Sobre estabilizadores de tensão simples e poderosos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A autofabricação de poderosos (e mais importante, circuitos simples!) Estabilizadores de tensão (SN) e fontes de alimentação (PSU) é muito importante. Pode ser difícil adquirir PSUs (SN) potentes de fábrica e os preços desses produtos são muito altos (de dezenas a centenas de dólares, dependendo dos parâmetros). Como o fabricante não fabrica uma fonte de alimentação para si mesmo, ele economiza em tudo o que pode.

Os especialistas podem fazer de você uma fonte de alimentação poderosa sob o pedido. Conhecendo o recheio, o comprador percebe que pagou 70...90% do preço da PSU pelo design (caixa). As fontes de alimentação modernas do tipo pulso podem ser circuitos muito complexos; portanto, mesmo um especialista experiente pode achar difícil restaurar a fonte de alimentação para funcionar (e acontece que os reparos são impossíveis).

O fator de confiabilidade que um amador pode pagar em termos de "gastos excessivos" de materiais (ferro de cobre, etc.) e componentes fala sobre a conveniência de fabricar uma fonte de alimentação poderosa. Aqui, o fabricante não é nosso concorrente e não nos preocuparemos com o superaquecimento de nenhum componente ou conjunto. Se você precisa de uma fonte de alimentação potente que possa substituir uma bateria de carro em muitas situações, geralmente é mais lucrativo e fácil usar o SN contínuo. O fato é que a frota de poderosos meios radioeletrônicos (RES) está em constante crescimento e atualização. Assim, os RESs automotivos são muito diversos e muito "gulosos" em termos de consumo de energia (complexos de áudio, transceptores, sistemas de segurança, conversores). Para apenas uma verificação, sem falar no reparo do RES, é necessário ter um PSU (SN) muito potente, capaz de operar com correntes de carga de 20 ... 30 A ou mais. A propósito, os amadores que repetiram BP [1, Fig. 7] ficaram satisfeitos com seu trabalho.

Sobre transistores. Para colocar em prática as características do PB [1], você precisa usar as recomendações descritas em [2]. Os fãs estavam especialmente interessados ​​​​na substituição de transistores poderosos da estrutura pnp do tipo KT8102 por transistores acessíveis da estrutura npn dos tipos KT802, KT803, KT808, KT819. Infelizmente, os transistores KT8101, KT8102 ainda são inacessíveis ao nosso sertão. Além disso, são os KT8101, KT8102 com defeito que vão para o sertão, eles podem ser facilmente identificados com um ohmímetro de ponteiro, porque. eles tocam em todas as direções. Esses produtos defeituosos podem ser detectados mesmo sem um medidor [3]. Usamos qualquer retificador de 30 V e um resistor de 30 kΩ (Fig. 1).

Para um transistor funcionando, o amperímetro não registrará nada. Mas mesmo transistores ruins com Uke = 5 ... 10 V eu não joguei fora. Eles são capazes de trabalhar em circuitos chave de baixa tensão e como análogos de poderosos diodos zener. A prática mostra que apenas transistores com baixas correntes de fuga funcionam por muito tempo e sem falhas. A propósito, acredito que os transistores anteriores foram feitos "de boa fé". Três transistores KT803A são mais confiáveis ​​do que um KT8101.

Por acaso, verifiquei muitos transistores estrangeiros com o dispositivo [3], não há ideia de tais números de vazamento como em nossas especificações técnicas. Também fiz um medidor portátil Uke.max [4] para testar nas condições do mercado de rádio, pois os transistores devem ser selecionados de acordo com os parâmetros (e a aquisição do casamento é inaceitável).

Para transistores menos escassos KT802, 803,808, 819, é necessária uma margem de dissipação de energia de cerca de 50%, especialmente quando o número de transistores é de 5 a 10 ou mais. Cada transistor deve ser testado e combinado para operar em paralelo. Um conjunto aleatório de transistores em uma bateria leva a uma reação em cadeia de falhas, assim que o CH está bem carregado em termos de potência.

Tal medida como um aumento nas resistências do emissor (em 100%), infelizmente, não se aplica a instâncias aleatórias com um número superior a 5. Somente uma seleção preliminar de todos os transistores de acordo com h21E e Uke.us reduzirá significativamente os valores ​​​​de resistências de emissor e, assim, reduzir o poder dissipado inutilmente sobre eles. Assim, para selecionar os transistores para operação em paralelo, é necessário medir h21E de cada transistor a uma corrente Ik = In.max / N, onde In.max é a corrente máxima para toda a bateria do CH; N é o número de transistores conectados em paralelo. A propósito, h21E para toda a bateria de transistores não deve exceder 100 (mas também ser menor que 20). Portanto, os transistores KT8101 e KT8102, com h21E> 200, geralmente não são confiáveis ​​em circuitos lineares poderosos.

Mas isso não é tudo. É necessário verificar os transistores quanto à dissipação de energia, ou seja, ligue-os a uma carga correspondente a 50 ... 70% da potência máxima e "atormente-os" por muito tempo. Mais de 10 anos de prática mostram que este procedimento é necessário e suficiente para operação a longo prazo e sem problemas de uma bateria de transistor em SN de alta potência. Ao mesmo tempo, deve-se lembrar que o superaquecimento do cristal do transistor é sua "morte". Portanto, você precisa verificar a energia com cuidado, conhecendo a área do dissipador de calor necessária e, de preferência, a temperatura. O fato é que, à medida que a temperatura aumenta, a potência máxima diminui, o que equivale a uma diminuição nas capacidades potenciais da PSU. Até 20 (!) peças foram instaladas usando o método especificado. transistores dos tipos KT803, KT808, KT819, etc.

A propósito, se cada transistor da bateria estiver instalado em seu próprio dissipador de calor, a seleção correta dos transistores pode ser verificada pelo mesmo aquecimento dos dissipadores de calor.

É muito importante escolher a tensão PSU correta. Os transistores esquentam e falham com mais frequência em uma tensão mínima (aproximando-se do modo de curto-circuito). A verificação é feita da seguinte forma: um osciloscópio é conectado à saída SN e o enrolamento primário do transformador de potência é conectado através do LATR e a tensão na saída LATR é reduzida até que apareçam pulsações na saída SN. Nesse caso, a corrente na carga de MV deve ser máxima. É necessário determinar a margem para flutuações na tensão da rede. Se um estabilizador de tensão de rede for usado, a tarefa será simplificada. O autor usou o modo paralelo de ligar estabilizadores ferrorressonantes antigos, mas muito confiáveis ​​​​do tipo CH-315, para alimentar fontes de alimentação poderosas. Ao conectar 2-3 desses estabilizadores em paralelo, obtemos uma potência de 600...900 W [6].

O problema é que um aumento acentuado da tensão na rede leva a um aumento da tensão na saída do retificador e, consequentemente, a um aumento da queda de tensão nos transistores, o que pode desativá-los devido à sobrecarga térmica.

Se você reduzir a resistência dos resistores nos emissores para 0,1 Ohm, poderá equalizar parcialmente a distribuição dos parâmetros do transistor incluindo resistores com resistência de até 10 Ohm no circuito básico do transistor. A inclusão desses resistores quase sempre garante a eliminação da autoexcitação do CH. A auto-excitação é um verdadeiro flagelo para a maioria dos circuitos CH. Ao mesmo tempo, os transistores no CH queimam instantaneamente e quando a potência na carga é muito menor que a nominal.

Transistores potentes (fontes de calor) devem ser espaçados ao redor do radiador, afastados um do outro. O caso em si se encaixa muito bem. A desvantagem neste caso são os longos fios de conexão entre o circuito CH e transistores poderosos. Portanto, perto da saída da base de cada transistor poderoso, um indutor (20 ... 100 μH) é ativado. Usando segmentos de hastes de ferrite dos circuitos do equipamento de RF, você pode fabricar independentemente essas bobinas enrolando o fio D0,5 ... 0,6 mm em uma camada e, em seguida, despejando-o com cola epóxi.

A caixa da PSU para 30 A era feita de duas placas de alumínio em forma de U com 2 ... 3 mm de espessura. 4 (8) transistores foram colocados na parte inferior do gabinete e 6 (12) na parte superior. O número de transistores para uma versão mais potente de 50 A é indicado entre parênteses. Uma grande vantagem do circuito [1, Fig. 7] é que todas as caixas do transistor estão conectadas a um fio comum do circuito CH. Portanto, não há grandes dificuldades em termos de fixação e montagem de transistores 10-20. A situação é ainda mais simples com o plástico KT819. Eles custam literalmente um centavo, mas existem lotes defeituosos (eles não suportam nem 30 watts de potência).

Muitos amadores estão perseguindo o metal KT819AM-GM, considerando-os melhores que os de plástico. Mas, de acordo com os dados de referência, para o plástico KT819A-G, a potência máxima diminui com a temperatura em 0,6 W / ° C, ou seja, a cada 10° "comem" 6 W, e para metal esse coeficiente é 1 W / ° C, ou seja. a 10 ° "comer" 10 W! É aqui que os transistores "antigos" como o 2T803 são benéficos, que mantêm seus 60 W até 50 ° C.

Mas e o KT8101 e o KT8102? A literatura de referência é omissa sobre fatores térmicos, e a potência máxima garantida só é válida para temperaturas abaixo de 25°C. Mas o radiador aquecerá várias dezenas de graus mais alto!

Portanto, é mais fácil e barato instalar transistores do tipo KT819B-G em um CH poderoso à taxa de um transistor para cada 2 ... 2,5 A da corrente de saída (transistores KT803 - para um transistor de 3 A). Como é difícil dobrar o material de folha do invólucro, o invólucro é feito de seis partes. Como a parte inferior aquece mais, menos transistores são instalados nela do que na parte superior.

Os CHs feitos com esse método de seleção de transistores tiveram que ser reparados muito raramente, exceto talvez por negligência do proprietário da PSU (é melhor não alugar PSUs potentes para ninguém). Além disso, não custa nada equipar o CH com proteção térmica: o dissipador de calor superaqueceu e o CH está desligado. Um dos circuitos de relé térmico testados pelo tempo é mostrado na Fig. 3.

Termistor R3 tipo MMT-4. É um sensor de temperatura, portanto é fixado no dissipador de calor de transistores potentes no local onde a temperatura é máxima. É necessário cuidar do isolamento elétrico do corpo do termistor R3 do dissipador de calor, porque. um de seus pinos é seu corpus. Mas se o circuito da Fig. 3 for alimentado por um retificador separado, não é necessário isolar o caso R3. O transistor KT829 pode ser substituído pelo KT972 ou um análogo do transistor Darlington nos transistores KT315 e KT815 (817). O circuito não é crítico para o tipo de termistor, que a 25°C pode ter uma resistência de 1,5 a 4,7 kOhm.

Como R1, é melhor usar um resistor de várias voltas (eles definem o limite de resposta: quanto menor a resistência, maior a temperatura de desligamento). Este esquema pode ser instalado em qualquer PSU. É importante que a tensão de alimentação exceda 14...15 V (a tensão de operação do relé é de 12 V). O gerador de corrente Fig. 3 pode ser feito de acordo com qualquer esquema conhecido. Um gerador de corrente de transistor de efeito de campo é bem adequado. Se for necessária maior estabilidade do limiar de resposta, então D2E é usado como VD818, R3 é aumentado para 10 kOhm, R1 e R2 são selecionados. A corrente operacional do gerador de corrente é ajustada para 11 mA. A temperatura da operação de proteção térmica é definida entre 50 ... 80 ° C, não superior.

Sobre diodos. Diodos de alta potência, embora caros, são mais fáceis de obter do que transistores de alta potência. Por exemplo, D122-40 deve ser tomado como polaridade direta (sem o sinal X) e reversa (com o sinal X). Isso permite dois em vez de três dissipadores de calor [5]. O "antigo" B50, B200, etc. também serve. Você pode sobreviver com dois diodos e um dissipador de calor (Fig. 4). Este circuito é projetado para diodos nos quais os cátodos são conectados ao invólucro.

E se não fosse possível obter diodos com corrente de trabalho superior a 30 A? Você pode sobreviver com os de 10 A ligando-os de acordo com o esquema da Fig. 5. Só não precisa "espremer" a corrente máxima dos diodos (não mais que 7,5 A). Foram utilizados diodos dos tipos D242(A), D214(A), D215(A), D231(A), KD213A. A preferência é dada aos diodos com o índice da letra A, porque. eles têm menos perda de calor. Nossos diodos são mais confiáveis ​​do que os importados, para eles a corrente máxima pode ser reduzida com segurança em 1,5 vezes, ou até mais.

O diodo KD213A é muito conveniente. Eles têm um cátodo - uma caixa, então uma dúzia desses diodos pode ser montada com uma barra. Não há necessidade de juntas isolantes e flanges engenhosos usados ​​em sistemas de montagem industrial para diodos KD2997, KD2999. Os últimos diodos têm uma corrente de trabalho maior que KD213 (KD2999 - 20 A, KD2997 - 30 A), portanto, para eles, a resistência dos resistores diminui para 0,02 Ohm.

Neste retificador, diodos modernos com barreira Schottky funcionam perfeitamente. Só é necessário selecionar amostras com os menores vazamentos (isso pode ser feito mesmo com um ohmímetro, pois os vazamentos são enormes em comparação com os diodos de silício). Os diodos do tipo KD2998 são mais lucrativos para uso em uma ponte retificadora. Para diodos Schottky, os resistores de equalização não são necessários, eles podem ser colocados em paralelo com segurança (Fig. 6).

Sobre resistores. Seu número no esquema da Fig. 5 pode assustar. Mas fazê-los é fácil. São pedaços de fio esmaltado D0,6 mm, 80 ... 100 cm de comprimento, enrolados em qualquer mandril. Esse resistor pode suportar uma potência muito superior a 5 ... 10 watts.

Não economize em radiadores. São necessários pelo menos 100 cm2 de área de radiador para cada diodo, pois em temperaturas acima de 75°C, a corrente média máxima deve ser reduzida.

Sobre capacitores de filtro. As baterias 2000uPH50V são uma boa opção, tanto em termos de preço quanto de confiabilidade. Seu número é escolhido na proporção de 1000 microfarads para cada 1 A de corrente. Se o MV for frequentemente operado em correntes acima de 20 A, uma margem de capacitância deve ser fornecida, com base na relação de 2000 μF por 1 A de corrente. Esses capacitores têm mais medo de temperatura e ondulação, então eles precisam ser colocados no local mais frio da PSU. E a magnitude das ondulações pode ser reduzida apenas aumentando a capacitância.

Sobre o transformador. Várias opções foram usadas. Considere o TC-270 mais simples e barato. O circuito magnético deste transformador de rede é capaz de fornecer 500 W ou mais à carga. O teto depende de vários fatores: o diâmetro do fio primário, a qualidade da montagem do núcleo e, curiosamente, como "plantou" o ferro. O último fator é facilmente detectado medindo a corrente sem carga (Ixx). Se Iхх≤0,25 A, o transformador está normal. Se Iхх≤0,35 A, esse transformador está trabalhando duro há muitos anos. Se Iхх≤0,5 A, é melhor usar o transformador em potências inferiores a 270 W.

Com potências de até 300 W, o enrolamento primário não precisa ser rebobinado. Mas como neste caso é necessária uma potência de cerca de 600 W, foram utilizados dois transformadores TS-270. Os enrolamentos primários foram conectados em paralelo e os enrolamentos secundários foram conectados em série (em um - enrolamento IIa, no outro - IIb).

Normalmente, para a versão de 30 amperes, cada um dos enrolamentos é enrolado com um fio duplo D1,8 ... 2,2 mm ou um triplo D1,5 mm.

Com base no exposto, o esquema CH é mostrado na Fig. 7.

(clique para ampliar)

Literatura:

1. Zyzyuk A.G. Estabilizadores de tensão simples e poderosos//Eletricista. 2001. - Nº 9, 10.
2. Zyzyuk A. G. Sobre a fonte de alimentação e ION//Eletricista. - 2003. - Nº 2.
3. Zyzyuk A. G. Seleção de transistores para UMZCH//Radioamator poderoso. 2001. - Nº 6.
4. Zyzyuk A. G. Versão portátil do medidor Uke.max//Electric. 2002. - Nº 8.
5. Zyzyuk A.G. Sobre a reparação e modernização de fogões elétricos domésticos de dois queimadores do tipo EPT-2-2,0 / 220 "TELPA-2M" e não apenas sobre este / / Eletricista. - 2003. - Nº 10.
6. Zyzyuk A.G. Estabilização da tensão de rede em zonas rurais//Radioamator. - 2002. - Nº 12.

Autor: A. G. Zyzyuk

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