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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Un simple stabilisateur de tension à clé. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Parasurtenseurs Les dispositifs électroniques réalisés sur des microcircuits numériques n'imposent pas d'exigences trop élevées sur la stabilité et le niveau d'ondulation de la tension d'alimentation. Par conséquent, les stabilisateurs de tension clés les plus simples peuvent être utilisés avec succès pour alimenter de tels appareils. Ils ont une efficacité élevée, des dimensions et un poids réduits par rapport aux stabilisateurs continus. La conception correcte du stabilisateur de clé vous permet d'éviter la pénétration d'interférences haute fréquence dans l'appareil alimenté. Sur la fig. 1 montre un schéma de principe d'un simple stabilisateur de clé. Avec des performances énergétiques élevées, la qualité de la tension de sortie vous permet de connecter des appareils fabriqués sur des microcircuits numériques des séries K130, K133, K134, K156, K156, K561, etc. au stabilisateur.
Principales caractéristiques techniques
Lorsqu'une tension d'alimentation est appliquée à l'entrée de l'appareil, un courant apparaît dans le circuit de base du transistor composite VT2, VT3, à la suite de quoi il s'ouvre. Le circuit R3C2 assure un caractère pulsé de l'apparition de ce courant, ce qui contribue à l'ouverture forcée du transistor composite. Après son ouverture, un courant croissant commence à circuler dans l'inductance L1, chargeant les condensateurs de stockage C3, C4. Lorsque la tension sur ces condensateurs atteint un certain niveau U1, les transistors VT4 et VT1 s'ouvrent. Le dernier d'entre eux, saturant, relie le condensateur C2 chargé dans la polarité de fermeture à la jonction d'émetteur du transistor VT2. Ceci contribue à la fermeture rapide du transistor composite. Le courant dans l'inductance L1 ne peut pas être interrompu instantanément. Par conséquent, après la fermeture des transistors VT2, VT3, la diode VD1 s'ouvre, ce qui ferme le circuit de courant à travers l'inductance L1. Pendant cette période, le courant dans l'inductance diminue, et à partir du moment où il devient égal au courant de charge, la tension sur les condensateurs C3, C4 commence à diminuer. A une certaine valeur de U2, les transistors VT4 et VT1 se ferment, et VT2 et VT3 s'ouvrent, et le courant dans l'inductance L1 recommence à augmenter, la diode VD1 se ferme. La tension sur les condensateurs C3, C4 continue de décroître jusqu'à la valeur From, lorsque le courant dans l'inductance L1 devient égal au courant de charge ; le rapport des valeurs de tension sur les condensateurs de stockage est le suivant : U3 Sur la fig. 2 montre les principales caractéristiques de l'appareil. Comme on peut le voir (Fig. 2, a), le rendement proche de la valeur optimale du courant de charge est assez élevé pour un stabilisateur aussi simple. Il est à noter qu'avec une augmentation du courant de charge par rapport au minimum, le rendement augmente. Ceci est dû au fait que le courant de commande du transistor composite VT2, VT3 reste quasiment constant. La puissance dissipée par le transistor VT3 et la diode VD1 est négligeable. Cela vous permet d'obtenir un courant de charge important sans utiliser de dissipateurs thermiques pour les éléments puissants. Cependant, lors d'un fonctionnement de longue durée avec un courant de charge supérieur à 3,5 A, l'installation de ces éléments sur un dissipateur thermique devient nécessaire.
La caractéristique de charge (Fig. 2, b) montre les capacités de stabilisation de l'appareil. Il convient de noter que la diminution de la tension de sortie à un courant de charge supérieur à 2 A se produit principalement en raison de la chute de tension aux bornes de la résistance active de l'inductance L2. Sur la fig. La figure 3 montre les oscillogrammes de la tension de sortie du stabilisateur lorsqu'il est testé par une charge impulsionnelle à différents courant de charge et capacité de condensateur Sat. Le processus transitoire s'accompagne de surtensions de sortie ne dépassant pas 0,4 V. Cette circonstance impose certaines restrictions à la portée du stabilisateur. Il est possible d'améliorer le type de processus transitoire soit en augmentant la capacité du condensateur C6, soit en abandonnant complètement le filtre L2C6 et en augmentant considérablement la capacité des condensateurs de stockage C3, C4 (8 ... 10 fois). La deuxième option est plus appropriée, car le temps du processus de transition diminuera également.
L'appareil utilise des pièces standard, à l'exception des selfs L1 et L2. Ils sont fabriqués par nos soins, bobinés sur des cadres en plastique placés dans des circuits magnétiques blindés B22 en ferrite M2000NM. La self L1 contient 18 spires d'un faisceau de 7 fils PEV-1 0,35. Un joint de 0,8 mm d'épaisseur est inséré entre les coupelles de son circuit magnétique. La résistance active de l'enroulement inducteur L1 est de 27 mΩ. La self L2 contient 9 spires d'un faisceau de 10 fils PEV-1 0,35. L'écart entre ses coupelles est de 0,2 mm, la résistance active de l'enroulement est de 13 mOhm. Les joints peuvent être constitués d'un matériau dur résistant à la chaleur - textolite, mica, carton électrique. La vis de fixation des coupelles du circuit magnétique doit être en un matériau amagnétique, tel que du laiton. Les condensateurs C1, C3, C4 fonctionnent en mode de fortes impulsions de courant. Pour ce mode, les condensateurs à oxyde K52-1 sont les plus appropriés. Vous pouvez essayer de les remplacer par K53-1a, K50-24, K50-16 pour une tension d'au moins 15 V (C3, C4) et 25 V (C1). Cependant, les propriétés de fréquence de ces condensateurs sont pires que celles du K52-1, de sorte que la même capacité devra être obtenue par une connexion en parallèle de 4 à 5 condensateurs avec la même valeur nominale. Le transistor VT2 peut être remplacé par KT644, KT626 avec n'importe quel index de lettre. Structurellement, le stabilisateur est monté sur une carte de circuit imprimé, un dessin dont et la disposition des pièces sur celui-ci illustré à la fig. 4. Lors de l'installation du stabilisateur, il est recommandé de torsader les fils fournissant la tension d'entrée dans un cordon afin d'éviter un bruit d'impulsion haute fréquence supplémentaire provenant du courant d'entrée. Pour établir un stabilisateur, une résistance de charge d'une résistance de 5 ... 7 ohms et d'une puissance de 10 watts est connectée à sa sortie. Si toutes les pièces sont en bon état, le stabilisateur commence immédiatement à fonctionner. Tout d'abord, en sélectionnant la résistance R7, la tension de sortie nominale est définie. Ensuite, le courant de charge est augmenté à 3 A et, en sélectionnant le condensateur C5, définissez une telle fréquence de génération (environ 18 ... 20 kHz), à laquelle les surtensions haute fréquence sur les condensateurs C3, C4 sont minimales. Sur ce point, l'ajustement est considéré comme terminé. Le stabilisateur est conçu pour fonctionner avec une tension de sortie de 5 V, cependant, il peut être augmenté à 8 ... 10 V en augmentant la valeur de la résistance R7 et en sélectionnant une nouvelle valeur pour la fréquence de fonctionnement. Cependant, dans ce cas, la puissance dissipée par le transistor VT3 va également augmenter, ce qui nécessitera soit de limiter le courant de charge, soit d'augmenter la taille du radiateur. Un stabilisateur soigneusement monté et ajusté présente des ondulations haute fréquence très insignifiantes dans la tension de sortie, aucune mesure supplémentaire n'est donc nécessaire. S'il fonctionne dans une large plage de températures, le réglage « disparaît » et des surtensions à haute fréquence de tension bénéfique, bien qu'insignifiantes, apparaissent. Si des exigences accrues sont imposées à la qualité de la tension de sortie, il est nécessaire de contourner les condensateurs C3, C4 avec plusieurs condensateurs céramiques KM-6b d'une capacité totale de 3...5 µF. De plus, il est conseillé de prévoir les mêmes condensateurs directement à l'entrée de l'appareil alimenté, mais leur capacité peut être 10...20 fois inférieure. S'il est nécessaire d'éviter la propagation d'interférences haute fréquence dans les circuits d'entrée du stabilisateur, il doit être alimenté par un filtre LC en forme de L. La bobine doit avoir une inductance de 5 ... 10 μH et un courant de saturation d'au moins 2 A (il est souhaitable de l'enrouler sur un circuit magnétique fermé). Le condensateur est en céramique, d'une capacité de 1 ... 2,2 microfarads (par exemple, KM-6b). Étant donné que pendant le fonctionnement de l'appareil, certains éléments peuvent chauffer jusqu'à une température de 90 ... 100 ° C, il est conseillé de placer la carte verticalement et de prendre des mesures contre le chauffage de la diode zener VD2, sinon la tension de sortie diminuera. Auteur : A. Mironov, Lyubertsy, région de Moscou ; Publication : N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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