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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación estabilizada por tiristores con capacidad de ajuste y protección contra sobrecorriente. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Traigo a la atención de los lectores un regulador de voltaje ajustable de tiristor con protección contra sobrecarga. Este diseño será muy efectivo cuando se suministren cargas que no sean críticas para la ondulación del voltaje de suministro, por ejemplo, para motores de CC y cualquier otro dispositivo que consuma una cantidad significativa de energía y requiera un voltaje de suministro estable (valor promedio) con capacidad de ajuste. Sus características técnicas limitantes están determinadas por las características de dos fragmentos de circuito: un tiristor y un puente rectificador. El sistema de control es universal, está diseñado y creado de tal manera que excluye del diseño elementos costosos y / o escasos. El diagrama funcional se muestra en la Fig.1.
Quiero advertirle de inmediato que los intentos de alimentar todo el sistema desde una sola fuente no han tenido éxito. La interferencia de varios circuitos entre sí a través de la fuente de alimentación es demasiado grande, lo que degrada en gran medida la estabilidad del voltaje de salida. Y la creación de una fuente de alimentación con baja impedancia de salida en este diseño no está justificada en términos de costos y número de elementos. El diagrama del circuito se muestra en la Fig. 2, donde R1, R2, R4 son las resistencias de extinción de los circuitos de potencia, y la resistencia R4 puede ser unas cinco veces mayor que la resistencia R1, R2 debido a la corriente que se extrae del condensador. C3, que tiene la forma de un pulso corto. El resto del tiempo C3 se está cargando.
Las resistencias se pueden calcular utilizando la ley de Ohm para cualquier tensión de alimentación de la unidad. En general R \uXNUMXd (U - Ust) / yo, donde R es la resistencia requerida; U es el valor efectivo del voltaje aplicado; Tensión de estabilización Ust del diodo zener; I es la corriente requerida por el circuito alimentado y que fluye a través de esta resistencia. Para U grande y Ust pequeño, el valor de Ust puede despreciarse. Al calcular, no se olvide de la potencia disipada por la resistencia, P = UI, donde P es la potencia, W; U - valor efectivo del voltaje aplicado, V; I corriente que fluye a través de la resistencia, A. Le recuerdo que para el funcionamiento confiable de la resistencia, la potencia máxima disipada debe ser aproximadamente un veinte por ciento inferior a la nominal. Se ensambla un solo vibrador en C2 y A1, generando un pulso con una duración de al menos 100 ms, que, a través del transistor de amortiguación VT2, enciende el LED del optotiristor, abriéndolo. El esquema del nodo A1 se puede realizar de acuerdo con la Fig. 3 o 4.
Cabe señalar que el circuito de la figura 3 es más estable que el transistor uniunión. La duración del pulso debe ser aproximadamente 10 veces mayor que la duración mínima del pulso de pasaporte del tiristor de apertura. El diodo VD3 proporciona sincronización del vibrador único con medias ondas del voltaje de suministro, descargando C2 en el momento del voltaje de suministro cero. El nodo R3, VT1 es una fuente controlada de corriente de carga C2, que le permite ajustar suavemente el tiempo de carga. La resistencia R6 determina el ancho de pulso del vibrador individual. Cabe señalar que su resistencia debe ser menor que las resistencias R9, R10 del divisor de referencia. Cuando se usa la variante del bloque A1 según la Fig. 3, la resistencia R9, R10 puede ser de 10 kOhm sin ningún deterioro notable en el rendimiento. Cuando utilice la opción de bloque A1 según la Fig. 4, instale las salidas del transistor uniunión en los orificios correspondientes de la placa de circuito impreso sin corrección de cableado, ya que la placa es universal. Nodo R4, VD4, C3: circuito de alimentación del LED de optotiristor. El exceso de voltaje se "descarga" a través del diodo VD5. El LED de optotiristor tuvo que ser alimentado con una fuente de alimentación separada debido a la gran corriente de suministro nominal, que le da vodka al resto del circuito. La inadecuación de una fuente de alimentación interna con una baja impedancia de salida se mencionó anteriormente. La resistencia R8 determina la corriente del LED del optotiristor. No me atreveré a ofrecer un método claro para calcular esta resistencia debido al hecho de que me encontré con optotiristores con una gran variedad de parámetros LED. Simplemente seleccione este elemento. El valor de pasaporte límite de la corriente continua del LED del optotiristor TO125 es de 80 mA. El nodo VD7, C4 proporciona al integrador de señal de retroalimentación una fuente de alimentación estable. La resistencia R11 endereza la característica de regulación del voltaje de salida. Sin él, la regulación del voltaje de salida en la región de bajo voltaje será más suave, pero más nítida en la región de alta frecuencia. El nodo VT3, R12 es otra clave administrada. Su función es bloquear VT1 en presencia de una sobrecarga. El grado de influencia de las señales de retroalimentación en el integrador está determinado por la resistencia de la resistencia R12. El nodo C5, R14 es en realidad un integrador. El voltaje en la carga está integrado, cuyo valor está determinado por la resistencia R15. Cabe señalar que cuando se alimenta la unidad con voltajes altos, como un voltaje de red de 220 V, es necesario tomar un cable R15 o aumentar su resistencia aproximadamente 10 veces. Es fácil verificar esto calculando la potencia disipada en esta resistencia utilizando la fórmula dada anteriormente para calcular la potencia de las resistencias de extinción en los circuitos de potencia. La resistencia R13 mejora los parámetros del integrador para la corriente de fuga C5. Puede experimentar con esta resistencia o eliminarla por completo, pero esto no mejorará los parámetros del circuito. Se recomienda instalar el diodo zener VD8 cuando la unidad esté operando en el área de alta tensión, pero este es un elemento de seguridad que no es obligatorio. Por lo tanto, no se proporciona el lugar de instalación para ello en la placa. Nodo VT4, VT5 - amplificador de señal del sensor de corriente. Los transistores se abren si el voltaje en la base de VT5 es aproximadamente 1,2 V más alto que en el emisor de VT4. A la hora de experimentar, no recomiendo confundir las cargas de los colectores. Cuando se enciende, como se muestra en el diagrama, la corriente del emisor base de VT5 es casi constante, mientras que VT4 tiene ondas significativas. Ahora averigüe qué sucederá si cambia las cargas del colector de estos transistores en lugares. Nodo R19, C7 - integrador de señal del sensor de corriente. Si, al usar el bloque A2 y corrientes de carga pequeñas, todavía es posible prescindir de él, entonces, en ausencia de A2, todo el acondicionador de señal del sensor de corriente comienza a funcionar en modo pulsado. Por lo tanto, se altera el funcionamiento de todo el sistema. Resistencia R20 - sensor de corriente (resistencia de cable). Elíjalo a su discreción, pero tenga en cuenta que si el sistema de protección contra sobrecorriente operará a una corriente promedio mayor que las corrientes promedio permitidas del puente de diodo o tiristor, entonces no tiene sentido. El voltaje de operación de la protección es de 1,2 V y, en base a esto, calcule la resistencia R20 de acuerdo con la ley de Ohm: R = 1, 2 / Imax, donde R es la resistencia de la resistencia, Ohm, Imax es el valor requerido de la corriente promedio en la carga El transistor VT6 controla el LED VD9, que indica el modo de sobrecorriente. El condensador C6 elimina el parpadeo VD9 y suaviza el funcionamiento del amplificador de señal del sensor de corriente. Nodo R1, VD1, C1, VD6: circuito de alimentación del LED VD9. Si no planea indicar una condición de sobrecarga, puede excluir los elementos R1, VD1, C1, C6, R16, VT6, R18, VD9, VT4. En este caso, conecte el emisor VT5 directamente al cable común. En este caso, la tensión de funcionamiento de la protección tomada de R20 será de aproximadamente 0,6 V, lo que debe tenerse en cuenta al calcular la resistencia de la resistencia R20. El diagrama de bloques A2 se muestra en la figura 5. Proporciona el nivel del componente de CC en la carga. Choke L1 se utiliza como lastre. Cuando se abre el tiristor, los diodos del puente rectificador funcionan en el modo de corriente de cortocircuito, recargando los condensadores del filtro. En este momento, L1 crea una reactancia en el circuito, que protege a los diodos del puente y al tiristor de sobretensiones que exceden el límite permitido, y también los protege del sobrecalentamiento y aumenta la durabilidad del sistema.
El diodo elimina las sobretensiones de autoinducción, lo que evita fallas en el sistema de control. El inductor L2 actúa como una resistencia de balasto para el componente variable. Características de diseño Puede reemplazar R18 con un diodo zener KS133 u otro LED. Tiene sentido hacer esto para un funcionamiento más estable del optotiristor y, si es necesario, la presencia de un segundo LED, por ejemplo, para una indicación adicional. VD6 también se puede reemplazar con una cadena de dos o tres LED conectados en serie. Puede reemplazar el LED y el diodo zener KS133, conectados en serie. Indicarán la presencia de energía en los circuitos del bloque. En lugar de VD5, puede instalar un diodo zener con un voltaje de estabilización de 4 ... 4,7 V entre el cátodo VD6,2 y el cable común. Puede variar estos circuitos como desee, pero no viole las condiciones bajo las cuales todos los circuitos de el bloque son alimentados por un voltaje dentro de 4,7...6,2 V. En lugar del sensor de corriente R20, puede instalar una resistencia variable o de corte, preferiblemente de cable. Esto le dará la oportunidad de ajustar suavemente el nivel de operación de protección actual. Sobre las características de la placa El diseño de la placa de circuito impreso desde el lado de las pistas se muestra en la Fig.6.
Está diseñado de tal manera que si no hay necesidad de un bloque A2, simplemente puede acortarlo. La línea que se va a acortar se indica mediante una línea de puntos y guiones. Es posible instalar elementos de circuito de alimentación para un LED adicional, por ejemplo, para indicar el voltaje de la red o cualquier otro voltaje de CA alto. El diagrama esquemático de este circuito se muestra en la Fig.7.
Los agujeros de gran diámetro se indican como un punto dentro de un círculo. Todos los orificios, cuyo diámetro no se indica en la figura, tienen un diámetro de 2 mm. Se recomienda encarecidamente perforar estos agujeros. Esto le ahorrará muchos problemas menores durante la instalación y operación de la unidad. La placa se conecta a circuitos externos mediante el conector RP10-15. Este conector es bastante común, permite corrientes de hasta 10 A por contacto y, compensando el pequeño inconveniente de la conexión por cable de sus contactos al circuito, permite retirar fácilmente cualquier elemento necesario de la placa. Por ejemplo, instale VS1 en un disipador de calor y retire R20 de la placa, haciéndolo variable. El conector se une al tablero usando dos esquinas, debajo de las cuales se hacen dos orificios en el tablero. Es más confiable y más conveniente colocar la parte hembra del conector en la placa. La basura entra más a menudo y, por supuesto, es más conveniente limpiarlo en un tablero retirado, y no en un chasis que es menos accesible. La placa proporciona ubicaciones de montaje para recortar resistencias del tipo SP3-38b (tumbado). Si planea operar la unidad al aire libre o en una atmósfera agresiva saturada con vapores de ácidos, álcalis, alta humedad o polvo, instale resistencias selladas herméticamente. De acuerdo con la ubicación de sus pines, ajuste la posición de los orificios y las almohadillas de montaje para ellos. Recubrir el propio bloque con barniz tipo UR, Sherlak, en casos extremos, con colofonia diluida en alcohol. No sea perezoso para fijar los condensadores de filtro del bloque A2 en la placa con un soporte de alambre. Para ello, se dejan especialmente los agujeros correspondientes. Para mejorar la disipación de calor de los elementos R1, R2, R4, R20 durante la instalación, déjelos sobre el tablero unos 5 mm. Los núcleos de las bobinas de filtro A2 se fijan a la placa con tornillos M4x25 a través de los agujeros correspondientes. Para evitar que el núcleo se agriete, coloque una arandela suave entre él y el tornillo, puede ser textolita. El rectificador de potencia utiliza diodos KD213 (cuando se trabaja con tensiones inferiores a 200 V) o cualquier otro suficientemente potente. En la Fig. 8 se muestran radiadores simples de fabricar y bastante eficientes.
El diseño consta de un soporte en forma de U de aluminio blando de 2 ... 3 mm de espesor y una placa de presión de duraluminio del mismo espesor con orificios roscados. La placa de presión también puede estar hecha de otro material, pero esto dificultará la disipación del calor. Este diseño de radiador está diseñado para diodos KD213, KD212 o similares. Cuando utilice otros diodos, puede ser necesario ajustar la posición y las dimensiones de los orificios de montaje. El optotiristor TO125 se fija a la placa con dos tornillos M3 a través de los agujeros correspondientes. Los mismos tornillos proporcionan contacto eléctrico entre el ánodo y el circuito. El LED del optotiristor se conecta a los contactos correspondientes de la placa mediante un cable y una resistencia R8, como elemento de suspensión. Detalles Todas las resistencias del tipo MLT, MT, VS, C2-XX con potencias correspondientes a las indicadas en el esquema. Condensadores electrolíticos tipo K53-1, K53-4. Tienen un diseño para todo clima. Por supuesto, puede tomar el K50-XX, pero no le recomiendo encarecidamente que lo haga. El costo de la carga y la confiabilidad puede ser mucho mayor. Diodos Zener: para un voltaje de 4,7 ... 6,2 V con cualquier índice de letras y preferiblemente todos del mismo tipo (KS147, KS447, KS156, KS456, KS162). Puede reemplazar: KT502 con KT203, KT209, KT3107, KT501 con cualquier letra, KT503 con KT3102 con cualquier letra, KT3102 con KT342, peor si es KT503. Todos con índices de letras. KD522 en KD521 o cualquier otro con una corriente directa constante de hasta 50 mA y un voltaje inverso de al menos 15 V. Los estranguladores del bloque A2 están enrollados en núcleos blindados B30 ... B36. L1 contiene 10...30 vueltas de cable PEL 0,8...PEL 1,2, L2 contiene 50...100 vueltas de cable PEL 0,6...PEL 1,0. En estos choques, es deseable disponer un espacio no magnético de 0,1 ... 0,5 mm. Para hacer esto, lija ligeramente el extremo de la copa y cúbrelo con cualquier pegamento resistente al agua. Después de eso, pegue la taza en una hoja de papel ordinario y preferiblemente condensador. Después de que se seque el pegamento, retire el exceso de papel para que la bobina entre libremente en la taza. Esta operación se puede hacer con ambas copas. Todo depende del grosor del papel disponible. Para evitar el zumbido desagradable de las espiras o las copas del inductor con altas corrientes de carga, sumerja el inductor ensamblado y apretado en cera derretida, parafina, estearina durante 3 ... 5 s. Deje que el exceso de relleno se escurra libremente. Ajuste Una unidad correctamente calculada y ensamblada requiere la instalación adecuada de resistencias de corte. Primero, coloque los controles deslizantes de las resistencias R3, R12, R15 en la posición media. Si la unidad no funciona, verifique el voltaje de suministro. Si es necesario, seleccione la resistencia de las resistencias de extinción en los circuitos de potencia. Es posible que la corriente del LED del optotiristor sea demasiado baja. Luego toma R8. En su lugar, puede soldar un circuito de resistencias constantes de 10 ohmios y variables de 100 ohmios conectadas en serie. No seleccione valores de corriente LED extremos. Todo este proceso se controla mejor con un osciloscopio. Les recuerdo que el valor límite de pasaporte de la corriente continua del LED para TO125 se encuentra dentro de los 80 mA. Finalmente, quiero expresar la esperanza de que los fabricantes de circuitos integrados presten atención a este esquema. Entonces puede pensar seriamente en un circuito de alimentación más complejo pero más potente con un solo elemento de extinción y dos o tres condensadores externos para todo el circuito. Para nosotros, desarrolladores y mantenedores, trabajar con un IC barato en dicho bloque será mucho más fácil. Y el mercado para tal estabilizador puede ser bastante grande. Autor: V.B.Efimenko
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