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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE On se défend... en nutrition. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Protection des équipements contre le fonctionnement d'urgence du réseau, alimentations sans interruption Lors du fonctionnement de l'équipement à partir du secteur, il existe de nombreuses situations où la panne de l'unité d'alimentation "ordonne une longue durée de vie" au reste de l'équipement. Passons au circuit d'alimentation (PSU) illustré à la fig. une.
Un courant alternatif avec une tension de 220 V circule dans le circuit primaire du transformateur T1 via les contacts fermés de l'interrupteur secteur SA1 et le fusible FU1, qui protège le PSU d'une destruction complète en cas de panne du transformateur T1. Le filtre de puissance C5-L1-L2-C6 ne permet pas les interférences du réseau dans l'équipement, et vice versa, les interférences qui se produisent pendant le fonctionnement de l'équipement radio alimenté dans le réseau. Un redresseur et un filtre capacitif sont connectés à l'enroulement secondaire T1, les condensateurs dans lesquels, à des courants de fonctionnement élevés, ont une grande capacité (C9 -100000 uF). Lorsqu'ils sont chargés au moment de la mise sous tension, une très grande impulsion de courant se produit, qui peut non seulement brûler le fusible FU1, mais également percer les diodes de redressement (VD2, VD3), ce qui entraînera la circulation d'un courant alternatif à travers vers les condensateurs de filtrage, échauffement de ces derniers et explosion. Pour se protéger contre cela, le courant de démarrage du bloc d'alimentation doit être limité en connectant la résistance R1 en série à l'enroulement primaire T7, qui après quelques secondes est court-circuité à l'aide des contacts de relais K1.1, évalués (pour la fiabilité) pour un courant de 5 ... 10 A. Le temps de retard à la mise sous tension de l'alimentation est déterminé par la résistance R11 et la capacité C11. Immédiatement après la mise sous tension, C11 shunte l'enroulement du relais K1, l'empêchant de fonctionner. Au fur et à mesure que C11 se charge, la tension à ses bornes augmente et lorsqu'elle atteint la tension d'actionnement du relais K1, ce dernier s'allume et court-circuite R1.1 avec les contacts K7, fournissant un courant de travail dans l'enroulement primaire du transformateur T1. La diode VD7 est conçue pour supprimer les surtensions sur l'enroulement du relais lorsqu'il est déclenché. Il est très pratique d'utiliser des ponts de diodes dans les redresseurs CA, d'autant plus qu'ils sont disponibles sous forme de blocs et qu'ils sont faciles à installer. Cependant, avec une augmentation du courant fourni par le bloc d'alimentation à la charge, la question du "abaissement * de la tension d'alimentation sous charge, qui dans le circuit en pont augmente en raison de deux diodes connectées en série (la chute de tension totale à travers elles est jusqu'à 1.4 V pour les diodes au silicium ou jusqu'à 0,8 V pour les diodes au germanium et Schottky). En changeant le redresseur d'un pont à un circuit à point médian, nous obtenons une chute de tension d'environ 0,7 V pour les diodes au silicium et de 0,3 ... 0,4 V pour les diodes au germanium et Schottky. L'utilisation de diodes Schottky est également justifiée car moins de puissance est dissipée sur celles-ci, ce qui réduit la taille des radiateurs sur lesquels les diodes sont installées à des courants redressés élevés. Il devient plus pratique d'enrouler l'enroulement secondaire d'un transformateur de puissance, car le diamètre du fil d'enroulement diminue (le courant circulant dans chaque moitié de l'enroulement est la moitié du courant total à la sortie du redresseur). Certes, vous devrez enrouler deux fois plus de tours, mais pour une faible tension de sortie, ce n'est pas trop difficile, car il n'y a pas beaucoup de tours. Dans les redresseurs haute tension, il est plus judicieux d'utiliser des ponts redresseurs. Un condensateur (C7, C8) est connecté en parallèle à chaque diode de redressement. Ces condensateurs protègent le bloc d'alimentation du fond dit "multiplicatif", lorsque les diodes de redressement réagissent aux interférences RF du réseau comme des antennes. Pour le fonctionnement du transistor de régulation d'un stabilisateur linéaire série après le filtre, une certaine différence de tension collecteur-émetteur minimale pour les transistors bipolaires (BT) ou drain-source pour les transistors à effet de champ (FET) est requise, à laquelle ils fonctionnent toujours . Dans le cas des BT puissants, il s'agit de 3 ... 5 V, et pour les FET puissants - 0,5 ... 3 V. Il s'ensuit qu'avec un courant de charge maximal de 30 A et une tension de sortie du stabilisateur de 13,8 V, la tension à la source du transistor VT2 ne doit pas descendre en dessous de 13,8 + 0,5 = 14,3 (B). Ainsi, il est possible de sélectionner la capacité minimale requise C9 dans le bloc d'alimentation fini en chargeant sa sortie avec un courant maximal (par exemple, 30 A) et en mesurant la chute de tension aux bornes du transistor de régulation. La fourniture de cette tension, bien sûr, ne fera pas de mal dans le sens de compenser une diminution de la tension du secteur, mais elle se heurte à une augmentation de la puissance dissipée sur le transistor VT2, ce qui entraînera la nécessité d'augmenter le taille du radiateur sur lequel ce transistor est installé. En effet, à un courant de 30 A et une chute de tension de 0,5 V, 2-0,5 \u30d 15 (W) est dissipé sur VT3, et au même courant, mais une chute de 3 V - 30 90 \uXNUMXd XNUMX (W ). La différence est très significative ! Le schéma du stabilisateur décrit (sans protection) est emprunté à [1] (des détails supplémentaires continuent les désignations de référence de l'original). Les caractéristiques de haute qualité du stabilisateur donné sont dues à l'utilisation d'un puissant transistor à effet de champ à canal p IRL2505. Pour augmenter le coefficient de stabilisation dans le bloc d'alimentation, une "diode Zener réglable" est utilisée - le microcircuit TL431 (l'analogue domestique est KR142EN19). Ce microcircuit est produit dans le boîtier TO-92 (Fig. 2). La structure interne du CI est illustrée à la fig. 3, et les paramètres maximaux admissibles sont indiqués dans le tableau. Les caractéristiques de contrôle du TL431 sont données par les graphiques de la fig. 4.
Le transistor VT1 dans l'alimentation (Fig. 1) est une diode zener assortie VD1 stabilise la tension dans son circuit de base. La tension de sortie du stabilisateur peut être calculée par la formule : Uout=2.5(1+R5/R6) Le stabilisateur fonctionne comme suit. Supposons que lorsque la charge est connectée, la tension de sortie du stabilisateur a diminué. Ensuite, la tension diminuera également au milieu du diviseur R5-R6. Puce DA1. en tant que stabilisateur parallèle, il consommera moins de courant, et la chute de tension sur sa charge (résistance R2) diminuera. Cette résistance est dans la cible d'émetteur du transistor VT1, donc, avec une tension stabilisée basée sur VT1, le transistor se fermera, fournissant une augmentation de la tension à la grille du transistor de régulation VT2, qui s'ouvrira davantage et compensera le chute de tension à la sortie de l'alimentation. La résistance R6 définit la tension de sortie. Diode Zener VD6, connectée entre la source et la grille VT2. sert à protéger le FET contre le dépassement de la tension grille-source autorisée et est un élément indispensable dans les stabilisateurs avec une tension d'entrée accrue (à partir de 15 V et plus). Le stabilisateur est bon pour tout le monde, mais que se passe-t-il si le courant de charge dépasse la valeur limite du transistor de régulation (un court-circuit se produit) ? Obéissant à l'algorithme de son travail, VT2 s'ouvrira complètement, puis échouera en raison d'une surchauffe du canal. Pour limiter le courant maximal traversant le FET, vous pouvez choisir le mode de fonctionnement du transistor VT1. mais il est encore plus sûr d'appliquer une protection spéciale. Par exemple, sur un optocoupleur, comme décrit dans [2]. Cette protection est présentée sous une forme légèrement modifiée dans le BP proposé. Le stabilisateur paramétrique sur la diode zener VD4 fournit une tension de 6,2 8. Pour une plus grande stabilité de cette tension, en utilisant la résistance de charge R8, le point de fonctionnement VD4 est rapproché du milieu de sa caractéristique (IVD410 mA). Le bruit de la diode Zener est bloqué par le condensateur SU. La tension de sortie du stabilisateur est comparée à la tension de référence obtenue à travers la chaîne: LED de l'optocoupleur VU 1 - diode VD5-résistance de limitation R10. Tant que la tension de sortie du stabilisateur est supérieure (plus négative) que la référence, la diode VD5 est verrouillée, aucun courant ne circule dans la LED. Si les bornes de sortie sont court-circuitées sur la sortie droite (selon le schéma) de la résistance R10, la tension négative disparaîtra, la référence ouvrira la diode VD5, la LED optocoupleur s'allumera, le phototriac optocoupleur fonctionnera, qui fermera la porte VT2 avec une source, et le transistor se fermera. Le courant de sortie du stabilisateur s'arrêtera. Pour mettre le bloc d'alimentation en service, éteignez-le à l'aide de l'interrupteur d'alimentation SA1. supprimez le court-circuit et rallumez-le. La protection revient à son état d'origine. L'utilisation de tels stabilisateurs sur le FET rend inutile le circuit de protection contre les surtensions résultant du claquage du transistor de régulation, puisqu'ici cette tension n'augmentera que de 0.5 ... 1 V. Pour des équipements plus critiques, on peut proposer un "hard " circuit limiteur, appelé en occident " crow bar ". Le principe de protection lorsque la tension de seuil réglée à la sortie du stabilisateur est dépassée consiste à griller le fusible connecté en série avec la charge à l'aide d'un puissant thyristor. Si désiré, une telle protection peut être introduite dans d'autres stabilisants. Le stabilisateur est placé sur un circuit imprimé de 52x55 mm. Le dessin de la planche est illustré à la fig. 5, et l'emplacement des éléments est sur la fig. 6. Dans la fig. 1, ce nœud est entouré d'un trait pointillé. Le panneau est en fibre de verre double face avec une épaisseur de 1...1.5 mm. Le foil sous la planche est relié au rail négatif du stabilisateur. Les conclusions libres de l'optocoupleur VU1 ne peuvent pas être soudées. Des pièces de protection supplémentaires peuvent être montées par montage en surface, en utilisant comme crémaillères, par exemple, des patchs en feuille de fibre de verre collés au radiateur VT2. Comme K1 dans le bloc d'alimentation, vous pouvez utiliser le relais RES9 avec un enroulement de 12 V, en connectant ses groupes de contacts en parallèle. Le filtre secteur se compose de deux condensateurs d'une capacité de 0,01 microfarads pour une tension de fonctionnement de 630 V et de deux bobines connectées entre eux. Les bobines sont enroulées avec un cordon d'alimentation plat sur une tige de ferrite d'un diamètre de 8 ... 10 mm et d'une longueur de 140 .... 160 mm à partir de l'antenne magnétique du récepteur radio. Le même enroulement simultané de bobines sur un anneau de ferrite avec une perméabilité de 2000 ... 10000 et un diamètre de 32 ... 60 mm est possible avant le remplissage. Le transformateur d'une telle alimentation doit avoir une puissance globale Rg de l'ordre de 500 watts. En fait, comptons. La tension de sortie du stabilisateur est de 13.8 V, le courant maximum est de 30 A. La chute de tension aux bornes du transistor de commande, des diodes et des fils de connexion totalisera environ 1 V. La puissance sur l'enroulement secondaire du transformateur T1 P sera: P \u13.8d (1 + 30) 444 \u1d 10 ( W) Nous prenons en compte les pertes pour la remagnétisation du noyau T44,4 - 444%. ou 44.4 watts. Alors Pg=488,4+500=1 (W). Le reste /P, jusqu'à 1 W, nous le laisserons en réserve pour la propre consommation du bloc d'alimentation. La section d'âme S, par exemple, pour l'âme en forme de W T2, sera : S = (P) 22,4/2 = 500 (cm220). Le courant dans l'enroulement primaire sera de 2.27/1 = 0.8 (A). Diamètre du fil primaire : d1=2(I)0.8/1,5= 1,2-30= 15 (mm). De même, on considère le diamètre du fil de l'enroulement secondaire, étant donné que dans le circuit de redressement à point milieu, le courant dans les demi-enroulements secondaires est moitié moins (pas 16, mais 2 A). Prenons une petite marge , y compris pour les "besoins propres" du PSU. et nous supposerons qu'un courant de 0.8 A "parcourt" les enroulements secondaires, d'où le diamètre du fil : d16 = 1(2)3.2/1 = 1(MM). L'utilisation de fils d'une section plus petite entraînera une augmentation du "rabattement" de la tension à l'entrée du stabilisateur, ce qui ne vous permettra pas d'obtenir le courant maximal du bloc d'alimentation. pour lequel il est conçu. Le calcul du nombre de tours du transformateur pour notre cas n'est pas non plus difficile. Le nombre de tours dans les enroulements T1 pour XNUMX V - wXNUMX : w1 = 50/S = 50/22,36 = 2.24. Nombre de tours d'enroulement I -W1 : W1=w1Ui= 2.24-220= 493 (tour), enroulements 2 (enroulements secondaires identiques - deux) - W2 : W2 \u1d w2U2,24 \u14,8d 33-XNUMX \uXNUMXd XNUMX (tour). Pour améliorer les paramètres du bloc d'alimentation après avoir enroulé les enroulements secondaires, il est impératif d'équilibrer les tensions de sortie T1 afin que les deux moitiés de l'enroulement secondaire donnent exactement la même tension. Avant d'assembler le bloc d'alimentation, assurez-vous de vérifier les valeurs nominales de toutes les pièces et leur état de fonctionnement. Parallèlement à tous les condensateurs à oxyde, les condensateurs non polaires d'une capacité de 0,1 ... 0,22 μF doivent être soudés directement à leurs bornes. Lors de l'utilisation du bloc d'alimentation en tant que laboratoire, il est plus pratique d'afficher l'axe R6 sur le panneau avant de l'appareil et également d'équiper le bloc d'alimentation de têtes de mesure pour mesurer la tension et le courant. L'apparence de mon bloc est illustrée à la Fig. 7. Lorsque vous travaillez avec un équipement de transmission radio, les interférences avec des parties du stabilisateur et des fils doivent être exclues. Aux bornes de sortie du bloc d'alimentation, il est recommandé d'activer un filtre similaire à un filtre de réseau (Fig. 1), à la seule différence que les bobines doivent être enroulées sur un anneau de ferrite ou un tube de ferrite, utilisé dans les anciens moniteurs et étrangers. -fait des téléviseurs, et ne contient que 2 à 3 tours de fil isolé de grande section, et les condensateurs sont conçus pour une tension de fonctionnement inférieure. Sources d'information
Auteur : V.Besedin, UA9LAQ, Tyumen
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