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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Retificador para altas correntes com baixas perdas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação O retificador CA incomum descrito destina-se ao uso onde são necessárias baixas tensões reguladas com correntes relativamente altas e baixas perdas. Um exemplo de aplicação é a alimentação de elementos Peltier utilizados em sistemas de refrigeração, onde, além disso, é necessário regular a temperatura. Banhos galvânicos e ferros de solda de baixa tensão são outros exemplos do uso desse retificador. Ao receber baixas tensões de alimentação nos retificadores, surge o problema de queda de tensão nos diodos semicondutores retificadores, causada pelo material semicondutor utilizado nos diodos (0,6...0,9 V em diodos de silício), que tem um efeito maior quanto menor for o valor. tensão retificada. O problema da remoção de calor surge em altas correntes de carga. Quando também é necessário regular a tensão de saída, recorrem ao uso de um estabilizador de tensão em série, cuja queda de tensão na junção do transistor de controle é, além da queda nos diodos retificadores, mais alguns volts, o que leva a dissipação de energia inútil, a eficiência do dispositivo, embora não exceda 50%. A figura (Imagem 1) mostra um circuito retificador retirado de uma coleção de patentes da RDA [1], que pode reduzir significativamente as perdas de energia.
Estamos falando principalmente de um retificador de ponto médio de onda completa, que é característico e conhecido como um retificador que possui dois diodos e é derivado do meio do enrolamento do transformador. Aqui, os diodos retificadores são substituídos por transições emissor-coletor de transistores reguladores (VT1 e VT2). Isso oferece uma vantagem sobre os diodos, uma vez que a queda de tensão nas junções emissor-coletor dos modernos transistores planares de alta potência é de apenas 0,1 ... 0,2 V, contra cerca de 0,7 V para a maioria dos diodos retificadores, de modo que a dissipação desnecessária de energia é significativamente reduzida. Além disso, ao utilizar transistores como elementos controlados, torna-se possível regular a tensão retificada de saída, nomeadamente, por truncamento de fase.
Durante o semiciclo positivo, a corrente flui através de VD1, dos contatos de comutação S (S é o primeiro na posição mais à direita de acordo com o diagrama), do resistor R e do diodo VD4 no circuito base-emissor VT2. Ao mesmo tempo, o VT2 é controlado, com o que o ramo inferior do retificador se abre e o capacitor C é carregado. Durante o semiciclo negativo, o transistor VT1 é controlado através dos diodos VD2, S, R e VD3, que abrem o ramo superior do retificador. Como estamos falando de um retificador de onda completa, no qual a queda de tensão residual nas junções emissor-coletor dos transistores é muito pequena, a potência dissipada pelos transistores também é pequena, igual à queda de tensão no emissor-coletor junção multiplicada pela corrente que flui neste circuito. Se a dissipação de energia for pequena, o dissipador de calor também pode ser pequeno, e se o pólo negativo do retificador também puder ser conectado ao corpo metálico do dispositivo alimentado, então os transistores de controle podem ser parafusados com os terminais do coletor diretamente no chassi sem espaçadores isolantes. Agora vamos considerar a possibilidade de ajustar a tensão de saída do retificador utilizando uma cadeia de diodos VD5...VDn, comutados pela chave S, realizando o corte de fase (Figura 2). Os transistores, neste caso, não começam a conduzir imediatamente a partir do início do meio ciclo correspondente da tensão alternada, mas depois de algum tempo, quando o valor instantâneo da amplitude da tensão no meio ciclo excede a soma do direto tensões dos diodos ligados. Conseqüentemente, quanto menor o tempo em que os transistores ficam abertos, menor a tensão na qual o capacitor do filtro C pode ser carregado. É claro que o efeito da abertura posterior e do fechamento mais precoce dos transistores depende da queda direta de tensão nos diodos VD1... VD4 e na tensão de abertura dos transistores VT1 e VT2. Aqui é melhor usar diodos de germânio devido à baixa queda de tensão direta entre eles, por exemplo, diodos de 0,1 A ou 1 A da série GY. Os diodos com barreira Schottky acabam sendo mais modernos aqui, mas os resultados obtidos com eles não são melhores, mas piores, do que com os bons e velhos diodos de germânio, principalmente porque nem todos ainda conseguem obter diodos Schottky. Atenção especial deve ser dada à tensão reversa máxima permitida das junções base-emissor VT1 e VT2. Se esta tensão for excedida, a corrente da extremidade externa correspondente do enrolamento secundário do transformador de potência fluirá através da junção emissor-base travada (como a corrente de estabilização (ou “corrente de ruptura de avalanche”) em um diodo zener) e de lá através da junção base-coletor conectada na direção direta do fluxo de corrente, - diretamente para a saída do retificador. Nesse caso, é claro, não se pode falar em regulação por transistores e eles estão danificados. O valor da tensão de pico em qualquer metade do enrolamento secundário não deve exceder a tensão reversa permitida da junção emissor-base (Ueff * 3 2), que deve estar dentro de 6...9 V. Recomenda-se que antes de instalar transistores no circuito, meça a tensão reversa permitida das junções base-emissor (e, provavelmente, como o circuito é simétrico, selecione um par de transistores com os mesmos parâmetros). O método para medir esta tensão é simples: você precisa ligar a junção base-emissor na direção oposta (direção de bloqueio à passagem de corrente contínua) através de um resistor e medir a tensão na junção da mesma forma que o a tensão de estabilização é determinada em um diodo zener convencional. Aumentamos a tensão fornecida a um resistor conectado em série (por exemplo, com resistência de 1 kohm) e à junção base-emissor (“mais” ao emissor, se for um transistor npn), em um voltímetro conectado em paralelo até a junção, observamos o valor da tensão reversa máxima, quando ela deixa de aumentar sensivelmente com o aumento da tensão de alimentação. A última circunstância (a tensão reversa permitida bastante baixa da junção base-emissor) limita a tensão máxima de saída do circuito retificador acionado a 5 volts. O valor da resistência R = 200 ohms foi escolhido como um compromisso para uma tensão de saída de até 5 V em correntes de carga de 1...2 A: seu valor muito pequeno leva a perdas desnecessárias no próprio resistor (antieconômico), enquanto um valor um valor grande não permite que os transistores abram completamente, pois as perdas também aumentam (agora nos transistores reguladores). Os transistores devem ter a tensão reversa base-emissor mais alta possível e o maior ganho de corrente possível. Se forem usados transistores pnp (por exemplo, KT818), todos os diodos e o capacitor do filtro de óxido deverão ser “invertidos” e a polaridade da tensão de saída mudará. Você pode ir além e, em vez de ajuste discreto da tensão de saída, usar um suave, instalando em vez dos diodos VD5...VDn e chave S, a mesma condutividade de VT1/VT2 (coletor ao ponto de conexão dos diodos VD1 e VD2, emissor para resistor R) e um potenciômetro, cuja saída deve ser conectada à base do transistor adicional, e os terminais externos ao coletor e emissor deste transistor. Outras inclusões com característica de queda também são possíveis (análogas a um dinistor). Para o experimentador existe aqui um amplo campo de atividade. Literatura
Tradução: Viktor Besedin (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru, Tyumen; Publicação: cxem.net
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