Redresseur pour courants élevés à faibles pertes. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Le redresseur CA inhabituel décrit est conçu pour être utilisé là où de faibles tensions régulées sont requises à des courants relativement élevés et de faibles pertes. Un exemple d'application est l'alimentation des éléments Peltier utilisés dans les systèmes de refroidissement, où, en plus, il est nécessaire de réguler la température. Les bains de galvanoplastie et les fers à souder basse tension sont d'autres exemples d'applications pour un redresseur similaire.

Lors de l'obtention de faibles tensions d'alimentation dans les redresseurs, se pose le problème d'une chute de tension aux bornes des diodes semi-conductrices du redresseur, due au matériau semi-conducteur utilisé dans les diodes (0,6 ... 0,9 V dans les diodes au silicium), qui a d'autant plus d'effet que la tension redressée. Il y a un problème d'évacuation de la chaleur à des courants de charge élevés. Lorsqu'il est également nécessaire d'ajuster la tension de sortie, ils recourent à l'utilisation d'un stabilisateur de tension série dont la chute de tension à la jonction du transistor de régulation est, en plus de la chute sur les diodes de redressement, de quelques volts de plus, ce qui conduit à une dissipation de puissance inutile, le rendement de l'appareil, quant à lui, ne dépasse pas 50 %. La figure (Bild 1) montre un circuit redresseur tiré de la collection de brevets GDR [1], qui peut réduire considérablement les pertes de puissance.

Fig. 1.

Il s'agit principalement d'un redresseur pleine onde avec un point médian, qui est caractéristique et connu comme un redresseur ayant deux diodes et une prise à partir du milieu de l'enroulement du transformateur. Ici, les diodes de redressement sont remplacées par des jonctions émetteur-collecteur des transistors de régulation (VT1 et VT2). Cela offre un avantage par rapport aux diodes, car la chute de tension aux jonctions émetteur-collecteur des transistors planaires modernes à haute puissance n'est que de 0,1 ... De plus, lorsqu'on utilise des transistors comme éléments commandés, il devient possible d'ajuster la tension redressée de sortie, notamment par troncature de phase.

Fig. 2

Pendant le demi-cycle positif, le courant traverse VD1, commute les contacts S (S - premier à l'extrême droite, selon le schéma, position), la résistance R et la diode VD4 dans le circuit base-émetteur VT2. VT2, en même temps, est contrôlé, à la suite de quoi la branche inférieure du redresseur s'ouvre et le condensateur C est chargé. Pendant l'alternance négative, le transistor VT1 est commandé à travers la diode VD2, S, R et VD3, ce qui ouvre la branche supérieure du redresseur. Puisque nous parlons d'un redresseur double alternance, dans lequel la chute de tension résiduelle aux bornes des jonctions émetteur-collecteur des transistors est très faible, la puissance dissipée sur les transistors est également faible, égale à la chute de tension au niveau de l'émetteur-collecteur jonction multipliée par le courant circulant dans ce circuit. Si la puissance de dissipation est faible, le dissipateur thermique peut également être petit et si le pôle négatif du redresseur peut également être connecté au boîtier métallique de l'appareil alimenté, les transistors de commande peuvent être vissés avec des conducteurs de collecteur directement sur le châssis. sans joints isolants.

Considérons maintenant la possibilité de régler la tension de sortie du redresseur à l'aide d'une chaîne de diodes VD5 ... VDn, commutées par l'interrupteur S, qui coupent la phase (Bild 2). Les transistors, dans ce cas, commencent à conduire non pas immédiatement à partir du début du demi-cycle correspondant de la tension alternative, mais après un certain temps, lorsque la valeur instantanée de l'amplitude de tension dans le demi-cycle dépasse la somme des tensions continues des diodes allumées. En conséquence, plus le temps d'ouverture des transistors est court, plus la tension pouvant être chargée par le condensateur de filtrage C est faible. Bien entendu, l'effet d'une ouverture ultérieure et d'une fermeture précoce des transistors dépend de la chute de tension continue aux bornes des diodes VD1 ... VD4 et sur la tension d'ouverture des transistors VT1 et VT2. Ici, il est préférable d'utiliser des diodes au germanium en raison de la faible chute de tension directe à travers elles, par exemple des diodes de 0,1 A ou 1 A de la série GY. Les diodes à barrière Schottky s'avèrent ici plus modernes, mais les résultats obtenus avec elles ne sont pas meilleurs, mais pires qu'avec les bonnes vieilles diodes au germanium, d'autant plus que tout le monde ne peut encore se procurer des diodes Schottky.

Une attention particulière doit être portée à la tension inverse maximale autorisée des jonctions base-émetteur VT1 et VT2. Si cette tension est dépassée, le courant de l'extrémité extérieure correspondante de l'enroulement secondaire du transformateur de puissance traversera la jonction émetteur-base verrouillée (en tant que courant de stabilisation (ou "courant de claquage d'avalanche") dans la diode Zener) et de là à travers la jonction base-collecteur incluse dans le sens aller du courant, - directement à la sortie du redresseur. Dans ce cas, bien entendu, il ne peut être question d'une quelconque régulation par transistors et ceux-ci sont détériorés. La valeur de tension de crête sur n'importe quelle moitié de l'enroulement secondaire ne doit pas dépasser la tension inverse admissible de la jonction émetteur-base (Ueff * 3 2), qui doit être comprise entre 6 ... 9 V.

Il est recommandé de mesurer la tension inverse admissible des jonctions base-émetteur avant d'installer des transistors dans le circuit (et, probablement, puisque le circuit est symétrique, sélectionnez une paire de transistors avec les mêmes paramètres). La façon de mesurer cette tension est simple : il faut allumer la jonction base-émetteur dans le sens opposé (bloquant le passage du courant continu) à travers la résistance et mesurer la tension à la jonction de la même manière que la tension de stabilisation est déterminée sur une diode Zener conventionnelle. On augmente la tension fournie à la résistance connectée en série (par exemple, avec une résistance de 1 kΩ) et la jonction base-émetteur ("plus" à l'émetteur s'il s'agit d'un transistor npn), sur un voltmètre connecté en parallèle avec la jonction, on observe la valeur de la tension inverse maximale, lorsqu'elle cesse d'augmenter sensiblement avec l'augmentation de la tension d'alimentation. Cette dernière circonstance (tension inverse admissible plutôt faible de la jonction base-émetteur) limite la tension de sortie maximale du circuit redresseur commandé à 5 volts. La valeur de résistance R = 200 ohm est choisie comme compromis pour une tension de sortie jusqu'à 5 V à des courants de charge de 1 ... 2 A : sa valeur trop faible entraîne des pertes excessives dans la résistance elle-même (non économique), alors qu'une grand pas pour lequel les pertes augmentent aussi (maintenant sur les transistors de régulation).

Les transistors doivent avoir autant de tension inverse base-émetteur que possible et avoir le gain de courant le plus élevé possible. Si des transistors pnp (par exemple, KT818) sont utilisés, toutes les diodes et un condensateur de filtre à oxyde doivent être "basculés" et la polarité de la tension de sortie changera.

Vous pouvez aller plus loin et au lieu d'un réglage discret de la tension de sortie, en appliquer un en douceur, en réglant à la place des diodes VD5 ... VDn et de l'interrupteur S, la même conductivité que VT1 / VT2 (collecteur au point de jonction des diodes VD1 et VD2, émetteur à résistance R) et un potentiomètre, dont la sortie du moteur doit être connectée à la base d'un transistor supplémentaire, et les conclusions extrêmes au collecteur et à l'émetteur de ce transistor. D'autres inclusions à caractéristique décroissante sont également possibles (analogue d'un dinistor). Pour l'expérimentateur, le champ d'activité est vaste.

littérature

1. Brevet DDR-WP HO2 313189.7
2. Dipl.-Ing. M.Franke
3. FUNKAMATEUR 1988, n° 11, p. 554.

Traduction : Viktor Besedin (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru, Tyumen ; Publication : cxem.net

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