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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher Schlüsselspannungsstabilisator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz Auf digitalen Mikroschaltungen hergestellte elektronische Geräte stellen keine zu hohen Anforderungen an die Stabilität und den Welligkeitsgrad der Versorgungsspannung. Daher können die einfachsten Schlüsselspannungsstabilisatoren erfolgreich verwendet werden, um solche Geräte mit Strom zu versorgen. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad, kleinere Abmessungen und ein geringeres Gewicht im Vergleich zu kontinuierlichen Stabilisatoren. Durch das richtige Design des Schlüsselstabilisators können Sie das Eindringen hochfrequenter Störungen in das angetriebene Gerät vermeiden. Auf Abb. Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines einfachen Tastenstabilisators. Bei hoher Energieleistung können Sie aufgrund der Qualität der Ausgangsspannung Geräte, die auf digitalen Mikroschaltungen der Serien K130, K133, K134, K156, K156, K561 usw. hergestellt wurden, an den Stabilisator anschließen.
Wichtigste technische Merkmale
Wenn eine Versorgungsspannung an den Eingang des Geräts angelegt wird, tritt im Basiskreis des zusammengesetzten Transistors VT2, VT3 ein Strom auf, wodurch dieser öffnet. Die R3C2-Schaltung sorgt für eine gepulste Art des Auftretens dieses Stroms, der zum erzwungenen Öffnen des zusammengesetzten Transistors beiträgt. Nach dem Öffnen beginnt ein ansteigender Strom durch die Induktivität L1 zu fließen, wodurch die Speicherkondensatoren C3, C4 aufgeladen werden. Wenn die Spannung an diesen Kondensatoren einen bestimmten Pegel U1 erreicht, öffnen die Transistoren VT4 und VT1. Der letzte von ihnen, sättigend, verbindet den in der Schließpolarität geladenen Kondensator C2 mit dem Emitterübergang des Transistors VT2. Dies trägt zum schnellen Schließen des zusammengesetzten Transistors bei. Der Strom in der Induktivität L1 kann nicht sofort unterbrochen werden, daher öffnet nach dem Schließen der Transistoren VT2, VT3 die Diode VD1, wodurch der Stromkreis durch die Induktivität L1 geschlossen wird. Während dieser Zeit nimmt der Strom in der Induktivität ab, und ab dem Moment, in dem er dem Laststrom entspricht, beginnt die Spannung an den Kondensatoren C3, C4 abzunehmen. Bei einem bestimmten Wert von U2 schließen die Transistoren VT4 und VT1 und VT2 und VT3 öffnen sich, und der Strom in der Induktivität L1 beginnt wieder anzusteigen, die Diode VD1 schließt. Die Spannung an den Kondensatoren C3, C4 nimmt weiter auf den Wert From ab, wenn der Strom in der Induktivität L1 gleich dem Laststrom wird; Das Verhältnis der Spannungswerte an Speicherkondensatoren ist wie folgt: U3 Auf Abb. 2 zeigt die Hauptmerkmale des Geräts. Wie zu sehen ist (Abb. 2, a), ist der Wirkungsgrad in der Nähe des optimalen Werts des Laststroms für einen so einfachen Stabilisator ziemlich hoch. Es ist bemerkenswert, dass mit einer Erhöhung des Laststroms vom Minimum der Wirkungsgrad zunimmt. Dies liegt daran, dass der Steuerstrom des zusammengesetzten Transistors VT2, VT3 nahezu konstant bleibt. Die Verlustleistung des Transistors VT3 und der Diode VD1 ist vernachlässigbar. Auf diese Weise können Sie einen erheblichen Laststrom erzielen, ohne Kühlkörper für leistungsstarke Elemente zu verwenden. Bei Dauerbetrieb mit einem Laststrom von mehr als 3,5 A wird jedoch die Montage dieser Elemente auf einem Kühlkörper erforderlich.
Die Belastungskennlinie (Abb. 2, b) zeigt die stabilisierenden Fähigkeiten des Gerätes. Es ist zu beachten, dass die Abnahme der Ausgangsspannung bei einem Laststrom von mehr als 2 A hauptsächlich aufgrund des Spannungsabfalls über dem aktiven Widerstand der Induktivität L2 auftritt. Auf Abb. 3 zeigt die Oszillogramme der Ausgangsspannung des Stabilisators, wenn er durch eine Stoßbelastung bei verschiedenen Lastströmen und Kondensatorkapazitäten Sat getestet wird. Der Einschwingvorgang wird von Ausgangsspannungsstößen begleitet, die 0,4 V nicht überschreiten. Dieser Umstand erlegt dem Umfang des Stabilisators einige Einschränkungen auf. Es ist möglich, die Art des Einschwingvorgangs zu verbessern, indem entweder die Kapazität des Kondensators C6 erhöht wird oder indem auf das L2C6-Filter vollständig verzichtet und die Kapazität der Speicherkondensatoren C3, C4 (8 ... 10-fach) erheblich erhöht wird. Die zweite Option ist angemessener, da auch die Zeit des Übergangsprozesses verkürzt wird.
Das Gerät verwendet Standardteile, mit Ausnahme der Drosseln L1 und L2. Sie sind selbst hergestellt, auf Kunststoffrahmen gewickelt, die in B22-armierten Magnetkreisen aus M2000NM-Ferrit angeordnet sind. Drossel L1 enthält 18 Windungen eines Bündels von 7 Drähten PEV-1 0,35. Zwischen den Bechern seines Magnetkreises ist eine 0,8 mm dicke Dichtung eingelegt. Der Wirkwiderstand der Induktorwicklung L1 beträgt 27 mΩ. Drossel L2 enthält 9 Windungen eines Bündels von 10 Drähten PEV-1 0,35. Der Abstand zwischen seinen Bechern beträgt 0,2 mm, der aktive Widerstand der Wicklung beträgt 13 mOhm. Dichtungen können aus hartem, hitzebeständigem Material hergestellt werden - Textolith, Glimmer, Elektrokarton. Die Verschraubung der Becher des Magnetkreises muss aus einem nichtmagnetischen Material wie Messing bestehen. Die Kondensatoren C1, C3, C4 arbeiten im Modus großer Stromimpulse. Für diesen Modus sind die Oxidkondensatoren K52-1 am besten geeignet. Sie können versuchen, sie durch K53-1a, K50-24, K50-16 für eine Spannung von mindestens 15 V (C3, C4) und 25 V (C1) zu ersetzen. Die Frequenzeigenschaften dieser Kondensatoren sind jedoch schlechter als die von K52-1, sodass dieselbe Kapazität durch Parallelschaltung von 4-5 Kondensatoren mit derselben Nennleistung erreicht werden muss. Der Transistor VT2 kann durch KT644, KT626 mit beliebigen Buchstabenindizes ersetzt werden. Strukturell ist der Stabilisator auf einer Leiterplatte montiert, eine Zeichnung davon und die Anordnung der Teile darauf in Abb. gezeigt. 4. Bei der Installation des Stabilisators wird empfohlen, die Drähte, die die Eingangsspannung liefern, zu einem Kabel zu verdrillen, um zusätzliches hochfrequentes Impulsrauschen vom Eingangsstrom zu vermeiden. Um einen Stabilisator aufzubauen, wird an seinen Ausgang ein Lastwiderstand mit einem Widerstand von 5 ... 7 Ohm und einer Leistung von 10 Watt angeschlossen. Wenn alle Teile in gutem Zustand sind, beginnt der Stabilisator sofort zu arbeiten. Zunächst wird durch Auswahl des Widerstands R7 die Nennausgangsspannung eingestellt. Als nächstes wird der Laststrom auf 3 A erhöht und durch Auswahl des Kondensators C5 eine solche Erzeugungsfrequenz (ca. 18 ... 20 kHz) eingestellt, bei der die hochfrequenten Spannungsstöße an den Kondensatoren C3, C4 minimal sind. Damit gilt die Anpassung als abgeschlossen. Der Stabilisator ist für eine Ausgangsspannung von 5 V ausgelegt, kann jedoch auf 8 ... 10 V erhöht werden, indem der Wert des Widerstands R7 erhöht und ein neuer Wert für die Betriebsfrequenz ausgewählt wird. In diesem Fall steigt jedoch auch die Verlustleistung des Transistors VT3, was entweder eine Begrenzung des Laststroms oder eine Vergrößerung des Kühlkörpers erfordert. Ein sorgfältig montierter und eingestellter Stabilisator weist nur sehr unbedeutende hochfrequente Welligkeiten in der Ausgangsspannung auf, sodass keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind. Wenn es in einem weiten Temperaturbereich betrieben wird, „verschwindet“ die Einstellung und es treten hochfrequente Überspannungen mit vorteilhafter Spannung auf, wenn auch unbedeutend. Werden erhöhte Anforderungen an die Qualität der Ausgangsspannung gestellt, ist eine Überbrückung der Kondensatoren C3, C4 durch mehrere KM-6b Keramikkondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 3...5 µF erforderlich. Darüber hinaus empfiehlt es sich, direkt am Eingang des versorgten Geräts die gleichen Kondensatoren vorzusehen, deren Kapazität jedoch um das 10- bis 20-fache geringer sein kann. Wenn es erforderlich ist, die Ausbreitung hochfrequenter Störungen in die Eingangskreise des Stabilisators zu vermeiden, müssen diese durch ein L-förmiges LC-Filter geleitet werden. Die Spule muss eine Induktivität von 5 ... 10 μH und einen Sättigungsstrom von mindestens 2 A haben (es ist wünschenswert, sie auf einen geschlossenen Magnetkreis zu wickeln). Der Kondensator besteht aus Keramik mit einer Kapazität von 1 ... 2,2 Mikrofarad (z. B. KM-6b). Da sich einige Elemente während des Betriebs des Geräts auf eine Temperatur von 90 ... 100 ° C erwärmen können, ist es ratsam, die Platine vertikal zu platzieren und Maßnahmen gegen eine Erwärmung der VD2-Zenerdiode zu ergreifen, da sonst die Ausgangsspannung abnimmt. Autor: A. Mironov, Lyubertsy, Region Moskau; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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