À propos des stabilisateurs de tension simples et puissants. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'auto-fabrication de stabilisateurs de tension (SN) et d'alimentations (PSU) puissants (et surtout simples !) est très importante. Les blocs d'alimentation puissants d'usine (SN) peuvent être difficiles à acquérir et les prix de ces produits sont très élevés (de quelques dizaines à des centaines de dollars, selon les paramètres). Comme le fabricant ne fabrique pas de bloc d'alimentation pour lui-même, il économise sur tout ce qui est possible.

Les spécialistes peuvent vous faire un bloc d'alimentation puissant sous la commande. Après s'être familiarisé avec le remplissage, l'acheteur se rend compte qu'il a payé 70 à 90% du prix du bloc d'alimentation pour le design (boîte). Les alimentations modernes à impulsions peuvent être des circuits très complexes, de sorte que même un spécialiste expérimenté peut avoir du mal à rétablir l'alimentation (et il arrive que les réparations soient impossibles).

Le facteur de fiabilité qu'un amateur peut se permettre en termes de "dépenses excessives" de matériaux (cuivre, fer, etc.) et de composants parle de l'opportunité de fabriquer un bloc d'alimentation puissant. Ici, le fabricant n'est pas un concurrent pour nous, et nous ne nous soucierons pas de la surchauffe d'un composant ou d'un assemblage. Si vous avez besoin d'un bloc d'alimentation puissant pouvant remplacer une batterie de voiture dans de nombreuses situations, il est souvent plus rentable et plus facile d'utiliser un SN continu. Le fait est que le parc de moyens radio-électroniques (RES) puissants ne cesse de croître et de se mettre à jour. Ainsi, les SER automobiles sont très divers et très « gourmands » en termes de consommation d'énergie (complexes audio, émetteurs-récepteurs, systèmes de sécurité, convertisseurs). Pour un seul contrôle, sans parler de la réparation du RES, il est nécessaire de disposer d'un PSU (SN) très puissant capable de fonctionner avec des courants de charge de 20 ... 30 A ou plus. Soit dit en passant, les amateurs qui ont répété BP [1, Fig. 7] étaient satisfaits de son travail.

À propos des transistors. Pour mettre en pratique les caractéristiques du BP [1], vous devez utiliser les recommandations décrites dans [2]. Les fans étaient particulièrement intéressés par la question du remplacement des transistors puissants de la structure pnp du type KT8102 par des transistors abordables de la structure npn des types KT802, KT803, KT808, KT819. Malheureusement, les transistors KT8101, KT8102 sont toujours inaccessibles dans notre arrière-pays. De plus, ce sont les KT8101, KT8102 défectueux qui vont à l'arrière-pays, ils peuvent être facilement identifiés avec un ohmmètre à pointeur, car. ils sonnent dans tous les sens. De tels produits défectueux peuvent être détectés même sans compteur [3]. Nous utilisons n'importe quel redresseur de 30 V et une résistance de 30 kΩ (Fig. 1).

Pour un transistor en état de marche, l'ampèremètre n'enregistrera rien. Mais même les mauvais transistors avec Uke = 5...10 V je n'ai pas jeté. Ils sont capables de fonctionner dans des circuits clés basse tension et comme analogues de puissantes diodes Zener. La pratique montre que seuls les transistors à faibles courants de fuite fonctionnent longtemps et sans faute. Soit dit en passant, je pense que les transistors antérieurs étaient fabriqués "de bonne foi". Trois transistors KT803A sont plus fiables qu'un KT8101.

Il m'est arrivé de vérifier de nombreux transistors étrangers avec l'appareil [3], il n'y a aucune idée de tels chiffres de fuite comme dans nos spécifications techniques. J'ai également fabriqué un compteur portable Uke.max [4] pour tester dans les conditions du marché de la radio, car les transistors doivent être sélectionnés en fonction des paramètres (et l'acquisition du mariage est inacceptable).

Pour les transistors moins rares KT802, 803,808, 819, 50, une marge de dissipation de puissance d'environ 5 % est nécessaire, en particulier lorsque le nombre de transistors est de 10 à XNUMX ou plus. Chaque transistor doit être testé et adapté pour fonctionner en parallèle. Un ensemble aléatoire de transistors dans une batterie entraîne une réaction en chaîne de pannes, dès que le CH est bien chargé en puissance.

Une mesure telle qu'une augmentation des résistances d'émetteur (de 100%), malheureusement, ne s'applique pas aux instances aléatoires avec un nombre supérieur à 5. Seule une sélection préliminaire de tous les transistors selon h21E et Uke.us réduira considérablement les valeurs des résistances d'émetteur et réduira ainsi la puissance dissipée sur eux inutilement. Ainsi, afin de sélectionner des transistors pour un fonctionnement en parallèle, il est nécessaire de mesurer h21E de chaque transistor à un courant Ik = In.max / N, où In.max est le courant maximal pour l'ensemble de la batterie CH ; N est le nombre de transistors connectés en parallèle. Soit dit en passant, h21E pour l'ensemble de la batterie de transistors ne doit pas dépasser 100 (mais également être inférieur à 20). Par conséquent, les transistors KT8101 et KT8102, ayant h21E> 200, ne sont généralement pas fiables dans les circuits linéaires puissants.

Mais ce n'est pas tout. Il est nécessaire de vérifier la dissipation de puissance des transistors, c'est-à-dire allumez-les à une charge correspondant à 50 ... 70% de la puissance maximale et "tourmentez-les" pendant longtemps. Plus de 10 ans de pratique montrent que cette procédure est nécessaire et suffisante pour un fonctionnement à long terme et sans problème d'une batterie à transistors en SN haute puissance. Dans le même temps, il faut se rappeler que la surchauffe du cristal du transistor est sa "mort". Par conséquent, vous devez vérifier soigneusement l'alimentation, en connaissant la zone de dissipation thermique requise et, de préférence, la température. Le fait est qu'à mesure que la température augmente, la puissance maximale diminue, ce qui équivaut à une diminution des capacités potentielles du bloc d'alimentation. Jusqu'à 20 (!) pièces ont été installées en utilisant la méthode spécifiée. transistors de types KT803, KT808, KT819, etc.

Soit dit en passant, si chaque transistor de la batterie est installé sur son propre dissipateur thermique, la sélection correcte des transistors peut être vérifiée par le même chauffage des dissipateurs thermiques.

Il est très important de choisir la bonne tension d'alimentation. Les transistors chauffent et échouent le plus souvent à une tension minimale (approchant le mode de court-circuit). La vérification est effectuée comme suit: un oscilloscope est connecté à la sortie SN, et l'enroulement primaire du transformateur de puissance est connecté via le LATR et la tension à la sortie LATR est réduite jusqu'à ce que des pulsations apparaissent à la sortie SN. Dans ce cas, le courant dans la charge MT doit être maximum. Il est nécessaire de déterminer la marge de fluctuation de la tension secteur. Si un stabilisateur de tension réseau est utilisé, la tâche est simplifiée. L'auteur a utilisé le mode parallèle de commutation sur des stabilisateurs ferrorésonnants anciens mais très fiables du type CH-315 pour alimenter de puissantes alimentations. En connectant 2-3 de ces stabilisateurs en parallèle, nous obtenons une puissance de 600...900 W [6].

Le problème est qu'une forte augmentation de la tension dans le réseau entraîne une augmentation de la tension à la sortie du redresseur, et par conséquent, une augmentation de la chute de tension aux bornes des transistors, ce qui peut les désactiver en raison d'une surcharge thermique.

Si vous réduisez la résistance des résistances dans les émetteurs à 0,1 Ohm, vous pouvez égaliser partiellement la propagation des paramètres du transistor en incluant des résistances d'une résistance allant jusqu'à 10 Ohm dans le circuit de base du transistor. L'inclusion de ces résistances garantit presque toujours l'élimination de l'auto-excitation CH. L'auto-excitation est un véritable fléau pour la plupart des circuits CH. Dans le même temps, les transistors du CH s'éteignent instantanément et la puissance de la charge est bien inférieure à la puissance nominale.

Les transistors puissants (sources de chaleur) doivent être espacés autour du radiateur les uns des autres. L'étui lui-même s'adapte très bien. L'inconvénient dans ce cas est les longs fils de connexion entre le circuit CH et les transistors puissants. Par conséquent, près de la sortie de la base de chaque transistor puissant, une self (20 ... 100 μH) est activée. En utilisant des segments de tiges de ferrite provenant des circuits d'équipements RF, vous pouvez fabriquer indépendamment de telles selfs en enroulant le fil D0,5 ... 0,6 mm en une couche, puis en le versant avec de la colle époxy.

Le boîtier PSU pour 30 A était constitué de deux plaques d'aluminium en forme de U de 2 ... 3 mm d'épaisseur. 4 (8) transistors ont été placés sur la partie inférieure du boîtier, et 6 (12) sur la partie supérieure. Le nombre de transistors pour une version plus puissante de 50 A est indiqué entre parenthèses.Un gros plus du circuit [1, Fig. 7] est que tous les boîtiers de transistors sont connectés à un fil commun du circuit CH. Par conséquent, il n'y a pas de grandes difficultés en termes de fixation et de montage des transistors 10-20. La situation est encore plus simple avec le plastique KT819. Ils coûtent littéralement un sou, mais il y a des lots défectueux (ils ne peuvent même pas supporter 30 watts de puissance).

De nombreux amateurs recherchent le métal KT819AM-GM, les considérant meilleurs que ceux en plastique. Mais, selon les données de référence, pour le plastique KT819A-G, la puissance maximale diminue avec la température de 0,6 W / ° C, c'est-à-dire tous les 10° "mangent" 6 W, et pour le métal ce coefficient est de 1 W / ° C, c'est-à-dire à 10° "manger" 10 W ! C'est là que les "vieux" transistors comme le 2T803 trouvent leur intérêt, qui conservent leurs 60 W jusqu'à 50°C.

Mais qu'en est-il du KT8101 et du KT8102 ? La littérature de référence est muette sur les facteurs thermiques, et la puissance maximale garantie n'est valable que pour des températures inférieures à 25°C. Mais le radiateur va chauffer plusieurs dizaines de degrés de plus !

Ainsi, il est plus simple et moins cher d'installer des transistors de type KT819B-G dans un CH puissant à raison d'un transistor pour 2 ... 2,5 A du courant de sortie (transistors KT803 - pour un transistor 3 A). Etant donné qu'il est difficile de plier le matériau en feuille du boîtier, le boîtier est composé de six parties. Comme la partie inférieure se réchauffe davantage, moins de transistors y sont installés que sur le dessus.

Les CH fabriqués à l'aide de cette méthode de sélection des transistors devaient être réparés très rarement, sauf peut-être en raison de la négligence du propriétaire du bloc d'alimentation (il vaut mieux ne louer de puissants blocs d'alimentation à personne). De plus, cela ne fait pas de mal d'équiper le CH d'une protection thermique: le dissipateur thermique a surchauffé et le CH est éteint. L'un des circuits de relais thermiques testés dans le temps est illustré à la Fig. 3.

Thermistance R3 type MMT-4. C'est un capteur de température, il est donc fixé sur le dissipateur thermique de transistors puissants à l'endroit où la température est maximale. Il est nécessaire de prendre soin de l'isolation électrique du corps de la thermistance R3 du dissipateur thermique, car. l'une de ses épingles est son corpus. Mais si le circuit de la figure 3 est alimenté par un redresseur séparé, il n'est pas nécessaire d'isoler le boîtier R3. Le transistor KT829 peut être remplacé par le KT972 ou un analogue du transistor Darlington sur les transistors KT315 et KT815 (817). Le circuit n'est pas critique pour le type de thermistance, qui à 25°C peut avoir une résistance de 1,5 à 4,7 kOhm.

Comme R1, il est préférable d'utiliser une résistance multi-tours (ils fixent le seuil de réponse : plus sa résistance est faible, plus la température d'arrêt est élevée). Ce schéma peut être installé dans n'importe quel bloc d'alimentation. Il est important que la tension d'alimentation dépasse 14...15 V (la tension de fonctionnement du relais est de 12 V). Le générateur de courant Fig. 3 peut être réalisé selon n'importe quel schéma connu. Un générateur de courant à transistor à effet de champ est bien adapté. Si une stabilité accrue du seuil de réponse est requise, alors D2E est utilisé comme VD818, R3 est augmenté à 10 kOhm, R1 et R2 sont sélectionnés. Le courant de fonctionnement du générateur de courant est réglé sur 11 mA. La température de fonctionnement de la protection thermique est réglée entre 50 ... 80 ° C, pas plus.

À propos des diodes. Les diodes de forte puissance, bien que chères, sont plus faciles à obtenir que les transistors de forte puissance. Par exemple, D122-40 doit être pris en polarité directe (sans le signe X) et inverse (avec le signe X). Cela permet deux au lieu de trois dissipateurs thermiques [5]. Les "anciens" B50, B200, etc. feront également l'affaire.Vous pouvez vous débrouiller avec deux diodes et un dissipateur thermique (Fig. 4). Ce circuit est conçu pour des diodes dans lesquelles les cathodes sont connectées au boîtier.

Et s'il n'était pas possible d'obtenir des diodes avec un courant de travail supérieur à 30 A ? Vous pouvez vous débrouiller avec ceux de 10 ampères en les allumant selon le schéma de la Fig. 5. Il n'est tout simplement pas nécessaire de "presser" le courant maximal des diodes (pas plus de 7,5 A). Des diodes de types D242(A), D214(A), D215(A), D231(A), KD213A ont été utilisées. La préférence est donnée aux diodes avec l'indice de lettre A, car. ils ont moins de perte de chaleur. Nos diodes sont plus fiables que celles importées, pour celles-ci, le courant maximum peut être réduit en toute sécurité de 1,5 fois, voire plus.

Diode très pratique KD213A. Ils ont une cathode - un boîtier, donc une douzaine de ces diodes peuvent être montées avec une barre. Pas besoin de joints isolants et de brides ingénieuses utilisées dans les systèmes de montage industriels pour les diodes KD2997, KD2999. Les dernières diodes ont un courant de travail supérieur à KD213 (KD2999 - 20 A, KD2997 - 30 A), donc, pour elles, la résistance des résistances diminue à 0,02 Ohm.

Dans ce redresseur, les diodes modernes à barrière Schottky fonctionnent parfaitement. Il suffit de sélectionner les spécimens avec les plus petites fuites (cela peut être fait même avec un ohmmètre, car les fuites sont énormes par rapport aux diodes au silicium). Les diodes de type KD2998 sont plus rentables à utiliser dans un pont redresseur. Pour les diodes Schottky, les résistances d'égalisation ne sont pas nécessaires, elles peuvent être placées en parallèle en toute sécurité (Fig. 6).

À propos des résistances. Leur nombre dans le schéma de la Fig. 5 peut faire fuir. Mais les fabriquer est facile. Ce sont des morceaux de fil émaillé D0,6 mm, de 80 ... 100 cm de long, enroulés sur n'importe quel mandrin. Une telle résistance peut supporter une puissance bien supérieure à 5 ... 10 watts.

Ne lésinez pas sur les radiateurs. Au moins 100 cm2 de surface de radiateur sont nécessaires pour chaque diode, car à des températures supérieures à 75 ° C, le courant moyen maximal doit être réduit.

À propos des condensateurs de filtrage. Les batteries 2000uPH50V sont bien adaptées, tant en termes de prix que de fiabilité. Leur nombre est choisi parmi le rapport de 1000 microfarads pour chaque 1 A de courant. Si le MT sera souvent exploité à des courants supérieurs à 20 A, une marge de capacité doit être fournie, basée sur le rapport de 2000 μF pour 1 A de courant. Ces condensateurs ont le plus peur de la température et des ondulations, ils doivent donc être placés à l'endroit le plus froid du bloc d'alimentation. Et l'amplitude des ondulations ne peut être réduite qu'en augmentant la capacité.

À propos du transformateur. Diverses options ont été utilisées. Considérez le TC-270 le plus simple et le moins cher. Le circuit magnétique de ce transformateur de réseau est capable de fournir 500 W ou plus à la charge. Le plafond dépend de plusieurs facteurs : le diamètre du fil primaire, la qualité de l'assemblage de l'âme, et, assez curieusement, la façon dont le fer a « planté ». Ce dernier facteur est facilement détecté en mesurant le courant à vide (Ixx). Si Iхх≤0,25 A, le transformateur est normal. Si Iхх≤0,35 A, un tel transformateur travaille dur depuis de nombreuses années. Si Iхх≤0,5 A, il est préférable d'utiliser le transformateur à des puissances inférieures à 270 W.

Avec des puissances allant jusqu'à 300 W, l'enroulement primaire n'a pas besoin d'être rembobiné. Mais comme dans ce cas une puissance d'environ 600 W est nécessaire, deux transformateurs TS-270 ont été utilisés. Les enroulements primaires étaient connectés en parallèle et les enroulements secondaires étaient connectés en série (sur l'un - enroulement IIa, sur l'autre - IIb).

Habituellement, pour la version 30 ampères, chacun des enroulements est enroulé avec un double fil D1,8 ... 2,2 mm ou un triple D1,5 mm.

Sur la base de ce qui précède, le schéma CH est illustré à la Fig. 7.

(cliquez pour agrandir)

Littérature

1. Zyzyuk A.G. Stabilisateurs de tension simples et puissants // Électricien. 2001. - N° 9, 10.
2. Zyzyuk A.G. À propos de l'alimentation et ION // Électricien. - 2003. - N° 2.
3. Zyzyuk A.G. Sélection de transistors pour UMZCH//Radioamator puissant. 2001. - N° 6.
4. Zyzyuk A.G. Version portable du compteur Uke.max//Electric. 2002. - N° 8.
5. Zyzyuk A.G. Sur la réparation et la modernisation des cuisinières électriques domestiques à deux brûleurs du type EPT-2-2,0 / 220 "TELPA-2M" et pas seulement à ce sujet // Électricien. - 2003. - N° 10.
6. Zyzyuk A.G. Stabilisation de la tension du secteur dans les zones rurales//Radioamator. - 2002. - N° 12.

Auteur : A.G. Zyzyuk

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