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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Stabilisateur de tension sur un puissant transistor à effet de champ. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Parasurtenseurs L'article décrit un stabilisateur de tension analogique pour une alimentation haute puissance. L'auteur a réussi à améliorer considérablement les paramètres du stabilisateur en utilisant un puissant transistor à effet de champ de commutation comme élément de puissance. Lors de la construction de stabilisateurs de tension à courant élevé, les radioamateurs utilisent généralement des microcircuits spécialisés de la série 142 et similaires, "améliorés" par un ou plusieurs transistors bipolaires connectés en parallèle. Si, à ces fins, un puissant transistor à effet de champ de commutation est utilisé, il sera alors possible d'assembler un stabilisateur à courant élevé plus simple. Le schéma d'une des variantes d'un tel stabilisateur est représenté sur la Fig. 1. Il utilise un puissant transistor à effet de champ IRLR2905 comme transistor de puissance. Bien qu'il soit conçu pour fonctionner en mode commutation, dans ce stabilisateur, il est utilisé en mode linéaire. Le transistor a une très faible résistance de canal à l'état ouvert (0,027 Ohm), fournit un courant allant jusqu'à 30 A à une température du boîtier allant jusqu'à 100 °C, a une transconductance élevée et ne nécessite que 2,5...3 V pour tension de commande à la porte [1]. La puissance dissipée par le transistor peut atteindre 110 W.
Le transistor à effet de champ est contrôlé par une puce stabilisatrice de tension parallèle KR142EN19 (TL431). Son objectif, sa conception et ses paramètres sont décrits en détail dans l'article [2]. Le stabilisateur fonctionne (Fig. 1) comme suit. Lorsque le transformateur réseau T1 est connecté au réseau, une tension alternative d'environ 13 V (valeur efficace) apparaît sur son enroulement secondaire. Il est redressé par le pont de diodes VD1, et une tension constante d'environ 16 V est libérée sur un condensateur de lissage de grande capacité (généralement plusieurs dizaines de milliers de microfarads). Il va au drain du puissant transistor VT1 et à travers la résistance R1 jusqu'à la grille, ouvrant le transistor. Une partie de la tension de sortie via le diviseur R2R3 est fournie à l'entrée du microcircuit DA1, fermant le circuit OOS. La tension à la sortie du stabilisateur augmente jusqu'à ce que la tension à l'entrée de commande du microcircuit DA1 atteigne le seuil, environ 2,5 V. A ce moment, le microcircuit s'ouvre, abaissant la tension à la grille du transistor puissant, c'est-à-dire partiellement en le fermant, et l'appareil passe en mode de stabilisation. Le condensateur C3 accélère la sortie du stabilisateur en mode de fonctionnement. La valeur de la tension de sortie peut être réglée dans la plage de 2,5 à 30 V en sélectionnant la résistance R2 ; sa valeur peut varier dans de larges limites. Les condensateurs C1, C2 et C4 assurent un fonctionnement stable du stabilisateur. Pour la version décrite du stabilisateur, la chute de tension minimale aux bornes du transistor de puissance de régulation VT1 est de 2,5...3 V, bien que ce transistor puisse potentiellement fonctionner à une tension drain-source proche de zéro. Cet inconvénient est dû au fait que la tension de commande vers la grille provient du circuit de drain, donc avec une chute de tension plus faible à ses bornes, le transistor ne s'ouvrira pas, car il doit y avoir une tension positive à la grille d'un transistor ouvert par rapport à la source. Pour réduire la chute de tension aux bornes du transistor de commande, il est conseillé d'alimenter son circuit de grille à partir d'un redresseur séparé avec une tension de 5...7 V supérieure à la tension de sortie du stabilisateur. S'il n'est pas possible de réaliser un redresseur supplémentaire, une diode et un condensateur supplémentaires peuvent être insérés dans l'appareil (Fig. 2).
L’effet d’une modification aussi simple peut être formidable. Le fait est que la tension fournie au drain du transistor est pulsée et comporte une composante variable importante, qui augmente avec l'augmentation de la consommation de courant. Grâce à la diode VD2 et au condensateur C5, la tension de grille sera approximativement égale à la valeur de pulsation maximale, c'est-à-dire peut être de quelques volts de plus que la moyenne ou le minimum. Par conséquent, le stabilisateur fonctionne à une tension drain-source moyenne inférieure. Les meilleurs résultats peuvent être obtenus si la diode VD2 est connectée à un pont redresseur (Fig. 3).
Dans ce cas, la tension aux bornes du condensateur C5 augmentera, car la chute de tension aux bornes de la diode VD2 sera inférieure à la chute de tension aux bornes des diodes en pont, notamment au courant maximum. S'il est nécessaire d'ajuster en douceur la tension de sortie, la résistance constante R2 doit être remplacée par une résistance variable ou d'ajustement. La valeur de la tension de sortie peut être déterminée par la formule Uout = 2,5(1+R2/R3). Il est permis d'utiliser un transistor approprié dans le dispositif de la liste de la feuille de référence ci-dessus, de préférence surligné en jaune. Si vous utilisez, par exemple, IRF840, la valeur minimale de la tension de commande à la porte sera de 4,5...5 V. Les condensateurs sont au tantale de petite taille, les résistances sont MLT, S2-33, P1-4. Diode VD2 - redresseur à faible chute de tension (germanium, diode Schottky). Les paramètres du transformateur, du pont de diodes et du condensateur C1 sont sélectionnés en fonction de la tension et du courant de sortie requis. Bien que le transistor soit conçu pour des courants élevés et une dissipation de puissance élevée, pour réaliser toutes ses capacités, il est nécessaire d'assurer une dissipation thermique efficace. Le transistor utilisé est destiné à être installé sur un radiateur par soudure. Dans ce cas, il est conseillé d'utiliser une plaque de cuivre intermédiaire de plusieurs millimètres d'épaisseur, sur laquelle le transistor est soudé et sur laquelle les pièces restantes peuvent être installées (Fig. 4). Ensuite, une fois l’installation terminée, la plaque peut être placée sur le radiateur. Dans ce cas, la soudure n'est plus nécessaire, puisque la plaque aura une grande surface de contact thermique avec le radiateur.
Si vous utilisez un microcircuit DA1 de type TL431C, des résistances de type P1-12 et les condensateurs à puce correspondants pour le montage en surface, ils peuvent alors être placés sur une carte de circuit imprimé (Fig. 5) constituée d'une feuille de fibre de verre unilatérale. La carte est soudée aux bornes du transistor et collée sur la plaque de cuivre mentionnée avec de la colle. En tant que telle plaque, vous pouvez utiliser, par exemple, un boîtier avec une bride d'un transistor bipolaire haute puissance endommagé, par exemple KT827, en utilisant un montage articulé.
L'établissement d'un stabilisateur revient à régler la valeur requise de la tension de sortie. Il est nécessaire de vérifier l'absence d'auto-excitation de l'appareil dans toute la plage des courants de fonctionnement. Pour cela, les tensions en différents points de l'appareil sont surveillées à l'aide d'un oscilloscope. Si une auto-excitation se produit, alors en parallèle avec les condensateurs C1, C2 et C4, des condensateurs en céramique d'une capacité de 0,1 μF avec des fils d'une longueur minimale doivent être connectés. Ces condensateurs sont placés au plus près du transistor VT1 et de la puce DA1. littérature
Auteur : I. Nechaev, Koursk
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