Estabilizador de corrente de carga ajustável. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Um transistor poderoso é frequentemente usado como elemento regulador de um carregador. Esse transistor, que opera de forma linear, dissipa muita energia térmica, por isso deve ser instalado em um dissipador de calor volumoso. A eficiência de tais dispositivos é geralmente baixa.

Proponho um dispositivo no qual é usado um método pulsado de regulação da corrente de carga e um trinistor como elemento regulador, o que pode reduzir significativamente as perdas de energia.

Principais características técnicas

Corrente máxima de carga, A ..... 6
Saída máxima
tensão, V ............... 16
Eficiência, %, não inferior a ................80

Fig. 1

O diagrama esquemático do estabilizador de corrente é mostrado na fig. 1. O dispositivo consiste em um filtro de supressão de ruído de rede formado por um indutor de dois enrolamentos L1 e capacitores C1-C3, um transformador de rede T1, um retificador poderoso baseado em diodos VD3-VD6, um retificador de baixa potência VD2 com um paramétrico bipolar estabilizador VD7R2VD8R3, uma unidade de ajuste de corrente - um resistor variável R4, sensor de corrente R14 com um filtro RC de dois links R12C14R11C13, um amplificador de sinal de erro no amplificador operacional DA1, um sensor de tensão no transistor VT1, necessário para determinar os momentos em que a tensão de rede passa por zero, um disparo único ajustável no gatilho DD1.1 e um disparo único no gatilho DD1.2 com amplificador de corrente no transistor VT2, que geram pulsos de controle do trinistor VS1, que regulam a corrente de carga.

Do motor do resistor variável R4 através do resistor R6, uma tensão negativa é fornecida à entrada inversora do amplificador operacional. Os parâmetros do circuito do divisor resistivo R4R5 são calculados de tal forma que é mais negativo do que na entrada não inversora do op-amp, portanto, um sinal positivo é formado na saída do op-amp, proporcional à diferença nos valores de tensão de entrada. Este sinal, através do resistor R13, entra no circuito de ajuste de tempo de um vibrador controlado montado em um D-trigger DD1.1 [1]. Uma característica deste one-shot é uma diminuição proporcional na duração do pulso gerado pelo one-shot, com um aumento no nível do sinal de entrada.

O início do pulso vibratório único é "vinculado" ao início do meio ciclo da tensão da rede usando um sensor de tensão feito no transistor VT1. Uma tensão pulsante é fornecida à base deste transistor através do resistor R8 da ponte retificadora VD2. O diodo VD1 "desacopla" este circuito do capacitor de suavização C8.

A resistência dos resistores divisores no circuito base do transistor é calculada de tal forma que na maioria das vezes o transistor está aberto e somente nos momentos em que a tensão de saída da ponte cai para quase zero, o transistor fecha e um pulso positivo curto de seu coletor é transmitido para a entrada S do gatilho DD1.1. O gatilho muda para um único estado, o capacitor C15 começa a carregar e, quando a tensão nele e, portanto, na entrada R do gatilho, atinge o limite de comutação, o gatilho retornará ao estado zero.

A corrente de carga deste capacitor tem dois componentes: através do circuito R17R16VD10 de uma fonte de tensão estável (+12,5 V) e o circuito R13VD9 de uma fonte de tensão variável (da saída do amplificador operacional). Quanto maior a tensão de saída do amplificador operacional, maior o segundo componente da corrente de carga, mais rápido o capacitor carrega e menor o pulso de alto nível na saída direta do gatilho.
E na saída inversa do gatilho, um pulso de baixo nível é formado, cuja duração também é inversamente proporcional à tensão na saída do amplificador operacional. Na queda deste pulso, um único vibrador construído sobre um trigger DD1.2 [2] gera um pulso curto de alto nível, que, após amplificação pelo transistor VT2, abre o trinistop VS1.

Assim, dependendo da duração do pulso do vibrador único controlado, o trinistor ligará com um atraso diferente do início do meio ciclo. Assim, a corrente proveniente do retificador poderoso também mudará. Ou seja, a posição do controle deslizante do resistor R4 define o valor médio da corrente de carga.

A tensão OS retirada do resistor R14 e proporcional à corrente de carga, após suavização com um filtro de dois links R12C14 R11C13, é aplicada em polaridade negativa à entrada não inversora do op-amp.

Se a corrente de carga diminuir, por exemplo, devido a um aumento no EMF da bateria sendo carregada, a tensão na entrada não inversora se tornará menos negativa, a tensão de saída do amplificador operacional aumentará, o que levará a uma diminuição na duração do pulso do vibrador único ajustável e, portanto, uma diminuição no atraso de ativação do trinistor VS1 - a corrente aumentará.

O ganho do amplificador operacional é igual à razão dos valores de resistência dos resistores R7 e R6: 1 MΩ: 2 kΩ = 500 Portanto, o estabilizador responde às menores mudanças na corrente.

As lâmpadas HL1, HL2 iluminam a escala do amperímetro PA1 e ao mesmo tempo servem como indicador do aparelho que está sendo ligado. O resistor R1 é selecionado de modo que a tensão nas lâmpadas seja 5 ... 6% menor que a nominal. Os capacitores C4-C7, diodos de derivação de um retificador poderoso, reduzem o nível de interferência de alta frequência que penetra na rede. O capacitor C12 elimina a auto-excitação do op-amp (é instalado se necessário).

OU K140UD1B pode ser substituído por K140UD6, K140UD7 e o diodo KD510A - por KD509A, KD513A. Em um retificador poderoso, os diodos KD2999A, KD2999B, bem como D242, D243 (com um aumento na área efetiva dos dissipadores de calor) podem ser usados. Os diodos Zener D814D são intercambiáveis ​​com D814G. Em vez do trinistor KU202N, KU202L, KU202I são adequados.

Capacitores C1-C7 - K73-16, K78-2; C8-SU, C13, C14-K50-35; C11, C12, C15, C16 - KLS, KM-6. Resistor R4 - PPZ-12, um R5, R17 - SP5-ZV; R14 - 2 resistores C5-16MV com resistência de 0,1 ohms, conectados em paralelo (cada um deles pode ser substituído por um comprimento de 72 mm de fio de nicromo com um diâmetro de 1 mm). Lâmpadas HL1, HL2 -CMH10-55 (CMH10-55-2).

Amperímetro RA1 - M4205 com shunt externo para 10 A.

O indutor L1 é enrolado em um circuito magnético anular de tamanho K20x10x5 feito de ferrite 2000NM com um fio MGTF 0,5 duplo, o número de voltas é 24. Os dois enrolamentos resultantes são ligados conforme mostrado no diagrama. O transformador T1 é feito em um circuito magnético de aço ShL25x40, enrolamento I contém 1012 espiras de fio PEV-2 0,5; enrolamento II - 144 voltas de fio PEV-2 0,2 ​​com uma torneira do meio; enrolamento III - 104 voltas do fio PEV-2 1,6. Os diodos VD3-VD6 são instalados em quatro placas de cobre - dissipadores de calor com área de 60 cm2 cada. O dissipador de calor do trinistor VS1 tem uma área de 100 cm2.

Fig. 2

A maioria das partes do dispositivo são montadas em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro laminada em um lado com espessura de 1,5 mm. Na fig. 2 mostra um desenho de uma placa de circuito impresso e a localização das peças nela. Dois orifícios, próximos ao meio da placa, são projetados para fixar os resistores de corte R5 e R17. As caixas desses resistores são instaladas na placa, próximas umas das outras, com parafusos de ajuste voltados para a borda da placa e atraídos com uma barra e parafusos com porcas.

A configuração do dispositivo deve começar com a verificação da tensão de alimentação bipolar do SO. Se necessário, selecione os diodos zener e seus resistores de lastro.

Em seguida, usando um osciloscópio, eles verificam a presença de pulsos curtos de alto nível com um período de 1 ms na saída do coletor do transistor VT10. É desejável atingir a duração mínima desses pulsos selecionando o resistor R8.

Um osciloscópio também é necessário para verificar a duração dos pulsos de baixo nível na saída inversa de um único vibrador ajustável DD1.1 (pino 2). Isso é feito com o sistema de estabilização de corrente de carga desligado, para o qual basta conectar temporariamente a entrada não inversora do amplificador operacional ao fio comum. O motor do resistor de sintonia R5 é ajustado de tal forma que a mudança na duração do pulso na saída inversa do gatilho DD1.1 de 0 a 10 ms corresponde a uma rotação completa do eixo do resistor variável R4. Neste caso, pode ser necessário ajustar a posição do eixo do resistor R17.

Deve-se notar em conclusão que aqueles que empreendem a fabricação do dispositivo descrito acima, será útil se familiarizar com as publicações [3; quatro].

Literatura:

1. Samoylenko A. Vibrador único controlado. - Rádio, 1999, nº 5, p. 38, 39.
2. Zeldin E. Dispositivos de pulso em microcircuitos. - M.: Rádio e comunicação, 1991.
3. Leontiev A., Lukash S. Regulador de tensão com controle de pulso de fase. - Rádio, 1992, nº 9, p. 43, 44.
4. Priymak D. Regulador de tensão trinistor de baixa tensão. - Rádio, 1989, nº 5, p. 78-80.

Autor: V. Klimov, Moscou; Publicação: radioradar.net

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