. En el ISN descrito, como se señaló, se proporciona protección contra la aparición de voltaje de entrada en la salida durante la falla del transistor de control VT3. En este caso, el voltaje en el diodo zener VD3 aumenta a más de 15 V, la corriente en la fuente de alimentación El circuito aumenta bruscamente y el fusible FU1 se quema. Se supone que este último se quemará antes que el diodo zener (debido a una sobrecarga térmica). Una simulación de accidente (cortocircuito de los terminales colector y emisor de VT3) mostró que los diodos zener KS515A (en una caja metálica) protegen perfectamente los dispositivos alimentados por el ISN: cuando se funde el fusible, los diodos zener, cuando fallan, permanecen en un cortocircuito “profundo” (no romper). Se obtuvieron los mismos resultados al probar los diodos Zener KS515G, así como otros importados similares (en cajas de plástico). Los diodos Zener similares en vitrinas se comportaron de manera insatisfactoria: lograron quemarse simultáneamente con el fusible. En el ISN se pueden utilizar cualquier transistor de la serie indicada en el diagrama (excepto KT816A como VT1). Los condensadores de óxido C2, C3 son de la marca SR de fabricación extranjera (un análogo cercano del K50-35). El reemplazo más adecuado para KR140UD608 es KR140UD708. El inductor de almacenamiento L1 se coloca en un circuito magnético blindado de dos copas 422 hechas de ferrita M2000NM con un espacio de aproximadamente 0,2 mm formado por dos capas de papel autoadhesivo. Enrolle la bobina con cable PEL-1,0. Para evitar que la bobina "chirríe" a la frecuencia de conversión, la copa con el devanado se sumerge durante un tiempo en un tanque con barniz nitro, luego se retira y se deja escurrir el barniz. Posteriormente se coloca la copa sobre un tornillo de apriete previamente insertado en el orificio correspondiente del tablero, se coloca una segunda copa y se aprieta el conjunto así obtenido con un tornillo con tuerca y arandela. Una vez seco el barniz, los cables de la bobina se limpian cuidadosamente, se estañan y se sueldan a los contactos correspondientes de la placa. Luego se instalan las piezas restantes. El sensor de corriente de la bobina L2 está colocado en un circuito magnético de dos copas 414 hechas de ferrita del mismo grado que la bobina L1, y con el mismo espaciador dieléctrico. Para el bobinado se utiliza alambre PEL-0,5 de 700 mm de longitud, no es necesario impregnarlo con barniz. Esta bobina se puede fabricar de manera diferente enrollando un cable del diámetro y longitud especificados en un inductor DPM-0,6 estándar; sin embargo, la eficiencia de la supresión de pulsos en la frecuencia de conversión en este caso disminuirá ligeramente. El estabilizador se ensambla sobre una placa de circuito impreso hecha de una lámina de fibra de vidrio de una cara, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 5.22.
Si el ISN se utilizará con la corriente de carga máxima, el transistor VT3 debe instalarse sobre un disipador de calor en forma de placa de aluminio con un área de al menos 100 cm2 y un espesor de 1,5.2 mm. El diodo de conmutación VD1 también se fija al mismo disipador de calor mediante una junta aislante (por ejemplo, mica). Para corrientes de carga inferiores a 1 A, no se requiere un disipador de calor para el transistor VT3 y el diodo VD1; sin embargo, en este caso, la corriente de operación de protección debe reducirse a 1,2 A reemplazando la bobina L2 con una resistencia C5-16 con una resistencia de 0,33 Ohm y una potencia de 1 W. Prácticamente no es necesario establecer el ISN descrito. Sin embargo, puede ser necesario aclarar la corriente de funcionamiento de la protección, para lo cual el cable de la bobina L2 se debe llevar inicialmente a una longitud mayor. Después de soldarlo a los contactos correspondientes de la placa, se acorta gradualmente hasta obtener la corriente de operación de protección requerida y luego se enrolla la bobina L2. El estabilizador no debe utilizarse para corrientes de carga superiores a 4 A. La limitación está relacionada principalmente con la corriente de pulso máxima permitida del colector del transistor de la serie KT805. Autor: Semyan A.P.
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