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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Stabilisation Uout condensateur redresseur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Parasurtenseurs A en juger par les dernières publications [1...5], l'intérêt des radioamateurs pour les redresseurs sans transformateur de faible puissance avec un condensateur d'extinction ne faiblit pas. En effet, avec des puissances de charge en fractions et unités de watts, ils sont plus efficaces que les appareils avec un transformateur de réseau ou avec un convertisseur haute fréquence. L'inconvénient des conceptions publiées de redresseurs à condensateur est la forte dépendance de leur tension de sortie à la présence ou à la déconnexion de la charge et à son amplitude. Cette dépendance est généralement éliminée en incluant une diode Zener à la sortie du redresseur, qui est à la fois un stabilisateur de tension et un ballast de charge indésirable, car. consomme un courant proportionnel au courant de charge. Une puissance importante y est inutilement dissipée, et il faut le placer sur un radiateur. Dans [2], il fallait un radiateur d'une surface de 25 cm2. Le radiateur augmente les dimensions et le poids du redresseur, ce qui est le deuxième inconvénient. Dans [4], l'auteur a partiellement résolu le premier problème en utilisant non pas un, mais deux condensateurs de réseau dans le circuit d'entrée, connectés en tant que diviseur de condensateur. Cela a conduit à une augmentation de la capacité des condensateurs d'extinction et, par conséquent, des dimensions et du poids. De plus, la proportion de courant réactif dans le réseau a augmenté, ce qui est également indésirable. Je propose un redresseur à condensateur sans transformateur avec auto-stabilisation de la tension de sortie dans tous les modes de fonctionnement possibles (du repos à la charge nominale), dépourvu des inconvénients listés. Ceci a été réalisé en raison d'un changement fondamental dans le principe de génération de la tension de sortie - et non en raison de la chute de tension des impulsions de courant des demi-ondes redressées de la tension secteur à travers la résistance de la diode Zener, comme dans les dispositifs décrits (Fig. .1), mais en raison d'une modification du temps de connexion du pont de diodes au condensateur de stockage C2 (Fig.2).
Dans les dispositifs décrits, ce temps est constant et égal à la période complète de la tension secteur. Si, cependant, la sortie du pont est court-circuitée avec la clé K pendant une partie de la durée de l'alternance du réseau, et dans la partie restante de l'alternance, la clé K est ouverte, et le condensateur C2 est chargé à ce moment avec le courant de sortie du pont, puis la tension sur celui-ci dépendra de la part de cette partie restante par rapport à l'ensemble de l'alternance du réseau . Et si, comme avec PWM, vous modifiez automatiquement le temps d'ouverture de la clé en fonction de la tension en C2, vous pouvez obtenir une auto-stabilisation de la tension de sortie du redresseur de condensateur. Le schéma d'un redresseur à condensateur stabilisé est illustré à la Fig. 3. En parallèle avec la sortie du pont de diodes, le transistor VT1 est connecté, fonctionnant en mode clé (clé K sur la Fig. 2).
La base du transistor clé VT1 est reliée par un élément à seuil (diode zener VD3) à un condensateur de stockage C2, séparé en courant continu de la sortie du pont par une diode VD2 pour éviter une décharge rapide lorsque VT1 est ouvert. Tant que la tension sur C2 est inférieure à la tension de stabilisation VD3, le redresseur fonctionne de manière connue. Lorsque la tension sur C2 augmente et que VD3 s'ouvre, le transistor VT1 s'ouvre également et shunte la sortie du pont redresseur. En conséquence, la tension à la sortie du pont diminue brusquement jusqu'à presque zéro, ce qui entraîne une diminution de la tension sur C2 et la désactivation ultérieure de la diode Zener et du transistor de commutation. De plus, la tension aux bornes du condensateur C2 augmente à nouveau jusqu'à ce que la diode Zener et le transistor soient activés, etc. Ces processus assurent une stabilisation automatique de la tension de sortie. En mode veille du redresseur, le transistor clé VT1 est ouvert pendant la majeure partie du demi-cycle de la tension secteur et des impulsions de courant étroites avec une longue pause arrivent au condensateur de stockage C2 (Fig. 4a). Lorsque la charge est connectée, la durée de l'état ouvert du transistor diminue (Fig. 4b). Cela conduit à une augmentation de la durée de l'impulsion de courant traversant VD2 à C2 et à une augmentation de la tension à ses bornes, c'est-à-dire pour maintenir la tension de sortie au même niveau. Le processus d'auto-stabilisation de la tension de sortie est très similaire au fonctionnement d'un régulateur de tension à découpage avec régulation de la largeur d'impulsion. Seulement dans le dispositif proposé, le taux de répétition des impulsions est égal à la fréquence d'ondulation de la tension en C2 (dans le circuit de la Fig. 3, cette fréquence est de 100 Hz).
Pour réduire les pertes, le transistor clé VT1 doit être à gain élevé, par exemple le composite KT972A, KT829A, KT827A, etc. Le redresseur stabilisé, assemblé selon le schéma de la Fig. 3, fournit la tension de sortie : - au repos - 11,68 V ; - sous une charge de 290 Ohm - 11,6V- Une si faible différence des tensions de sortie (seulement 0,08 V) confirme la bonne stabilisation de la tension de sortie et le bon choix de la valeur de capacité du condensateur d'extinction C1 pour cette charge. Avec une diminution de sa capacité à 0,5 μF, cette différence atteint 0,16 V. La tension d'ondulation à une charge de 290 ohms ne dépasse pas 40 mV. Cette valeur est déterminée par la capacité du condensateur de lissage C2 et la sensibilité du circuit de base VT1. Vous pouvez augmenter la tension de sortie du redresseur en utilisant une diode Zener à tension plus élevée ou deux diodes basse tension connectées en série. Avec deux diodes Zener D814V et D814D et une capacité du condensateur C1 de 2 μF, la tension de sortie à une charge avec une résistance de 250 ohms peut être de 23 ... 24 V. Les exemples donnés montrent comment sélectionner expérimentalement les éléments d'un redresseur à condensateur sans transformateur pour la tension stabilisée requise à une charge donnée. Selon la méthode proposée, il est possible de stabiliser la tension de sortie d'un redresseur à diode-condensateur demi-onde, réalisé, par exemple, selon le schéma de la Fig.5. Pour un redresseur avec une tension de sortie positive, un transistor npn KT1A ou KT972A est connecté en parallèle avec la diode VD829, commandé depuis la sortie du redresseur via la diode zener VD3.
Lorsque le condensateur C2 atteint une tension correspondant à l'instant où la diode Zener s'ouvre, le transistor VT1 s'ouvre également. En conséquence, l'amplitude de la demi-onde positive de la tension fournie à C2 via la diode VD2 diminue presque jusqu'à zéro. Lorsque la tension sur C2 diminue, le transistor VT1, grâce à la diode zener, se ferme, ce qui entraîne une augmentation de la tension de sortie. Le processus s'accompagne d'un contrôle de la largeur d'impulsion de la durée d'impulsion à l'entrée VD2, similaire à la façon dont cela se produit dans le redresseur selon le circuit de la Fig.3. Par conséquent, la tension aux bornes du condensateur C2 reste stable aussi bien au repos qu'en charge. Dans un redresseur avec une tension de sortie négative, parallèle à la diode VD1, vous devez allumer le transistor p-n-p KT973A ou KT825A. La tension de sortie stabilisée à une charge avec une résistance de 470 ohms est d'environ 11 V, la tension d'ondulation est de 0,3 ... 0,4 V. Dans les deux versions proposées du redresseur sans transformateur, la diode zener fonctionne en mode pulsé à un courant de quelques milliampères, qui n'est en rien lié au courant de charge du redresseur, avec un étalement de la capacité du condensateur d'extinction et fluctuations de la tension secteur. Par conséquent, les pertes y sont considérablement réduites et il ne nécessite pas d'évacuation de la chaleur. Le transistor clé ne nécessite pas non plus de radiateur. Les résistances R1, R2 des Fig. 3 et 5 limitent le courant d'entrée pendant les transitoires au moment où l'appareil est connecté au réseau. En raison du "rebondissement" inévitable des contacts de la fiche et de la prise secteur, le processus de commutation s'accompagne d'une série de courts-circuits et de coupures de circuit. Avec l'un de ces courts-circuits, le condensateur d'extinction C1 peut se charger jusqu'à la pleine valeur d'amplitude de la tension secteur, c'est-à-dire jusqu'à environ 300 V. Après une coupure et un court-circuit ultérieur dû à un "rebond", cela et la tension secteur peuvent s'additionner jusqu'à un total d'environ 600 V. C'est le pire des cas qui doit être pris en compte pour assurer un fonctionnement fiable de l'appareil. Exemple spécifique: le courant de collecteur maximal du transistor KT972A est de 4 A, la résistance totale des résistances de limitation doit donc être 600V/4A=150 Ohms. Afin de réduire les pertes, la résistance de la résistance R1 peut être sélectionnée à 51 ohms et la résistance R2 à 100 ohms. Leur puissance de dissipation n'est pas inférieure à 0,5 W. Le courant de collecteur admissible du transistor KT827A est de 20 A, la résistance R2 est donc facultative pour celui-ci. littérature 1. Dorofeev M. Sans transformateur avec un condensateur d'extinction. - Radio, 1995, N1, S. 41,42 ; #2, p.36,37. Auteur : N.Tsesaruk, Tula ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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