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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Spannungsstabilisator mit Schutz gegen Kurzschluss und Überstrom, 14-20/12 Volt 0,5 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz Der Autor analysiert die charakteristischsten Merkmale und Nachteile von Spannungsstabilisatoren, die Funkamateuren aus Veröffentlichungen in unserem Magazin bekannt sind, und gibt praktische, manchmal unkonventionelle Ratschläge zur Verbesserung ihrer Grundparameter. Als Beispiel spricht er von einem von ihm entwickelten Stabilisator, der für leistungsstarke Stromversorgungen von Geräten gedacht ist, die rund um die Uhr in Betrieb sind. Der Artikel beschreibt die Technologie zur Herstellung eines Kühlkörpers für einen Hochleistungstransistor. Netzstromversorgungen, bei denen Funkamateure Mikroschaltungsstabilisatoren zur Stabilisierung der gleichgerichteten Spannung einsetzen, gefallen ihren Entwicklern nicht immer. Der Grund dafür sind die inhärenten Nachteile dieser Konstruktionen. Herkömmliche Transistorstabilisatoren verfügen oft über einen unzuverlässigen Überlastschutz. Trägheitsfreie Schutzsysteme lösen bereits bei kurzzeitigen Überlastungen beim Anschließen einer kapazitiven Last fälschlicherweise aus. Trägheitsschutzmittel haben im Falle eines starken Stromimpulses, beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, der zum Ausfall von Transistoren führt, keine Zeit zum Auslösen [1]. Geräte mit einer Ausgangsstrombegrenzung sind trägheitsfrei, es gibt keinen Auslöseeffekt, allerdings wird bei einem Kurzschluss am Steuertransistor eine große Verlustleistung abgeführt, was den Einsatz eines entsprechenden Kühlkörpers erfordert [2]. Der einzige Ausweg in dieser Situation ist die gleichzeitige Verwendung von Mitteln zur Begrenzung des Ausgangsstroms und zum Trägheitsschutz des Steuertransistors vor Überlastung, wodurch dieser zwei- bis dreimal weniger Leistung erhält und die Abmessungen des Kühlkörpers verringert werden. Dies führt jedoch zu einer Erhöhung der Anzahl der Elemente und der Designabmessungen und erschwert die Wiederholbarkeit des Geräts unter Amateurbedingungen. Ein schematisches Diagramm eines Stabilisators, dessen Anzahl der Elemente minimal ist, ist in Abb. dargestellt. 1.
Die Referenzspannungsquelle ist eine thermisch stabilisierte Zenerdiode VD1. Um den Einfluss der Eingangsspannung des Stabilisators auf den Modus der Zenerdiode zu beseitigen, wird ihr Strom durch einen stabilen Stromgenerator (GCT) eingestellt, der auf einem Feldeffekttransistor VT1 aufgebaut ist. Die thermische Stabilisierung und die Stabilisierung des Zenerdiodenstroms erhöhen den Stabilisierungskoeffizienten der Ausgangsspannung. Die Referenzspannung wird dem linken (je nach Schaltung) Eingang des Differenzverstärkers über die Transistoren VT2.2 und VT2.3 der K125NT1-Mikrobaugruppe und den Widerstand R7 zugeführt und dort mit der Rückkopplungsspannung vom Ausgangsspannungsteiler verglichen R8R9. Die Spannungsdifferenz an den Eingängen eines Differenzverstärkers verändert das Gleichgewicht der Kollektorströme seiner Transistoren. Der vom Kollektorstrom des Transistors VT4 gesteuerte Regeltransistor VT2.2 hat einen großen Basisstromübertragungskoeffizienten. Dies erhöht die Tiefe der Rückkopplung und erhöht den Stabilisierungskoeffizienten des Geräts und verringert außerdem die Verlustleistung der Differenzverstärkertransistoren. Betrachten wir die Funktionsweise des Geräts genauer. Nehmen wir an, dass im stationären Zustand mit einem Anstieg des Laststroms die Ausgangsspannung leicht abnimmt, was auch zu einem Abfall der Spannung am Emitterübergang des Transistors VT3.2 führt. Gleichzeitig sinkt auch der Kollektorstrom. Dies führt zu einer Erhöhung des Stroms des Transistors VT2.2, da die Summe der Ausgangsströme der Differenzverstärkertransistoren gleich dem durch den Widerstand R7 fließenden Strom ist und praktisch nicht von der Betriebsart seiner Transistoren abhängt. Der wachsende Strom des Transistors VT2.2 führt wiederum zu einem Anstieg des Kollektorstroms des Regeltransistors VT4, proportional zu seinem Basisstromübertragungskoeffizienten, wodurch die Ausgangsspannung auf das ursprüngliche Niveau erhöht wird und ermöglicht, dass sie unabhängig von der Ausgangsspannung unverändert bleibt Lastabfluss. Zum kurzfristigen Schutz des Geräts bei der Rückkehr in seinen ursprünglichen Zustand wird ein Kollektorstrombegrenzer des Regeltransistors eingeführt, der auf dem Transistor VT3 und den Widerständen R1, R2 basiert. Der Widerstand R1 übernimmt die Funktion eines Stromsensors, der durch den Regeltransistor VT4 fließt. Wenn der Strom dieses Transistors den Maximalwert (ca. 0,5 A) überschreitet, erreicht der Spannungsabfall am Widerstand R1 0,6 V, d. h. die Schwellenspannung zum Öffnen des Transistors VT3. Beim Öffnen überbrückt es den Emitterübergang des Steuertransistors und begrenzt so dessen Strom auf etwa 0,5 A. Wenn also der Laststrom kurzzeitig den Maximalwert überschreitet, arbeiten die Transistoren VT3 und VT4 im GTS-Modus, was zu einem Abfall der Ausgangsspannung führt, ohne den Überstromschutz auszulösen. Nach einiger Zeit, proportional zur Zeitkonstante der Schaltung R5C1, führt dies zum Öffnen des Transistors VT2.1 und zum weiteren Öffnen des Transistors VT3, wodurch der Transistor VT4 geschlossen wird. Dieser Zustand der Transistoren ist stabil, daher ist es nach Beseitigung des Kurzschlusses oder Abschalten der Last erforderlich, das Gerät vom Netz zu trennen und nach dem Entladen des Kondensators C1 wieder einzuschalten. Der Kurzschlussstrom des Geräts ist Null und verhindert so eine Überhitzung des Steuertransistors beim Auslösen des Schutzes. Der Widerstand R3 ist für den zuverlässigen Betrieb des Transistors VT4 bei niedrigen Strömen und erhöhten Temperaturen erforderlich. Der Kondensator C2, der den Ausgang des Stabilisators überbrückt, verhindert eine Selbsterregung des Geräts, die durch eine starke negative Spannungsrückkopplung verursacht werden kann. Der Widerstand R6 im Kollektorkreis des Transistors VT2.1 begrenzt den Strom bei transienten Vorgängen bei eingeschaltetem Schutz und die HL1-LED dient als Überlastanzeige. Hauptparameter des Stabilisators
Der Stabilisator ist für das Layout der Leiterplatte und die Platzierung der Teile darauf nicht entscheidend. Daher hängt die Installation hauptsächlich von der Erfahrung des Designers selbst und den Abmessungen der vorgewählten Teile ab. Der Feldeffekttransistor VT1 sollte so gewählt werden, dass der Stabilisierungsstrom, gemessen nach der Schaltung in Abb. 2,a oder 2,b, lag innerhalb von 5...15 mA. Der statische Übertragungskoeffizient des Basisstroms des Transistors VT3 muss mindestens 20 und des Transistors VT4 mindestens 400 betragen. Der Regeltransistor VT4, dessen zulässiger Kollektorstrom mindestens 1 A betragen muss, erzeugt eine erhebliche Leistung und sollte dies auch tun auf einem Kühlkörper mit einer Leistung von ca. 5 Di installiert werden
Widerstände und Kondensatoren - alle Typen für die im Diagramm angegebenen Nennwerte. Beim Testen und Einstellen des Stabilisators wird der Widerstand R5 vorübergehend entfernt, damit das Schutzsystem nicht funktioniert, und durch Auswahl des Widerstands R8 wird die Ausgangsspannung auf 12 V eingestellt. Danach wird der Widerstand R5 eingeschaltet und die Der erforderliche Wert des Auslösestroms des Geräteschutzes durch Strom wird durch die Auswahl des Widerstands R1 erreicht. Welche Änderungen oder Ergänzungen können am empfohlenen Stabilisator vorgenommen werden? Verfügt der Funkamateur nicht über einen geeigneten Feldeffekttransistor, kann ein Gleichstromgenerator mit einem Bipolartransistor KT3108A (Abb. 3, a) oder einem ähnlichen aus der KT361-Serie mit einem Basisstromübertragungskoeffizienten von mindestens 20 mm aufgebaut werden 3. Die Dioden VD4 und VDXNUMX können aus beliebigem Silizium bestehen.
Wir können die thermisch stabilisierte Zenerdiode D818V (VD1) durch jede andere ähnliche mit einer Stabilisierungsspannung von 3 bis 12 V ersetzen. Am wünschenswertesten ist jedoch eine Zenerdiode mit zwei Anoden, zum Beispiel KS162A, mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten Stabilisierungsspannung. Im Extremfall wird es durch eine Kette aus einer herkömmlichen Zenerdiode und einer beliebigen in Reihe geschalteten Siliziumdiode ersetzt, wie in Abb. 3, geb. Der Regeltransistor KT825A (VT4) kann durch zwei ersetzt werden, indem man sie entsprechend der Schaltung eines Verbundtransistors verbindet, wie in Abb. 4,a oder 4,b. Der Transistor VT4‘ muss eine Stromverstärkung von mindestens 20, einen maximalen Kollektorstrom von mindestens 1 A und eine maximale Verlustleistung mit Kühlkörper von mindestens 5 W aufweisen. Transistor VT4“ – jede pnp-Struktur mit einer Stromverstärkung von mindestens 20, einem maximalen Kollektorstrom von mindestens 30 mA und einer maximalen Verlustleistung von mindestens 150 mW, zum Beispiel KT361, KT203, KT208, KT209, KT501, KT502-Serie.
Um die Sättigungsspannung des Transistors VT4 zu verringern und infolgedessen die Verlustleistung etwas zu verringern, ist es ratsam, einen zusammengesetzten Transistor gemäß der Schaltung in Abb. 4, c herzustellen. In diesem Fall beträgt die Verlustleistung des Transistors VT4 " wird auf 0,6 W erhöht. Geeignet sind Transistoren der Serien KT814, KT816, GT402 oder andere mit ähnlichen Parametern. Die Transistoren VT2.2 und VT2.3 Mikrobaugruppen K125NT1, die in einer Differenzkaskade arbeiten, können durch eine Baugruppe aus zwei p-pn-Transistoren mit einer Stromverstärkung von mindestens 20, einer maximalen Kollektor-Emitter-Spannung von mindestens 20 V und ersetzt werden ein Kollektorstrom von mindestens 15 mA, zum Beispiel KR198-Serie. In diesem Fall ist es nur wichtig, sich daran zu erinnern: Die gleichen Strom-Spannungs-Kennlinien beider Transistoren der Differenzstufe sind erforderlich, um sicherzustellen, dass die vom Teiler R8R9 entnommene Spannung der Beispielspannung entspricht, was die Unabhängigkeit des Ausgangs gewährleistet Spannung des Stabilisators vom Laststrom. Wenn eine solche Gleichheit nicht erforderlich ist, können diese Elemente der Mikrobaugruppe durch beliebige n-pn-Transistoren mit geringer Leistung und ähnlichen Parametern ersetzt werden. In diesem Fall und auch wenn die Mikrobaugruppe nur aus zwei Elementen besteht, kann die Funktion des Transistors VT2.1 von einem ähnlichen NPN-Transistor mit geringer Leistung übernommen werden. Der beschriebene Stabilisator mit fester Ausgangsspannung lässt sich leicht in einen bipolaren mit einstellbarer Ausgangsspannung von ±6 V bis ±12 V umwandeln. Das Diagramm eines solchen Geräts ist in Abb. dargestellt. 5.
Die Stabilisierungsspannungsgrenzen können erweitert werden, indem die Zenerdiode KS162A (VD1) durch KS147A ersetzt und der Widerstandswert des Widerstands R9 auf 330 Ohm reduziert wird. Es ist auch zulässig, den Differenzverstärker und Spannungsteiler R8R9 gemäß dem Diagramm in Abb. zu montieren. 6.
Dann kann die Ausgangsspannung des Stabilisators von 0 auf ±12 V geändert werden. Allerdings verliert das Schutzsystem, das die Elemente VT2.1, R5, C1, HL1 (Abb. 1) umfasst, in diesem Fall seine Bedeutung und das Stabilisator wird ganz traditionell werden. Die Transistoren VT1, VT2 und VT4 sowie die Widerstands- und Kondensatorwerte sind die gleichen wie im Stabilisator gemäß dem Diagramm in Abb. 1, aber die Verlustleistung des Transistors VT4 (oder der Transistoren VT4', VT4" gemäß den Diagrammen in Abb. 4) erhöht sich proportional zum Spannungsabfall an ihm. Die Kühlkörper leistungsstarker Transistoren der Serien KT825 oder KT827, die die Funktion der Regelung übernehmen, können selbstgebaut werden. Ein möglicher Aufbau eines dieser Kühlkörper ist in Abb. dargestellt. 7, a. Der Rohling dafür (Abb. 7, b) wird mit einer Metallschere ausgeschnitten oder mit einer Stichsäge aus 2 mm dickem Aluminiumblech ausgesägt. Anschließend werden die schmalen Blütenblätter der gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks mit einer Zange jeweils um 90° um die eigene Achse gedreht und die breiten Blütenblätter (entlang der gestrichelten Linien) nach oben gebogen.
Literatur
Autor: V. Kozlov, Murom, Oblast Wladimir
Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
02.05.2024 Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop
02.05.2024 Luftfalle für Insekten
01.05.2024
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