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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor de voltaje para alimentar LDS con una potencia de 20-80 W. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores La mayoría de los circuitos convertidores de voltaje (PV) están diseñados para alimentar LDS con una potencia de no más de 30 vatios. Se sabe que la capacidad de la batería no permite el funcionamiento a largo plazo de potentes consumidores de energía. Es por eso que nos esforzamos por utilizar LDS de baja potencia. ¡Y esto no es rentable en términos de economía! Como han demostrado los estudios experimentales, los LDS de pequeño tamaño no son emisores de luz muy eficientes, si tomamos la relación entre la cantidad de luz y la cantidad de energía consumida. En condiciones estacionarias, es más rentable instalar un LDS de gran tamaño que uno de tamaño pequeño. De esta manera, estos LDS logran una mayor salida de luz con el mismo consumo de energía de la batería. Esto, por supuesto, se trata de la PN con el control de brillo del brillo LDS. No me refiero a ningún tipo o fabricante en particular de LDS y el esquema PN. Este es solo un ejemplo. La PN, operada con un LDS de 40 W en el modo de "luz nocturna", consumía una corriente de 12 A de una batería de 0,10,3 V. Al mismo tiempo, la habitación estaba tan iluminada que una linterna portátil que consume la misma potencia (12 V; 0,1-0,3 A) actuó como una "luciérnaga". Por lo tanto, si estamos hablando de ahorrar energía de la batería cuando el LDS se alimenta desde la PN, debemos cuidar adecuadamente tanto el diseño de la PN como el tipo de LDS. La LDS producida en países extranjeros es mejor que la nacional. Supongamos que hemos elegido una lámpara Philips LDS con una potencia de 40 vatios. No son mucho más caras que las domésticas, pero son notablemente superiores a estas últimas en cuanto a características. Primero, el brillo de Philips es mayor que el de nuestro LDS. El segundo, que es muy, muy importante cuando se alimenta el LDS desde la PN y la batería, es casi la mitad del voltaje de encendido del gas dentro del cilindro. Tenemos aproximadamente 600-700 V (para Philips) versus 1000-1200 V e incluso más para LDU-40. Aparentemente, no es necesario mencionar la confiabilidad y la durabilidad al comparar estas lámparas. El circuito de casi todas las PN publicadas "se cruza en alguna parte". Detengámonos en los puntos principales ("trampas") en la NP para SUD. De ninguna manera se pueden ignorar los requisitos para los circuitos de impulsos de potencia. Por ejemplo, no puede instalar transformadores "aleatorios", transistores de baja frecuencia, si estamos hablando de frecuencias superiores a 20 kHz. El montaje también es complicado. Esto es especialmente cierto para CMOS: serie de chips 176, 561, etc. ¡Acabo de observar el trabajo de los principiantes, cuando todo lo que se acaba de enumerar tuvo lugar en MON para LDS en varias copias! ¡Lo sorprendente fue que LDS todavía funcionaba! Pero es casi irreal "rockear" un LDS con una potencia de 40 W, y más aún de 80 W. En PN, cuyo esquema se muestra en la Fig. 1, se tienen en cuenta muchos de los requisitos necesarios para dicho equipo. En realidad, el generador de pulsos rectangulares está ensamblado en un chip CMOS DD1 del tipo K561LE5. El brillo se regula cambiando el ciclo de trabajo de los pulsos con la resistencia R2. La frecuencia del oscilador (elementos DD1.1 y DD1.2) depende de la capacitancia del capacitor C1 y, por supuesto, de la capacitancia de la instalación y de la instancia del microcircuito. Desde la salida del cuarto elemento (pin 10) DD1, la señal de control a través de la resistencia R5 se alimenta a la puerta del MOSFET VT2 (KP901A). Desde la fuente de este último, la señal se alimenta a la puerta de un potente transistor de efecto de campo VT3 del tipo IR.Z34. Pero el diagrama de la figura 1 no muestra ningún detalle. Esta es una resistencia R8 con una resistencia de 33051 ohmios, que está incluida en el espacio de la puerta del transistor VT3.
Los "trabajadores de campo" poderosos son buenos para muchos, excepto por las grandes capacitancias internas entre los electrodos. En este caso, estamos hablando de una capacitancia puerta-fuente que supera los 1000 pF. Para mejorar la eficiencia de la PN, es decir, para reducir la potencia disipada por el transistor VT3, es necesario encender y apagar rápidamente este transistor. Esto no se puede hacer sin una carga y descarga rápidas de la capacitancia de entrada del VT3. Mucho se ha hablado de esto en la literatura profesional y muy poco en la radioafición. Una persona cree que la instalación de un potente transistor de efecto de campo con una baja resistencia de fuente de drenaje (estado activado) ya resuelve el problema de las pérdidas de potencia de conmutación. ¡Pero no lo es! Este diseño prevé medidas especiales para la descarga acelerada de la capacitancia de entrada del transistor VT3. Para ello, se instalan elementos adicionales en el circuito PN: transistor VT1, resistencia R6 y condensador de refuerzo C6. La esencia de este sistema es bastante simple. Dado que los pulsos en contrafase siempre están presentes en las salidas de los elementos DD1.3 y DD1.4, es fácil entender el algoritmo del circuito. El transistor VT1 descarga a la fuerza la capacitancia de entrada VT3 cuando hay un registro presente en la salida del elemento DD1.3. "1". Al configurar el registro. "0" en la salida de DD1.3, el transistor VT1 se cierra rápidamente, para esto, se instala un "postquemador" en forma de condensador C6. Podemos decir que sería más fácil reducir la resistencia de la resistencia R7, por ejemplo, 10-30 veces. Más fácil, pero no económico ni eficiente, porque esta resistencia disipará (casi inútilmente) parte de la energía de la batería. Sobre la eficiencia. El hecho es que gracias a los elementos del circuito VT1, R6 y C6, se forma un circuito de autorregulación muy peculiar para casi el modo de funcionamiento más ventajoso de la PN. Y esto, a su vez, afecta la estabilidad de la operación PN cuando el brillo del LDS cambia en un rango muy amplio. Sin estos elementos, el circuito funciona mucho peor. La carga de la capacitancia de entrada VT3 la proporciona un potente transistor de efecto de campo del tipo KP901A, que tiene una capacitancia de entrada C3I relativamente pequeña (alrededor de 100 pF según las especificaciones). La resistencia R5 es antiparasitaria, evita que VT3 funcione en bandas HF y VHF, lo cual es bastante realista para transistores tan "rápidos" como KP901A (fgr ~ 400 MHz). El microcircuito se alimenta a través de un filtro RC, ya que las ondas de potencia de RF pueden interrumpir el funcionamiento normal del generador. Sobre los detalles. En lugar de K561LE5, puede instalar K561LA7, en lugar del transistor KT645A - KT3142A. No se excluye el uso de otros transistores como VT1, los experimentos mostrarán cuál es mejor y cuál es peor. Si la potencia de la lámpara no supera los 30 W, en lugar de KP901A, también puede usar KP902A. El transistor terminal tipo IR.Z34 puede ser reemplazado por cualquiera similar. Incluso puede instalar el tipo doméstico KP922A, pero sus carcasas se calentarán más. Por lo tanto, se instalan varias instancias en paralelo. El problema está en la selección de probetas con valores cercanos de las tensiones umbral Uthr. De los que tengo, una vez tuve 12 uds. KP922A Superior. tenía de 3,5 a 6,5 V! Entonces, la elección es clara, y el precio de nuestro KP922A es incluso más alto que el de transistores como IR.640 (y esto a pesar de que los parámetros de este último son dos veces mejores que los nuestros). IR.640 tampoco es muy adecuado aquí, y solo debido a la mayor resistencia de la fuente de drenaje cuando está encendido. Al lector le interesará saber que inicialmente ... ¡se instaló un tipo bipolar KT3A como transistor VT8101! Es cierto que, en este caso, se instaló un germanio GT1E como transistor VT311. De lo contrario, el voltaje de alta saturación Uke.us no podrá descargar la capacitancia de entrada del transistor KT8101A. Es probable que también se utilice KT827A. Pero el problema de la disipación de portadores no primarios en la base requiere un voltaje negativo durante el apagado del transistor bipolar. Esto se puede hacer, pero el circuito PN se modifica por completo. La resistencia R2-SP-1 (A-1 VT-II) está instalada (soldada) directamente en la placa de circuito impreso PN (Fig. 2). Esta es la única forma de resolver el problema con una fuerte disminución en la capacidad de montaje.
Preste atención a la capacitancia del capacitor C1, es de aproximadamente 15 pF. Sobre el transformador de pulsos T1. Mucho depende de este transformador. Aquí no se pueden utilizar anillos de ferrita. Por lo tanto, para no perder el tiempo en tonterías, se utilizó un núcleo de ferrita de TPI (la marca TPI no se estableció, ya que el núcleo se compró por separado, es decir, sin bobinas ni devanados). Ferrita Ш16Х Х20 М2000 НМ1-14. Es suficiente (en términos de máxima eficiencia de este diseño) la siguiente ejecución del transformador de pulso T1. Primero, enrollamos 300 vueltas de cable PEV-2 D0,6. Encima enrollamos 12 vueltas de hilo PEV-2 D2,4 mm. Entre los devanados hay una capa de cinta aislante. Sobre hacer un marco. Enrollamos 17-21 capas de cartón eléctrico en un mandril de madera con una sección de 1x2 mm (si no está allí, cualquier cartón de suficiente resistencia servirá). Dejamos un margen en las mejillas del marco. Hacemos cortes y "encajes" en una varilla de ferrita. El marco recién acuñado debe estar completamente libre para entrar en las mitades del núcleo de ferrita. De lo contrario, puede esperar una "sorpresa" después de enrollar los devanados: no entrará en su lugar. No aconsejo de ninguna manera el uso de ferritas que estaban en uso. Y hay al menos dos buenas razones para ello. La ferrita puede estar "encogida", es decir, no tener lo que se entiende en el TS. En segundo lugar, ¡no sobrecaliente los productos de ferrita! Sus parámetros desaparecen literalmente cuando se calientan a más de 100-200 ° C (según la marca de ferrita). Los radioaficionados guardan obstinadamente silencio al respecto. Solo en la literatura relevante se dice que los parámetros de las ferritas se conservan hasta ciertas temperaturas. Pero es de esta manera (¡calentando!) que los aficionados desconectan las mitades de las "copas" y otros productos de ferrita. Personalmente, he "tropezado" con tales "cosas" de ferrita. El espacio entre las dos mitades del circuito magnético no debe ser grande. Su valor óptimo es de aproximadamente 0,1 mm. Ahora sobre la instalación de la estructura en su conjunto. La placa PN está ubicada cerca del transistor VT3, este último está en un disipador de calor con una superficie de enfriamiento de 300 cm2. Una resistencia de 33 ohmios (R8) está soldada directamente al pin de puerta de este transistor. Esto es muy importante: tanto la presencia de esta resistencia como su ubicación. Aún más importante es la longitud de los cables de conexión PN. La longitud más corta debe ser el cable que conecta el drenaje del transistor VT3 y el transformador T1 (toma "caliente" de este último). Requisitos similares también son válidos para conectar el terminal "frío" I del devanado del transformador T1 con el condensador C5 y la placa PN. La energía de la batería se suministra primero a los terminales del condensador C5, y solo luego se suministra a la placa PN. Posteriormente se ubicó un capacitor no electrolítico 4,7 uF x 63 V (K73-17) directamente en los terminales del capacitor. Estructuralmente, la PN se ubica en el caso de un estabilizador ferroresonante de red del tipo CH-315 que ha cumplido su tiempo. La fuente de alimentación principal (PSU) también se encuentra aquí. De acuerdo en que una fuente de alimentación de red es algo muy conveniente y necesario cuando la batería está baja o no hay nada. No es ningún secreto que crear una PN desde la red, e incluso con control de brillo, es mucho más difícil que esta PN de bajo voltaje. Y nuestro sistema ahora puede funcionar tanto desde la batería como desde la red eléctrica. Sobre el suministro de energía de la red. No se deje llevar por aumentar la tensión de alimentación. Los estabilizadores continuos reducen la eficiencia de todo el sistema. Los estabilizadores clave son un asunto completamente diferente. Pero personalmente, no me gustan las "campanas y silbatos". Quedé satisfecho con el puente de diodos KD213A, colocado sobre fibra de vidrio (¡los diodos necesitan refrigeración con una lámpara LDS de 40 W!). El voltaje alterno del devanado ІІ es ~ 14 V. El condensador del filtro rectificador es K50-32A con una capacidad de 22,000 μFx40 V. Para una lámpara LDS de 80 W, U1 se usa para 10 A. Un amperímetro de 1 A está conectado en serie con .U10 Y esto no es un lujo, sino un control muy operativo sobre el funcionamiento de la PN. Sobre el transformador de red. Se utilizó un circuito magnético toroidal del mismo CH-315 inutilizable. El devanado primario contiene 946 vueltas de alambre PELSHO 0,64; secundario - 60 vueltas de cable PEV-2 D1,8 mm. Dimensiones del núcleo magnético toroidal: exterior D92,5 mm, interior D55 mm, altura 32 mm. Corriente sin carga de unos 10 mA (~220 V). La marca es desconocida. Pero, a juzgar por los resultados, el acero es de alta calidad. Establecimiento. Correctamente ensamblado, sin errores, el circuito funciona de inmediato. Pero la primera inclusión se realiza desde el equipo de alimentación de red con la obligatoria limitación del consumo de corriente. Es mejor utilizar un limitador de corriente electrónico. En lugar del condensador C1, se instala temporalmente un recortador: un condensador de sintonización (8 ... 30 pF). La resistencia R1 selecciona el rango de cambios de brillo dentro del rango deseado. La resistencia R2 se establece en una posición correspondiente al brillo máximo del resplandor LDS. Al seleccionar la capacitancia del capacitor, se logra el mayor brillo. El condensador C6 se selecciona de la condición de mayor estabilidad de funcionamiento de la PN cuando el brillo cambia de máximo a mínimo. Al mismo tiempo, es necesario controlar el calentamiento del disipador de calor del transistor VT3. Cuanto más se calienta, más energía de la batería se desperdicia. Aquí, es posible que deba jugar con la selección de capacidad C1, C6. Si decide instalar un transistor bipolar VT3, aún tendrá que reducir la frecuencia y aumentar el área del radiador, ya que el calentamiento aumentará significativamente. La calidad de los MOSFET utilizados juega un papel importante. No debería haber fugas en las válvulas. El transistor VT1 tampoco debe ser de baja frecuencia. Por cierto, en lugar de ferritas W, también son adecuadas las ferritas de transformadores horizontales. Pero te advierto enseguida sobre lo dicho anteriormente. El circuito funciona con casi todos (sin balastos) LDS. Solo es necesario proporcionar un límite de potencia, de lo contrario, después de todo, los LDS también fallan con grandes sobrecargas (más a menudo en el arranque). Para encender la lámpara a baja potencia, se proporciona un interruptor de botón, cuyos contactos en el momento del encendido cierran los grifos correspondientes de la resistencia R2 (no se muestra en el diagrama). Autor: AG Zyzyuk
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