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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Impulsstabilisierungsschaltung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz Die Schaltstabilisierungsschaltung ist nicht viel komplizierter als eine herkömmliche (Abb. 1.9), aber schwieriger zu konfigurieren. Daher empfehle ich nicht ausreichend erfahrenen Funkamateuren, die die Regeln für das Arbeiten mit Hochspannung nicht kennen (insbesondere niemals alleine arbeiten und ein eingeschaltetes Gerät niemals mit beiden Händen einstellen – nur einer!), dieses Schema nicht zu wiederholen. In Abb. Abbildung 1.9 zeigt den Stromkreis eines Impulsspannungsstabilisators zum Laden von Mobiltelefonen.
Die Schaltung ist ein Sperroszillator, der auf dem Transistor VT1 und dem Transformator T1 implementiert ist. Die Diodenbrücke VD1 richtet die Netzwechselspannung gleich, der Widerstand R1 begrenzt beim Einschalten den Stromimpuls und dient gleichzeitig als Sicherung. Der Kondensator C1 ist optional, aber dank ihm arbeitet der Sperrgenerator stabiler und die Erwärmung des Transistors VT1 ist etwas geringer (als ohne C1). Wenn der Strom eingeschaltet wird, öffnet der Transistor VT1 leicht über den Widerstand R2 und ein kleiner Strom beginnt durch die Wicklung I des Transformators T1 zu fließen. Durch die induktive Kopplung beginnt auch der Stromfluss durch die übrigen Wicklungen. Am oberen (laut Diagramm) Anschluss der Wicklung II liegt eine kleine positive Spannung an, durch den entladenen Kondensator C2 öffnet er den Transistor noch stärker, der Strom in den Transformatorwicklungen steigt und dadurch öffnet der Transistor vollständig, zu einem Zustand der Sättigung. Nach einiger Zeit hört der Strom in den Wicklungen auf zu steigen und beginnt zu sinken (Transistor VT1 ist die ganze Zeit vollständig geöffnet). Die Spannung an der Wicklung II nimmt ab und über den Kondensator C2 nimmt die Spannung an der Basis des Transistors VT1 ab. Es beginnt sich zu schließen, die Spannungsamplitude in den Wicklungen nimmt noch mehr ab und wechselt die Polarität ins Negative. Dann schaltet der Transistor vollständig ab. Die Spannung an seinem Kollektor steigt und wird um ein Vielfaches höher als die Versorgungsspannung (induktiver Stoß), wird jedoch dank der Kette R5, C5, VD4 auf einen sicheren Wert von 400...450 V begrenzt. Dank der Elemente R5, C5 wird die Erzeugung nicht vollständig neutralisiert und nach einiger Zeit ändert sich die Polarität der Spannung in den Wicklungen wieder (gemäß dem Funktionsprinzip eines typischen Schwingkreises). Der Transistor beginnt wieder zu öffnen. Dies wird in einem zyklischen Modus auf unbestimmte Zeit fortgesetzt. Die übrigen Elemente des Hochspannungsteils der Schaltung bilden einen Spannungsregler und eine Einheit zum Schutz des Transistors VT1 vor Überstrom. Der Widerstand R4 in der betrachteten Schaltung fungiert als Stromsensor. Sobald der Spannungsabfall an ihm 1...1,5 V überschreitet, öffnet der Transistor VT2 und schließt die Basis des Transistors VT1 zum gemeinsamen Draht (schließt ihn zwangsweise). Der Kondensator C3 beschleunigt die Reaktion von VT2. Die Diode VD3 ist für den normalen Betrieb des Spannungsstabilisators erforderlich. Der Spannungsstabilisator ist auf einem Chip montiert – einer einstellbaren Zenerdiode DA1. Zur galvanischen Trennung der Ausgangsspannung von der Netzspannung wird der Optokoppler VO1 verwendet. Die Betriebsspannung für den Transistorteil des Optokopplers wird der Wicklung II des Transformators T1 entnommen und durch den Kondensator C4 geglättet. Sobald die Spannung am Ausgang des Geräts größer als der Nennwert wird, beginnt Strom durch die Zenerdiode DA1 zu fließen, die Optokoppler-LED leuchtet auf, der Kollektor-Emitter-Widerstand des Fototransistors VO1.2 nimmt ab, Transistor VT2 öffnet sich leicht und verringert die Spannungsamplitude an der Basis von VT1. Es öffnet schwächer und die Spannung an den Transformatorwicklungen nimmt ab. Wenn die Ausgangsspannung hingegen unter die Nennspannung fällt, wird der Fototransistor vollständig geschlossen und der Transistor VT1 „schwingt“ mit voller Stärke. Um die Zenerdiode und die LED vor Stromüberlastungen zu schützen, empfiehlt es sich, einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 100...330 Ohm in Reihe zu schalten. Einrichtung Erster Schritt: Es wird empfohlen, das Gerät zum ersten Mal über eine 25-W-220-V-Lampe und ohne Kondensator C1 an das Netzwerk anzuschließen. Der Schieberegler des Widerstands R6 ist auf die unterste Position (gemäß Diagramm) eingestellt. Das Gerät wird ein- und sofort ausgeschaltet, danach werden schnellstmöglich die Spannungen an den Kondensatoren C4 und C6 gemessen. Liegt an ihnen eine kleine Spannung an (entsprechend der Polarität!), ist der Generator gestartet, andernfalls ist der Generator gestartet Wenn der Generator nicht funktioniert, müssen Sie nach Fehlern auf der Platine und der Installation suchen. Darüber hinaus empfiehlt es sich, den Transistor VT1 und die Widerstände R1, R4 zu überprüfen. Wenn alles in Ordnung ist und keine Fehler vorliegen, der Generator aber nicht startet, vertauschen Sie die Klemmen der Wicklung II (oder I, aber nicht beide gleichzeitig!) und überprüfen Sie die Funktionalität erneut. Zweiter Schritt: Schalten Sie das Gerät ein und steuern Sie mit Ihrem Finger (nicht mit der Metallplatte für den Kühlkörper) die Erwärmung des Transistors VT1, er sollte sich nicht erwärmen, die 25-W-Glühbirne sollte nicht aufleuchten (der Spannungsabfall daran sollte). ein paar Volt nicht überschreiten). Schließen Sie an den Ausgang des Geräts eine kleine Niederspannungslampe an, die beispielsweise für eine Spannung von 13,5 V ausgelegt ist. Wenn sie nicht leuchtet, tauschen Sie die Anschlüsse der Wicklung III aus. Und ganz zum Schluss, wenn alles gut funktioniert, überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit des Spannungsreglers, indem Sie den Schieber des Bauwiderstands R6 drehen. Danach können Sie den Kondensator C1 einlöten und das Gerät ohne Strombegrenzungslampe einschalten. Die minimale Ausgangsspannung beträgt etwa 3 V (der minimale Spannungsabfall an den DA1-Pins übersteigt 1,25 V, an den LED-Pins - 1,5 V). Wenn Sie eine niedrigere Spannung benötigen, ersetzen Sie die Zenerdiode DA1 durch einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 100...680 Ohm. Im nächsten Einrichtungsschritt muss die Ausgangsspannung des Geräts auf 3,9...4,0 V (für eine Lithiumbatterie) eingestellt werden. Dieses Gerät lädt den Akku mit einem exponentiell abnehmenden Strom auf (von ca. 0,5 A zu Beginn des Ladevorgangs auf Null am Ende (bei einem Lithium-Akku mit einer Kapazität von ca. 1 A/h ist dies akzeptabel). In ein paar Stunden Nach dem Aufladen erreicht der Akku bis zu 80 % seiner Kapazität. Über Details Ein besonderes Designelement ist ein Transformator. Der Transformator in dieser Schaltung kann nur mit geteiltem Ferritkern verwendet werden. Die Betriebsfrequenz des Wandlers ist recht hoch, daher wird für Transformatoreisen nur Ferrit benötigt. Der Wandler selbst ist einfachwirkend und hat eine konstante Magnetisierung. Daher muss der Kern mit einem dielektrischen Spalt geteilt sein (zwischen seine Hälften werden eine oder zwei Schichten dünnes Transformatorpapier gelegt). Es ist am besten, einen Transformator von einem unnötigen oder fehlerhaften ähnlichen Gerät zu nehmen. Im Extremfall können Sie es selbst wickeln: Kernquerschnitt 3,5 mm2, Wicklung I – 450 Windungen mit Draht mit einem Durchmesser von 0 mm, Wicklung II – 1 Windungen mit dem gleichen Draht, Wicklung III – 20 Windungen mit Draht mit a Durchmesser von 15...0,6 mm (für Ausgangsspannung 0,8 V). Beim Aufwickeln ist unbedingt auf die Aufwickelrichtung zu achten, da das Gerät sonst schlecht oder gar nicht funktioniert (Aufbauaufwand ist erforderlich - siehe oben). Der Anfang jeder Wicklung (im Diagramm) ist oben. Transistor VT1 – jede Leistung von 1 W oder mehr, Kollektorstrom von mindestens 0,1 A, Spannung von mindestens 400 V. Die Stromverstärkung muss größer als 30 sein. Ideal sind die Transistoren MJE13003, KSE13003 und alle anderen Typen 13003 aller Hersteller. Als letztes Mittel werden Haushaltstransistoren KT940, KT969 verwendet. Leider sind diese Transistoren für eine maximale Spannung von 300 V ausgelegt und brechen bei der geringsten Erhöhung der Netzspannung über 220 V durch. Darüber hinaus haben sie Angst vor Überhitzung, d. h. sie müssen auf einem Kühlkörper installiert werden. Für die Transistoren KSE130O3 und MJE13003 ist kein Kühlkörper erforderlich (in den meisten Fällen ist die Pinbelegung dieselbe wie bei inländischen KT817-Transistoren). Der Transistor VT2 kann ein beliebiger Silizium-Transistor mit geringer Leistung sein, die Spannung darauf sollte 3 V nicht überschreiten; Gleiches gilt für die Dioden VD2, VD3. Kondensator C5 und Diode VD4 müssen für eine Spannung von 400.600 V ausgelegt sein, Diode VD5 muss für den maximalen Laststrom ausgelegt sein. Die Diodenbrücke VD1 sollte für einen Strom von 1 A ausgelegt sein, obwohl der von der Schaltung verbrauchte Strom Hunderte von Milliampere nicht überschreitet, da beim Einschalten ein ziemlich starker Stromstoß auftritt und der Widerstandswert des Widerstands zunimmt. Sie können die Amplitude dieses Wurfs nicht begrenzen, da er sehr heiß wird. Anstelle der VD1-Brücke können Sie 4 Dioden vom Typ 1N4004...4007 oder KD221 mit beliebigem Buchstabenindex einbauen. Stabilisator DA1 und Widerstand R6 können durch eine Zenerdiode ersetzt werden, die Spannung am Ausgang der Schaltung ist 1,5 V größer als die Stabilisierungsspannung der Zenerdiode. Der „gemeinsame“ Draht wird im Diagramm nur zu grafischen Zwecken dargestellt und sollte nicht geerdet und/oder mit dem Gerätegehäuse verbunden werden. Der Hochspannungsteil des Gerätes muss gut isoliert sein. Autor: Kashkarov A.P.
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