Schaltspannungsregler, 8-60/5 Volt 2 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Dieser Stabilisator unterscheidet sich von ähnlichen durch die Einfachheit der Schaltung und die hohen Werte der Stabilisierungs- und Effizienzkoeffizienten. Es verwendet den weit verbreiteten K155LAZ-Chip (oder einen gleichwertigen Chip). Dieser Stabilisator wurde verwendet, um ein digitales Gerät mit Strom zu versorgen, und bei der Herstellung verschiedener digitaler Geräte wird es immer ein paar zusätzliche Wechselrichter geben.

Der Stabilisator (Abb. 5.13) besteht aus folgenden Funktionseinheiten: Starteinheit (R3, VD1, VT1, VD3), beispielhafte Spannungsquelle und Vergleichsgerät (DD1.1, R1), Gleichstromverstärker (VT2, DD1.2, VT5 ), ein Transistorschalter (VT3, VT4), ein induktiver Energiespeicher mit einer Schaltdiode (VD2, L2) und Filter – Eingang (L1, C1, C2) und Ausgang (C4, C5, L3, C6).

(zum Vergrößern klicken)

Wichtigste technische Merkmale:

• Nennausgangsspannung, V.....5;
• Eingangsspannung, V.....8...60;
• Wirkungsgrad ..... 0,69 ... 0,72;
• Stabilisierungskoeffizient, nicht weniger als ..... 500;
• Welligkeitsamplitude der Ausgangsspannung, mV.....5;
• Ausgangswiderstand, Ohm, nicht mehr als ..... 0,02;
• maximaler Laststrom, A.....2;
• Schaltfrequenz, kHz ..... 1,3 ... 48;
• Temperaturinstabilität, mV / ° С, etwa ..... 12;
• spezifische Gesamtleistung, W/dm3.....40.

Die Leiterplatte des Stabilisators ist in Abb. 5.14 dargestellt. XNUMX.

Nach dem Einschalten tritt die Starteinheit in Betrieb, bei der es sich um einen parametrischen Spannungsstabilisator mit Emitterfolger handelt. Am Emitter des Transistors VT1 entsteht eine Spannung von ca. 4 V. Da am Ausgang des Stabilisators noch keine Spannung anliegt, ist die Diode VD3 geschlossen. Dadurch werden die beispielhafte Spannungsquelle und der Gleichstromverstärker eingeschaltet. Der Transistorschlüssel ist noch geschlossen. Da die Versorgungsspannung des DD1.1-Elements weniger als 5 V beträgt, wird an seinem Ausgang ein hoher Logikpegel eingestellt, am Ausgang des Gleichstromverstärkers bildet sich eine steile Front des Schaltimpulses. Diese Front öffnet schnell (innerhalb von etwa 30 ns) den elektronischen Schalter, der beginnt, Strom in den induktiven Energiespeicher zu leiten. Der Strom durch den Schalter und die Spannung am Kondensator C4 steigen gleichmäßig an. Sobald diese Spannung die Spannung an der Zenerdiode VD1 überschreitet, öffnet die VD3-Diode und der Transistor VT1 schließt. Der Startknoten wird ausgeschaltet und nimmt nicht an weiteren Arbeiten teil.

Ab diesem Moment wird der Gegenkopplungskreis im Stabilisator eingeschaltet und dieser geht in den Betriebszustand. Die Spannung am Kondensator C4 steigt weiter an, bis am Ausgang des DD1.1-Elements der Pegel 1 auf 0 wechselt. Der Gleichstromverstärker erzeugt einen Abfall des Schaltimpulses, der den elektronischen Schlüssel erst nach etwa 200 Sekunden schließt. Bis zu diesem Zeitpunkt hat sich im Induktor L2 elektromagnetische Energie angesammelt. Ein Teil der Energie, die durch den elektronischen Schlüssel gelangt ist, wird in die Last eingespeist. Darüber hinaus öffnet die Selbstinduktionsspannung der Induktivität L2 die VD2-Diode und die in dieser Induktivität angesammelte Energie beginnt in die Last zu fließen. Um die Amplitude des für die Mikroschaltung DD1 gefährlichen Spannungsstoßes zu reduzieren, wird die Kapazität des Kondensators C4 sehr groß gewählt, wobei sie in der Regel mehrere zehn oder hundert Mikrofarad nicht überschreitet.

Nachdem die Energiereserve in der Induktivität L2 erschöpft ist, fließt der Strom vom Kondensator C4 in die Last. Nach einiger Zeit sinkt die Spannung darauf auf einen Wert, bei dem sich am Ausgang des Gleichstromverstärkers die Vorderseite des nächsten Schaltimpulses bildet und der elektronische Schlüssel wieder öffnet – ein neuer Zyklus des Stabilisators beginnt.

Alle Induktoren sind gleich und in gepanzerten B20-Magnetkreisen aus 2000-NM-Ferrit mit einem Spalt zwischen den Bechern von etwa 0,2 mm gewickelt. Die Wicklungen enthalten 20 Windungen eines Bündels aus vier PEV-2-0,41-Drähten. Sie können auch Ringferrit-Magnetkreise verwenden, jedoch immer mit einer Lücke. Wenn kein sauberer Spalt erzielt werden konnte und der Ring in mehrere Teile gespalten wurde, kann auch in diesem Fall der erforderliche Spalt (ca. 0,2 mm) hergestellt werden. Dazu werden mehrere Leimschichten auf die zu verklebenden Flächen, beispielsweise „Supercement“, bis zur vollständigen Trocknung aufgetragen und anschließend die Fragmente zu einem Ring verklebt. Auch hier sind Windungszahl und Draht unkritisch.

Der Stabilisator verwendete Kondensatoren K52-2 oder andere, jedoch immer Tantal oder Niob (beim Ersetzen durch K50-6 nimmt die Effizienz ab); K50-6 (C4 und C6), der Rest - KM-5 oder. KM-6. Der Kondensator C2 besteht aus drei parallel geschalteten 1-uF-Kondensatoren. Die Diode VD3 kann durch jede gepulste Diode mit geringer Leistung ersetzt werden. Anstelle des Transistors KT3102G sind KT3102E, KT342V, KT373V geeignet; anstelle von KT608B (VT1) - KT503D, KT503E und am Ausgang des Gleichstromverstärkers - KT608B, KT602B, KT630A.KT630G.

Im Schlüsselelement können die Transistoren KT908B, 2T908A, 2T912B, KT912B und mit einer leichten Verschlechterung des Wirkungsgrads KT808A verwendet werden. Es ist nicht möglich, Transistoren der KT909-Serie zu verwenden, da dies zu einer Erregung der Taste mit hoher Frequenz und zum Ausfall des gesamten Geräts führt. Die Transistoren der Serien KT802, KT803, KT805, KT819, KT827, KT829 und KT818, KT825 wurden ebenfalls getestet, zeigten jedoch die schlechtesten Ergebnisse (in den letzten beiden Fällen wurde die Tastenschaltung entsprechend geändert).

Alle verwendeten Teile müssen sorgfältig geprüft werden. Vor der Montage des Abstimmwiderstands R1 auf der Platine wird dessen Widerstandswert auf 3,3 kOhm eingestellt. Der Stabilisator wird zunächst bei einer Versorgungsspannung von 8 V und einem Lastwiderstand von 10 Ohm eingeschaltet, anschließend wird die Ausgangsspannung geregelt und ggf. über den Widerstand R1 auf einen Pegel von 5 V eingestellt.

Nach einer Aufwärmzeit des Stabilisators von 10 ... 16 Minuten wird die Spannung endgültig eingestellt. Wenn die VD2-Diode und der VT4-Transistor auf Kühlkörpern installiert sind, kann der Stabilisator einen Laststrom von bis zu 4 A bereitstellen. In diesem Fall ist es jedoch besser, die VD2-Diode im Schalter aus mehreren parallel geschalteten 2D213A-Dioden zusammenzustellen .

Es ist zu beachten, dass sich in einigen Betriebsmodi des Stabilisators die Transienten am Kollektor des VT4-Transistors und an der Basis des VT3-Transistors erheblich unterscheiden können. Die Spannung am Emitter des Transistors VT4 kann aufgrund von Wellenprozessen in einem komplexen Ausgangsfilter parasitäre Schwingungen enthalten, die jedoch den Gesamtwirkungsgrad nicht verschlechtern.

Autor: Semjan A.P.

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