Импулсен стабилизатор на напрежение Георги Минчев
Радио телевизия електроника 2002/3/стр. 9,10
В сравнение с непрекъснатото стабилизиране, импулсните стабилизатори
имат много по – добър коефициент на полезно действие. При тях
стабилизирането на изходното напрежение не е свързано с големи енергийни
загуби, ето защо и КПД е значително по – голям.
 |
На фиг. 1 е дадена схема на сравнително прост за изпълнение, но
същевременно ефективен импулсен стабилизатор на напрежение. Той се
състои от следните функционални звена: звено за задействане (R3, VD1,
VT1, VD3), източник на образцово напрежение и устройство за сравнение
(D1.1. RP1), усилвател на постоянен ток (VT2, D1.2, VT5), транзисторен
ключ (VT3, VT4), дросел за индуктивно натрупване на енергия и комутиращ
диод (L2, VD2), входен филтър (L1,C1,C2) и изходен филтър (С4, С5, L3,
C6).
Устройството работи по следния начин: след включване на захранването
започва да работи звеното за задействане, което представлява
параметричен стабилизатор на напрежение с емитерен повторител. На
емитера на транзистора VT1 се появява напрежение около 4 V. Tъй като
напрежение на изхода на стабилизатора няма, диодът VD3 е запушен. В
резултат на това се включват източникът на образцово напрежение и
усилвателят на постоянен ток. Транзисторният ключ все още е запушен.
Tъй като напрежението на захранване на интегралната схема D1 е по –
ниско от 5 V, на изхода на логическия елемент D1.1 се установява сигнал
с ниво лог. 1, което обуславя на изхода на усилвателя на постоянен ток
(VT5) формирането на сигнал със стръмен фронт, изпълняяващ ролята на
комутиращ импулс. Този импулс отпушва транзисторния ключ, който започва
да пропуска ток в дросела за индуктивно натрупване на енергия. В
резултат на това напрежението върху кондензатора С4 плавно нараства. Щом
това напрежение превиши напрежението на ценеровия диод VD1, VD3 се
отпушва и VT1 се запушва.
Звеното за задействане се изключва. От този момент в стабилизатора се
включва веригата за отрицателна обратна връзка и той преминава в работно
състояние.
Напрежението върху С4 продължава да се увеличава до момента, когато на
изхода на D1.1 се появи сигнал с ниво лог. 0. Усилвателят на постоянен
ток формира спад на комутиращия импулс, който запушва транзисторния ключ.
До този момент в дросела L2 се е натрупала електромагнитна енергия. В
следващия момент, напрежението на самоиндукцията на L2 отпушва диода VD2
и натрупаната енергия в L2 започва да тече през товара, включен към
изхода на стабилизатора. След изчерпване на запаса от енергия в L2, ток
в товара ще протича от енергията на кондензатора C4. След известно време
напрежението на С4 ще намалее до стойност, която осигурява на усилвателя
на постоянен ток да сформира нов комутиращ импулс и наново да се отпуши
транзисторният ключ. След това процесът се повтаря.
Цялото устройство е монтирано на печатна платка, чиито графичен оригинал
е показан на фиг. 2, а разположението на градивните елементи – на фиг.
3. Трите индуктивни бобини са еднакви. Навити са на чашкообразни феритни
ядра (топфкерн) марка 2000 НМ тип Б22 (Р22 х 13) с въздушна междина 0,2
mm. Вместо чашкообразни ферити в дроселите може да се използват и
тороидни. Така например може да се използва тороиден ферит К20 х 12 х 6.
За да се осигури въздушна междина 0,2 mm, феритният пръстен се прорязва
с тънък абразивен диск на две половини. След навиване, за да се
осъществи въздушен просвет, двете половини се намазват с епоксидно
лепило. Изчаква се да изсъхне, след което наново се намазват и залепват.
Намотките съдържат по 24 навивки от проводник ПЕЛ 0,96 mm. Кондензаторът
С1 е танталов електролитен кондензатор. Използван е такъв кондензатор,
тъй като танталовите кондензатори имат широки, работни температурни
граници, капацитетът им е стабилен в работния температурен обхват и имат
значително по – малки утечни токове от алуминиевите кондензатори.
Кондензаторът С2 е съставен от три паралелно свързани неполярни
кондензатора от по 1 mkF.
При така конструирания стабилизатор, КПД е около 70, коефициентът на
стабилизация 450, а изходното съпротивление е не по – голямо от 0,05 Om.
Максималният товар без радиатор е до 2 А, а при осигурено охлаждане на
VT4 и VD2, товарът може да се увеличи до 4 А. Честотата на превключване
е в пряка зависимост от тока на товара и е в границите от 1,4 до 45 кHz.
Настройката на стабилизатора се състои в следното: Плъзгачът на тример –
потенциометъра RP1 се поставя в средно положение. На входа се подава
напрежение 9 V, а на изхода се осигурява товар 10 Ом. Проверява се
изходното напрежение и ако е необходимо, посредством RP1 се установява
на ниво 5 V. Оставя се да работи 10 – 15 минути и при нужда допълнително
се регулира с RP1.
Изходното напрежение може да се увеличи. За целта последователно на VD3
се включва ценеров диод. При това положение на изхода ще се получи
напрежение 5 V плюс напрежението на стабилизация на ценеровия диод. В
такъв случай работното напрежение на изходните кондензатори се подбира
съобразно с изходното напрежение.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белчев, Д. Слаботокови токозахранващи устройства. С., Техника, 1973.
2. Клаше, Г., Р. Хофер. Промишлени електронни схеми. С., Техника, 1984.
3. В помощь радиолюбителю, Выпуск 77/1982, 97/1987.
4. Сп. Радио, 1986, N 11.
5. Стефанов, Н. Токозахранващи устройства, С., Техника, 1999.
Импулсен стабилизатор на напрежение А. Янакиев
Радио телевизия електроника 1990/4/стр. 35
Импулсните токозахранващи устройства в сравнение с класическите имат по
– висок КПД. Предлаганата тук схема е с КПД 85 % и поради това е
приложима в такива устройства, минимално място и топлоотделяне.
 |
Използвана е новата интегрална схема МАХ628СРА, която осигурява стабилно
постоянно напрежение 5 V от входни напрежения между 12 и 16 V.
Максималният и изходен ток е 80 mA. Резисторите R1 и R2 се използват за
индициране на долния праг на входното напрежение. Ако напрежението на
извод 3 спадне под 1,3 V, светва светодиодът VD1. Taзи стойност
съответства на захранващо напрежение под 6,5 V. В изхода на интегралната
схема е включен лентов филтър.
Ингрираният в схемата генератор 65 kHz управлява през два логически
елемента ИЛИ – НЕ изходния транзистор.
Токозахранващо устройство +/-5 V/45 mA Георги Кузев
Радио телевизия електроника 1989/4/стр. 20
На фигурата е показана схемата на токозахранващ блок, който се захранва
от една батерия 4,5 V, a на изхода си осигурява напрежение +/-5 V. Това
устройство може да се използва за захранване на електронни уреди,
работещи в условия, където не се разполага с електрическа мрежа, и
нуждаещи се от двуполярно захранващо напрежение. Едно такова
токозахранване на електронен уред осигурява независимост от
електрическата мрежа и удобство при работа.
 |
Токозахранващият блок се състои от мултивибратор, построен с
транзисторите VT1 и VT2. Когато транзисторът VT2 е отпушен, в
трансформатора Т1 се натрупва енергия. Щом се запуши VT2, натрупаната
енергия се прехвърля във вторичните вериги. Така полученото напрежение
във вторичните намотки на Т1 се изправя от диодите VD2 и VD3 и през
бобините L1 и L2 се подава на изходите.
Транзисторите VT3 и VT4 осигуряват стабилизация на изходното напрежение.
Когато на изхода напрежението +5 V е по – малко от номиналното,
транзисторът VT3 е запушен, а VT4 e отпушен. По този начин се осигурява
максимална продължителност на импулса на колектора на транзистора VT2 и
в резултат на това напрежението на изхода се повишава. Когато
напрежението + 5 V достигне номиналната си стойност, транзисторът VT3 се
отпушва, което обуславя намаляване на колекторния ток на VT4, a
следователно се намалява и продължителността на импулса, подаван на VT2.
По този начин се осъществява стабилизиране на изходното напрежение.
Диодът VD1 служи за облегчаване задействането на преобразувателя, който
при нормален режим на работа е запушен. Кондензаторът С9 служи за
осигуряване на устойчива работа на стабилизиращата верига. Филтрите С5,
С7, L1, C10 и С6, С8, L12, C11 изглаждат пулсациите на изходното
напрежение.
Устройството се настройва по следния начин: към изводите + 5 V и – 5 V
се включва резистор (товар) със съпротивление 910 Om и напрежението нам
ценеровия диод VD4 се подбира да е + 5 V. Kато се подберат стойностите
на елементите С2, R2 и R4, следва да се получи неизменящо се изходно
напрежение при изменяне на захранването от 3 до 5 V. При захранване от
батерия 4,5 V, консумацията на устройството не трябва да превишава 45 mA,
а при празен ход, без товар – да не е повече от 7 mA.
Tрансформаторът Т1 е навит на феритен пръстен марка 2000НМ с размери 20
х 10 х 5 mm. Намотка I има 100 нав. от проводник ПЕЛШО-0,23 mm, а
намотки II и III имат по 106 навивки от проводник ПЕЛШО-0,14 mm и се
навиват едновременно в паралел. Дроселите L1 и L2 се навиват върху
феритни пръстени с диаметър 3 mm и дължина 25 mm. Те имат по 80 навивки,
навити с проводник ПЕЛ-0,18 mm.
Бележка на редакцията. Необходимо е стриктно да се спазват
означенията за начало или край на намотките на трансформатора!
Импулсен преобразувател на напрежение Методи Цаков
Радио, телевизия, електроника 1987/10/стр. 27, 28
Описаният тук преобразувател служи за захранване на автомобилен
акумулатор или батерии на портативно устройство, което изисква + 5 V за
цифровата част и +/- 12 V за аналоговата. Схемата съдържа три импулсни
 |
преобразувателя – един главен с интегралната схема LH1605 (фиг. 1) и два
допълнителни (фиг. 2 и фиг. 3), които се захранват от стабилизирано
напрежение + 5 V в изхода на интегралния стабилизатор. Преобразувателят
работи с входно напрежение от 9 do 15 V при КПД, не по – малък от 75%.
Интегралната схема LH1605 представлява мощен импулсен стабилизатор за
напрежение от 3 до 30 V при ток до 5 А. В случая стабилното напрежение е
5 V, а максималната консумация е ограничена от параметрите на бобината (енергонатрупващия
дросел) до около 2,5 А. Изходното напрежение е термостабилно и зависи от
съпротивлението на терморезистора R1. Работната честота се определя от
капацитета на С3 и в случая е около 70 kHz. Бобината L1 има 30 навивки
от проводник с диаметър 0,8 mm, навити върху феритен пръстен, получен
чрез залепване на два еднакви пръстена. Пръстените са български, от
материал маферит 2000 – 2, с външен диаметър 28 mm и вътрешен диаметър
16 mm. За добрата работа на преобразувателя допринасят танталовите
кондензатори с капацитет по 47 mkF, които в сравнение с обикновените
електролитни кондензатори имат по – малък импеданс. От значение е също и
правилното конструиране на платката, като целта е мощните токови вериги
да не влияят на тези от управлението на стабилизатора. Това е отразено
на схемата с две основни точки на заземяване.
 |
Преобразувателите за 12 V са построени по класическата схема. Изходните
напрежения не са стабилизирани, тъй като консумираният ток почти не се
изменя, а входното напрежение е постоянно + 5 V. Таймерът 555 работи
като генератор на правоъгълни импулси с променящ се коефициент на
запълване при относително постоянна честота 65 кHz. Напреженията +12 V и
-12 V се нагласяват при включен еквивалентен товар чрез тример –
потенциометрите. Паралелно работещите двойки транзистори осигуряват
максимален изходен ток 140 mA. Бобините са навити на феритни пръстени с
мю = 2000 и външен диаметър 10 mm. Индуктивността им е 0,6 mH. КПД на
преобразувателя за 12 V е 82%. Пулсациите в изходите са с амплитуда
около 40 mV и зависят от капацитета и импеданса на изходните
кондензатори.
Интегралната схема е монтирана на малък радиатор, а транзисторите са без
радиатор. В схемата не е предвидена защита от късо съединение в изходите.
Входното напрежение не бива да е под 9 V, а горната му граница не е
критична. При избора на феритни магнитопроводи за бобините и при
оразмеряването им трябва да се има предвид условието за работен режим
без насищане, като се остави резерв поне 20 %.
Стабилизиран токоизправител със защита от късо съединение
Георги Минчев Радио телевизия електроника 2002/2/стр.21-23
(Използвана е втората половина на статията с фиг.3 и фиг. 4)
 |
Вместо биполярни транзистори за стабилизация на напрежение може да се
използват интегрални стабилизатори. Много популярни са интегралните
стабилизатори. Много популярни са интегралните стабилизатори с три
извода (серия 78хх и 79хх), които са предназначени да захранват
електронни устройства с фиксирани напрежения, като последните две цифри
показват точната стойност на стабилизираните изходни напрежения.
Стабилизаторите 78хх са предназначени да захранват устройства с
напрежение с положителна полярност, а 79хх – за напрежения с отрицателна
полярност. Те са предназначени да осигуряват фиксирани стабилизирани
напрежения 5, 6, 8, 12, 15, 20 и 24 V. В някои случаи стабилизаторите за
фиксирани напрежения може да се преустройват да дават на изхода си
регулируеми напрежения (сп. „Радио, телевизия, електроника”, бр. 8/2000,
с. 12). При тези стабилизатори коефициентът на стабилизация достига
5000, а изходното им съпротивление е по 0,03 Om. Те имат топлинна и
токова защита, а също и защита при излизане от областта на безопасна
работа (за сметка на намаляване на максималния изходен ток при
увеличаване на разликата между входното и изходното напрежение).
На фиг. 3 е дадена принципна схема, реализирана с интегрален
стабилизатор 7815. За увеличаване на изходния ток се използва мощният
транзистор VT1. В този случай проблемът за увеличаване на изходния ток е
решен много просто. Това е постигнато, като в емитерната верига на VT1 е
включен резисторът R1. Taka токът, който протича през транзистора, „разтоварва”
интегралния стабилизатор. Схемата може да осигурява на изхода си ток до
3 А. Ако искаме стабилизаторът да осигурява по – голям ток – например -
до 5 А, ще трябва стойностите на елементите да са съответно R1 = 0,22 Om,
C1 = 6600 mkF. Кондензаторите С2 и С3 са танталови.
Трансформаторът Т1 е предвиден за изходен ток до 5 А и е навит на
магнитопровод със сечение 10 кв cm. Намотка I има 1050 навивки от
проводник ПЕЛ 0,44 mm, а намотка II – 95 навивки от проводник ПЕЛ 1,88
mm.
Освен стабилизатори за фиксирани напрежения съществуват и такива за
регулируеми напрежения. Това са стабилизатори с подобрени характеристики.
Типичен представител е триизводният стабилизатор LM317, който е
предназначен да осигурява положително регулируемо напрежение.
На фиг. 4 е показана схема на импулсен регулируем стабилизатор,
реализиран с интегралния стабилизатор LM317. Предназначен е за изходен
ток до 3 А. Изходното му напрежение може да се регулира с потенциометъра
RP3 в граници от 2 до 32 V.
Tрансформаторът Т1 е навит на магнитопровод със сечение 12,3 кв cm.
Първичната намотка има 800 навивки от проводник ПЕЛ 0,49 mm, а
вторичната – 150 навивки от проводник ПЕЛ 1,45 mm. Дроселът L1 има
въздушна междина 0,1 mm, навива се на магнитопровод със сечение 3,7 кв
cm и съдържа 90 навивки от проводник ПЕЛ 1,20 mm.
В последните две схеми, интегралните стабилизатори заедно с мощните
транзистори трябва да се монтират на радиатор с охлаждаща повърхност 240
кв cm. Резисторите R1 и R2 от фиг. 3 и R1 и R4 от фиг. 4 се навиват
върху керамично тяло (резистор тип МЛТ 2 W) с предварително оразмерен
съпротивителен проводник с диаметър 0,8 mm.
ЛИТЕРАТУРА
1. Златаров, В. и др. Приложение на аналогови интегрални схеми. С.,
Техника, 1985.
2. Клаше, Г., Хофер. Промишлени електронни схеми. С., Техника, 1984.
3. Кузев, Г. Приложни радиоелектронни устройства – IV ч. С., Техника,
1984.
4. Кузев, Г. Приложни радиоелектронни устройства – V ч. С., Техника,
1988.
5. Стефанов, Н. Токозахранващи устройства. С., Техника, 1999.
6. Сп. Радио, 1981, N5 и 6.
7. Сп. Моделист конструктор, 1987, N7.
8. Сп. В помощь радиолюбителю, Выпуск 77, ДОСААФ, 1982.
Електронен преобразувател на напрежение Георги Минчев
Радио телевизия електроника 2002/2/стр. 23
Предлаганото устройство при входно захранващо напрежение 5 V може да
осигури на изхода си постоянно напрежение 200 V при консумиран ток до 20
mA. Това осигурява независимост от електрическата мрежа на много
електронни уреди.
 |
В основата на преобразувателя е мултивибраторът, реализиран с четирите логически елемента на интегралната схема 7438, която представлява четири двувходови логически елемента И-НЕ с отворен колектор с по – голям коефициент на натоварване. Логическите елементи D1.1, D1.4 и D1.2, D1.2, D1.3 са свързани паралелно за увеличаване на мощността на преобразувателя.
 |
Устройството работи по следния начин: когато на изходите на D1.1, D1.4
има сигнал с ниво лог. 1, а на D1.2, D1.3 сигнал с ниво лог. 0,
кондензаторът С1 се зарежда през съпротивлението на първичната намотка
на трансформатора Т1. Щом напрежението на входовете на D1.1, D1.4
достигне праговата стойност, двата логически елемента се превключват и
С1 започва да се разрежда. Когато напрежението на входовете на D1.1,
D1.4 спадне до прага на превключване, логическите елементи отново се
превключват и процесът се повтаря. В момента на превключване на
логическите елементи в трансформатора Т1 възникват токови импулси,
индуктиращи напрежение във вторичната намотка, което се изправя от
диодите VD1 – VD4. В случая изходното напрежение е 200 V, но то може да
се измени с промяна на навивките във вторичната намотка на Т1.
Във входа на захранването на преобразувателя е включен противосмутителен
филтър, реализиран с елементите L1, C2, C3, като С2 е танталов
кондензатор, а С3 – керамичен. Бобината L1 е навита върху феритен
пръстен марка М2000-1, с размери 16 х 8 х 6 mm и има 120 навивки,
разположени по цялата окръжност на пръстена от проводник ПЕЛ 0,23 mm.
Трансформаторът Т1 е понижаващ и е навит на чашковидно феритно ядро (топфкерн)
тип Р30 х 19. Първичната намотка има 2 х 50 навивки от проводник ПЕЛ
0,18 mm, а вторичната – 2850 навивки от проводник ПЕЛ 0,10 mm.
Преобразувателят е монтиран на печатна платка, чиито графичен оригинал е
даден на фиг. 2, а разположението на градивните елементи – на фиг. 3.
Интегралната схема 7438 може да се замени с SFC438, FLH541, K155ЛA13,
К531ЛА13.
ЛИТЕРАТУРА
1. Димитрова, М., И. Ванков. Импулсни схеми и устройства. С., Техника,
1989.
2. Конов, К. Кратък справочник по цифрови интегрални схеми. С., Техника,
1986.
3. Шило, В. Л. Популярные цифровые микросхемыю М., Радио и связь, 1987.
4. Сп. Моделист конструктор, 1987, N 8.
Приложение на интегрални стабилизатори на напрежение в импулсни стабилизиращи схеми Радио, телевизия, електроника 1996/8/Справочник 4 страници
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Приложение на интегрални стабилизатори на напрежение в импулсни стабилизиращи схеми Радио, телевизия, електроника 1996/9/Справочник 4 страници (Продължава от бр.8 на 1996 г.)
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Приложни схеми на импулсни стабилизатори, осъществени със специализирани интегрални схеми Радио, телевизия, електроника 1996/10/Справочник 4 страници (Продължава от бр.9 на 1996 г.)
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Статия 115_19:
Импулсен стабилизатор на напрежение за 5V/6A,
Бордови електронни устройства,
Импулсен преобразувател на мрежово напрежение с управляващо
устройство,
Особености при проектирането на импулсни стабилизатори на напрежение
с интегралната схема В260D,
Токозахранваща система за служебна връзка в цифрови линейни трактове,
Tранзисторен импулсен стабилизатор на напрежение + 5 V.
Статия 115_21:
Импулсен стабилизатор на напрежение, Стабилизиран импулсен преобразувател на напрежение,
Ключово захранване за микропроцесорни системи, Трансформаторът в импулсното мрежово захранване, Импулсен преобразувател за +/- 5 V, захранван от батерия,
Инвертор на напрежение,
Безтрансформаторен двуполярен преобразувател на напрежение,
Безтрансформаторен нисковолтов изправител, Преобразувател 12 V/~220 V.
Статтията като съдържание не завършва, защото обемът и е многократно по - голям и ще бъде продължена със следващи публикации по темата.
Публикуването на подобни устройства на сайта ще продължава и по - нататък!
Материалите подготви за сайта:
Иван Парашкевов
e-mail: ivanparst@dir.bg