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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Stabilisateur de tension avec protection contre les courts-circuits et les surintensités, 14-20/12 volts 0,5 ampères. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Parasurtenseurs L'auteur analyse les caractéristiques et les défauts les plus caractéristiques des stabilisateurs de tension, familiers aux radioamateurs des publications de notre magazine, donne des conseils pratiques, parfois non conventionnels, pour améliorer leurs principaux paramètres. A titre d'exemple, il évoque le stabilisateur qu'il a développé, destiné à des alimentations puissantes pour des équipements qui fonctionnent XNUMXh/XNUMX. L'article décrit la technologie de fabrication du dissipateur thermique d'un transistor puissant. Les alimentations réseau, dans lesquelles les radioamateurs utilisent des stabilisateurs à microcircuit pour stabiliser la tension redressée, ne plaisent pas toujours à leurs créateurs. La raison en est les inconvénients inhérents à ces conceptions. Les régulateurs à transistors traditionnels ont souvent une protection contre les surcharges peu fiable. Les systèmes de protection sans inertie fonctionnent par erreur même à partir de surcharges de courte durée lors de la connexion d'une charge capacitive. Les moyens de protection inertiels n'ont pas le temps de fonctionner avec une forte impulsion de courant, par exemple, lors d'un court-circuit, entraînant un claquage des transistors [1]. Les appareils dotés d'un limiteur de courant de sortie sont sans inertie, ils n'ont pas d'effet de déclenchement, mais en cas de court-circuit, une puissance importante est dissipée sur le transistor de commande, ce qui nécessite l'utilisation d'un radiateur approprié [2]. La seule issue dans une telle situation est l'utilisation simultanée de moyens de limitation du courant de sortie et de protection inertielle du transistor de commande contre les surcharges, ce qui lui fournira deux à trois fois moins de puissance et de dimensions du dissipateur thermique. Mais cela conduit à une augmentation du nombre d'éléments, des dimensions de la structure et complique la répétabilité du dispositif dans des conditions amateurs. Un schéma de principe du stabilisateur, dont le nombre d'éléments est minimal, est illustré à la fig. 1.
L'exemple de source de tension est une diode Zener thermiquement stabilisée VD1. Pour exclure l'influence de la tension d'entrée du stabilisateur sur le mode de la diode Zener, son courant est réglé par un générateur de courant stable (GST) construit sur un transistor à effet de champ VT1. La stabilisation thermique et la stabilisation du courant de la diode Zener augmentent le coefficient de stabilisation de la tension de sortie. La tension exemplaire est fournie à l'entrée gauche (selon le circuit) de l'amplificateur différentiel sur les transistors VT2.2 et VT2.3 du micro-assemblage K125NT1 et de la résistance R7, où elle est comparée à la tension de rétroaction prise du diviseur de tension de sortie R8R9. La différence de tension aux entrées d'un amplificateur différentiel modifie l'équilibre des courants de collecteur de ses transistors. Le transistor de régulation VT4, commandé par le courant de collecteur du transistor VT2.2, a un grand coefficient de transfert de courant de base. Cela augmente la profondeur de la rétroaction et augmente le facteur de stabilisation de l'appareil, et réduit également la puissance dissipée par les transistors de l'amplificateur différentiel. Considérez le fonctionnement de l'appareil plus en détail. Supposons qu'en régime permanent, avec une augmentation du courant de charge, la tension de sortie diminuera légèrement, ce qui entraînera également une diminution de la tension à la jonction d'émetteur du transistor VT3.2. Dans ce cas, le courant de collecteur diminuera également. Cela augmentera le courant du transistor VT2.2, car la somme des courants de sortie des transistors de l'amplificateur différentiel est égale au courant traversant la résistance R7, et ne dépend pratiquement pas du mode de fonctionnement de ses transistors . À son tour, le courant croissant du transistor VT2.2 provoque une augmentation du courant de collecteur du transistor de régulation VT4, proportionnelle à son coefficient de transfert de courant de base, augmentant la tension de sortie à son niveau d'origine et permettant de la maintenir inchangée indépendamment de la sortie de charge. Pour une protection à court terme de l'appareil avec son retour à son état d'origine, un limiteur de courant de collecteur du transistor de régulation est introduit, réalisé sur le transistor VT3 et les résistances R1, R2. La résistance R1 remplit la fonction d'un capteur de courant traversant le transistor de régulation VT4. Si le courant de ce transistor dépasse la valeur maximale (environ 0,5 A), la chute de tension aux bornes de la résistance R1 atteindra 0,6 V, soit la tension de seuil d'ouverture du transistor VT3. En s'ouvrant, il shunte la jonction d'émetteur du transistor de régulation, limitant ainsi son courant à environ 0,5 A. Ainsi, lorsque le courant de charge dépasse la valeur maximale pendant un court instant, les transistors VT3 et VT4 fonctionnent en mode HTS, ce qui provoque une chute de la tension de sortie sans déclencher la protection contre les surintensités. Après un certain temps, proportionnel à la constante de temps du circuit R5C1, cela conduit à l'ouverture du transistor VT2.1 et à l'ouverture supplémentaire du transistor VT3, qui ferme le transistor VT4. Cet état des transistors est stable, par conséquent, après avoir éliminé le court-circuit ou désexcité la charge, il est nécessaire de déconnecter l'appareil du réseau et de le rallumer après avoir déchargé le condensateur C1. Le courant de court-circuit de l'appareil est nul, ce qui signifie qu'il exclut la surchauffe du transistor de commande lorsque la protection est déclenchée. La résistance R3 est nécessaire au fonctionnement fiable du transistor VT4 à de faibles courants et à des températures élevées. Le condensateur C2, shuntant la sortie du stabilisateur, empêche l'auto-excitation de l'appareil, qui peut être causée par une tension OOS profonde. La résistance R6 dans le circuit collecteur du transistor VT2.1 limite le courant pendant les transitoires lorsque la protection est activée, et la LED HL1 agit comme un indicateur de surcharge. Paramètres principaux du stabilisateur
Le stabilisateur n'est pas critique pour la disposition de la carte de circuit imprimé et le placement des pièces sur celle-ci. Par conséquent, son installation dépend principalement de l'expérience du concepteur lui-même et des dimensions des pièces présélectionnées. Le transistor à effet de champ VT1 doit être sélectionné de sorte que le courant de stabilisation, mesuré selon le circuit de la Fig. 2, a ou 2, b, était entre 5 et 15 mA. Le coefficient de transfert de courant statique de la base du transistor VT3 doit être d'au moins 20 et le transistor VT4 d'au moins 400. Sur le transistor de régulation VT4, dont le courant de collecteur autorisé doit être d'au moins 1 A, une puissance importante est libérée , il doit donc être installé sur un dissipateur thermique d'une puissance d'environ 5 Tue
Résistances et condensateurs - tous types pour les valeurs indiquées sur le schéma. En commençant à tester et à régler le stabilisateur, la résistance R5 est temporairement retirée afin que le système de protection ne fonctionne pas, et en sélectionnant la résistance R8, la tension de sortie est réglée sur 12 V. Après cela, la résistance R5 est allumée et le La valeur requise du courant de déclenchement de l'appareil de protection par courant est obtenue en sélectionnant la résistance R1. Quels changements ou ajouts peuvent être apportés au stabilisateur recommandé ? Si le radioamateur ne dispose pas d'un transistor à effet de champ approprié, le générateur de courant continu peut être assemblé sur un transistor bipolaire KT3108A (Fig. 3, a) ou similaire de la série KT361 avec un coefficient de transfert de courant de base d'au moins 20. Diodes VD3 et VD4 peuvent être n'importe quel silicium.
La diode zener stabilisée thermiquement D818V (VD1) peut être remplacée par une autre similaire pour une tension de stabilisation de 3 à 12 V. Mais la plus souhaitable est une diode zener à deux anodes, par exemple KS162A, avec un faible coefficient de température de tension de stabilisation . Dans le cas extrême, il sera remplacé par une chaîne de diodes Zener classiques connectées en série et toute diode au silicium, comme le montre la Fig. 3b. Le transistor de régulation KT825A (VT4) peut être remplacé par deux en les allumant selon le circuit à transistor composite, comme illustré à la fig. 4a ou 4b. Le transistor VT4' doit avoir un gain de courant d'au moins 20, un courant de collecteur maximal d'au moins 1 A et une puissance dissipée maximale avec un dissipateur thermique d'au moins 5 W. Transistor VT4 "- toute structure p-n-p avec un gain de courant d'au moins 20, un courant de collecteur maximal d'au moins 30 mA et une puissance dissipée maximale d'au moins 150 mW, par exemple, le KT361, KT203, KT208, KT209, KT501, Série KT502.
Pour réduire la tension de saturation du transistor VT4 "et, par conséquent, une certaine diminution de la puissance dissipée, il est conseillé de fabriquer le transistor composite selon le schéma de la Fig. 4, c. Dans ce cas, la puissance dissipée par le transistor VT4" passera à 0,6 W. Transistors appropriés des séries KT814, KT816, GT402 ou autres avec des paramètres similaires. Les transistors VT2.2 et VT2.3 du microensemble K125NT1 fonctionnant en étage différentiel peuvent être remplacés par un ensemble de deux transistors p-pn avec un gain en courant d'au moins 20, une tension collecteur-émetteur maximale d'au moins 20 V et un courant de collecteur d'au moins 15 mA, par exemple la série KR198. Dans ce cas, il est seulement important de se rappeler: les mêmes caractéristiques courant-tension des deux transistors de l'étage différentiel sont nécessaires pour s'assurer que la tension prélevée sur le diviseur R8R9 est égale à celle de l'exemple, ce qui garantit l'indépendance de la sortie tension du stabilisateur à partir du courant de charge. Si une telle égalité n'est pas requise, ces éléments de micro-assemblage peuvent être remplacés par n'importe quel transistor p-pn de faible puissance avec des paramètres similaires. Dans ce cas, et également si le microensemble est constitué de seulement deux éléments, la fonction du transistor VT2.1 peut être assurée par un transistor n-p-n similaire de faible puissance. Le stabilisateur décrit avec une tension de sortie fixe peut être facilement converti en un stabilisateur bipolaire avec une tension de sortie réglable de ± 6 V à ± 12 V. Un schéma d'un tel dispositif est illustré à la fig. 5.
Les limites de tension de stabilisation peuvent être étendues en remplaçant la diode Zener KS162A (VD1) par KS147A et en réduisant la résistance de la résistance R9 à 330 ohms. Il est également possible de monter l'amplificateur différentiel et le diviseur de tension R8R9 selon le schéma de la fig. 6.
Ensuite, la tension de sortie du stabilisateur peut être modifiée de 0 à ± 12 V. Cependant, le système de protection, qui comprend les éléments VT2.1, R5, C1, HL1 (Fig. 1), dans ce cas perdra son sens et le stabilisateur deviendra tout à fait traditionnel. Transistors VT1, VT2 et VT4, les valeurs des résistances et des condensateurs sont les mêmes que dans le stabilisateur selon le circuit de la fig. 1, mais la puissance de dissipation du transistor VT4 (ou des transistors VT4', VT4" selon les schémas de la Fig. 4) va augmenter proportionnellement à la chute de tension à ses bornes. Les dissipateurs thermiques de transistors puissants de la série KT825 ou KT827, qui agissent comme des régulateurs, peuvent être fabriqués soi-même. Une conception possible de l'un de ces dissipateurs thermiques est illustrée à la Fig. 7a. L'ébauche correspondante (Fig. 7, b) est découpée avec des ciseaux pour le métal ou découpée avec une scie sauteuse dans une tôle d'aluminium de 2 mm d'épaisseur. Ensuite, les pétales étroits des côtés opposés de la pièce sont tournés avec une pince de 90 ° autour de leur propre axe chacun, et les pétales larges sont pliés (le long des lignes pointillées) vers le haut.
littérature
Auteur : V.Kozlov, Mourom, région de Vladimir
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