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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Estabilizador de comutação, 12 volts 4,5 amperes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Protetores contra surtos Os estabilizadores de tensão de comutação (ISN) são muito populares entre os radioamadores. Nos últimos anos, esses dispositivos foram construídos com base em microcircuitos especializados, transistores de efeito de campo e diodos Schottky. Graças a isso, as características técnicas do ISN melhoraram significativamente, principalmente a eficiência, que chega a 90%, simplificando o circuito. O estabilizador descrito resulta da procura de um compromisso entre indicadores de qualidade, complexidade e preço. O estabilizador é construído de acordo com o esquema com auto-excitação. Possui desempenho e confiabilidade suficientemente altos, possui proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos na saída, bem como contra o aparecimento de tensão de entrada na saída em caso de quebra de emergência do transistor regulador. O diagrama esquemático do ISN é mostrado na fig. 5.21. Sua base é o amplamente difundido OU KR140UD608A.
Principais características técnicas do ISN:
Ao contrário de muitos dispositivos com esse propósito, para monitorar a tensão de saída e a corrente de sobrecarga, é usado o circuito OOS comum formado pelo transistor VT4, e o indutor L2 (o componente ativo de sua resistência) é usado como sensor de corrente, que também é parte do filtro LC (L2, C3), que reduz a ondulação da tensão de saída. A tensão de saída é determinada pelo diodo zener VD2 e a junção do emissor do transistor VT4, e a corrente de sobrecarga é a resistência ativa normalizada do indutor L2. Tudo isso permitiu simplificar um pouco o ISN, reduzir a ondulação da tensão de saída e aumentar a eficiência, graças à combinação do sensor de corrente com o filtro LC. A desvantagem de tal solução de circuito é uma impedância de saída um pouco superestimada do dispositivo. No caso da fonte de alimentação de uma fonte DC estabilizada, o dispositivo permanece operacional quando a tensão de entrada cai quase para o estado aberto do transistor VT3. Uma diminuição adicional na tensão de entrada leva a uma quebra na geração, mas o VT3 permanece aberto. Se ao mesmo tempo ocorrer uma sobrecarga ou curto-circuito na saída, a geração é restaurada e o estabilizador passa a operar no modo de limitação de corrente. Esta propriedade permite que seja usado como um fusível eletrônico sem "trava". O estabilizador funciona da seguinte maneira. Devido à relação diferente da resistência dos resistores divisores R6, R7 e R8, R9, a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional DA1 no momento da energização é maior do que na entrada inversora, então um nível alto é definido em sua saída. Os transistores VT1 ... VT3 abrem e os capacitores C2, C3 começam a carregar e a bobina L1 - para acumular energia. Depois que a tensão na saída do estabilizador atinge um valor correspondente à quebra do diodo zener VD2 e à abertura do transistor VT4, a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional OA1 torna-se menor do que na entrada inversora (devido ao desvio de R9 com o resistor R10), e sua saída é definida como baixa. Como resultado, os transistores VT1.VT3 fecham, a polaridade da tensão nos terminais da bobina L1 muda abruptamente para o oposto, o diodo de comutação VD1 abre e a energia armazenada na bobina L1 e nos capacitores C2, C3 é transferida para a carga . Nesse caso, a tensão de saída diminui, o diodo zener VD2 e o transistor VT4 fecham, um nível alto aparece na saída do amplificador operacional e o transistor VT3 abre novamente, iniciando assim um novo ciclo operacional do estabilizador. Quando a corrente de carga aumenta além do valor nominal, a queda de tensão crescente na resistência ativa da bobina L2 começa a abrir o transistor VT4 em maior extensão, o feedback de corrente torna-se predominante e o diodo zener VD2 fecha. Devido à ação do OOS, a corrente de saída se estabiliza e a tensão de saída e a corrente de entrada diminuem, garantindo assim a operação segura do transistor VT3. Depois de eliminar a sobrecarga ou curto-circuito, o dispositivo retorna ao modo de estabilização de tensão. Como pode ser visto no diagrama, os transistores VT1 e VT3 formam um transistor composto. Tal projeto de circuito é ideal quando usado como um elemento-chave de um transistor bipolar, uma vez que, neste caso, uma queda de tensão relativamente pequena no transistor aberto VT3 é fornecida em correntes de controle relativamente baixas. Neste caso, o transistor VT1 está saturado, proporcionando ótimas perdas estáticas do transistor composto, e VT3 não está saturado, proporcionando ótimas perdas dinâmicas. Um poderoso transistor da série KT4 foi usado como sensor de corrente VT817. Em princípio, é possível usar um transistor de baixa potência mais barato aqui, no entanto, para poderosos em baixas correntes de operação (como neste caso), a tensão de abrir a junção do emissor é apenas cerca de 0,4 V, enquanto para baixa potência, por exemplo, KT3102, é cerca de 0,55 V. Assim, para uma mesma corrente de atuação da proteção, a resistência do resistor de medição no caso da utilização de um transistor potente acaba sendo menor, proporcionando assim um ganho de eficiência do estabilizador. No ISN descrito, conforme observado, é fornecida proteção contra o aparecimento de tensão de entrada na saída durante a quebra do transistor regulador VT3. Nesse caso, a tensão no diodo zener VD3 torna-se superior a 15 V, a corrente na potência circuito aumenta drasticamente e o fusível FU1 queima. Supõe-se que este último queime antes que aconteça com o diodo zener (devido a sobrecargas térmicas). Uma simulação de acidente (curto-circuito dos terminais coletor e emissor VT3) mostrou que os diodos zener KS515A (em uma caixa de metal) protegem perfeitamente os dispositivos alimentados pelo ISN: quando o fusível queima, os diodos zener, falhando, permanecem em " profundo" curto-circuito (não quebre). Os mesmos resultados foram obtidos ao testar diodos zener KS515G, bem como importados semelhantes (em caixas de plástico). Diodos zener semelhantes em caixas de vidro se comportaram de maneira insatisfatória - eles conseguiram queimar simultaneamente com o fusível. No ISN, você pode usar qualquer transistor da série indicada no diagrama (exceto KT816A como VT1). Capacitores de óxido C2, C3 - marca estrangeira SR (análogo aproximado de K50-35). O substituto mais adequado para KR140UD608 é KR140UD708. O indutor de armazenamento L1 é colocado em um circuito magnético blindado de dois copos 422 feitos de ferrita M2000NM com uma folga de cerca de 0,2 mm formada por duas camadas de papel autoadesivo. A bobina é enrolada com fio PEL-1,0. Para que a bobina não "guinche" na frequência de conversão, o copo com o enrolamento é imerso por algum tempo em um tanque com nitro-verniz, depois retirado e o verniz pode escorrer. Em seguida, o copo é colocado em um parafuso de aperto previamente inserido no orifício correspondente da placa, um segundo copo é colocado e o conjunto assim obtido é apertado com um parafuso com uma porca e uma arruela. Após a secagem do verniz, os cabos da bobina são cuidadosamente limpos, estanhados e soldados aos contatos correspondentes da placa. Em seguida, o restante das peças é montado. O sensor de corrente da bobina L2 é colocado em um núcleo magnético de dois copos 414 feitos de ferrita do mesmo grau que a bobina L1 e a mesma junta dielétrica. Para o enrolamento, utiliza-se fio PEL-0,5 de 700 mm de comprimento, não sendo necessário impregnar com verniz. Essa bobina também pode ser feita de maneira diferente enrolando um fio com o diâmetro e comprimento especificados em um indutor padrão DPM-0,6; no entanto, a eficiência da supressão de pulsos na frequência de conversão diminuirá ligeiramente neste caso. O estabilizador é montado em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de folha unilateral, cujo desenho é mostrado na fig. 5.22.
Se o ISN for usado na corrente de carga máxima, o transistor VT3 deve ser instalado em um dissipador de calor na forma de uma placa de alumínio com área de pelo menos 100 cm2 e espessura de 1,5.2 mm. No mesmo dissipador de calor, um diodo de comutação VD1 também é fixado por meio de uma junta isolante (por exemplo, mica). Em correntes de carga inferiores a 1 A, um dissipador de calor para o transistor VT3 e o diodo VD1 não é necessário, no entanto, neste caso, a corrente de disparo da proteção deve ser reduzida para 1,2 A, substituindo a bobina L2 por uma C5-16 resistor com uma resistência de 0,33 Ohm e uma potência de 1 W. O ISN descrito praticamente não precisa ser ajustado. No entanto, pode ser necessário esclarecer a corrente de disparo da proteção, para a qual o fio da bobina L2 deve ser tomado inicialmente de maior comprimento. Depois de soldá-lo aos contatos correspondentes da placa, ele é gradualmente encurtado até que a corrente de desarme de proteção necessária seja obtida e, em seguida, a bobina L2 é enrolada. Não use um estabilizador em correntes de carga de mais de 4 A. A limitação está principalmente relacionada à corrente pulsada máxima permitida do coletor do transistor da série KT805. Autor: Semyan A.P.
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