Äskettäin kiinnostin lineaaristen jännitestabilointipiirien kokoonpanosta. Tällaiset järjestelmät eivät vaadi harvinaisia yksityiskohtia, eikä komponenttien valinta ja viritys myöskään aiheuta erityisiä vaikeuksia. Tällä kertaa päätin koota lineaarisen jännitteen stabilointipiirin TL431 "säädeltyyn zener-diodiin" (mikropiiri). TL431 toimii referenssijännitelähteenä, ja tehoasemassa on voimakas NPN-transistori TO -220-paketissa.
Sisääntulojännitteellä 19 V piiri voi toimia stabiloidun jännitteen lähteenä alueella 2,7-16 V enintään 4A virralla. Vakaaja on suunniteltu moduuliksi, joka on koottu leipätauluun. Se näyttää tältä:
videot:
Vakaaja vaatii tasavirtalähteen. On järkevää käyttää sellaista stabilointiainetta klassisen lineaarisen virtalähteen kanssa, joka koostuu rautamuuntajasta, diodisillasta ja suuresta kondensaattorista. Verkon jännite voi vaihdella kuormasta riippuen, minkä seurauksena jännite muuntajan ulostulossa muuttuu. Tämä piiri tarjoaa vakaan lähtöjännitteen vaihtelevalla syötöllä. Sinun on ymmärrettävä, että alemman tyyppinen vakaaja, samoin kuin itse piirissä, laskee 1-3 V, joten suurin lähtöjännite on aina pienempi kuin tulo.
Periaatteessa kytkentävirtalähteitä voidaan käyttää tämän stabilisaattorin virtalähteenä esimerkiksi 19 V: n kannettavasta tietokoneesta, mutta tässä tapauksessa vakautuksen merkitys on minimaalinen, koska tehtaan kytkentävirtalähteet ja niin edelleen lähtöstabiloitu jännite.
ajo:
Komponenttien valinta
Maksimivirta, jonka TL431-siru voi kulkea itsensä läpi, on dokumentoinnin mukaan 100 mA. Minun tapauksessani rajoitin virran marginaalilla noin 80 mA käyttämällä vastusta R1. On välttämätöntä laskea vastus kaavojen mukaan.
Ensin on määritettävä vastuksen resistanssi. Suurimmalla syöttöjännitteellä 19 V Ohmin lain mukaan vastus lasketaan seuraavasti:
R = U / I = 19 V / 0,08A = 240 ohmia
On tarpeen laskea vastuksen R1 teho:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 ohmia = 1,5 wattia
Käytin Neuvostoliiton 2 watin vastusta
Vastukset R2 ja R3 muodostavat jännitteenjakajan, joka “ohjelmoi” TL431, ja vastus R3 on muuttuva, mikä antaa sinun muuttaa referenssijännitettä, joka sitten toistetaan transistorien kaskadissa. Käytin R2 - 1K ohmia, R3 - 10K ohmia. Vastuksen R2 teho riippuu lähtöjännitteestä. Esimerkiksi lähtöjännitteellä 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0,361 wattia
Käytin 1 watin vastusta.
Vastuksella R4 rajoitetaan virtaa transistorin VT2 perusteella. Luokitus on parempi valita kokeellisesti ohjaamalla lähtöjännitettä. Jos vastus on liian suuri, tämä rajoittaa merkittävästi piirin lähtöjännitettä. Minun tapauksessani se on 100 ohmia, mikä tahansa teho on sopiva.
Päätehotransistorina (VT1) on parempi käyttää transistoreita TO - 220 tai tehokkaammassa kotelossa (TO247, TO-3). Käytin transistoria E13009, ostettu Ali Expressissä. Transistori jännitteeseen 400V asti ja virtaan 12A asti. Tällaiselle piirille korkeajännitetransistori ei ole optimaalisin ratkaisu, mutta se toimii hyvin. Transistori on todennäköisesti väärennös ja 12 A ei seiso, mutta 5-6A on aika. Piirissämme virta on korkeintaan 4A, siksi sopiva tälle piirille. Tässä kaaviossa transistorin on kyettävä vähentämään tehoa jopa 30-35 wattia.
Tehon häviö lasketaan tulo- ja lähtöjännitteen erotuksena kerrottuna keräilyvirralla:
P = (U-lähtö -U-sisääntulo) * I-keräin
Esimerkiksi tulojännite on 19 V, asetamme lähtöjännitteeksi 12 V ja kollektorivirta on 3 A
P = (19V - 12V) * 3A = 21 wattia - tämä on transistorillemme täysin normaali tilanne.
Ja jos jatkamme lähtöjännitteen pienentämistä 6V: iin, kuva on erilainen:
P = (19V-6V) * 3A = 39 wattia, mikä ei ole kovin hyvä TO-220-paketin transistorille (sinun on myös otettava huomioon, että kun transistori suljetaan, virta myös pienenee: 6V: lla virta on noin 2-2,5A, ja ei 3). Tässä tapauksessa on parempi joko käyttää toista transistoria massiivisemmassa tapauksessa tai vähentää tulo- ja lähtöjännitteen eroa (esimerkiksi jos virtalähde on muuntaja, käämitys kääntämällä).
Myös transistorin on oltava nimellisvirta 5A tai enemmän. On parempi ottaa transistori, jonka staattisen virransiirtokerroin on 20. Kiinalainen transistori täyttää nämä vaatimukset täysin. Ennen tiivistämistä piirissä tarkistin sen (virran ja virranhäviön) erityisellä jalustalla.
koska TL431 pystyy tuottamaan korkeintaan 100 mA virtaa, ja transistorin kannan virrankäyttöä varten tarvitaan enemmän virtaa, tarvitset toisen transistorin, joka vahvistaa TL431-sirun ulostulosta tulevan virran toistamalla referenssijännitteen. Tätä varten tarvitsemme transistorin VT2.
Transistorin VT2 on kyettävä syöttämään riittävä virta transistorin VT1 kannalle.
Tarvittava virta on mahdollista karkeasti määrittää transistorin VT1 staattisen virransiirtokerroimen (h21e tai hFE tai β) avulla. Jos haluamme, että ulostulossa on 4 A virta ja staattisen virransiirtokerroin VT1 on 20, niin:
I emäs = I keräin / β = 4 A / 20 = 0,2 A.
Staattinen virransiirtokerroin vaihtelee kollektorivirran mukaan, joten tämä arvo on ohjeellinen. Mittaus käytännössä osoitti, että on tarpeen syöttää noin 170 mA transistorin VT1 kannalle niin, että kollektorivirta on 4A. TO-92-paketin transistorit alkavat lämmetä huomattavasti yli 0,1 A: n virroilla, joten tässä piirissä käytin TO-126-paketin KT815A-transistoria. Transistori on suunniteltu virtaan 1,5A saakka, virransiirron staattinen kerroin on noin 75. Pieni jäähdytyslevy tälle transistorille on sopiva.
Kondensaattoria C3 tarvitaan jännitteen vakauttamiseen transistorin VT1 perusteella, nimellisarvo on 100 μF, jännite 25 V.
Kondensaattoreiden suodattimet asennetaan lähtöön ja tuloon: C1 ja C4 (elektrolyyttinen 25 V: lla, 1000 μF) ja C2, C5 (keraaminen 2-10 μF).
Diodi D1 suojaa transistoria VT1 käänteisvirralta. Diodi D2 tarvitaan suojaamaan transistoria vastaan syöttäessäsi kollektorimoottoreita. Kun virta katkaistaan, moottorit pyörivät hetkeksi ja jarrutilassa toimivat generaattoreina. Tällä tavalla generoitu virta menee vastakkaiseen suuntaan ja voi vaurioittaa transistoria.Diodi sulkee tässä tapauksessa moottorin itselleen eikä virta saavuta transistoria. Vastuksella R5 on pieni kuorma vakauttamisessa joutokäytössä, nimellisarvo 10 k ohmia, mikä tahansa teho.
kokoonpano
Piiri on koottu moduuliksi leipätauluun. Käytin lämpöpatteria kytkentävirtalähteestä.
Tämän kokoisella patterilla ei tulisi kuormittaa virtapiiriä niin paljon kuin mahdollista. Yli 1 A: n virralla on tarpeen korvata jäähdytin massiivisemmalla, puhaltimella puhaltaminen ei myöskään vahingoitu.
On tärkeätä muistaa, että mitä suurempi tulo- ja lähtöjännitteen ero on ja mitä suurempi virta on, sitä enemmän lämpöä syntyy ja sitä enemmän jäähdytystä tarvitaan.
Juottamiseen kesti noin tunti. Periaatteessa olisi hyvä muoto tehdä taulu LUT-menetelmällä, mutta siitä lähtien Tarvitsen vain taulun yhtenä kappaleena, en halunnut tuhlata aikaa suunnittelussa.
Tuloksena on tällainen moduuli:
Asennuksen jälkeen tarkistin ominaisuudet:
Piirillä ei käytännössä ole suojausta (tarkoittaen, että ei ole suojaa oikosululta, suojaa käänteisnapaisuudelta, sujuva käynnistys, virranrajoitus jne.), Joten sitä on käytettävä erittäin huolellisesti. Samasta syystä ei suositella tällaisten järjestelmien käyttöä "laboratorio" virtalähteissä. Tätä tarkoitusta varten valmiit mikropiirit TO-220-paketissa sopivat jopa 5A: n virroille, esimerkiksi KR142EN22A. Tai ainakin tälle piirille on tehtävä lisämoduuli, joka suojaa oikosululta.
Piiriä voidaan kutsua klassiseksi, kuten useimmat lineaariset stabilisaattoripiirit. Nykyaikaisilla pulssipiireillä on monia etuja, esimerkiksi: parempi hyötysuhde, paljon vähemmän lämmitystä, pienemmät mitat ja paino. Samalla lineaarisia piirejä on helpompi hallita aloittelijoille kinkkuille, ja jos tehokkuus ja mitat eivät ole erityisen tärkeitä, ne soveltuvat varsin hyvin toimittamaan laitteita, joilla on vakautettu jännite.
Ja tietysti, mitään ei voida verrata tunteeseen, kun viritin jotakin laitetta kotitekoisesta virtalähteestä, ja aloittelijoiden kinkkujen lineaariset piirit ovat helpommin saavutettavissa, mitä sanotaan.