Kondensatorgleichrichter mit niedriger Leistung und PWM-Stabilisator. Schema, Beschreibung

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Kondensatorgleichrichter mit geringem Stromverbrauch und PWM-Stabilisator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Der von uns vorgestellte transformatorlose Kondensatorgleichrichter arbeitet mit einer automatischen Stabilisierung der Ausgangsspannung in allen möglichen Betriebsarten (vom Leerlauf bis zur Nennlast). Dies wurde durch eine radikale Änderung des Prinzips der Erzeugung der Ausgangsspannung erreicht – nicht wie bei anderen ähnlichen Geräten durch den Spannungsabfall von Stromimpulsen gleichgerichteter Halbwellen der Netzspannung am Widerstand der Zenerdiode, sondern durch Ändern des Zeitpunkts der Verbindung der Diodenbrücke mit dem Speicherkondensator.

Das Diagramm eines stabilisierten Kondensatorgleichrichters ist in Abb. 6.12 dargestellt. XNUMX.

Kondensatorgleichrichter mit niedriger Leistung und PWM-Stabilisator

Der im Schaltmodus arbeitende Transistor VT1 ist parallel zum Ausgang der Diodenbrücke geschaltet. Die Basis des Schlüsseltransistors VT1 ist über ein Schwellwertelement (Zenerdiode VD3) mit einem Speicherkondensator C2 verbunden, der durch Gleichstrom vom Brückenausgang durch die Diode VD2 getrennt ist, um eine schnelle Entladung zu verhindern, wenn VT1 geöffnet ist. Solange die Spannung an C2 kleiner als die Stabilisierungsspannung VD3 ist, arbeitet der Gleichrichter in bekannter Weise.

Wenn die Spannung an C2 ansteigt und VD3 öffnet, bricht auch der Transistor VT1 ab und überbrückt den Ausgang der Gleichrichterbrücke. Dadurch sinkt die Spannung am Brückenausgang schlagartig auf nahezu Null, was zu einem Spannungsabfall an C2 und dem anschließenden Abschalten der Zenerdiode und des Tasttransistors führt. Als nächstes steigt die Spannung am Kondensator C2 wieder an, bis die Zenerdiode und der Transistor eingeschaltet werden usw. Der Prozess der automatischen Stabilisierung der Ausgangsspannung ähnelt stark dem Betrieb eines Impulsspannungsstabilisators mit Impulsbreitenregelung.

Nur bei dem vorgeschlagenen Gerät ist die Impulswiederholungsrate gleich der Spannungswelligkeitsfrequenz an C2. Um Verluste zu reduzieren, muss der Schlüsseltransistor VT1 eine hohe Verstärkung haben, zum Beispiel ein zusammengesetzter KT972A, KT829A, KT827A usw. Sie können die Ausgangsspannung des Gleichrichters erhöhen, indem Sie eine Zenerdiode mit höherer Spannung oder zwei Niederspannungsdioden verwenden in Reihe geschaltet.

Mit zwei Zenerdioden D814V und D814D und einer Kapazität des Kondensators C1 von 2 μF kann die Ausgangsspannung an einer Last mit einem Widerstand von 250 Ohm 23...24 V betragen. Mit der vorgeschlagenen Methode ist es möglich, den Ausgang zu stabilisieren Spannung eines Einweg-Dioden-Kondensator-Gleichrichters, beispielsweise nach der Schaltung in Abb. . 6.13.

Bei einem Gleichrichter mit positiver Ausgangsspannung ist ein NPN-Transistor KT1A oder KT972A parallel zur Diode VD829 geschaltet, der vom Ausgang des Gleichrichters über eine Zenerdiode VD3 gesteuert wird. Wenn der Kondensator C2 eine Spannung erreicht, die dem Moment entspricht, in dem die Zenerdiode öffnet, öffnet auch der Transistor VT1. Dadurch wird die Amplitude der positiven Halbwelle der über die Diode VD2 an C2 angelegten Spannung auf nahezu Null reduziert. Wenn die Spannung an C2 abnimmt, schließt der Transistor VT1 dank der Zenerdiode, was zu einer Erhöhung der Ausgangsspannung führt. Der Vorgang wird von einer Pulsweitenregelung der Pulsdauer am VD2-Eingang begleitet, sodass die Spannung am Kondensator C2 sowohl im Leerlauf als auch unter Last stabilisiert bleibt.

Bei einem Gleichrichter mit negativer Ausgangsspannung muss ein pn-p-Transistor KT1A oder KT973A parallel zur Diode VD825 geschaltet werden. Die stabilisierte Ausgangsspannung an einer Last mit einem Widerstand von 470 Ohm beträgt etwa 11 V, die Welligkeitsspannung beträgt 0,3...0,4 V.

Bei beiden vorgeschlagenen Versionen des transformatorlosen Gleichrichters arbeitet die Zenerdiode bei einem Strom von wenigen Milliampere, der in keiner Beziehung zum Laststrom des Gleichrichters steht, mit einer Streuung der Kapazität des Löschkondensators und Schwankungen der Netzspannung. Daher werden die darin enthaltenen Verluste erheblich reduziert und es ist keine Wärmeabfuhr erforderlich. Der Schlüsseltransistor benötigt auch keinen Strahler.

Die Widerstände R1, R2 in diesen Stromkreisen begrenzen den Eingangsstrom bei transienten Vorgängen in dem Moment, in dem das Gerät an das Netzwerk angeschlossen wird. Aufgrund des unvermeidlichen „Prellens“ der Kontakte von Netzstecker und Steckdose kommt es beim Schaltvorgang zu einer Reihe kurzzeitiger Kurzschlüsse und Unterbrechungen.

Bei einem dieser Kurzschlüsse kann der Löschkondensator C1 auf den vollen Amplitudenwert der Netzspannung aufgeladen werden, d. h. Bis zu ca. 300 V. Nach einer Unterbrechung und anschließendem Schließen des Stromkreises durch „Prellen“ kann sich diese zusammen mit der Netzspannung addieren und insgesamt ca. 600 V betragen. Dies ist der schlimmste Fall, mit dem gerechnet werden muss Konto, um einen zuverlässigen Betrieb des Gerätes zu gewährleisten.

Konkretes Beispiel: Der maximale Kollektorstrom des KT972A-Transistors beträgt 4 A, daher sollte der Gesamtwiderstand der Begrenzungswiderstände 600 V / 4 A = 150 Ohm betragen. Um Verluste zu reduzieren, kann der Widerstandswert des Widerstands R1 auf 51 Ohm und des Widerstands R2 auf 100 Ohm gewählt werden. Ihre Verlustleistung beträgt mindestens 0,5 W. Der zulässige Kollektorstrom des KT827A-Transistors beträgt 20 A, daher ist der Widerstand R2 dafür nicht erforderlich.

Autor: Semjan A.P.

Siehe andere Artikel Abschnitt Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter.

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