Alimentation de laboratoire puissante avec une efficacité accrue. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'alimentation réglable fait partie intégrante du laboratoire radioamateur. Le magazine "Radio" a décrit de nombreux appareils de ce type, mais certains d'entre eux ont une faible efficacité. Le fait est que le plus souvent les alimentations de laboratoire sont fabriquées sur la base de stabilisateurs linéaires, car il est souvent très difficile d'éliminer le principal inconvénient des sources pulsées - un niveau d'ondulation accru. En règle générale, une conséquence d'une telle solution de circuit est une augmentation des pertes de puissance. L'auteur propose sa propre solution à ce problème.

Vous pouvez augmenter l'efficacité du stabilisateur en le transformant en deux étapes : la première étape est un stabilisateur préliminaire à impulsions ; le second - le linéaire habituel. Les deux étapes sont couvertes par une rétroaction, grâce à laquelle la chute de tension minimale admissible est maintenue sur le stabilisateur linéaire et, ainsi, un rendement élevé est assuré.

Les stabilisateurs de commutation, assemblés sur une base d'éléments modernes [1, 2], fournissent des paramètres opérationnels élevés, y compris de faibles pertes. Ces dispositifs ont été pris comme base pour le développement de l'alimentation de laboratoire proposée.

Principales caractéristiques techniques

• Tension d'entrée, V......43
• Intervalle de tension de sortie, V......0...35
• Courant de charge maximal, A ...... 7,5
• Commutation de la fréquence de conversion du stabilisateur, kHz......55

Le schéma de l'appareil est illustré à la fig. 1. Le régulateur à découpage du premier étage est assemblé sur la puce de contrôleur SHI TL598 (DA4) de Texas Instruments, qui contrôle le transistor de commutation IRF9540 (VT3). Le microcircuit TL598 diffère du TL494 commun par la présence d'un amplificateur push-pull en sortie (le contrôleur SHI domestique le plus proche en termes de caractéristiques est le KR1114EU4). L'utilisation de ce microcircuit particulier est due à ses paramètres techniques élevés : courant de sortie jusqu'à 0,2 A, fréquence d'horloge jusqu'à 300 kHz, ainsi qu'un petit prix.

(cliquez pour agrandir)

L'utilisation d'un transistor à effet de champ à découpage IRF9540 (VT3) et d'une diode Schottky KD2998G (VD2) à faible chute de tension et temps de récupération a permis d'augmenter l'efficacité du régulateur à découpage jusqu'à environ 90%. Pour augmenter les limites de régulation de la tension de sortie, l'amplificateur tampon sur l'ensemble de transistors VT2 est alimenté par un stabilisateur auxiliaire sur la puce DA2. Un régulateur de tension paramétrique basé sur un transistor à effet de champ VT4 et une diode zener VD9 améliore le coefficient de stabilisation et permet de travailler à une tension d'entrée plus élevée. La résistance R9 dans le circuit du condensateur de filtrage C8 protège la puce DA2 contre les surcharges lorsque l'appareil est allumé.

A partir de la sortie du régulateur à découpage, la tension est fournie à un régulateur linéaire monté sur une puce DA1 à faible chute de tension. Avec cette conception de circuit, les caractéristiques de sortie de l'unité de laboratoire sont déterminées par les paramètres du microcircuit, qui offre une bonne suppression des ondulations, une protection contre le courant et une surchauffe, et la perte de puissance est approximativement égale à 5%.

Afin de réguler la tension de sortie de l'unité à partir de zéro, une tension de -1 V est fournie au circuit de sortie de commande du microcircuit DA15 à partir d'une source séparée.

L'optocoupleur de transistor U1 maintient une chute de tension aux bornes du régulateur linéaire d'environ 1,5 V. Si la chute de tension aux bornes de la puce augmente (par exemple, en raison d'une augmentation de la tension d'entrée), la diode émettrice de l'optocoupleur et, par conséquent, le phototransistor tourne sur. Le contrôleur SHI s'éteint en fermant le transistor de commutation. La tension à l'entrée du régulateur linéaire diminuera.

Pour améliorer la stabilité, la résistance R3 est placée le plus près possible de la puce de stabilisation DA1.

Inducteurs L1, L2 - morceaux de tubes de ferrite placés aux bornes des grilles des transistors à effet de champ VT1, VT3. La longueur de ces tubes est d'environ la moitié de la longueur de la sortie.

L'inductance L3 est enroulée sur deux noyaux magnétiques annulaires K36x25x7,5 pliés ensemble en permalloy MP140. Son enroulement contient 45 tours, qui sont enroulés en deux fils PEV-2 d'un diamètre de 1 mm, disposés uniformément le long du périmètre du circuit magnétique.

Étant donné qu'à un courant de charge proche du maximum, une puissance importante est libérée sur le stabilisateur DA1 et le transistor VT3, ils doivent être installés sur des dissipateurs thermiques d'une surface d'au moins 30 cm2. Il est permis de remplacer le transistor IRF9540 (VT3) par IRF4905 et le transistor IRF1010N (VT1) par BUZ11, IRF540, KP727B.

La surface des dissipateurs thermiques est calculée selon la méthode décrite dans [3].

Si vous avez besoin d'un appareil avec un courant de sortie supérieur à 7,5 A, vous devez ajouter un autre régulateur DA5 en parallèle avec DA1 (Fig. 2). Ensuite, le courant de charge maximal atteindra 15 A. Dans ce cas, l'inductance L3 est enroulée avec un faisceau composé de quatre fils PEV-2 d'un diamètre de 1 mm et la capacité des condensateurs C1-C3 est approximativement doublée. Les résistances R18, R19 sont choisies en fonction du même degré d'échauffement des microcircuits DA1, DA5. Le contrôleur SHI doit être remplacé par un autre qui permet un fonctionnement à une fréquence plus élevée, par exemple, KR1156EU2.

S'il n'y a pas besoin d'un courant de charge important, le stabilisateur KR142EN22A peut être remplacé par KR142EN22 (courant maximum 5 A) ou KR142EN12A (1,5 A).

littérature

1. Mironov A. Stabilisateur de tension de commutation à efficacité accrue. - Radio, 2000, n° 11, p. 44, 45.
2. Mironov A. Application des redresseurs synchrones dans les stabilisateurs de tension d'impulsion. - Radio, 2001, n° 10, p. 38, 39.
3. Semenov B.Yu. Electronique de puissance pour amateurs et professionnels. - M. : Solon-R 2001, p. 115-121

Auteur : S. Korenev, Krasnoïarsk

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