Ein einfacher, leistungsstarker Parallelstabilisator auf Transistoren mit 12 Volt und 600 Milliampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Der vorgeschlagene Artikel beschreibt die Funktionsprinzipien eines Parallelstabilisators und erwägt die Möglichkeit, ihn zur Stabilisierung der Stromversorgung leistungsstarker, hochwertiger Bassverstärker zu verwenden. Außerdem wird ein Diagramm einer kompletten Stromversorgung mit einem Parallelregler gezeigt.

Bei Funkamateuren sowie in hochwertigen industriellen Audiogeräten sind Parallelregler weit verbreitet. Bei diesen Geräten ist das Stabilisierungselement parallel zur Last geschaltet, was sich gut in einem Parameter des Stabilisators wie seiner Geschwindigkeit widerspiegelt. Tatsächlich wird die Geschwindigkeit des Stabilisators durch die Geschwindigkeit des Stabilisierungselements bestimmt. Zu den Vorteilen paralleler Stabilisatoren gehört auch die Tatsache, dass unabhängig vom vom Stabilisator verbrauchten Strom der von ihm aus der Stromquelle verbrauchte Strom unverändert bleibt. Dieser Umstand wirkt sich positiv auf den Geräuschpegel des gesamten Netzteils aus (da die Schwankungen des Verbrauchsstroms nicht über den Transformator und die Gleichrichterbrücke fließen), ist jedoch der Grund für deren geringe Effizienz.

Betrachten Sie das Obige am Beispiel des einfachsten Parallelstabilisators – eines parametrischen Stabilisators auf einer Zenerdiode (Abb. 1).

Reis. 1. Parametrischer Stabilisator

Der Widerstand R0 stellt den Gesamtstrom ein, der durch die Zenerdiode und die parallel dazu angeschlossene Last fließt. Es ist leicht zu erkennen, dass bei einer Änderung des Laststroms der Strom durch den Widerstand R0 konstant bleibt, nur der Strom, der durch die Zenerdiode D1 fließt, ändert sich. Dies geschieht, solange Bedingung (1) erfüllt ist:

I_Н<I_R0-I_St.min.   (1)
wo ich_Н - Laststrom,
I_R0 - Strom durch R0,
I_St.min. - minimaler Stabilisierungsstrom der Zenerdiode D1

Die Geschwindigkeit dieses Stabilisators wird hauptsächlich durch die Änderungsrate des Wertes der Barrierekapazität der Zenerdiode [1] sowie durch die Lade-Entladezeit des Kondensators C1 bestimmt.

Allerdings haben solche Stabilisatoren auch Nachteile – insbesondere um einen mehr oder weniger ordentlichen Stabilisierungskoeffizienten (> 100) zu erhalten, muss ein dem Laststrom entsprechender Strom durch die Zenerdiode fließen. Dieser Umstand erschwert angesichts der Tatsache, dass die überwiegende Mehrheit der Zenerdioden für Ströme bis 100 mA ausgelegt ist, den Einsatz parametrischer Stabilisatoren in leistungsstarken Geräten.

Um dieses Hindernis zu umgehen, wird ein leistungsstarkes aktives Element, beispielsweise ein MOSFET-Transistor, parallel zum Stabilisator geschaltet, wie in Abb. 2.

Reis. 2. Leistungsstarker paralleler Stabilisator

Bei dieser Schaltung stellt die Zenerdiode lediglich eine stabile Spannung am Gate des Transistors Q1 ein, durch dessen Drain-Source-Kreis der Hauptstrom fließt. Die Zenerdiode VD3 schützt Q1 vor einem Durchbruch aufgrund der hohen Spannung dieser Implementierung. Weitere Einzelheiten zur Funktionsweise dieses Schemas finden Sie in [2].

Die in Abbildung 30 gezeigte Schaltung ist in der Lage, mit hohen Strömen zu arbeiten (begrenzt durch die begrenzenden Eigenschaften des verwendeten Mosfets), gibt jedoch mehr Leistung ab und hat einen geringen Wirkungsgrad (weniger als 1 % – wenn der Abfall am Widerstand R100 relativ groß ist). groß, der Strom durch den Mosfet ist vergleichbar mit dem Strom durch die Last, die Werte der Eingangs- und Ausgangsspannungen überschreiten nicht XNUMX V), was bei Hochleistungsanwendungen ein gravierender Nachteil ist.

Der durch den Mosfet fließende Strom kann jedoch ohne Beeinträchtigung des Stabilisierungsfaktors erheblich reduziert werden, wenn die Instabilitätsquelle in diesem Schaltkreis beseitigt wird. Lassen Sie uns näher darauf eingehen.

Wenn sich die Spannung am Eingang des Stabilisators ändert, ändert sich der durch den Widerstand R1 fließende Strom. Diese Änderung kann durch Erhöhen des Werts dieses Widerstands verringert werden, was jedoch wiederum eine Erhöhung des Spannungsabfalls an diesem Widerstand erfordert und somit die Effizienz verringern. Meiner Meinung nach besteht die beste Lösung darin, diesen Widerstand durch eine Stromquelle zu ersetzen, bei der der Spannungsabfall auf die Summe der Eingangsspannungsabweichung + 2-3 Volt eingestellt werden kann, damit das aktive Element der Stromquelle funktioniert normalerweise.

Unter Berücksichtigung dieser Ergänzungen wurde eine Stromversorgungsschaltung mit Parallelstabilisator entwickelt, dargestellt in Abb. 3.

Reis. 3. Schematische Darstellung eines Netzteils mit Parallelstabilisator (zum Vergrößern anklicken)

Die Funktion des Stromeinstellwiderstandes übernimmt hier die Stromquelle am Transistor Q1. Um die Instabilität des von ihm erzeugten Stroms zu verringern, wird er von einer anderen Stromquelle mit geringerer Leistung gespeist, die wiederum über einen RCR-Filter gespeist wird, um die Welligkeit zu reduzieren. Der Widerstand R7 kann den Betriebsstrom des Stabilisators grob einstellen, der Widerstand R4 stufenlos. Der Widerstand R8 kann die Ausgangsspannung des Stabilisators in einem kleinen Bereich anpassen. R6 stellt die Last des Netzteils dar und verbraucht etwa 600 mA. (Schließen Sie das Netzteil nicht ohne Last an!). Die Transistoren Q1 und M1 können auf einem gemeinsamen Heizkörper mit einer Fläche von mindestens 500 cm² installiert werden.

Die wichtigsten technischen Merkmale des Stabilisators (mit Eingangs- und Ausgangs-RC-Filtern):

1. Ausgangsspannung = 12V.
2. Eingangsspannung > 18V.
3. Laststrom - 600 mA
4. Stromverbrauch - 750 mA (bei den im Diagramm angegebenen Nennwerten ändert er sich durch Auswahl der Widerstände R2, R7, R4 – in der Reihenfolge der Einflussgröße)
5. Welligkeitspegel am Ausgang - -112 dB
6. Effizienz = 57 %

Es ist leicht zu erkennen, dass die vorgestellte Schaltung hinsichtlich Effizienz und Kst ausreichend hohe Parameter aufweist, die mit den Eigenschaften von Kompensationsserienstabilisatoren vergleichbar sind, während die Vorteile von Parallelstabilisatoren nahezu vollständig erhalten bleiben.

Gleichzeitig ist die Schaltung recht einfach, benötigt keine seltenen Teile und kann auch von unerfahrenen Funkamateuren entworfen werden.

Bei einer Eingangsspannung von bis zu 50 V im Stromkreis können Sie Folgendes verwenden: Q1-BD244C, Q2-BC546A, M1-IRF630. Als Zenerdiode D7 können Sie jede Spannung von 8,2 V verwenden, Dioden D1-D4 wie SF54, Dioden D5, D6, D8, D9 – zum Beispiel 1N4148.

Literatur

1. Zherebtsov I.P. Grundlagen der Elektronik, S. 40, L, 1989
2. Ryschkow V.A. Ein einfacher paralleler Transistorstabilisator, audioportal.su/another/p2_articleid/65

Autor: Oleg Baushev alias Olegyurich; Veröffentlichung: cxem.net

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