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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Leistungsstarker Schaltregler mit hohem Wirkungsgrad, 8-16/5 Volt 10 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz Wir stellen Ihnen einen Impulsspannungsstabilisator mit einer Synchrongleichrichtereinheit vor. Sein Diagramm ist in Abb. dargestellt. 5.39.
Wichtigste technische Merkmale:
Der Stabilisator verwendet den UC3843-Steuerchip von Unitrode Corp. Der Steuerchip implementiert eine Pulsweitenmethode zur Stabilisierung der Ausgangsspannung. Zu diesem Zweck enthält es eine Vergleichseinheit am Operationsverstärker; ein Teil der Referenzspannung (2,5 V) wird einem Eingang und ein Teil des Ausgangs des Widerstandsspannungsteilers R1, R4 dem anderen zugeführt. Die Elemente R2, C8 sind die Korrekturschaltung dieses Verstärkers. Bei der Regelung beginnt die Dauer des Ausgangsimpulses im Vergleich zum Original abzunehmen, sobald die Spannung an Pin 2 der Mikroschaltung 2,5 V überschreitet. Die Frequenz der Impulse bleibt konstant. Um den Stabilisator vor Überstrom zu schützen, ist der Chip mit einem Hochgeschwindigkeitskomparator ausgestattet. Einer seiner Eingänge wird von der eingebauten Quelle mit einer Referenzspannung von 1 V versorgt, und der andere (Pin 3) wird mit einer Spannung versorgt, die proportional zum Strom ist, der durch den offenen Transistor VT2 fließt. Als Leistungselement kommt IRF4905 zum Einsatz, ein p-Kanal-Feldeffekttransistor von International Rectifier. Sein offener Widerstand beträgt etwa 20 mOhm und die Verzögerung beim Öffnen und Schließen beträgt etwa 80 n.s. Die Synchrongleichrichtereinheit besteht aus den Elementen VD2, VT3. Der Transistor VT3 – der n-Kanal-Feldeffekttransistor IRF3205 des gleichen Unternehmens – wurde ebenfalls mit einem niedrigen offenen Kanalwiderstand (8 mOhm) ausgewählt. Dann sinkt bei maximalem Laststrom der Spannungsabfall statt der typischen 0,5 V bei Schottky-Dioden auf etwa 100 mV, was auch die Leistungsverluste im ISN insgesamt reduziert. Solche Eigenschaften erhält es nur, wenn es von einem leistungsstarken Impulsverstärker gesteuert wird, der einen großen Strom (mehrere Ampere) zum Aufladen der Gate-Source- und Gate-Drain-Kapazität liefert. Im betrachteten Spannungsstabilisator wird dieser Verstärker unter Verwendung von VT1-Mikromontagetransistoren hergestellt. Darüber hinaus invertiert es das vom DA1-Chip erzeugte Steuersignal. Der Ausgangsglättungsfilter wird durch die Kondensatoren C12...C17 gebildet. Ihre Anzahl (sechs) und die Wahl des Typs reichen für eine hochwertige Filterung der Ausgangsspannung ohne zusätzlichen Hochfrequenzfilter aus. Ein U-förmiger Eingangsfilter ist erforderlich, um hochfrequente Störungen zu unterdrücken, die durch die gepulste Natur des vom Stabilisator verbrauchten Stroms entstehen. Durch den Einsatz einer Schottky-Diode mit geringem Spannungsabfall und einer Erholzeit von etwa 2 μs als VD0,05 konnten Schaltverluste reduziert und gleichzeitig die Effizienz des Stabilisators erhöht werden. Das Gerät basiert auf Standardelementen, mit Ausnahme von Wickelelementen. Der Induktor L1 ist auf einen Ring gewickelt. K10x6x4,5 aus Permalloy. MP 140 und enthält 5 Windungen mit 6 PEV-0,5-Drähten, die gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rings verlegt sind. Die Drossel L2 besteht aus einem K19x11x4,8-Ring aus demselben Material und enthält 12 Windungen aus 10 Drähten mit demselben Durchmesser. Der Transformator T1 ist auf einen Ring gewickelt. K10x6x2000 aus Ferrit 1NM0,2. Die Sekundärwicklung besteht aus PEV-200-Draht und enthält 2 Windungen, die gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rings verteilt sind. Die Primärwicklung ist ein durch das Loch im Ring verlaufender Draht, dessen Enden jeweils mit dem Drain des Transistors VT3 und dem Strom verbunden sind, der den Drain des Transistors VT2 mit dem linken Anschluss der Induktivität LXNUMX im Stromkreis verbindet. Beim Anschluss eines Transformators muss sorgfältig auf die richtige Phasenlage der Wicklungen geachtet werden. Zur hochwertigen Filterung hochfrequenter Störungen werden unbedrahtete Tantalkondensatoren (C1...C7, C12...C17) im Gehäuse D (Oberflächenmontagekondensatoren) von NEC, Nichicon, TDK usw. verwendet. Oxidkondensatoren K53 -28, K53 sind aus dem Inland geeignet. -25, K53-22. Zwar müssen die letzten beiden Kondensatortypen nach der Installation versiegelt werden. Der Stabilisator muss bei ordnungsgemäßer Installation natürlich nicht angepasst werden. Zu den Besonderheiten des Betriebs der DA1-Mikroschaltung gehört die Tatsache, dass sie „nicht gerne“ mit Steuerimpuls-Tastverhältniswerten von weniger als 2 arbeitet, d.h. niedrige Versorgungsspannung. Dies äußert sich darin, dass Impulspaare benachbarter Perioden bei gegebener Versorgungsspannung unterschiedliche, aber konstante Dauern haben. Tatsächlich bedeutet dies, dass die Welligkeitsform der Ausgangsspannung eine weitere Hüllkurve mit einer Frequenz erhält, die halb so niedrig ist wie die Betriebsfrequenz des Master-Oszillators. Dieses Merkmal kann beseitigt werden, indem zwischen den Pins 3 und 4 der Mikroschaltung eine Reihenschaltung bestehend aus einem Widerstand mit einem Widerstand von 0,1...2 kOhm und einem Kondensator mit einer Kapazität von 1000...10000 pF angeschlossen wird. Die Frequenz dieser „parasitären“ Schwingungen ist jedoch hoch, erhöht praktisch nicht die Amplitude der Ausgangsspannungspulsationen und beeinflusst in keiner Weise die dynamischen Eigenschaften des Stabilisators als Ganzes. Der Schaltregler muss auf einer Leiterplatte mit kurzen und breiten Leitern montiert werden. Je kleiner es ist, desto weniger induzierte Störungen werden auftreten, was maßgeblich die Stabilität des gesamten Geräts bestimmt. Der Transistor VT2 und die Diode VD2 sind auf einem Kühlkörper mit einer effektiven Oberfläche von mindestens 100 cm2 installiert. Um induzierte Störungen zu reduzieren, sollten diese Elemente durch isolierende Abstandshalter installiert werden und der Kühlkörper selbst elektrisch mit dem Minus verbunden sein Anschluss der Kondensatoren C2...C7. Der rechte Anschluss der Induktivität L2 gemäß dem Diagramm sollte mit dem positiven Anschluss des Kondensators C12 verbunden werden, und der rechte Anschluss des Widerstands R4 gemäß der Schaltung sollte mit dem positiven Anschluss des Kondensators C17 verbunden werden. Es liefert auch die Ausgangsspannung an die Last. Autor: Semjan A.P.
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