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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor de tensión 12/1000 voltios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores Este convertidor de voltaje está diseñado para alimentar un tubo fotomultiplicador, pero puede alimentar un contador Geiger y otros dispositivos de alto voltaje. Las soluciones de circuitos incorporadas en el convertidor se pueden utilizar en el desarrollo de fuentes de alimentación estabilizadas para muchos otros dispositivos electrónicos. El convertidor de la Fig. 1 proporciona un voltaje de salida de 1000 V. La estabilidad del voltaje de salida es tal que cuando la corriente de carga fluctúa de 0 a 200 μA, un voltímetro digital de cuatro dígitos no puede detectar un cambio en el voltaje de salida. , es decir. no supera el 0,1%.
El dispositivo se ensambla según un circuito tradicional utilizando una sobretensión inversa de voltaje de autoinducción. El transistor VT1, que funciona en modo de conmutación, suministra al devanado primario del transformador T1 la tensión de la fuente de alimentación durante un tiempo igual a 10...16 μs. En el momento en que se cierra el transistor, la energía acumulada en el circuito magnético del transformador se convierte en un pulso de voltaje de aproximadamente 250 V en el devanado secundario (aproximadamente 40 V en el primario). El multiplicador de voltaje, formado por los diodos VD3 - VD10 y los condensadores C8 - C15, lo aumenta a 1000 V. Los pulsos de control para el transistor VT1 son generados por un generador con ciclo de trabajo ajustable, ensamblado en los elementos DD1.1-DD1.3. El ciclo de trabajo de los pulsos está controlado por el voltaje de salida del amplificador operacional DA1. El voltaje de salida del convertidor se alimenta a través de un divisor resistivo R1-R3 a la entrada no inversora del amplificador operacional y se compara con un voltaje de referencia estabilizado por un diodo zener con temperatura compensada VD1. En el momento del encendido, el voltaje de salida del convertidor es cero y el voltaje en la salida del amplificador operacional DA1 es cercano a cero. El generador genera pulsos de máxima duración. Con la relación de las resistencias de las resistencias R9, R11, R12 indicada en el diagrama, la relación entre la duración de los pulsos de polaridad positiva en la salida del elemento DD1.4 y su período de repetición (factor de trabajo) es cercana a 0,65. Cuando el voltaje de salida alcanza un valor determinado, el voltaje negativo en la salida del amplificador operacional DA1 aumenta, el ciclo de trabajo disminuye y el voltaje de salida se estabiliza. Durante las pruebas del convertidor descrito, la duración de los impulsos bajo carga dentro de los límites anteriores varió de 10 a 12 x, y su frecuencia de repetición, de 18 a 30 kHz, lo que corresponde a un ciclo de trabajo de 0,18 a 0,4. El consumo actual aumentó de 22 a 47 mA. Con carga máxima y disminuyendo el voltaje de suministro a 10,5 V, la duración del pulso aumentó a 16 μs a una frecuencia de 36 kHz, lo que corresponde a un ciclo de trabajo de 0,57. Una nueva disminución de la tensión de alimentación provocó una ruptura de la estabilización. Con una corriente de carga de 100 μA, la estabilización se mantiene hasta una tensión de alimentación de 9,5 V. El condensador C3 forma el brazo inferior de la parte capacitiva del divisor de tensión de salida. Sin él, el voltaje de ondulación de la salida del convertidor, igual a aproximadamente 1 V, pasaría a la entrada del amplificador operacional DA1 a través de las resistencias R1 y R2 prácticamente sin atenuación. El condensador C4 proporciona al convertidor un funcionamiento estable en su conjunto. El diodo VD2 y la resistencia R12 limitan el ciclo de trabajo máximo posible. La duración mínima del pulso y el ciclo de trabajo están determinados por la relación de las resistencias R9 y R11. A medida que disminuye la resistencia de la resistencia R9, el ciclo de trabajo mínimo disminuye y puede llegar a ser cero. La estabilidad de la tensión de salida bajo diversas cargas está garantizada gracias a la alta ganancia en el circuito de retroalimentación del convertidor. Para garantizar un funcionamiento estable del convertidor con tal ganancia, se requiere un condensador C4 de gran capacitancia. Pero esto conduce a un aumento en la duración del establecimiento del voltaje de salida durante cambios bruscos en la carga. El tiempo de estabilización se puede reducir reduciendo la capacitancia del condensador C4, conectando en serie con él una resistencia con una resistencia de varias decenas de kiloohmios y conectando una resistencia con una resistencia de varios megaohmios en paralelo con este condensador. Todas las piezas del convertidor se pueden montar en una placa de circuito impreso hecha de fibra de vidrio de una cara (Fig. 2).
La placa está diseñada principalmente para instalar resistencias tipo MLT. Las resistencias R1-R3, R5 y R7, de las que depende la estabilidad a largo plazo del convertidor, son del tipo estable C2-29. La resistencia ajustada R6 es SPZ-19a. Condensador C1 tipo K53-1, C8-C15 - K73-17 para una tensión nominal de 400 V, otros condensadores - KM-5, KM-b. La elección del diodo Zener VD1 está determinada por los requisitos de estabilidad. El diodo VD2 es cualquier diodo de silicio de baja potencia y los diodos multiplicadores de voltaje (VD3-VD10) son del tipo KD104A. El microcircuito K561LA7 se puede reemplazar por K561LE5, KR1561LA7, KR1561LE5 o similares de la serie 564. El transistor VT1 debe ser de alta o media frecuencia, con un voltaje colector-emisor permitido de al menos 50 V y un voltaje de saturación de no más de 0,5 V con una corriente de colector de 100 mA. Para acelerar la salida del transistor de frecuencia media de la saturación cuando está apagado, se debe aumentar la capacitancia del condensador C6. El amplificador operacional K140UD6 (DA1) se puede sustituir por un KR140UD6 sin cambiar el diseño de los conductores de la placa de circuito impreso o por cualquier otro con transistores de efecto de campo en la entrada. El transformador T1 está enrollado en un núcleo magnético anular de tamaño estándar K20x12x6 hecho de ferrita M1500NMZ. El devanado primario contiene 35 vueltas y el devanado secundario contiene 220 vueltas de cable PELSHO 0,2. Para reducir la capacitancia entre devanados, el cable del devanado secundario debe colocarse en una capa gruesa, moviéndose gradualmente a lo largo del circuito magnético, con la primera y la última vuelta muy juntas. El devanado primario es de una sola capa y se enrolla encima del secundario. No importa la polaridad de conexión de los terminales del devanado. El convertidor debe configurarse en este orden. Desconecte el devanado primario del transformador del transistor y conecte el terminal superior (según el diagrama) de la resistencia R3 al terminal negativo de la fuente de alimentación a través de dos resistencias con una resistencia total de 140 kOhm. Al girar el control deslizante de la resistencia ajustada R6, el ciclo de trabajo de los pulsos en la salida del elemento DD1.4 (monitorear con un osciloscopio o un voltímetro de voltaje constante conectado entre la salida de este elemento y el cable común) debe cambiar abruptamente de desde el mínimo (aproximadamente 0,1 o los pulsos pueden desaparecer por completo) hasta el máximo (0,65). Fijar el motor de la resistencia ajustada en la posición donde se produce este salto. Luego monte completamente el convertidor, conecte un voltímetro con una resistencia de entrada de al menos 10 MOhm a su salida y encienda la alimentación. El voltaje de salida se puede controlar con el mismo voltímetro y el voltaje a través de la resistencia R3 (5 V) o un microamperímetro conectado en serie con esta resistencia (50 μA). A continuación, ajuste el voltaje de salida del convertidor con la resistencia R6 y verifique la estabilidad de su funcionamiento cuando cambie la carga y el voltaje de la fuente de alimentación. Para reducir el ruido emitido por el transductor, éste está alojado en una carcasa de latón. Para suprimir aún más las interferencias, puede incluir un filtro RC simple en el circuito secundario del convertidor y un inductor DM-0,1 con una inductancia de 400 μH y un condensador de paso en el circuito primario. El convertidor descrito está diseñado para funcionar desde una fuente de alimentación estabilizada de 12 V, en la que el terminal positivo está conectado al cable común. Pero sin realizar ningún cambio en la instalación, puedes conectar el terminal negativo de la fuente de alimentación al cable común. Como experimento, se probó una versión del convertidor alimentado por una fuente bipolar de ±12 V. Su parte principal se ensambla según el mismo circuito, el condensador C1 (para una tensión nominal de 30 V) de la mitad de la capacidad se conecta entre los circuitos de +12 y -12 V, los inferiores (según el circuito) la salida de la resistencia R14 y la salida del devanado primario del transformador T1 están conectados a un circuito de 4-12 V. Clasificaciones de los elementos reemplazados: R13 - 1,1 kiloohmios; C6 - 1600 pF; C7 - 430 pF; R14 - 2 kOhmios. Transistor VT1 -KT815G. Se duplica el número de vueltas del devanado primario del transformador T1. Si utiliza una fuente de alimentación no estabilizada, el coeficiente de estabilización del circuito R4VD1 puede ser insuficiente. En este caso, el circuito de alimentación del diodo Zener debe realizarse según el diagrama que se muestra en la Fig. 3.
El LED HL1 actuará como un indicador de encendido.
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