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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Estabilizador de Tensão de Chaveamento Econômico
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Protetores contra surtos Uma característica distintiva do estabilizador de comutação descrito aqui é a pequena corrente que sua unidade de controle consome. Até certo ponto, isso compensa a diminuição da eficiência característica de tais estabilizadores em baixas correntes de carga. Muitos estabilizadores econômicos de tensão CC são descritos nas páginas da revista, por exemplo em [1, 2]. De acordo com o princípio de funcionamento, esses dispositivos são estabilizadores de transistores seriais de regulação contínua. Eles diferem dos convencionais apenas porque os nós de geração de tensão de referência e comparação são feitos em elementos que permitem a operação em modo microcorrente, conseguindo assim alguma economia no consumo de energia. No entanto, a eficiência de tais estabilizadores é baixa. Outra classe desses dispositivos são os estabilizadores de comutação. Eles apresentam maior eficiência em correntes de carga médias e altas, mas em correntes baixas sua eficiência diminui. O dispositivo descrito não apresenta tais inconvenientes. Isso permite que ele seja usado em praticamente qualquer equipamento: desde vários dispositivos digitais até dispositivos de reprodução de som e recepção de rádio. O estabilizador contém (Fig. 1) um transistor composto chaveador (VT1, VT2), um diodo chaveador (VD2) e um indutor (L1). A unidade de controle inclui uma fonte de tensão de referência (VTZ) e um comparador (DA1). Um filtro de transistor (VT4, VT5) é ligado na saída do estabilizador.
características técnicas
O princípio de funcionamento do dispositivo corresponde ao controle de pulso convencional. Está escrito em detalhes em [3]. Portanto, faz sentido nos concentrarmos apenas nas características distintivas da unidade de controle e do filtro do transistor. A base da unidade de controle é um comparador feito no amplificador operacional K140UD12. Uma microfonte de tensão de referência, feita na junção do emissor polarizada reversamente do transistor VT3, é conectada à sua entrada inversora [1]. Sua tensão de estabilização (7...7,5 V) é fornecida em uma corrente de 20...30 µA. Um sinal de comparação do divisor resistivo R5-R7 é fornecido à entrada não inversora do amplificador operacional. O resistor trimmer R6 regula a tensão de saída. O capacitor C3 aumenta a mudança de fase do sinal de feedback, o que é necessário para a natureza cíclica do dispositivo. Também determina a frequência dos ciclos operacionais e afeta significativamente a faixa de pulsações. A saída do comparador é conectada à base do transistor composto VT1, VT2 através do resistor R3, que ajusta a corrente de controle, e um diodo zener VD1, que garante o corte da corrente de controle e o fechamento confiável do transistor chaveador em todo o faixa de tensão de entrada. O capacitor C2 suaviza as frentes de pulso e, assim, suprime interferências de alta frequência que ocorrem durante a operação. Ao contrário dos estabilizadores de comutação tradicionais, a saída não inclui um filtro LC, mas um transistor. O fato é que o filtro LC piora drasticamente as características dinâmicas do dispositivo: quando a corrente de carga muda, ocorrem picos de tensão de saída. O filtro do transistor está livre desta desvantagem, não requer produtos de enrolamento e suprime efetivamente a ondulação em pelo menos 40 dB. Graças ao alto coeficiente de transferência do transistor composto VT4, VT5 (pelo menos 1500) e ao modo de operação do transistor VT4 com baixa tensão coletor-emissor, a eficiência do filtro é muito alta e reduz a eficiência geral do estabilizador em apenas 6 ...8%, o que é um custo muito baixo para baixo nível de pulsação. O filtro de transistor tem outra vantagem - ativação “suave” do estabilizador: a tensão de saída aumenta gradualmente ao longo de 2...4 s à medida que o capacitor C6 é carregado. Em equipamentos de reprodução de som, isso elimina os cliques desagradáveis característicos ao ligar a energia. O dispositivo é feito em uma placa de ensaio. Utiliza capacitores de óxido de pequeno porte importados da Samsung (C1, C5-C7), cerâmica KM-6 (C2-C4), resistores fixos - MLT-0,125. O Choke L1 contém 28 voltas de fio PEV-2 0,56, enrolado em um núcleo magnético blindado B14 feito de ferrite 2000NM. A lacuna não magnética no núcleo magnético é garantida por uma junta de papel com 0,2 mm de espessura. Substituiremos a OU K140UD12 por K140UD1208. Os transistores VT1, VT4 devem ter uma baixa tensão de saturação, uma corrente de coletor de pulso permitida de 400...500 mA e um coeficiente de transferência de corrente de pelo menos 50. Essas condições são atendidas pelos transistores da série KT209 ou KT501 com os índices de letras D , E, K. O coeficiente de transferência de corrente dos transistores VT2, VT5 deve ser de no mínimo 300. Se esta condição for atendida, além dos indicados no diagrama, são aplicáveis os transistores das séries KT361 e KT315 com os índices de letras B, G, E. Os transistores VT1, VT4 em corrente nominal não requerem remoção de calor. Se o estabilizador for projetado para operar com corrente de carga máxima, o transistor VT1 deve ser instalado em um pequeno dissipador de calor com área de 10...15 cm 2. Também é permitido o uso de transistores de média potência, por exemplo, as séries KT639, KT644, enquanto a corrente de saída do estabilizador pode ser aumentada para 0,5 A. Um dispositivo montado corretamente começa a funcionar imediatamente. A configuração se resume a definir o resistor de corte R6 para uma tensão de saída de 9 V com uma corrente de carga de 1 mA (corresponde a uma resistência de carga de 9,1 kOhm - quando não há carga, a tensão de saída aumenta). Em seguida, conectando um resistor com resistência de 91 Ohms e potência de pelo menos 1 W à saída do estabilizador, a queda de tensão entre o emissor e o coletor do transistor VT10 é verificada e, se necessário, ajustada selecionando o resistor R4 dentro de 0,9...1,1 V. Depois disso, a queda de tensão é finalmente definida como tensão de saída pelo resistor R6. O estabilizador pode operar com uma tensão de saída diferente (8...12 V) e, à medida que aumenta, a eficiência do dispositivo aumenta. O nível de ondulação é verificado com um osciloscópio conectado à saída do estabilizador carregado. Se a amplitude das pulsações na corrente máxima de carga ultrapassar 2 mV, selecione o capacitor C3 (no sentido de diminuir a capacitância), sem, no entanto, permitir que as oscilações falhem. É aconselhável fabricar o estabilizador em uma placa comum junto com o retificador como uma unidade única, e seu design depende das características do dispositivo alimentado. O retificador é um retificador regular de onda completa (Fig. 2), os capacitores C1, C2 eliminam a interferência da rede e o fundo multiplicativo ao alimentar rádios, respectivamente.
Deve-se notar que em uma fonte chaveada a potência do transformador de rede T1 é 20...30% menor que em uma fonte contínua. Nesse sentido, a unidade proposta pode ser feita em tamanho muito pequeno e embutida, por exemplo, no compartimento da bateria de um rádio ou rádio. Claro, também pode ser usado como um adaptador de rede separado. Literatura
Autor: A.Pakhomov, Zernograd, região de Rostov
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