Disjoncteur de courant de charge basse tension. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Le disjoncteur proposé ci-dessous se distingue des dispositifs similaires ayant un objectif similaire par la faible chute de tension aux bornes de l'élément de commutation ouvert et la faible consommation de courant inhérente pendant la partie de la période de fonctionnement lorsque cet élément est fermé.

Le disjoncteur est capable de fonctionner dans une large gamme de courant de charge - de quelques milliampères à des dizaines d'ampères à une fréquence allant de fractions de hertz à des dizaines de kilohertz. Une lampe à incandescence, une LED avec une résistance de limitation de courant, une tête dynamique, une sirène de voiture, un enroulement de relais ou un transformateur et d'autres consommateurs de courant peuvent être utilisés comme charge.

Fig. 1

Le schéma de principe de l'interrupteur est illustré à la fig. 1. Sur le transistor à effet de champ VT1 et les éléments logiques DD1.1, DD1.2, un générateur d'impulsions rectangulaire est construit. Leur taux de répétition est défini par la résistance R3 et le condensateur C2, et la résistance R4 et la diode VD1 fournissent un rapport cyclique d'impulsion égal à deux. La résistance R5 forme un circuit OS positif, ce qui augmente la vitesse de commutation des éléments de la puce DD1.

Cette construction du générateur réduit considérablement le courant consommé par la puce DD1, puisque seul le transistor VT1 fonctionne en mode linéaire. De plus, cela simplifie grandement le circuit de réglage de fréquence.

Le nœud sur les transistors VT2, VT3 bloque le fonctionnement du disjoncteur lorsque la tension d'alimentation descend en dessous de 8 V. Ceci est nécessaire pour éviter la surchauffe du puissant transistor à effet de champ VT4 en raison de son ouverture incomplète et de sa faible tension d'alimentation.

Lorsque la tension d'alimentation diminue, la jonction d'émetteur du transistor VT3, qui fonctionne comme une diode Zener, se ferme, suivie du transistor VT2. Le niveau haut à l'entrée inférieure de l'élément DD1.2 selon le circuit est remplacé par un niveau bas, à la suite de quoi le fonctionnement du générateur s'arrête dans une position où la sortie des éléments DD1.3, DD1.4. 4 est faible. Le transistor VTXNUMX est fermé, le courant ne circule pas dans la charge.

La résistance R9 améliore le démarrage du générateur avec une augmentation progressive de la tension d'alimentation. Les condensateurs C4, C5 protègent l'unité de commande du générateur contre les interférences.

Les noeuds disjoncteurs courant faible sont alimentés par un stabilisateur paramétrique monté sur les éléments R11, VD2, VD3. La diode VD4 protège l'appareil contre l'inversion de polarité d'urgence de la tension d'alimentation. Lorsque la charge RH est désexcitée, le condensateur C4 accumule l'énergie nécessaire pour maintenir la tension grille-source du transistor VT10 à un niveau d'au moins XNUMX V pendant les intervalles de temps où il est ouvert et la tension d'alimentation du disjoncteur est fermée à zéro.

A la tension d'alimentation nominale, les diodes Zener VD2, VD3 sont fermées et n'augmentent pas le courant consommé par l'interrupteur, qui ne dépasse pas 300 μA pendant les pauses lorsque la charge n'est pas alimentée. La varistance RU1 protège le transistor à effet de champ VT4 des surtensions créées par la composante inductive de la charge (par exemple, l'enroulement du transformateur élévateur du convertisseur de tension pour une lampe fluorescente ou un lustre Chizhevsky). L'insert fusible FU1 protège le transistor VT4 d'une surcharge avec un courant trop élevé.

L'appareil est assemblé de manière articulée sur un circuit imprimé de 64x45 mm. Toutes les résistances - MLT, C1 -4 ou importées. Condensateur SZ - importé, C2 - tout film de petite taille, par exemple K73-17, le reste - tout.

Au lieu des diodes 1N4148, n'importe laquelle des séries KD521, KD522, KD103 fera l'affaire. Les diodes Zener KS168A peuvent être remplacées par KS407D, 1N4736A. Nous remplacerons le transistor à effet de champ KP501A par l'une des séries KP501, KP502, KP504 ou importé ZVN2120, BSS88. Au lieu de 2SA933, n'importe quel transistor p-n-p de la série B89012, KT3107 fera l'affaire. Le transistor KT645B peut être remplacé par n'importe laquelle des séries KT645, KT315. Ils ont généralement une tension de claquage d'avalanche de la jonction d'émetteur d'environ 7 V, tandis que les transistors de la série KT3102 sont d'environ 8 V et, par exemple, les 2SC3330, 2SC1740 importés sont d'environ 9 ... 10 V. Plus cette tension est basse, plus la tension d'alimentation est basse, plus le générateur ne fonctionne plus. Lors du remplacement des transistors, il ne faut pas oublier les différences de brochage.

Le transistor à effet de champ IRFZ30 a une résistance de canal ouvert ne dépassant pas 0,05 ohms, est conçu pour une tension drain-source de 50 V, un courant de drain maximal de 30 A et peut dissiper une puissance allant jusqu'à 90 W. Il peut être remplacé par IRFZ34, IRFZ42. Le brochage de ces transistors est le même.

Au lieu de CNR07D470K, les varistances FNR-05K470, FNR-07K470 conviennent.

Avec les valeurs nominales des éléments C2, R3, R4 indiquées sur le schéma, la fréquence de commutation du disjoncteur est d'environ 1 Hz, ce qui convient, par exemple, à son fonctionnement dans le système d'alarme de voiture, les indicateurs de direction, dans l'éclairage du Nouvel An . Avec un condensateur C2 d'une capacité de 470 pF, la fréquence du générateur augmentera à 2 kHz, puis, à une tension d'alimentation de 12 V, l'interrupteur pourra être chargé avec l'enroulement secondaire du transformateur de son TV-ZSh (son magnétique le circuit doit être complètement démonté et remonté, en plaçant les plaques "chevauchées") d'un téléviseur à tube semi-conducteur , et une lampe à incandescence d'une puissance de 15 ... 25 W pour une tension de 20 V connectée à l'enroulement primaire de ce transformateur brillera de toute sa chaleur. A ce titre, l'interrupteur peut être utilisé comme convertisseur de tension, par exemple pour alimenter un fer à souder électrique basse tension basse puissance.
S'il est nécessaire pour une raison ou une autre de modifier le rapport cyclique des impulsions du générateur, cela peut être mis en œuvre en sélectionnant la résistance R4.

Le dispositif décrit peut également fonctionner à une tension d'alimentation supérieure à 12 V, il suffit de sélectionner une résistance R11 d'une résistance telle que le courant traversant les diodes Zener VD2, VD3 soit proche de la valeur nominale. Ainsi, par exemple, à une tension d'alimentation de 24 V, la résistance de cette résistance doit être égale à 3,6 kOhm et la puissance de dissipation doit être d'au moins 1 W.

Plus la fréquence de fonctionnement du hacheur est élevée, plus la perte de puissance pour le transistor de commutation VT4 est importante. Cela nécessitera son installation sur un dissipateur thermique avec une plus grande surface de dissipateur thermique.

Une photo de l'une des options de conception de l'interrupteur de courant est illustrée à la fig. 2.

littérature

1. Kozhurov A. Commutateur de charge. - Radio, 1991, n° 7, p. 37-39.
2. Chudnov V., Dialectov V. Fonctionnement d'un interrupteur avec une charge à faible courant. - Radio, 1997, n° 11, p. 53.

Auteur : A.Butov, village de Kurba, région de Yaroslavl ; Publication : radioradar.net

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