سوالات تستی یکسو کننده شبکه - تثبیت کننده ولتاژ و جریان

هنگام توسعه یک منبع تغذیه قابل تنظیم بدون مبدل فرکانس بالا، توسعه دهنده با این مشکل مواجه می شود که با حداقل ولتاژ خروجی و جریان بار زیاد، مقدار زیادی توان توسط تثبیت کننده روی عنصر تنظیم کننده تلف می شود. تا به حال، در بیشتر موارد، این مشکل به این ترتیب حل می شد: آنها چندین ضربه در سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور قدرت ایجاد کردند و کل محدوده تنظیم ولتاژ خروجی را به چندین زیرمجموعه تقسیم کردند. این اصل در بسیاری از منابع تغذیه سریال، به عنوان مثال، UIP-2 و موارد مدرن تر استفاده می شود. واضح است که استفاده از منبع تغذیه با زیر باندهای متعدد پیچیده تر می شود و همینطور کنترل از راه دورچنین منبع انرژی، به عنوان مثال، از یک کامپیوتر.

به نظر من راه حل استفاده از یکسو کننده کنترل شده روی تریستور است، زیرا می توان منبع تغذیه ای را که با یک دکمه برای تنظیم ولتاژ خروجی یا با یک سیگنال کنترلی با محدوده تنظیم ولتاژ خروجی از صفر (یا) کنترل می شود، ایجاد کرد. تقریباً از صفر) تا حداکثر مقدار. چنین منبع انرژی می تواند از قطعات تجاری موجود ساخته شود.

تا به امروز، یکسو کننده های کنترل شده با تریستور در کتاب های مربوط به منابع تغذیه با جزئیات بسیار توضیح داده شده است، اما در عمل به ندرت در منابع تغذیه آزمایشگاهی استفاده می شوند. آنها همچنین به ندرت در طرح های آماتور یافت می شوند (البته به جز برای شارژرهای باتری ماشین). امیدوارم این کار به تغییر این وضعیت کمک کند.

در اصل، مدارهای شرح داده شده در اینجا می توانند برای تثبیت ولتاژ ورودی یک مبدل فرکانس بالا استفاده شوند، به عنوان مثال، همانطور که در تلویزیون های "Electronics Ts432" انجام می شود. مدارهای نشان داده شده در اینجا همچنین می توانند برای ساخت منابع تغذیه آزمایشگاهی یا شارژر استفاده شوند.

من شرحی از کارم را نه به ترتیبی که آن را انجام داده ام، بلکه به شیوه ای کم و بیش منظم ارائه می دهم. بیایید ابتدا در نظر بگیریم سوالات عمومیسپس طرح‌های «ولتاژ پایین» مانند منابع تغذیه مدارهای ترانزیستوری یا شارژ باتری‌ها و سپس یکسوکننده‌های «ولتاژ بالا» برای تغذیه مدارهای لوله خلاء.

عملکرد یکسو کننده تریستور با بار خازنی

ادبیات توصیف می کند تعداد زیادیتنظیم کننده های قدرت تریستور که بر روی جریان متناوب یا ضربانی با بار فعال (مثلاً لامپ های رشته ای) یا القایی (مثلاً موتور الکتریکی) کار می کنند. بار یکسو کننده معمولاً فیلتری است که در آن از خازن ها برای صاف کردن امواج استفاده می شود، بنابراین بار یکسو کننده می تواند ماهیت خازنی داشته باشد.

بیایید عملکرد یک یکسو کننده را در نظر بگیریم تنظیم کننده تریستوربرای بار مقاومتی-خازنی نمودار چنین تنظیم کننده ای در شکل نشان داده شده است. 1.

برنج. 1.

در اینجا، به عنوان مثال، یکسو کننده تمام موج با نقطه میانی نشان داده شده است، اما همچنین می توان آن را با استفاده از مدار دیگری، به عنوان مثال، یک پل، ساخت. گاهی اوقات تریستورها علاوه بر تنظیم ولتاژ در بار U n آنها همچنین عملکرد عناصر یکسو کننده (دریچه) را انجام می دهند، با این حال، این حالت برای همه تریستورها مجاز نیست (تریستورهای KU202 با برخی حروف اجازه عملکرد به عنوان دریچه را می دهند). برای وضوح ارائه، فرض می کنیم که تریستورها فقط برای تنظیم ولتاژ در سراسر بار استفاده می شوند. U n ، و صاف کردن توسط دستگاه های دیگر انجام می شود.

اصل عملکرد یک تنظیم کننده ولتاژ تریستور در شکل 1 نشان داده شده است. 2. در خروجی یکسو کننده (نقطه اتصال کاتدهای دیودها در شکل 1)، پالس های ولتاژ به دست می آید (نیمه موج پایینی موج سینوسی "روشن" شده است)، نشان داده شده است.تو راست . فرکانس ریپل f p در خروجی یکسو کننده تمام موج برابر است با دو برابر فرکانس شبکه، یعنی 100هرتز وقتی از برق 50 تغذیه می شودهرتز . مدار کنترل، پالس‌های جریان (یا نور در صورت استفاده از اپتوتریستور) را با تاخیر خاصی به الکترود کنترل تریستور می‌رساند. t z نسبت به آغاز دوره ضربان، یعنی لحظه ای که ولتاژ یکسو کنندهتو راست برابر صفر می شود.

برنج. 2.

شکل 2 برای موردی است که تاخیر وجود دارد t z بیش از نیمی از دوره ضربان است. در این حالت مدار بر روی بخش برخوردی یک موج سینوسی کار می کند. چگونه تاخیر بیشتردر لحظه روشن شدن تریستور، ولتاژ یکسو شده کمتر خواهد بود U n در بار ریپل ولتاژ بار U n صاف شده توسط خازن فیلتر C f . در اینجا و در زیر، هنگام در نظر گرفتن عملکرد مدارها، ساده سازی هایی انجام می شود: مقاومت خروجی ترانسفورماتور قدرت برابر با صفر در نظر گرفته می شود، افت ولتاژ در سراسر دیودهای یکسو کننده در نظر گرفته نمی شود، و زمان روشن شدن تریستور در نظر گرفته نشده است. به نظر می رسد که شارژ مجدد ظرفیت فیلتر C f گویی فورا اتفاق می افتد در واقع، پس از اعمال یک پالس ماشه به الکترود کنترل تریستور، شارژ خازن فیلتر مدتی طول می کشد، اما معمولاً بسیار کمتر از دوره ضربان T p است.

حال تصور کنید که تاخیر در روشن کردن تریستور وجود دارد t z برابر با نیمی از دوره ضربان است (شکل 3 را ببینید). سپس تریستور وقتی روشن می شود که ولتاژ در خروجی یکسو کننده از حداکثر عبور کند.

برنج. 3.

در این مورد، ولتاژ بار U n همچنین بزرگترین خواهد بود، تقریباً مانند این است که هیچ تنظیم کننده تریستوری در مدار وجود نداشته باشد (از افت ولتاژ در تریستور باز غفلت می کنیم).

اینجاست که با مشکل مواجه می شویم. فرض کنید می خواهیم ولتاژ بار را از تقریباً صفر به بالاترین مقداری که می توان از ترانسفورماتور قدرت موجود به دست آورد، تنظیم کنیم. برای انجام این کار، با در نظر گرفتن فرضیات قبلی، لازم است پالس های ماشه ای را دقیقاً در لحظه ای کهتو راست از یک حداکثر عبور می کند، یعنی. t z = T p /2. با در نظر گرفتن این واقعیت که تریستور فوراً باز نمی شود، اما خازن فیلتر شارژ می شود. C f همچنین نیاز به زمان دارد، پالس آغازگر باید زودتر از نیمی از دوره نبض ارسال شود، یعنی. t z< T п /2. مشکل این است که، اولاً، دشوار است بگوییم چقدر زودتر، زیرا به عواملی بستگی دارد که در نظر گرفتن دقیق آنها هنگام محاسبه دشوار است، به عنوان مثال، زمان روشن شدن یک نمونه تریستور معین یا کل (در نظر گرفتن مقاومت خروجی ترانسفورماتور قدرت را در نظر بگیرید. ثانیاً، حتی اگر مدار کاملاً دقیق محاسبه و تنظیم شود، زمان تأخیر روشن شدن t z ، فرکانس شبکه و در نتیجه فرکانس و دورهتی ص امواج، زمان روشن شدن تریستور و سایر پارامترها ممکن است در طول زمان تغییر کنند. بنابراین، به منظور به دست آوردن بالاترین ولتاژ در بار U n تمایل به روشن کردن تریستور خیلی زودتر از نیمی از دوره ضربان وجود دارد.

بیایید فرض کنیم که ما این کار را انجام دادیم، یعنی زمان تاخیر را تنظیم کردیم t z T p /2 بسیار کمتر. نمودارهایی که عملکرد مدار را در این مورد مشخص می کنند در شکل نشان داده شده است. 4. توجه داشته باشید که اگر تریستور قبل از نیم چرخه باز شود، تا زمانی که فرآیند شارژ خازن فیلتر به پایان برسد، در حالت باز می ماند. C f (نبض اول را در شکل 4 ببینید).

برنج. 4.

به نظر می رسد که برای یک زمان تاخیر کوتاه t z نوسانات ولتاژ خروجی رگولاتور ممکن است رخ دهد. اگر در لحظه اعمال پالس ماشه به تریستور، ولتاژ روی بار رخ دهد. U n ولتاژ بیشتری در خروجی یکسوساز وجود داردتو راست . در این حالت تریستور تحت ولتاژ معکوس قرار دارد و تحت تأثیر یک پالس ماشه باز نمی شود. ممکن است یک یا چند پالس ماشه از دست برود (نبض دوم را در شکل 4 ببینید). روشن شدن بعدی تریستور زمانی رخ می دهد که خازن فیلتر تخلیه شود و در لحظه اعمال پالس کنترل، تریستور تحت ولتاژ مستقیم قرار می گیرد.

احتمالاً خطرناک‌ترین مورد زمانی است که هر دومین نبض از دست می‌رود. در این صورت از سیم پیچ ترانسفورماتور قدرت عبور می کند دی سی، تحت تأثیر آن ممکن است ترانسفورماتور از کار بیفتد.

برای جلوگیری از ظهور یک فرآیند نوسانی در مدار تنظیم کننده تریستور، احتمالاً می توان کنترل پالس تریستور را رها کرد، اما در این حالت مدار کنترل پیچیده تر یا غیراقتصادی می شود. بنابراین، نویسنده یک مدار تنظیم کننده تریستور ایجاد کرد که در آن تریستور به طور معمول توسط پالس های کنترل فعال می شود و هیچ فرآیند نوسانی رخ نمی دهد. چنین نموداری در شکل نشان داده شده است. 5.

برنج. 5.

در اینجا تریستور بر روی مقاومت راه اندازی بارگذاری می شود R p و خازن فیلتر C R n از طریق دیود راه اندازی متصل می شود VD p . در چنین مداری، تریستور بدون توجه به ولتاژ خازن فیلتر راه اندازی می شود C f پس از اعمال یک پالس ماشه به تریستور، جریان آند آن ابتدا از مقاومت ماشه عبور می کند. R p و سپس هنگامی که ولتاژ روشن است R p از ولتاژ بار تجاوز خواهد کرد U n ، دیود راه اندازی باز می شود VD p و جریان آند تریستور خازن فیلتر را شارژ می کندج . مقاومت R p چنین مقداری برای اطمینان از راه اندازی پایدار تریستور با حداقل زمان تاخیر پالس ماشه انتخاب می شود. t z . واضح است که مقداری قدرت در مقاومت راه اندازی بیهوده از بین می رود. بنابراین در مدار فوق ترجیح داده می شود از تریستورهایی با جریان نگهدارنده کم استفاده شود، سپس امکان استفاده از مقاومت راه اندازی زیاد و کاهش تلفات برق وجود خواهد داشت.

طرح در شکل 5 این عیب را دارد که جریان بار از یک دیود اضافی عبور می کند VD p ، که در آن بخشی از ولتاژ تصحیح شده بیهوده از بین می رود. این اشکال را می توان با اتصال یک مقاومت راه اندازی از بین برد R p به یکسو کننده جداگانه مدار با یکسو کننده کنترل جداگانه که مدار راه اندازی و مقاومت راه اندازی از آن تغذیه می شود R p در شکل نشان داده شده است. 6. در این مدار، دیودهای یکسو کننده کنترل می توانند کم مصرف باشند زیرا جریان بار فقط از طریق یکسو کننده قدرت جریان می یابد.

برنج. 6.

منبع تغذیه ولتاژ پایین با رگولاتور تریستور

در زیر شرحی از چندین طرح از یکسو کننده های ولتاژ پایین با رگولاتور تریستور ارائه شده است. هنگام ساخت آنها، مدار یک تنظیم کننده تریستور را که در دستگاه هایی برای شارژ باتری ماشین استفاده می شود، به عنوان پایه در نظر گرفتم (شکل 7 را ببینید). این طرح با موفقیت توسط رفیق فقید من A.G. Spiridonov استفاده شد.

برنج. 7.

عناصر دایره شده در نمودار (شکل 7) روی یک برد مدار چاپی کوچک نصب شدند. چندین طرح مشابه در ادبیات شرح داده شده است. تفاوت های اصلی عبارتند از:

1. از خازن های زمان بندی با ظرفیت های مختلف استفاده می شود، یعنی به جای 0.5متر F قرار دهید 1 متراف و بر این اساس، یک مقاومت متغیر با مقدار متفاوت. برای راه اندازی مطمئن تریستور در مدارهایم، از خازن 1 استفاده کردممتراف.

2. به موازات خازن زمان بندی، نیازی به نصب مقاومت ندارید (3ک دبلیودر شکل 7). واضح است که در این حالت ممکن است مقاومت متغیر در 15 مورد نیاز نباشدک دبلیو، و با ابعاد متفاوت. من هنوز تأثیر مقاومت موازی با خازن زمان بندی را بر پایداری مدار پیدا نکرده ام.

3. بیشتر مدارهای توصیف شده در مقالات از ترانزیستورهای نوع KT315 و KT361 استفاده می کنند. گاهی اوقات آنها از کار می افتند، بنابراین در مدارهایم از ترانزیستورهای قوی تری از انواع KT816 و KT817 استفاده کردم.

4. به نقطه اتصال پایهجمع کننده pnp و npn ترانزیستورها، تقسیم کننده ای از مقاومت ها با مقدار متفاوت را می توان متصل کرد (10ک دبلیوو 12 کیلو دبلیودر شکل 7).

5. یک دیود را می توان در مدار الکترود کنترل تریستور نصب کرد (نمودار زیر را ببینید). این دیود تأثیر تریستور بر مدار کنترل را از بین می برد.

نمودار (شکل 7) به عنوان نمونه آورده شده است شارژرها: بررسی اطلاعات برای علاقه مندان به خودرو / Comp. A. G. Khodasevich, T. I. Khodasevich - M.:NT Press, 2005. این کتاب از سه بخش تشکیل شده است که تقریباً تمام شارژرهای تاریخ بشر را در خود دارد.

ساده ترین مدار یکسو کننده با تنظیم کننده ولتاژ تریستور در شکل نشان داده شده است. 8.

برنج. 8.

این مدار از یکسو کننده نقطه میانی تمام موج استفاده می کند، زیرا حاوی دیودهای کمتری است، بنابراین به هیت سینک کمتر و بازده بالاتری نیاز است. ترانسفورماتور قدرت دارای دو سیم پیچ ثانویه است ولتاژ متناوب 15 V . مدار کنترل تریستور در اینجا از خازن C1، مقاومت تشکیل شده است R 1- R 6، ترانزیستور VT 1 و VT 2، دیود VD 3.

بیایید عملکرد مدار را در نظر بگیریم. خازن C1 از طریق یک مقاومت متغیر شارژ می شود R2 و ثابت R 1. هنگامی که ولتاژ بر روی خازنسی 1 از ولتاژ در نقطه اتصال مقاومت تجاوز خواهد کرد R 4 و R 5، ترانزیستور باز می شود VT 1. جریان کلکتور ترانزیستور VT 1 VT را باز می کند 2. به نوبه خود جریان کلکتور VT 2 VT را باز می کند 1. بنابراین، ترانزیستورها مانند بهمن باز می شوند و خازن تخلیه می شودسی الکترود کنترل تریستور 1 ولتدر مقابل 1. این یک انگیزه تحریک کننده ایجاد می کند. تغییر با مقاومت متغیرآر 2 زمان تأخیر پالس ماشه، ولتاژ خروجی مدار قابل تنظیم است. هر چه این مقاومت بیشتر باشد، شارژ خازن کندتر می شود.سی 1، زمان تاخیر پالس ماشه بیشتر است و ولتاژ خروجی در بار کمتر است.

مقاومت مداومآر 1، به صورت سری با متغیر متصل می شودآر 2 حداقل زمان تأخیر پالس را محدود می کند. اگر به شدت کاهش یابد، در موقعیت حداقل مقاومت متغیرآر 2 ولتاژ خروجی به طور ناگهانی ناپدید می شود. به همین دلیل استآر 1 به گونه ای انتخاب می شود که مدار به طور پایدار در آن کار کندآر 2 در موقعیت حداقل مقاومت (مطابق با بالاترین ولتاژ خروجی).

مدار از مقاومت استفاده می کند R 5 قدرت 1 W فقط به این دلیل که به دست آمد. احتمالا برای نصب کافی خواهد بودقدرت R 5 0.5 وات

مقاومت آر 3 برای از بین بردن تأثیر تداخل در عملکرد مدار کنترل نصب شده است. بدون آن، مدار کار می کند، اما به عنوان مثال، به لمس پایانه های ترانزیستور حساس است.

دیود VD 3 تأثیر تریستور را بر مدار کنترل حذف می کند. من آن را از طریق تجربه آزمایش کردم و متقاعد شدم که با یک دیود مدار پایدارتر کار می کند. به طور خلاصه، نیازی به صرفه جویی نیست، نصب D226، که ذخایر پایان ناپذیری از آن وجود دارد، و ساخت یک دستگاه کار قابل اعتماد آسان تر است.

مقاومت آر 6 در مدار الکترود کنترل تریستوردر مقابل 1 قابلیت اطمینان عملکرد آن را افزایش می دهد. گاهی اوقات این مقاومت روی یک مقدار بزرگتر تنظیم می شود یا اصلاً وجود ندارد. مدار معمولاً بدون آن کار می کند، اما تریستور به دلیل تداخل و نشتی در مدار الکترود کنترل می تواند خود به خود باز شود. من نصب کردم R 6 سایز 51 دبلیوهمانطور که در داده های مرجع برای تریستورهای KU202 توصیه می شود.

مقاومت R 7 و دیود VD 4 راه اندازی مطمئن تریستور را با زمان تاخیر کوتاه پالس ماشه فراهم می کند (شکل 5 و توضیحات مربوط به آن را ببینید).

خازن C 2 موج های ولتاژ در خروجی مدار را صاف می کند.

در طول آزمایشات با رگولاتور از یک لامپ از چراغ جلو اتومبیل به عنوان بار استفاده شد.

مداری با یکسوساز جداگانه برای تغذیه مدارهای کنترل و راه اندازی تریستور در شکل نشان داده شده است. 9.

برنج. 9.

مزیت این طرح تعداد کمتر دیودهای قدرتی است که نیاز به نصب بر روی رادیاتور دارند. توجه داشته باشید که دیودهای D242 یکسو کننده برق توسط کاتد به هم متصل شده و قابل نصب بر روی رادیاتور مشترک هستند. آند تریستور متصل به بدنه آن به "منهای" بار متصل است.

نمودار سیم کشی این نسخه از یکسو کننده کنترل شده در شکل نشان داده شده است. 10.

برنج. 10.

برای صاف کردن امواج ولتاژ خروجی، می توان از آن استفاده کرد L.C. -فیلتر نمودار یک یکسو کننده کنترل شده با چنین فیلتری در شکل نشان داده شده است. 11.

برنج. 11.

من دقیقا اپلای کردم L.C. -فیلتر به دلایل زیر:

1. در برابر بار اضافی مقاوم تر است. من در حال توسعه یک طرح برای منبع آزمایشگاهیمنبع تغذیه، بنابراین بارگذاری بیش از حد آن کاملاً ممکن است. توجه دارم که حتی اگر نوعی مدار حفاظتی بسازید، مقداری زمان پاسخگویی خواهد داشت. در این مدت، منبع تغذیه نباید از کار بیفتد.

2. اگر یک فیلتر ترانزیستور بسازید، مطمئناً مقداری ولتاژ در ترانزیستور کاهش می یابد، بنابراین راندمان پایین خواهد بود و ممکن است ترانزیستور به هیت سینک نیاز داشته باشد.

این فیلتر از یک خفه کننده سریال D255V استفاده می کند.

بیایید تغییرات احتمالی مدار کنترل تریستور را در نظر بگیریم. اولین آنها در شکل نشان داده شده است. 12.

برنج. 12.

به طور معمول، مدار زمان بندی یک رگولاتور تریستور از یک خازن زمان بندی و یک مقاومت متغیر به صورت سری ساخته شده است. گاهی اوقات ساخت مداری راحت است تا یکی از پایانه های مقاومت متغیر به "منهای" یکسو کننده متصل شود. سپس می توانید مقاومت متغیر را به موازات خازن روشن کنید، همانطور که در شکل 12 انجام شده است. هنگامی که موتور در موقعیت پایین تر مدار قرار دارد، قسمت اصلی جریان عبوری از مقاومت 1.1 است.ک دبلیوخازن زمان بندی 1 را وارد می کندمترF و سریع آن را شارژ می کند. در این حالت ، تریستور از "بالای" ضربان های ولتاژ اصلاح شده یا کمی زودتر شروع می شود و ولتاژ خروجی تنظیم کننده بالاترین است. اگر موتور در موقعیت بالایی در مدار قرار گیرد، خازن زمان‌بندی اتصال کوتاه دارد و ولتاژ روی آن هرگز ترانزیستورها را باز نمی‌کند. در این حالت ولتاژ خروجی صفر خواهد بود. با تغییر موقعیت موتور مقاومت متغیر، می توانید قدرت جریان شارژ خازن زمان بندی و در نتیجه زمان تاخیر پالس های ماشه را تغییر دهید.

گاهی اوقات لازم است یک رگولاتور تریستور را نه با استفاده از مقاومت متغیر، بلکه از مدار دیگری (کنترل از راه دور، کنترل از رایانه) کنترل کنید. این اتفاق می افتد که قطعات رگولاتور تریستور تحت ولتاژ بالا هستند و اتصال مستقیم به آنها خطرناک است. در این موارد می توان از اپتوکوپلر به جای مقاومت متغیر استفاده کرد.

برنج. 13.

نمونه ای از اتصال یک اپتوکوپلر به مدار تنظیم کننده تریستور در شکل نشان داده شده است. 13. در اینجا از اپتوکوپلر ترانزیستوری نوع 4 استفاده شده استن 35. پایه فوتو ترانزیستور آن (پایه 6) از طریق یک مقاومت به امیتر (پایه 4) متصل است. این مقاومت ضریب انتقال اپتوکوپلر، سرعت و مقاومت آن در برابر تغییرات دما را تعیین می کند. نویسنده رگولاتور را با مقاومت 100 نشان داده شده در نمودار آزمایش کردک دبلیو، در حالی که وابستگی ولتاژ خروجی به دما منفی بود، یعنی زمانی که اپتوکوپلر بسیار گرم شد (عایق پلی وینیل کلرید سیم ها ذوب شد)، ولتاژ خروجی کاهش یافت. این احتمالاً به دلیل کاهش خروجی LED هنگام گرم شدن است. نویسنده از S. Balashov برای مشاوره در مورد استفاده از اپتوکوپلرهای ترانزیستوری تشکر می کند.

برنج. 14.

هنگام تنظیم مدار کنترل تریستور، گاهی اوقات تنظیم آستانه عملکرد ترانزیستورها مفید است. نمونه ای از چنین تنظیمی در شکل نشان داده شده است. 14.

بیایید نمونه ای از مدار با تنظیم کننده تریستور برای ولتاژ بالاتر را نیز در نظر بگیریم (شکل 15 را ببینید). مدار از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور قدرت TSA-270-1 تغذیه می شود و ولتاژ متناوب 32 را ارائه می دهد. V . رتبه بندی قطعات نشان داده شده در نمودار برای این ولتاژ انتخاب شده است.

برنج. 15.

طرح در شکل 15 به شما امکان می دهد ولتاژ خروجی را از 5 به آرامی تنظیم کنید V تا 40 ولت که برای اکثر دستگاه های نیمه هادی کافی است، بنابراین می توان از این مدار به عنوان پایه ای برای ساخت منبع تغذیه آزمایشگاهی استفاده کرد.

نقطه ضعف این مدار نیاز به اتلاف مقدار زیادی توان در مقاومت راه اندازی استآر 7. واضح است که هرچه جریان نگهدارنده تریستور کمتر باشد، مقدار مقاومت راه اندازی بیشتر و قدرت کمتری دارد.آر 7. بنابراین ترجیحاً در اینجا از تریستورهایی با جریان نگهدارنده کم استفاده شود.

علاوه بر تریستورهای معمولی، می توان از اپتوتریستور در مدار تنظیم کننده تریستور استفاده کرد. در شکل 16. نموداری را با اپتوتریستور TO125-10 نشان می دهد.

برنج. 16.

در اینجا optothyristor به سادگی به جای معمول روشن می شود، اما از آنجا که فتوتیریستور و LED آن از یکدیگر جدا شده اند. مدارهای استفاده از آن در تنظیم کننده های تریستور ممکن است متفاوت باشد. توجه داشته باشید که به دلیل جریان نگهداری کم تریستورهای TO125، مقاومت راه اندازیآر 7 به توان کمتری نسبت به مدار در شکل 1 نیاز دارد. 15. از آنجایی که نویسنده از آسیب رساندن به LED optothyristor با جریان های پالس بزرگ می ترسید، مقاومت R6 در مدار گنجانده شد. همانطور که مشخص شد، مدار بدون این مقاومت کار می کند و بدون آن مدار در ولتاژهای خروجی پایین بهتر کار می کند.

منبع تغذیه ولتاژ بالا با رگولاتور تریستور

هنگام توسعه منابع تغذیه با ولتاژ بالا با تنظیم کننده تریستور، مدار کنترل اپتوتیریستور که توسط V.P Burenkov (PRZ) برای دستگاه های جوشکاری توسعه داده شده است، به عنوان پایه و اساس برای این مدار ساخته شده است. نویسنده از V.P Burenkov برای نمونه ای از چنین هیئت مدیره تشکر می کند. نمودار یکی از نمونه های اولیه یکسو کننده قابل تنظیم با استفاده از یک برد طراحی شده توسط Burenkov در شکل نشان داده شده است. 17.

برنج. 17.

قطعات نصب شده بر روی برد مدار چاپی در نمودار با خط نقطه دایره شده اند. همانطور که از شکل مشاهده می شود. 16، مقاومت های میرایی روی برد نصب شده است R 1 و R 2، پل یکسو کنندهدیودهای VD 1 و زنر VD 2 و VD 3. این قطعات برای منبع تغذیه 220 ولت طراحی شده اند V . برای تست مدار رگولاتور تریستور بدون تغییر در برد مدار چاپی از ترانسفورماتور قدرت TBS3-0.25U3 استفاده شد که سیم پیچ ثانویه آن به گونه ای متصل شده است که ولتاژ متناوب 200 از آن خارج شود. V ، یعنی نزدیک به ولتاژ تغذیه معمولی برد. مدار کنترل مشابه آنچه در بالا توضیح داده شد کار می کند، یعنی خازن C1 از طریق مقاومت صاف کننده شارژ می شود.آر 5 و یک مقاومت متغیر (نصب شده در خارج از برد) تا زمانی که ولتاژ دو طرف از ولتاژ پایه ترانزیستور بیشتر شود. VT 2، پس از آن ترانزیستورها VT 1 و VT2 باز می شود و خازن C1 از طریق ترانزیستورهای باز شده و LED تریستور اپتوکوپلر تخلیه می شود.

مزیت این مدار قابلیت تنظیم ولتاژ باز شدن ترانزیستورها (با استفاده ازآر 4) و همچنین حداقل مقاومت در مدار زمان بندی (با استفاده ازآر 5). همانطور که تمرین نشان می دهد، داشتن توانایی انجام چنین تنظیماتی بسیار مفید است، به خصوص اگر مدار به صورت آماتور از قطعات تصادفی مونتاژ شود. با استفاده از مقاومت های تنظیم R4 و R5، می توانید به تنظیم ولتاژ در محدوده وسیع و عملکرد پایدار رگولاتور دست یابید.

من کار تحقیق و توسعه خود را روی ایجاد یک تنظیم کننده تریستور با این مدار شروع کردم. در آن، پالس های ماشه ای از دست رفته زمانی که تریستور با یک بار خازنی کار می کرد، کشف شد (شکل 4 را ببینید). تمایل به افزایش پایداری رگولاتور منجر به ظهور مدار در شکل 1 شد. 18. در آن، نویسنده عملکرد یک تریستور را با مقاومت شروع آزمایش کرد (شکل 5 را ببینید.

برنج. 18.

در نمودار شکل. 18. همان بردی که در مدار در شکل. 17، فقط از آن حذف شده است پل دیودی، زیرا در اینجا، یک یکسو کننده مشترک برای مدار بار و کنترل استفاده می شود. توجه داشته باشید که در نمودار شکل 17 مقاومت راه اندازی از چندین اتصال موازی برای تعیین حداکثر انتخاب شد معنی ممکناین مقاومت که در آن مدار شروع به عملکرد پایدار می کند. یک مقاومت سیم 10 بین کاتد اپتوتریستور و خازن فیلتر متصل است.دبلیو. برای محدود کردن نوسانات جریان از طریق اپتوریستور لازم است. تا زمانی که این مقاومت ایجاد شد، پس از چرخاندن دستگیره مقاومت متغیر، اپتوتریستور یک یا چند نیم موج کامل ولتاژ اصلاح شده را به بار عبور داد.

بر اساس آزمایش های انجام شده، یک مدار یکسو کننده با تنظیم کننده تریستور، مناسب برای استفاده عملی ساخته شد. در شکل نشان داده شده است. 19.

برنج. 19.

برنج. 20.

PCB SCR 1 M 0 (شکل 20) برای نصب خازن های مدرن الکترولیتی با اندازه کوچک و مقاومت های سیمی در محفظه های سرامیکی از نوع طراحی شده است. SQP . نویسنده از کمک R. Peplov در ساخت و آزمایش این برد مدار چاپی تشکر می کند.

از آنجایی که نویسنده یکسو کننده با بالاترین ولتاژ خروجی 500 ساخته است V ، لازم بود در صورت کاهش ولتاژ شبکه مقداری ذخیره در ولتاژ خروجی وجود داشته باشد. همانطور که در شکل نشان داده شده است معلوم شد که می توان ولتاژ خروجی را با وصل مجدد سیم پیچ های ترانسفورماتور قدرت افزایش داد. 21.

برنج. 21.

همچنین توجه می کنم که نمودار در شکل. 19 و تخته انجیر. 20 طراحی شده است توسعه بیشتر. برای انجام این کار روی تخته SCR 1 M 0 سرنخ های اضافی از سیم مشترک وجود دارد GND 1 و GND 2، از یکسو کننده DC 1

ساخت و نصب یکسو کننده با رگولاتور تریستور SCR 1 M 0 به طور مشترک با دانشجوی R. Pelov در PSU انجام شد.سی با کمک او عکس هایی از ماژول گرفته شد SCR 1 M 0 و اسیلوگرام.

برنج. 22. نمای ماژول SCR 1 M 0 از سمت قطعات

برنج. 23. نمای ماژول SCR 1 M 0 سمت لحیم کاری

برنج. 24. نمای ماژول SCR 1 M 0 سمت

جدول 1. اسیلوگرام در ولتاژ پایین

خیر	موقعیت تنظیم کننده حداقل ولتاژ	طبق طرح	یادداشت ها
		در کاتد VD5	5 V/div 2 ms/div
		روی خازن C1	2 V/div 2 ms/div
		یعنی اتصالات R2 و R3	2 V/div 2 ms/div
		در آند تریستور	100 V/div 2 ms/div
		در کاتد تریستور	50 V/div 2 ms/de

جدول 2. اسیلوگرام در ولتاژ متوسط

خیر	موقعیت وسط تنظیم کننده ولتاژ	طبق طرح	یادداشت ها
		در کاتد VD5	5 V/div 2 ms/div
		روی خازن C1	2 V/div 2 ms/div
		یعنی اتصالات R2 و R3	2 V/div 2 ms/div
		در آند تریستور	100 V/div 2 ms/div
		در کاتد تریستور	100 V/div 2 ms/div

جدول 3. اسیلوگرام در حداکثر ولتاژ

خیر	حداکثر موقعیت تنظیم کننده ولتاژ	طبق طرح	یادداشت ها
		در کاتد VD5	5 V/div 2 ms/div
		روی خازن C1	1 V/div 2 ms/div
		یعنی اتصالات R2 و R3	2 V/div 2 ms/div
		در آند تریستور	100 V/div 2 ms/div
		در کاتد تریستور	100 V/div 2 ms/div

برای رهایی از این عیب، مدار رگولاتور عوض شد. دو تریستور نصب شد - هر کدام برای نیم چرخه خود. با این تغییرات، مدار برای چندین ساعت آزمایش شد و هیچ "انتشار" مشاهده نشد.

برنج. 25. مدار SCR 1 M 0 با تغییرات

برخلاف منابع تغذیه ولتاژ پایین، ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور از قبل شناخته شده است (230 ولت)، بنابراین طراحی مدار تنظیم کننده ولتاژ باید بر اساس این مقدار ولتاژ ولتاژ بالا صاف نشده و نه به ترتیب معکوس انجام شود.

یکسو کننده پل، خازن ذخیره سازی را تا 325 ولت شارژ می کند. اگرچه مدارهای یکسو کننده پل مهر و موم شده برای چنین ولتاژهایی طراحی شده است، استفاده از دیودهای نیمه هادی گسسته ایمن تر است، زیرا این امکان استفاده از افزایش فاصله ترمینال ها و کاهش خطر تصادفی را فراهم می کند. اتصال کوتاه یکسو کننده پایانه ها اگر تصمیم به استفاده از دیودهای گسسته دارید، باید از دیودهای سریع با زمان بازیابی سریع مانند RHRD4120 یا STTA512D (محدودیت ولتاژ معکوس) استفاده کنید. V RRM 1200 ولت است). مشخصه این دیودها در مقایسه با دیودهای استاندارد، هم جریان موج کمتر و هم مدت زمان کوتاه‌تر است اتصالات p-nو در نتیجه سطح سر و صدا را کاهش می دهد. حتی بهتر است از دیودهای شاتکی ساخته شده از کاربید سیلیکون استفاده کنید که ارزش آن را دارد V RRM 600 ولت است و اخیراً برای استفاده در دسترس قرار گرفته اند (به عنوان مثال SDO1060). در صورت لزوم استفاده از دیودهای با ولتاژ V RRM> 1500 ولت، اما با مقدار فعلی من دی سی< 500 میلی آمپر، سپس دیودهای کوچک مانند BY228، که در ابتدا برای استفاده به عنوان دیودهای اسنابر (یا دیودهای خاموش کننده در محدوده محصولات ایالات متحده) در مدارهای اسکن افقی تلویزیون ها در نظر گرفته شده بودند، ممکن است مفید باشند. در مدارهای مورد بررسی، به عنوان یک قاعده، مقادیر بسیار بالایی از جریان مداوم مصرفی مورد نیاز نیست (حدود 100 میلی آمپر)، بنابراین انتخاب روی عناصری با کمترین مقدار جریان عملیاتی، اما بیش از مقدار مشخص شده انجام می شود، زیرا دیودهایی که برای مقادیر جریان بالاتر طراحی می شوند همیشه عملکرد کمتر و بیشتر دارند سطح بالاسر و صدا

حداکثر ولتاژ عملیاتی تثبیت کننده ولتاژ در حال توسعه باید 300 ولت باشد، در حالی که حداکثر ولتاژ در خازن ذخیره سازی یکسو کننده 325 ولت خواهد بود. بنابراین، می توان افت ولتاژ کل 25 ولت را مجاز دانست که ناشی از افت ولتاژ در دستگاه است. خود تثبیت کننده، دیودهای نیمه هادی و امواج ولتاژ روی خازن. اگر مجدداً معیار استفاده شده قبلی را اعمال کنیم که بر اساس آن مقدار 5% برای ولتاژ ریپل در نظر گرفته شده است، مقدار ولتاژ ریپل تقریباً 17 ولت خواهد بود. اما افت ولتاژ 17 ولت ناشی از ریپل خواهد بود. بسیار بیشتر از این مقدار از مقدار کل 25 ولت، که با در نظر گرفتن افت ولتاژ اضافی در سایر عناصر قابل تحمل است. بنابراین، ایده خوبی است که این مقدار را به 10 ولت یا حتی کمتر کاهش دهید. به همین دلیل، یک خازن ذخیره سازی با ظرفیت 220 μF و ارزش پایینمقاومت سری معادل لازم به ذکر است که چنین خازن تا 325 ولت شارژ می شود، انرژی قابل توجهی را در صفحات خود ذخیره می کند، بنابراین هنگام بررسی مدارهای مدار با چنین خازن، باید به ویژه مراقب باشید.

پس از ملاحظات فوق، می توانیم مدار تثبیت کننده را با مدار تقسیم کننده ولتاژ در نظر بگیریم (شکل 6.44).

اگر جریان 5 میلی آمپر از مدار تقسیم کننده عبور کند، افت ولتاژ در مقاومت پایینی باید تقریباً 300 ولت باشد، بنابراین به مقاومتی با مقاومت 60 کیلو اهم و توان اتلاف 1.5 وات نیاز خواهید داشت. اگر به جای این مقاومت از مقاومت دیگری استفاده کنید، به عنوان مثال، یکی با مقاومت 220 کیلو اهم و توان اتلاف 2 وات، آنگاه تنها 0.4 وات توان از این مقاومت آزاد می شود که کاملاً قابل قبول است. علاوه بر این، چنین جایگزینی مزیت دیگری نیز دارد و آن این است که با توجه به این واقعیت که مقاومت بازوی بالایی مقاومت تقسیم کننده باید افزایش یابد، مقاومت معادل Thevenin نیز افزایش می یابد، بنابراین به یک خازن نیاز است که پین تنظیم را شنت می کند. ADJ) به زمین، با مقدار ظرفیت کمتر. از آنجایی که مدار بایاس 5 میلی آمپر جریان نمی کشد (حداقل جریان بار مورد نیاز برای عملکرد صحیح رگولاتور ولتاژ مجتمع سری 317)، عدم وجود بار در خروجی تنظیم کننده ولتاژ باعث افزایش ولتاژ خروجی می شود. با این حال، لامپ هایی که کاتدها در حالت کم مصرف از قبل گرم می شوند، همیشه بار تثبیت کننده لازم را ارائه می دهند و بنابراین این مشکل قابل توجه نخواهد بود.

برنج. 6.44 مدار عملی یک منبع ولتاژ تثبیت شده 300 ولت

توجه داشته باشید. هر دو ترانزیستور MJE340 و رگولاتور ولتاژ یکپارچه سری 317T باید با استفاده از عایق الکتریکی دقیق روی سینک های حرارتی مناسب نصب شوند. یک گوشه آلومینیومی با ضخامت دیواره 3 میلی متر می تواند به عنوان رادیاتور استفاده شود.

مقاومت 220 کیلو اهم کمتر جریانی برابر با 1.358 میلی آمپر دارد و جریان 50 میکروآمپر جریان بایاس است که از پین تنظیمات رگولاتور یکپارچه ولتاژ سری 317 عبور می کند. در نتیجه، جریان 1.308 میلی آمپر از مقاومت بازوی بالایی عبور می کند، که باید باعث افت ولتاژ 1.25 ولت در آن شود، بنابراین، مقدار مقاومت مقاومت بالایی باید 955.7 اهم باشد. با این حال، دقت تنظیم ولتاژ مرجع تثبیت کننده مجتمع سری 317 4 درصد است، بنابراین تحمل کمی در مقدار مقاومت مقاومت مشخص شده وجود دارد. می توان از مقاومت متغیر برای تنظیم استفاده کرد، با این حال، قابلیت اطمینان آنها بسیار کمتر از مقاومت های ثابت است و خرابی یکی از اجزای یک مدار با دستگاه های سیلیکونی ولتاژ بالا می تواند منجر به عواقب تقریباً فاجعه باری شود. یک گزینه مطمئن تر، استفاده از یک مقاومت ثابت با مقدار مقاومت استاندارد 1 کیلو اهم است، اما در عین حال لازم است فضایی برای نصب یک مقاومت موازی متصل اضافی فراهم شود که مقدار دقیق آن هنگام تنظیم انتخاب می شود. کل مدار، به اصطلاح عنصر قابل تنظیم (در ادبیات غربی اغلب مانند AOT تعیین می شود).

قبل از مونتاژ مدار، باید اندازه گیری و ثبت کنید ارزش دقیقمقاومت مقاومت، که در نمودار به عنوان 220 کیلو اهم تعیین شده است، قدرت 2 وات (از آنجایی که کاملاً ممکن است مقدار واقعی آن کمی با پلاک نام متفاوت باشد و مثلاً 221 اهم باشد). پس از مونتاژ مدار، ممکن است متوجه شوید که ولتاژ خروجی، به عنوان مثال، 290 ولت خواهد بود. به لطف مدار تقسیم کننده ولتاژ، افت ولتاژ در مقاومت 220 کیلو اهم باید 288.75 ولت باشد، بنابراین جریان عبوری از آن 1.307 خواهد بود. mA برای تعیین مقدار جریان در مقاومت بالایی، لازم است که جریان بایاس خود تنظیم کننده ولتاژ، معادل 50 μA، از این مقدار جریان کم شود (پس از آن مقدار جریان مقاومت بالایی 1.257 میلی آمپر خواهد بود). ضرب مقدار جریان حاصل در مقاومت 1 کیلو اهم مقاومت بالایی مقدار ولتاژ مرجع (1.257 ولت) را به دست می دهد.

پس از این، می توانید به کار بر روی تنظیم مدار ادامه دهید. اگر ولتاژ 298.74 ولت را بر مقاومت 221 کیلو اهم تقسیم کنید، جریانی برابر با 1.352 میلی آمپر دریافت می کنید. پس از این، باید جریان بایاس را معادل 50 μA کم کنید که مقدار 1.302 میلی آمپر را به دست می دهد و مقدار ولتاژ مرجع 1.257 ولت را بر آن تقسیم می کند . اتصال یک مقاومت 27kΩ به صورت موازی با یک مقاومت 1kΩ موجود، مقدار دقیق را نشان می دهد. ولتاژ بالا 300 V. اگرچه روش توصیف شده بسیار پیچیده و خسته کننده به نظر می رسد، اما در مقایسه با استفاده از یک مقاومت متغیر برش، ایمنی بسیار بالاتری را تضمین می کند.

مقاومت معادل Thevenin نسبت به خروجی تنظیم رگولاتور تقریباً 950 اهم است که نیاز به استفاده از یک خازن شنت زمینی 1.5 µF دارد. چنین خازنی بسیار گران است و حجم زیادی را اشغال می کند (ولتاژ کاری 400 ولت)، بنابراین مقدار خازن معمولاً به 470 pF کاهش می یابد و از یک خازن استاندارد از همان نوع استفاده می شود.

این برنامه یادآور می شود که برگه های داده این گروه از تنظیم کننده های ولتاژ را پر می کند که نیاز به نصب یک مقاومت بین امیتر ترانزیستور متصل به سری و رگولاتور مجتمع سری 317 برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه دارد. طرح های دیگری مانند طرح پیشنهادی J. J. Curcio نیز به دلایل مختلف این مقاومت را حفظ می کنند، اگرچه مقدار آن اغلب برای کاهش افت ولتاژ در آن کاهش می یابد. معرفی یک خازن متصل به زمین در خروجی تثبیت کننده، فیلتر RF را فراهم می کند که پایداری تثبیت کننده ولتاژ را بهبود می بخشد. برخی از معایب این گزینه را می توان در نظر گرفت که در این حالت امکان قطع شدن جریان های اتصال کوتاه احتمالی به زمین وجود نخواهد داشت و باعث صرفه جویی در تثبیت کننده می شود.

مقاومتی با مقاومت 31 کیلو اهم که به صورت سری با دیود زنر با ولتاژ کاری 15 ولت متصل شده است، جریان دیود زنر را تنظیم می کند. برای کاهش نویز و به حداکثر رساندن پایداری، جریان دیود زنر باید از 5 میلی آمپر تجاوز کند. مشخص است که ولتاژ خروجی تثبیت کننده 300 ولت است، بنابراین ولتاژ در نقطه بالای دیود زنر باید 315 ولت باشد. با جریان تثبیت کننده 100 میلی آمپر، ولتاژ موج دار در خازن ذخیره تقریباً خواهد بود. 5 ولت دامنه دو برابر (پیک به پیک)، بنابراین میانگین مقدار ولتاژ ثابت خواهد بود: (339 - 2.5) V = 336.5 V. بنابراین، ولتاژ در مقاومت 31 کیلو اهم (336.5 V - 315) خواهد بود. V) و جریان عبوری از دیود زنر 7.2 میلی آمپر خواهد بود. بنابراین، اگر نیاز به تغییر ولتاژ عرضه شده به تثبیت کننده ولتاژ وجود داشته باشد، باید مقدار مقاومت این مقاومت مجدداً محاسبه شود تا از مقدار مورد نیاز جریان دیود زنر اطمینان حاصل شود.

یکسو کننده وسیله ای است که ولتاژ متناوب چند قطبی را به ولتاژ تک قطبی ضربانی تبدیل می کند. چنین تبدیلی را می توان با استفاده از یک یا چند دریچه - دستگاه هایی با رسانایی یک طرفه که مطابق مدار خاصی متصل شده اند انجام داد.

برای یکسو کننده ها، دیودهای خلاء (کنوترون)، یون (گاسترون) و نیمه هادی را می توان به عنوان دریچه استفاده کرد که جریان جریان را تنها در یک جهت تضمین می کند.

رایج ترین دیودهای نیمه هادی هستند که در مقایسه با کنوترون ها و گاسترون ها، ابعاد و وزن کمتر، عمر مفید و استحکام مکانیکی بیشتری دارند. دیودهای نیمه هادی انرژی کمی مصرف می کنند زیرا به مدار رشته ای نیاز ندارند.

نقطه ضعف دیودهای نیمه هادی وابستگی شدید پارامترهای آنها به دما است. محدود کنید دمای عملیاتیبرای دیودهای ژرمانیوم، برای دیودهای سیلیکونی.

اگر ولتاژ معکوس در مدار یکسو کننده بیش از ولتاژ معکوس مجاز این نوع شیر باشد، برای اطمینان از عملکرد مطمئن یکسو کننده، می توانید از ولتاژ معکوس مجاز این نوع شیر استفاده کنید. اتصال سریالدریچه ها در این حالت، با همان مقاومت معکوس شیرها، ولتاژ به طور مساوی بین شیرها توزیع می شود. به عنوان مثال، اگر سه شیر به صورت سری به هم متصل شده باشیم (شکل 8.1)، ولتاژ معکوس اعمال شده به هر یک از آنها برابر است.

هنگامی که مقادیر مقاومت معکوس متفاوت است، که برای دیودهای نیمه هادی معمول است، ولتاژ معکوس اعمال شده به هر دیود متفاوت است. بالاترین ولتاژ معکوس در سراسر دیود با بالاترین مقاومت معکوس کاهش می یابد و می تواند برای یک نوع معین از دیود بیشتر باشد.

برای توزیع یکنواخت ولتاژ معکوس بین دیودهای متصل به صورت سری، هر یک از آنها با یک مقاومت شنت می شوند (شکل 8.1) که مقاومت آن مرتبه ای کمتر از مقاومت معکوس این نوع دیود است.

هنگام انتخاب نوع شیر برای یکسو کننده، همچنین باید حداکثر جریان رو به جلو مجاز از طریق شیر را بدانید. این پارامتر مربوط به حداکثر توان مجاز اختصاص داده شده به دیود، نسبت است

افت ولتاژ در یک دیود باز وقتی جریان دارد که تقریباً برای دیودهای ژرمانیوم و برای دیودهای سیلیکونی است.

دیودهای نیمه هادی بر اساس ارزش آنها به طور معمول به دو دسته کم مصرف، متوسط و پرقدرت تقسیم می شوند.

برای تصحیح جریان های بزرگتر از می توان از اتصال موازی شیرها استفاده کرد (شکل 8.2). جریان یکسو شده به طور مساوی بین شیرهای موازی متصل می شود اگر مقاومت های رو به جلو آنها برابر باشد.

هنگام روشن کردن دیودهای نیمه هادی، لازم است که گسترش مقاومت را در نظر بگیرید. بیشترین جریان از دیود با کمترین مقاومت رو به جلو عبور می کند. برای توزیع یکنواخت جریان، یک مقاومت اضافی کوچک در هر شاخه به صورت سری با دیود گنجانده شده است.

به طور معمول، یکسو کننده ها به عنوان عناصر اصلی منابع تغذیه DC برای تجهیزات الکترونیکی استفاده می شوند. بلوک دیاگرام کلی چنین منبع انرژی در شکل نشان داده شده است. 8.3. در مدار، ترانسفورماتور قدرت ولتاژ AC استاندارد شبکه را به مقداری تغییر می دهد که در آن ولتاژ DC مشخص شده در خروجی یکسو کننده تامین می شود.

وجود امواج در خروجی یکسو کننده عملکرد اکثر مصرف کنندگان انرژی DC را مختل می کند. به عنوان مثال، نوسانات در ولتاژ تغذیه تقویت کننده می تواند، که روی سیگنال مفید قرار می گیرد، به طور قابل توجهی شکل سیگنال خروجی را مخدوش کند.

هنگامی که فیلترهای صاف و تثبیت کننده های ولتاژ DC روشن می شوند، امواج در خروجی یکسو کننده کاهش می یابد.

برای ارزیابی ریپل در خروجی یکسو کننده، یک ضریب ریپل معرفی می‌شود که به عنوان نسبت دامنه هارمونیک اصلی (اول) به جزء ثابت ولتاژ یکسو شده تعریف می‌شود.

جزء DC مقدار متوسط ولتاژ تصحیح شده در دوره T است

و معمولاً مقدار اولیه هنگام محاسبه یکسو کننده است.

مولفه مستقیم جریان یکسو شده نیز هنگام محاسبه یکسو کننده مشخص می شود

یکسو کننده پل، خازن ذخیره سازی را تا 325 ولت شارژ می کند. اگرچه مدارهای یکسو کننده پل مهر و موم شده برای چنین ولتاژهایی طراحی شده است، استفاده از دیودهای نیمه هادی گسسته ایمن تر است، زیرا این امکان استفاده از افزایش فاصله ترمینال ها و کاهش خطر تصادفی را فراهم می کند. اتصال کوتاه یکسو کننده پایانه ها اگر تصمیم به استفاده از دیودهای گسسته دارید، باید از دیودهای سریع با زمان بازیابی سریع مانند RHRD4120 یا STTA512D (محدودیت ولتاژ معکوس) استفاده کنید. V RRM 1200 ولت است). مشخصه این دیودها در مقایسه با دیودهای اتصال معمولی p-n و در نتیجه سطوح نویز پایین‌تر، جریان‌های نویز کمتر و مدت‌زمان کوتاه‌تر است. حتی بهتر است از دیودهای شاتکی ساخته شده از کاربید سیلیکون استفاده کنید که ارزش آن را دارد V RRM 600 ولت است و اخیراً برای استفاده در دسترس قرار گرفته اند (به عنوان مثال SDO1060). در صورت لزوم استفاده از دیودهای با ولتاژ V RRM> 1500 ولت، اما با مقدار فعلی من دی سی< 500 میلی آمپر، سپس دیودهای کوچک مانند BY228، که در ابتدا برای استفاده به عنوان دیودهای اسنابر (یا دیودهای خاموش کننده در محدوده محصولات ایالات متحده) در مدارهای اسکن افقی تلویزیون ها در نظر گرفته شده بودند، ممکن است مفید باشند. در مدارهای مورد بررسی، به عنوان یک قاعده، مقادیر بسیار بالایی از جریان مداوم مصرفی مورد نیاز نیست (حدود 100 میلی آمپر)، بنابراین انتخاب روی عناصری با کمترین مقدار جریان عملیاتی، اما بیش از مقدار مشخص شده انجام می شود، زیرا دیودهایی که برای مقادیر جریان بالاتر طراحی شده اند، همیشه عملکرد کمتر و سطح نویز بالاتری دارند.

حداکثر ولتاژ عملیاتی تثبیت کننده ولتاژ در حال توسعه باید 300 ولت باشد، در حالی که حداکثر ولتاژ در خازن ذخیره سازی یکسو کننده 325 ولت خواهد بود. بنابراین، می توان افت ولتاژ کل 25 ولت را مجاز دانست که ناشی از افت ولتاژ در دستگاه است. خود تثبیت کننده، دیودهای نیمه هادی و امواج ولتاژ روی خازن. اگر مجدداً معیار استفاده شده قبلی را اعمال کنیم که بر اساس آن مقدار 5% برای ولتاژ ریپل در نظر گرفته شده است، مقدار ولتاژ ریپل تقریباً 17 ولت خواهد بود. اما افت ولتاژ 17 ولت ناشی از ریپل خواهد بود. بسیار بیشتر از این مقدار از مقدار کل 25 ولت، که با در نظر گرفتن افت ولتاژ اضافی در سایر عناصر قابل تحمل است. بنابراین، ایده خوبی است که این مقدار را به 10 ولت یا حتی کمتر کاهش دهید. به همین دلیل، یک خازن ذخیره‌سازی با ظرفیت 220 µF و مقاومت سری کم‌تر برای استفاده ایده‌آل خواهد بود. لازم به ذکر است که چنین خازن تا 325 ولت شارژ می شود، انرژی قابل توجهی را در صفحات خود ذخیره می کند، بنابراین هنگام بررسی مدارهای مدار با چنین خازن، باید به ویژه مراقب باشید.

پس از ملاحظات فوق، می توانیم مدار تثبیت کننده را با مدار تقسیم کننده ولتاژ در نظر بگیریم (شکل 6.44).

برنج. 6.44 مدار عملی یک منبع ولتاژ تثبیت شده 300 ولت

قبل از مونتاژ مدار، لازم است مقدار دقیق مقاومت مقاومت را که در مدار به عنوان 220 کیلو اهم، توان 2 وات تعیین شده است اندازه گیری و یادداشت کنید (زیرا ممکن است مقدار واقعی آن کمی با پلاک نام متفاوت باشد. و برای مثال 221 اهم خواهد بود). پس از مونتاژ مدار، ممکن است متوجه شوید که ولتاژ خروجی، به عنوان مثال، 290 ولت خواهد بود. به لطف مدار تقسیم کننده ولتاژ، افت ولتاژ در مقاومت 220 کیلو اهم باید 288.75 ولت باشد، بنابراین جریان عبوری از آن 1.307 خواهد بود. mA برای تعیین مقدار جریان در مقاومت بالایی، لازم است که جریان بایاس خود تنظیم کننده ولتاژ، معادل 50 μA، از این مقدار جریان کم شود (پس از آن مقدار جریان مقاومت بالایی 1.257 میلی آمپر خواهد بود). ضرب مقدار جریان حاصل در مقاومت 1 کیلو اهم مقاومت بالایی مقدار ولتاژ مرجع (1.257 ولت) را به دست می دهد.

پس از این، می توانید به کار بر روی تنظیم مدار ادامه دهید. اگر ولتاژ 298.74 ولت را بر مقاومت 221 کیلو اهم تقسیم کنید، جریانی برابر با 1.352 میلی آمپر دریافت می کنید. پس از این، باید جریان بایاس را معادل 50 μA کم کنید که مقدار 1.302 میلی آمپر را به دست می دهد و مقدار ولتاژ مرجع 1.257 ولت را بر آن تقسیم می کند . اتصال یک مقاومت 27 کیلو اهم به صورت موازی با یک مقاومت 1 کیلو اهم موجود، مقدار دقیق ولتاژ بالای 300 ولت را به دست می دهد. اگرچه روش توصیف شده بسیار پیچیده و خسته کننده به نظر می رسد، اما درجه ایمنی بسیار بالاتری را در مقایسه با استفاده از مقاومت متغیر اصلاح کننده تضمین می کند.

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

دانشگاه دولتی آب هواشناسی روسیه

بخش MIT

رشته "مبانی الکترونیک"

گزارش در

کار آزمایشگاهی №3

"تحقیق یکسو کننده ها و تثبیت کننده ها"

تکمیل شده: هنر. گرم OIB-234

واسیلیف دی.

کوروتنکووا ک.

اوسیپوف ای.

دریافت شده توسط: Shaparenko Yu.M. .

سن پترزبورگ

هدف کار:مقدمه ای تجربی بر اصل عملکرد یکسو کننده های نیمه هادی و تثبیت کننده ولتاژ اصلاح شده.

اطلاعات نظری:

در اغلب موارد، جریان مستقیم برای تغذیه تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز است، بنابراین باید ولتاژ و جریان متناوب شبکه اصلی تغذیه را به ولتاژ و جریان مستقیم در حد مورد نیاز تبدیل کرد. این تبدیل توسط یکسو کننده های AC انجام می شود.

یکسو کننده جریان الکتریکی- مبدل انرژی الکتریکی; یک وسیله مکانیکی، الکترو وکیوم، نیمه هادی یا هر وسیله دیگری که برای تبدیل جریان الکتریکی ورودی متناوب به جریان الکتریکی خروجی مستقیم طراحی شده است.

ساختار یکسو کننده نیمه هادی تک فاز با بار در شکل 1 نشان داده شده است. واحد اصلی چنین یکسو کننده یک مدار دیود (DC) روی یک یا، به عنوان یک قاعده، چندین دیود نیمه هادی (پل دیود) است.

ولتاژ متناوب شبکه U1 از طریق ترانسفورماتور قدرت Tr در اختیار دیودها قرار می گیرد که این ولتاژ را به ولتاژ متناوب U2 سطح مورد نیاز تبدیل می کند.

DS جریان یک طرفه جریان را تضمین می کند - یک جریان سینوسی متناوب را به یک جریان ضربانی تبدیل می کند که در خروجی DS از نیمه موج های تک قطبی Ud(t) تشکیل شده است (شکل 2). امواج Ud(t) با قطبیت مربوط به گنجاندن دیودها در DS تعیین می شود. ولتاژ تپنده Ud(t) حاوی مولفه ثابت مورد نظر ("مفید") است، اما همچنین شامل یک جزء متغیر نامطلوب است که (در مورد یکسو کننده نیم موج) فرکانس شبکه؛ به آن هارمونیک یا ریپل بنیادی می گویند. در ساده ترین یکسو کننده ها، وجود چنین ضربانی مجاز است، بار مستقیماً به خروجی DC متصل می شود.

تحقیق در مورد یکسو کننده ها و تثبیت کننده ها.

برای کاهش سطح ریپل از فیلترهای صاف کننده مختلف استفاده می شود (SF در شکل 1). در ورودی SF، ولتاژ دارای سطح ریپل پایین است و در حال حاضر ولتاژ تقریباً ثابتی در بار Un است. به اصلی پارامترهای الکتریکییکسو کننده شامل: مقدار متوسط ولتاژ و جریان اصلاح شده در بار Un, In, مشخصه خارجی. عامل موج دار شدن و غیره ویژگی های خارجییکی از مهمترین ویژگی هادستگاه یکسو کننده؛ این نشان دهنده وابستگی ولتاژ بار اصلاح شده Un به جریان بار اصلاح شده در: Un=φIн است. به طور معمول، ولتاژ Un به صورت خطی با افزایش جریان I کاهش نمی یابد.

مدار ساده ترین یکسو کننده نیمه موج بدون فیلتر ضد آلیاسینگ:

DS فقط شامل دیود VD1 است. فقط نیمی از جریان مثبت را وارد بار Rn می کند، زیرا معلوم می شود که فقط با نیمه موج مثبت ولتاژ U2 باز (بایاس رو به جلو) است.

ولتاژ تصحیح شده در بار می تواند تغییرات نسبتاً آهسته ای در سطح خود داشته باشد. هنگامی که ولتاژ شبکه تغذیه تغییر می کند، زمانی که فرکانس جریان در آن تغییر می کند، زمانی که بار تغییر می کند، دمای محیط و سایر عوامل بی ثبات کننده رخ می دهد.

تثبیت ولتاژ تغذیه توسط تثبیت کننده های ولتاژ ثابت (St) انجام می شود که پس از یکسو کننده (حاوی SF) روشن می شوند و ولتاژ را در سراسر بار با درجه دقت مشخصی حفظ می کنند. ساده ترین این St.