Stabilisateur de courant SHI

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Concepteur radioamateur

 Commentaires sur l'article

Устройство, о котором идет речь в этой статье, обеспечивает стабильный ток в нагрузке (среднее значение). Его выходной ток - импульсы с постоянной амплитудой и переменной скважностью. Подобные устройства, по мнению авторов, можно использовать, например, для зарядки аккумуляторов и в электрохимии.

В настоящее время импульсные стабилизаторы благодаря своей высокой экономичности и оптимальным массогабаритным показателям вытесняют устройства линейного регулирования. Один из эффективных способов регулирования напряжения и мощности на нагрузке - широтно-импульсное (ШИ) управление, когда частота импульсов остается неизменной, а варьируется их скважность. Именно так регулируется выходное напряжение в большинстве импульсных источников питания, в том числе и самых современных телевизионных приемниках и другой аппаратуре. Тем не менее существуют устройства, где необходимо стабилизировать не напряжение, а ток в нагрузке - нити накаливания (подогревателя) в кинескопе и осветительных приборах, при управлении процессами гальванизации и электролиза и для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей.

Описываемый ШИ-стабилизатор тока может быть использован при решении перечисленных задач.

Principaux paramètres techniques

• Tension d'entrée, V......17...18
• Среднее значение выходного тока, А......3
• Частота коммутирующих импульсов, Гц......200
• Ток срабатывания защиты от замыкания, А......20

Принцип действия такого стабилизатора, функциональная схема которого представлена на рис. 1, чрезвычайно прост.

Генератор постоянного тока G1 через измерительный элемент Е1 и коммутатор S1 подключен к нагрузке Rн. Коммутатор управляется формирователем длительности импульса E2. Сигнал включения формирователя (а следовательно, и коммутатора) вырабатывает генератор импульсов G2. При достижении требуемого значения выходного тока сигнал с измерительного элемента Е1 через усилитель A1 воздействует на формирователь E2, который отключает коммутатор. Генератор G2 управляет частотой импульсов, а формирователь E2 - их скважностью. Таким образом, изменяя скважность коммутирующих импульсов, можно регулировать среднее значение выходного тока в цепи нагрузки.

Как видно из рис. 1, ШИ-стабилизатор тока состоит всего из пяти элементов. Но необходимость в некоторых сервисных функциях (защита от замыканий в цепи нагрузки, индикация рабочего и аварийного режимов) несколько усложняет устройство (рис. 2).

(cliquez pour agrandir)

Импульсные помехи входного напряжения сглаживает конденсатор фильтра С1. Поскольку входное напряжение превышает допустимое для питания микросхемы DD1, резистор R22 и стабилитрон VD1 формируют необходимое напряжение, которое дополнительно фильтруют конденсаторы С2 и C3. Генератор на однопереходном транзисторе VT1 вырабатывает импульсы экспоненциальной формы с частотой следования около 200 Гц (рис. 3, диаграмма 1). Частоту импульсов можно регулировать подборкой резистора R1, конденсатора C4, а также изменением сопротивления резистора R2. Транзисторы VT2, VT3 формируют более крутые фронты и спады этих импульсов и доводят их амплитуду до напряжения питания микросхемы (рис. 3, диаграмма 2) для управления триггером (входы S1 и R1 микросхемы DD1). Поскольку при включении напряжения питания задержанный на небольшое время цепью C5L1 импульс, подаваемый на входы S1, S3, S4 триггеров, устанавливает на их выходах 1, 3, 4 высокий уровень, транзистор VT7 закрыт, а открытый транзистор VT8 через резистор R20 подключает к минусу вторичного источника питания базу транзистора VT9. Ток от блока питания начинает проходить по цепи: измерительный резистор R11, транзистор VT9, нагрузка.

После зарядки конденсатора С4 первый импульс от генератора по входу S1 не изменит состояние триггера (S1-R1), на выходе 1 микросхемы остается высокий уровень. Ток нагрузки создает на измерительном резисторе R11 падение напряжения, которое через резисторы R12, R13 приложено к зашунтированному конденсатором С6 эмиттерному переходу транзистора VT5. Форма напряжения на его базе показана на рис. 3, диаграмма 3. В начальный момент конденсатор разряжен, а транзистор VT5 закрыт. Через некоторое время после начала зарядки напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT5 достигает уровня его открывания. Конденсатор С6 разряжается. На резисторе R9, а следовательно, и на входе R1 микросхемы DD1 формируется импульс напряжения (рис. 3, диаграмма 4). На выходе 1 устанавливается низкий уровень, транзистор VT7 открывается и замыкает эмиттерный переход транзистора VT9. Ток через нагрузку прекращается. С приходом от генератора на транзисторе VT1 следующего импульса процесс повторяется. Подстроечным резистором R13 изменяют момент открывания транзистора VT5 и, следовательно, регулируют среднее значение тока нагрузки, форма импульсов которого показана на рис. 3, диаграмма 5. Так как выбранное амплитудное значение выходного тока составляет 6 А, для импульсного тока со скважностью, равной 2, следует отрегулировать его среднее значение 3 А.

Стабилизация тока осуществляется следующим образом. С уменьшением сопротивления нагрузки выходной ток увеличивается. Это вызовет увеличение падения напряжения на измерительном резисторе R11, что приведет к более раннему открыванию транзистора VT5 и уменьшению длительности импульсов выходного тока. В результате среднее значение тока нагрузки останется постоянным, равным 3 А. Аналогично происходит стабилизация при увеличении выходного тока, вызванном повышением питающего напряжения на входе устройства. С уменьшением амплитудного значения тока нагрузки, обусловленным либо уменьшением питающего напряжения, либо увеличением сопротивления нагрузки, скважность импульсов тока уменьшается, и его среднее значение остается прежним.

Функцию защиты стабилизатора от замыканий в нагрузке выполняет узел на транзисторе VT4. В случае увеличения выходного тока до 20 А падение напряжения на резисторе R11 становится достаточным для включения стабилитрона VD2. Открывшийся транзистор VT4 формирует на резисторе R14 импульс напряжения, подаваемый на входы R3, R4 микросхемы DD1. Конденсатор С7, шунтирующий резистор R14, ослабляет импульсные помехи в цепи защиты. На выходе 3 микросхемы появляется низкий уровень. Ранее открытый транзистор VT8 закрывается, исключая прохождение базового тока транзистора VT9. Последующие импульсы по входу S1 микросхемы фиксируют высокий уровень на ее выходе 1 и закрытое состояние транзистора VT7, поэтому транзистор VT9 остается закрытым. Ток в нагрузке прекращается и становится возможным только после выключения и повторного включения стабилизатора.

Поскольку входы микросхемы S3, S4 и R3, R4 объединены попарно, на ее выходах 3 и 4 единичный и нулевой сигналы появляются синхронно. Открытому состоянию транзистора VT8 соответствует высокий уровень на выходе 4; светодиод HL1 выключен. При срабатывании защиты по цепи HL1, R18 протекает ток и светодиод сигнализирует об аварийном режиме.

Для индикации рабочего режима использован транзистор VT6: ток проходит по его коллекторной цепи - последовательно соединенным токоограничительному резистору R21 и светодиоду HL2, свечение которого свидетельствует о протекании тока нагрузки.

В стабилизаторе тока применены постоянные резисторы МЛТ; подстроечные резисторы R2 и R13 - СП3-38б. Резистор R11 может быть либо самодельный проволочный, либо заводского изготовления мощностью не менее 4 Вт. Конденсатор С2 - К50-35, остальные - керамические К10-17-1б, возможна их замена на КМ, КЛС и др. Дроссель L1 - высокочастотный - ДМ-0,2 индуктивностью от 60 до 200 мкГн. Стабилитрон VD1 - любой с напряжением стабилизации 12...14 В. Светодиод HL1 желательно выбрать с красным цветом свечения: АЛ307А, АЛ307АМ, АЛ307Б, АЛ307БМ или серии АЛ102, а светодиод HL2 - зеленым или желтым: АЛ307В-АЛ307Е. Вместо микросхемы К561ТР2 можно установить К564ТР2, если с помощью пинцета предварительно отформовать ее выводы. Однопереходный транзистор - КТ117 с любым буквенным индексом; в крайнем случае его можно заменить на общеизвестный аналог из двух маломощных кремниевых транзисторов различной структуры. Транзисторы КТ208А и КТ312В заменимы на приборы серий КТ361, КТ3107 и КТ315, КТ3102 соответственно, с любым буквенным индексом. По коэффициенту усиления подборка транзисторов не требуется. Мощный составной транзистор КТ825 тоже может быть с любым индексом, но если их несколько, желательно после измерений выбрать с наименьшим напряжением насыщения коллектор-эмиттер при токе коллектора 3...6 А.

Все элементы, за исключением транзистора КТ825, смонтированы на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...1,5 мм размерами 80x45 мм. Транзистор КТ825 устанавливают на теплоотвод с охлаждающей поверхностью около 200 см2.

Для налаживания устройства потребуется мощный лабораторный источник питания с допустимым током не менее 10 А, например Б5-21. Предположим, что при токе в нагрузке I = 6 А напряжение на ней достигает 15 В и более в зависимости от температуры окружающего воздуха (раствора) и концентрации раствора. Из закона Ома легко рассчитать сопротивление эквивалента нагрузки R = U/I = 2,5 Ом. Мощность резистора Р = I ( U = 90 Вт. Этому условию удовлетворяют четыре параллельно соединенных резистора ПЭВТ-25 сопротивлением 10 Ом. Для исключения повреждения элементов устройства большим током налаживание следует проводить в два этапа. На первом - подключают эквивалент нагрузки - резистор МЛТ-2 сопротивлением 100 Ом, ток нагрузки в этом случае составит около 150 мА. Чтобы создать на измерительном резисторе R11 падение напряжения около 1 В, его сопротивление следует выбрать равным 6,8 Ом, мощность - 0,25 Вт.

После подсоединения рассчитанных элементов (R11=6,8 Ом, Rн=100 Ом) начинается первый этап налаживания. Включают питание и измеряют напряжение на стабилитроне VD1, которое должно составлять 12...14 В. С помощью осциллографа контролируют импульсы на базе транзистора VT2, при необходимости резистором R2 регулируют период их следования Т=5 мс. При отсутствии усиленных импульсов на коллекторах транзисторов VT2 и VT3 придется подобрать резистор R5. Затем контролируют импульсы на коллекторе транзистора VT5 и определяют интервал регулирования резистором R13. Осциллографом проверяют наличие и форму импульсов тока на эквиваленте нагрузки: резистором R13 устанавливают форму импульсов "меандр", при этом должен светиться светодиод HL2 "Работа". Изменение напряжения от блока питания должно приводить к изменению скважности импульсов соответствующим образом. Кратковременно резистором сопротивлением 18 Ом шунтируют эквивалент нагрузки (такая нагрузка создает ток в выходной цепи 0,6 А и соответствующее ему падение напряжения на измерительном резисторе 4 В, которое равно падению напряжения на резисторе R11 сопротивлением 0,2 Ом при токе 20 А). Импульсы на нагрузке должны исчезнуть, и включится светодиод HL1 "Авария". После отключения блока питания и повторного включения нормальная работа устройства должна восстановиться. Если защита от замыканий не срабатывает, необходимо подобрать стабилитрон VD2 и резистор R10. На этом первый этап налаживания завершается.

На втором этапе устанавливают резистор R11 с указанным на рис. 2 сопротивлением и подключают эквивалент нагрузки сопротивлением 2,5 Ом. Резистор R20 временно переключают от коллектора транзистора VT8 к его эмиттеру. После включения блока питания измеряют падение напряжения на резисторе R11, нагрузке, участке эмиттер-коллектор транзистора VT9. Оно должно составить 1,2, 15 и 1,5...2,5 В соответственно. Изменяя напряжение на выходе блока питания по моменту вхождения транзистора VT9 в режим насыщения, определяют минимально необходимое напряжение питания устройства. Блок питания (для повышения КПД желательно применить импульсный), с которым предполагают эксплуатировать ШИ-стабилизатор, следует отрегулировать на это напряжение, а затем подключить его вместо лабораторного: падение напряжения на перечисленных элементах должно остаться прежним. Его несоответствие указывает на недостаточную мощность импульсного блока питания. Если мощность блока достаточна, восстанавливают подключение резистора R20, вместо эквивалента нагрузки подсоединяют реальную нагрузку и амперметр на 5 А. Резистором R13 ток нагрузки устанавливают равным 3 А, после чего амперметр можно отключить. Устройство готово к эксплуатации.

Авторы: В.Жуков, В.Косенко, С.Косенко, г.Воронеж

Voir d'autres articles section Concepteur radioamateur.

Lire et écrire utile commentaires sur cet article.

<< Retour

Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :

Cuir artificiel pour émulation tactile 15.04.2024

Dans un monde technologique moderne où la distance devient de plus en plus courante, il est important de maintenir la connexion et un sentiment de proximité. Les récents développements de la peau artificielle réalisés par des scientifiques allemands de l'Université de la Sarre représentent une nouvelle ère dans les interactions virtuelles. Des chercheurs allemands de l'Université de la Sarre ont développé des films ultra-fins capables de transmettre la sensation du toucher à distance. Cette technologie de pointe offre de nouvelles opportunités de communication virtuelle, notamment pour ceux qui se trouvent loin de leurs proches. Les films ultra-fins développés par les chercheurs, d'à peine 50 micromètres d'épaisseur, peuvent être intégrés aux textiles et portés comme une seconde peau. Ces films agissent comme des capteurs qui reconnaissent les signaux tactiles de maman ou papa, et comme des actionneurs qui transmettent ces mouvements au bébé. Les parents touchant le tissu activent des capteurs qui réagissent à la pression et déforment le film ultra-fin. Ce ...>>

Litière pour chat Petgugu Global 15.04.2024

Prendre soin de vos animaux de compagnie peut souvent être un défi, surtout lorsqu'il s'agit de garder votre maison propre. Une nouvelle solution intéressante de la startup Petgugu Global a été présentée, qui facilitera la vie des propriétaires de chats et les aidera à garder leur maison parfaitement propre et bien rangée. La startup Petgugu Global a dévoilé des toilettes pour chats uniques qui peuvent automatiquement chasser les excréments, gardant votre maison propre et fraîche. Cet appareil innovant est équipé de divers capteurs intelligents qui surveillent l'activité des toilettes de votre animal et s'activent pour nettoyer automatiquement après utilisation. L'appareil se connecte au réseau d'égouts et assure une élimination efficace des déchets sans intervention du propriétaire. De plus, les toilettes ont une grande capacité de stockage jetable, ce qui les rend idéales pour les ménages comptant plusieurs chats. La litière pour chat Petgugu est conçue pour être utilisée avec des litières solubles dans l'eau et offre une gamme de ...>>

L’attractivité des hommes attentionnés 14.04.2024

Le stéréotype selon lequel les femmes préfèrent les « mauvais garçons » est répandu depuis longtemps. Cependant, des recherches récentes menées par des scientifiques britanniques de l’Université Monash offrent une nouvelle perspective sur cette question. Ils ont examiné comment les femmes réagissaient à la responsabilité émotionnelle des hommes et à leur volonté d'aider les autres. Les résultats de l’étude pourraient changer notre compréhension de ce qui rend les hommes attrayants aux yeux des femmes. Une étude menée par des scientifiques de l'Université Monash aboutit à de nouvelles découvertes sur l'attractivité des hommes auprès des femmes. Dans le cadre de l'expérience, des femmes ont vu des photographies d'hommes avec de brèves histoires sur leur comportement dans diverses situations, y compris leur réaction face à une rencontre avec une personne sans abri. Certains hommes ont ignoré le sans-abri, tandis que d’autres l’ont aidé, par exemple en lui achetant de la nourriture. Une étude a révélé que les hommes qui faisaient preuve d’empathie et de gentillesse étaient plus attirants pour les femmes que les hommes qui faisaient preuve d’empathie et de gentillesse. ...>>

Nouvelles aléatoires de l'Archive Générateur thermoélectrique flexible pour alimenter des appareils portables 20.04.2014 L'un des principaux inconvénients des appareils portables de plus en plus populaires est leur faible autonomie. Certains utilisateurs refusent même de porter des bracelets et des montres "intelligents" achetés en raison de la nécessité d'une recharge constante. Le développement proposé par des chercheurs de l'Institut coréen des sciences et technologies KAIST peut partiellement résoudre le problème. Les scientifiques ont créé un générateur thermoélectrique portable flexible qui convertit l'énergie thermique du corps humain en électricité grâce à l'utilisation de matériaux thermoélectriques spéciaux. Le produit présenté est constitué d'un tissu de verre imprimé avec une pâte à base de tellurure de bismuth et de tellurure d'antimoine. L'électricité est générée par la différence de température entre la peau humaine et l'environnement. On prétend qu'à partir d'une surface de 10x10 cm, il est possible d'obtenir 40 mW. D'autres tentatives sont en cours pour résoudre le problème de la courte durée de vie de la batterie des appareils portables. Ainsi, la startup Ineda Systems a développé une famille spécialisée de processeurs Dhanush WPU (Wearable Processing Units) qui, par rapport aux puces utilisées aujourd'hui dans les gadgets portables, réduiront jusqu'à 10 fois la consommation d'énergie. On prétend que grâce à la plate-forme Dhanush, les appareils portables pourront fonctionner jusqu'à 30 jours.

Autres nouvelles intéressantes :

▪ Aliments à manger avant de se coucher

▪ Tout-en-un ViewSonic VSD241 avec processeur NVIDIA Tegra 3

▪ Plastique avec mémoire

▪ Remplacement de l'eau pour les batteries lithium-ion

▪ Journaux et Internet : le point de vue d'un écologiste

Fil d'actualité de la science et de la technologie, nouvelle électronique

Matériaux intéressants de la bibliothèque technique gratuite :

▪ section du site destinée au radioamateur-concepteur. Sélection d'articles

▪ article Coffrage avec une pince. Conseils pour le maître de maison

▪ article Quel philosophe est mort volontairement en mangeant comme un prisonnier de camp de concentration ? Réponse détaillée

▪ article Réparation de lignes de câbles et installation de boîtiers de câbles. Instruction standard sur la protection du travail

▪ article Vernis doré pour fer blanc. Recettes et astuces simples

▪ article Le spectateur tient des cartes, mais elles deviennent différentes. Concentrer le secret

Laissez votre commentaire sur cet article :

Toutes les langues de cette page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site

www.diagramme.com.ua
2000-2024