Как работают транзисторные стабилизаторы напряжения. Какие существуют типы схем. Как рассчитать параметры стабилизатора. Какие преимущества у параллельных и последовательных схем.
Принцип работы транзисторных стабилизаторов напряжения
Транзисторные стабилизаторы напряжения используют свойство транзистора изменять свое сопротивление в зависимости от управляющего тока или напряжения. Это позволяет поддерживать постоянное выходное напряжение при колебаниях входного напряжения или тока нагрузки.
Основные элементы схемы транзисторного стабилизатора:
- Регулирующий транзистор
- Источник опорного напряжения (чаще всего стабилитрон)
- Усилитель сигнала ошибки
- Делитель напряжения для обратной связи
При изменении выходного напряжения усилитель сигнала ошибки изменяет ток базы регулирующего транзистора, тем самым регулируя его сопротивление и поддерживая стабильное выходное напряжение.
Виды транзисторных стабилизаторов напряжения
Существует два основных типа транзисторных стабилизаторов:
Последовательные стабилизаторы
В последовательных стабилизаторах регулирующий транзистор включен последовательно с нагрузкой. Такая схема имеет следующие особенности:
- Высокий КПД при большой разнице между входным и выходным напряжением
- Хорошая стабилизация при изменении тока нагрузки
- Возможность получения больших токов нагрузки
Параллельные стабилизаторы
В параллельных стабилизаторах регулирующий транзистор подключен параллельно нагрузке. Их преимущества:
- Высокое быстродействие
- Защита от короткого замыкания в нагрузке
- Возможность работы с емкостной нагрузкой
Схемы простых стабилизаторов напряжения на транзисторах
Рассмотрим несколько базовых схем транзисторных стабилизаторов:
1. Параметрический стабилизатор на стабилитроне
Это простейший стабилизатор, использующий свойство стабилитрона поддерживать постоянное напряжение. Схема содержит:
- Входной резистор R1
- Стабилитрон VD1
- Конденсатор C1 для фильтрации помех
Коэффициент стабилизации такой схемы невысок — около 20-30.
2. Простой последовательный стабилизатор
Схема включает:
- Регулирующий транзистор VT1
- Стабилитрон VD1 как источник опорного напряжения
- Резистор R1 для задания тока стабилитрона
- Делитель R2-R3 для обратной связи
Коэффициент стабилизации достигает 100-200.
3. Параллельный стабилизатор на полевом транзисторе
Основные элементы:
- Полевой транзистор VT1 как регулирующий элемент
- Стабилитрон VD1
- Резистор R1 для задания тока стабилитрона
- Делитель R2-R3
Преимущество — высокое входное сопротивление полевого транзистора.
Расчет параметров транзисторного стабилизатора
При расчете стабилизатора определяют следующие параметры:
- Мощность рассеяния на регулирующем транзисторе
- Ток стабилитрона
- Сопротивления делителя обратной связи
- Коэффициент стабилизации
Мощность рассеяния на транзисторе:
P = (Uвх — Uвых) * Iн
где Uвх — входное напряжение, Uвых — выходное напряжение, Iн — ток нагрузки.
Ток стабилитрона выбирают из условия:
Iст = (2-3) * Iст.мин
где Iст.мин — минимальный ток стабилизации стабилитрона.
Преимущества транзисторных стабилизаторов
Основные достоинства стабилизаторов на транзисторах:
- Высокий КПД (до 80-90%)
- Возможность получения больших токов нагрузки
- Малые габариты и вес
- Высокое быстродействие
- Низкий уровень пульсаций выходного напряжения
Это делает их широко востребованными в различной радиоэлектронной аппаратуре.
Применение транзисторных стабилизаторов напряжения
Транзисторные стабилизаторы находят применение в следующих областях:
- Источники питания радиоаппаратуры
- Лабораторные блоки питания
- Зарядные устройства
- Стабилизаторы напряжения в автомобильной электронике
- Системы электропитания компьютеров и серверов
Они позволяют обеспечить стабильное питание чувствительных электронных устройств.
Выбор элементной базы для стабилизатора напряжения
При разработке стабилизатора важно правильно выбрать компоненты:
- Регулирующий транзистор — по максимальному току и напряжению
- Стабилитрон — по напряжению стабилизации и мощности
- Резисторы — с учетом рассеиваемой мощности
- Конденсаторы — по рабочему напряжению
Для мощных стабилизаторов применяют составные транзисторы или параллельное включение нескольких транзисторов.
Особенности настройки транзисторных стабилизаторов
При настройке стабилизатора выполняют следующие операции:
- Установка требуемого выходного напряжения
- Проверка стабильности напряжения при изменении нагрузки
- Измерение коэффициента стабилизации
- Проверка уровня пульсаций выходного напряжения
- Контроль теплового режима регулирующего транзистора
При необходимости корректируют номиналы резисторов делителя обратной связи.
Простой мощный параллельный стабилизатор на транзисторах
В предлагаемой статье описываются принципы работы параллельного стабилизатора, и рассматривается возможность его применения для стабилизации питания мощных высококачественных усилителей НЧ. Приведена также схема полного источника питания с параллельным стабилизатором.
Среди радиолюбителей, а также в промышленных аудиоустройствах высокого качества широко используются параллельные стабилизаторы. В этих устройствах стабилизирующий элемент подключается параллельно нагрузке, что хорошо отражается на таком параметре стабилизатора, как его быстродействие. Фактически быстродействие стабилизатора определяется быстродействием стабилизирующего элемента. Также к достоинствам параллельных стабилизаторов стоит отнести тот факт, что независимо от тока, потребляемого от стабилизатора, ток, потребляемый им самим от источника питания, остается неизменным. Этот факт положительно отражается на уровне излучаемых БП в целом помех (за счет того, что девиации тока потребления не протекают через трансформатор и выпрямительный мост), хотя и служит причиной их низкого КПД.
Рассмотрим вышеизложенное на примере простейшего параллельного стабилизатора – параметрическом стабилизаторе на стабилитроне (рис.1.)
Рис.1. Параметрический стабилизатор
Резистор R0 задает суммарный ток, который будет течь через стабилитрон и подключенную, параллельно ему нагрузку. Легко видеть, что при изменении тока нагрузки, ток через резистор R0 останется постоянным, изменится лишь ток, текущий через стабилитрон D1. Так будет происходить, пока будет выполняться условие (1):
где IН — ток нагрузки,
IR0 — ток через R0,
Iст.мин. – минимальный ток стабилизации стабилитрона D1
Быстродействие данного стабилизатора будет определяться в основном скоростью изменением величины барьерной емкости стабилитрона [1], а также временем заряда-разряда конденсатора С1.
Однако у подобных стабилизаторов есть и недостатки – в частности для получения более-менее приличного коэффициента стабилизации (>100), через стабилитрон должен течь ток, соизмеримый с током нагрузки.
Это обстоятельство, с учетом того, что подавляющее количество стабилитронов рассчитано на ток до 100 мА, затрудняет использование параметрических стабилизаторов в мощных устройствах.
Чтобы обойти это препятствие, параллельно стабилизатору ставят мощный активный элемент, например MOSFET транзистор, как показано на рисунке 2.
Рис.2. Мощный параллельный стабилизатор.
В этой схеме стабилитрон лишь задает стабильное напряжение на затворе транзистора Q1, через цепь сток-исток которого и течет основной ток. Стабилитрон VD3 предохраняет Q1 от пробоя ввиду высоковольтности данной реализации. Подробнее о работе этой схемы можно прочитать в [2].
Схема, приведенная на рисунке один способна работать с большими токами (ограничивается предельными характеристиками примененного мосфета), но выделяет большую мощность и имеет низкий КПД(менее 30% – если падение на резисторе R1 сравнительно велико, ток через мосфет сравним с током через нагрузку, величины входного и выходного напряжений не превышают 100 В), что в мощных приложениях является серьезным недостатком.
Но ток текущий через мосфет, можно заметно снизить без ущерба для коэффициента стабилизации, если устранить источник нестабильности в данной схеме. Остановимся на нем подробнее.
С учетом этих дополнений была разработана схема источника питания с параллельным стабилизатором, представленная на рисунке 3.
Рис.3. Принципиальная схема БП с параллельным стабилизатором
Функцию токозадающего резистора здесь выполняет источник тока на транзисторе Q1. Для снижения нестабильности выдаваемого им тока, он запитан от другого источника тока меньшей мощности, который в свою очередь запитан через RCR фильтр для снижения пульсаций.
Основные технические характеристики стабилизатора (с входным и выходным RC-фильтрами):
- Выходное напряжение = 12В.
- Входное напряжение > 18В.
- Ток нагрузки – 600 мА
- Потребляемый ток – 750 мА (при номиналах, указанных на схеме, изменяется подбором резистора R2,R7,R4 – в порядке величины влияния)
- Уровень пульсаций на выходе — -112дБ
- КПД=57%
Легко видеть, что представленная схема обладает достаточно высокими параметрами в части КПД и Кст, сравнимыми с характеристиками компенсационных последовательных стабилизаторов, при этом практически полностью сохраняя достоинства параллельных стабилизаторов.
При этом схема достаточно проста, не требует дефицитных деталей, и может быть сконструирована даже начинающими радиолюбителями.
При входном напряжении до 50В в схеме можно применить – Q1-BD244C, Q2-BC546А, M1-IRF630. В качестве стабилитрона D7 можно применить любой на напряжение 8,2 В, диоды D1-D4 например SF54, диоды D5,D6,D8,D9 – например 1N4148.
Литература:
- Жеребцов И.П. Основы электроники, стр. 40, Л, 1989.
- Рыжков В.А. Простой параллельный стабилизатор на транзисторе.
Обсуждение схемы на форуме
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Рисунок 1. | |||||||
| D1 | Стабилитрон | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| C1 | Конденсатор | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| R0 | Резистор | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
Рисунок 2. | |||||||
| Q1 | MOSFET-транзистор | 2SK794 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| ZD1 | Стабилитрон | 430 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD3 | Стабилитрон | 12 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C2 | Конденсатор | 1 мкФ 630 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 470 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 1 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R3 | Резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
Рисунок 3. | |||||||
| Q1 | Биполярный транзистор | BD244C | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Q2 | Биполярный транзистор | BC546A | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| M1 | MOSFET-транзистор | IRF630 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| D1-D4 | Выпрямительный диод | SF54 | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| D5, D6, D8, D9 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| D7 | Стабилитрон | 8. 2 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| С1 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| С2, С4 | Электролитический конденсатор | 4700 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| С3 | Электролитический конденсатор | 22 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R1, R5 | Резистор | 1 Ом | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 0.68 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R3, R4 | Резистор | 5 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R6 | Резистор | 18 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R7 | Резистор | 39 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| К1 | Трансформатор | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| Добавить все | |||||||
Скачать список элементов (PDF)
Теги:
- Стабилизатор
Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе
И.
НЕЧАЕВ, г. Курск
В статье описан аналоговый стабилизатор напряжения для блока питания повышенной мощности. Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор.
При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор.
Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.1. В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечиваетток до 30 А при температуре корпуса до 100 °С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5.
..3 В [1]. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.
Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431). Ее назначение, устройство и параметры подробно описаны в статье [2]. Работает стабилизатор (рис. 1) следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13 В (эффективное значение). Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе большой емкости (обычно несколько десятков тысяч микрофарад) выделяется постоянное напряжение около 16 В.
Оно поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор. Часть выходного напряжения через делитель R2R3 подается на вход микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления ву микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе мощного транзистора, т.
е. частично закрывая его, и устройство входит в режим стабилизации. Конденсатор СЗ ускоряет выход стабилизатора на рабочий режим. Значение выходного напряжения можно установить в пределах от 2,5 до 30 В подбором резистора R2, его значение может изменяться в широких пределах. Конденсаторы С1, С2 и С4 обеспечивают устойчивую работу стабилизатора.
Для описанного варианта стабилизатора минимальное падение напряжения на регулирующем мощном транзисторе VT1 составляет 2,5…3 В, хотя потенциально этот транзистор может работать при напряжении сток-исток, близком к нулю. Обусловлен данный недостаток тем, что управляющее напряжение на затвор поступает из цепи стока, поэтому при меньшем значении падения напряжения на нем транзистор открываться не будет, ведь на затворе открытого транзистора должно быть положительное напряжение относительно истока.
Чтобы уменьшить падение напряжения на регулирующем транзисторе, цепь его затвора целесообразно питать от отдельного выпрямителя с напряжением на 5.
..7 В больше, чем выходное напряжение стабилизатора. Если нет возможности сделать дополнительный выпрямитель, то в устройство можно ввести дополнительный диод и конденсатор (рис. 2). Эффект от такой простой доработки может быть большим. Дело в том, что напряжение, поступающее на сток транзистора, является пульсирующим, имеет значительную переменную составляющую, которая увеличивается при увеличении потребляемого тока. Благодаря диоду VD2 и конденсатору С5 напряжение на затворе будет примерно равно пиковому значению пульсирующего, т.е. может быть на несколько вольт больше, чем среднее или минимальное. Поэтому стабилизатор оказывается работоспособным при меньшем среднем напряжении сток-исток.
Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к выпрямительному мосту (рис. 3). В этом случае напряжение на конденсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2 будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при максимальном токе.
При необходимости плавной регулировки выходного напряжения постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроечным резистором. Значение выходного напряжения можно определить по формуле Uвых = 2,5(1+R2/R3). В устройстве допустимо применить подходящий транзистор из списка в вышеприведенном справочном листке, желательно выделенный желтым цветом. Если использовать, к примеру, IRF840, то минимальное значение управляющего напряжения на затворе будет составлять 4,5…5 В. Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы — МЛТ, С2-33, Р1-4. Диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока.
Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможностей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод. Примененный транзистор предназначен для установки на радиатор с помощью пайки.
В этом случае целесообразно использовать промежуточную медную пластину толщиной несколько миллиметров, к которой припаивают транзистор и на которой можно установить остальные детали (рис. 4). Затем, после окончания монтажа, пластину можно разместить на радиаторе. Пайки при этом уже не требуется, поскольку пластина будет иметь большую площадь теплового контакта с радиатором.
Если применить для поверхностного монтажа микросхему DA1 типа~П_431С, резисторы типа Р1 -12 и соответствующие чип-конденсаторы, то их можно разместить на печатной плате (рис. 5) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Плату припаивают к выводам транзистора и приклеивают к упомянутой медной пластине клеем. В качестве такой пластины можно использовать, например, корпус с фланцем от испорченного мощного биполярного транзистора, скажем, КТ827, применив при этом навесной монтаж.
Налаживание стабилизатора сводится к установке требуемого значения выходного напряжения.
Надо обязательно проверить устройство на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов. Для этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам С1, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ с выводами минимальной длины. Размещаются эти конденсаторы как можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме DA1.
ЛИТЕРАТУРА
- Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, № 5, с. 45.
- И. Нечаев. Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. — Радио, 2003, № 5, с. 53,54.
| | ||||
| 1 | С помощью туннельного диода можно построить простой регулятор напряжения. | |||
| A) | True | |||
| B) | Лож | |||
| A) | True | |||
| B) | False | |||
| | ||||
| | ||||
| | ||||
| изменения. | ||||
| A) | True | |||
| B) | FALSE | |||
| | 0006 ||||
| 4 | В линейном регуляторе шунтового типа регулирующее устройство параллельно нагрузке. | |||
| A) | True | |||
| B) | False | |||
| | ||||
| 5 | An advantage of series regulators is that they have built — в защите от короткого замыкания. | |||
| A) | True | |||
| B) | FALSE | |||
63. 100%. | ||||
| A) | True | |||
| B) | FALSE | |||
9 | 0008 | |||
| 7 | Одним из недостатков импульсного стабилизатора является то, что это наиболее сложный регулятор для проектирования и сборки. | |||
| A) | True | |||
| B) | False | |||
9 | ||||
| A) | True | |||
| B) | FALSE | |||
| | ||||
| А) | Верно | |||
| Б) | ||||
| 10 | Использование напряжения между источником питания и нагрузкой позволяет значительно улучшить регулирование сети и нагрузки. | |||
| | ||||
| 11 | Регулятор является наиболее эффективным из всех регуляторов напряжения с КПД при полной нагрузке примерно от 75 до более 95 процентов. | |||
| | ||||
| 12 | ИС, содержащая положительный и отрицательный регуляторы в одном корпусе, является регулятором. | |||
| | ||||
| 13 | Один из подходов к увеличению тока нагрузки при использовании стабилизатора напряжения на ИС состоит в использовании тока. | |||
| | ||||
| 14 | Преобразователи постоянного тока обычно называют регуляторами. | |||
| | ||||
| 15 | Базовой топологией импульсных стабилизаторов, которые всегда создают отрицательное выходное напряжение при положительном входном напряжении, является регулятор. | |||
| | ||||
| 16 | Стабилитрон является регулятором. | |||
| | ||||
| 17 | Транзистор последовательного регулятора напряжения называется транзистором. | |||
| | ||||
| 18 | С тех пор, как волновое отклонение регулятора напряжения IC — высокий | |||
| A) | ||||
| A) | ||||
| B) | LC filters are not needed | |||
| C) | regulation is reduced | |||
| D) | выходное напряжение минимально | |||
| | ||||
| 19 | Как использование внешнего транзистора влияет на эффективность последовательного регулятора? | |||
| A) | Увеличивает его значительно | |||
| B) | . D) | не имеет эффекта | ||
| | ||||
| 20 | Что такое выходной контакт прямоугольного буфера с низким импедансным выходом? | |||
| A) | constant current pump | |||
| B) | function generator | |||
| C) | buffer generator | |||
| D) | зарядный насос | |||
| | ||||
| 21 | 0008 | |||
| A) | load regulation | |||
| B) | line regulation | |||
| C) | output regulation | |||
| D ) | выходное сопротивление | |||
| | ||||
| 22 | Какой из следующих регуляторов напряжения является наиболее эффективным? | |||
| A) | shunt | |||
| B) | series | |||
| C) | switching | |||
| D) | buck | |||
| | ||||
| 23 | Для защиты от случайного короткого замыкания серийный регулятор обычно включает | |||
| A) | Защита от короткого замыкания | |||
| B) | Спокойный платок | |||
| C) 9008 | ||||
C). | D) | A Varistor | ||
| | ||||
| 24 | Помимо двух дополнительных обходных кабинок, трехместные регуляторы напряжения IC-напряжения требуют других внешних компонентов?? | |||
| A) | resistors | |||
| B) | coupling capacitors | |||
| C) | outboard transistors | |||
| D) | нет | |||
| | ||||
| 25 | Какой термин означает, что каждая печатная плата имеет свой собственный трехконтактный регулятор для питания компонентов на этой плате? | |||
| A) | on-card regulation | |||
| B) | line regulation | |||
| C) | load regulation | |||
| D) | одинарное регулирование | |||
2
1000 9000.10011.10013Транзисторный регулятор напряжения
(источник: Electronics World , август 1963 г.
)
ДЖОН Р. ДЬЁРКИ / Служба связи Хеллера
НЕСКОЛЬКО компаний, предоставляющих услуги мобильной связи, используют автомобильный аккумулятор и
комбинация двигатель-генератор для обеспечения испытательного радиостенда низковольтным,
сильноточная мощность. Однако многие другие магазины используют аккумуляторную батарею и
зарядное устройство. Немногие компании, если таковые имеются, будут использовать только обычные низковольтные
блок питания, который преобразует напряжение 117 вольт переменного тока в линия к сильноточному постоянному току
Причина этого в том, что обычный источник питания сам по себе обычно имеет очень
плохая регулировка напряжения для текущих требований, которые сильно колеблются, когда
кнопка передачи радио нажата и отпущена. Кроме того, вывод
импеданс источника питания обычно выше, чем у накопителя
батарея. Можно приобрести регулируемый низковольтный сильноточный блок питания,
но это было бы сравнительно дорого, и приложение может не гарантировать
такой расход.
——— Применяется простой последовательный стабилизатор на транзисторах.
с обычным автоматическим регулятором.
Комбинация автомобильного аккумулятора и зарядного устройства, вероятно, наиболее популярен среди сервисных инженеров. Зарядное устройство подключено к аккумулятору а затем включается, когда радио кладут на скамейку для обслуживания. После рация отремонтирована и отключена от источника, разрешено зарядное устройство поработать какое-то время, чтобы снова довести батарею до номинала.
Затем необходимо выключить зарядное устройство и отсоединить аккумулятор, чтобы он не будет разряжаться обратно через блок питания. неприятность от просмотра над аккумулятором, чтобы он не перезарядился, и отсоедините его, чтобы не разряжается, можно устранить с помощью обычного автомобиля регулятор напряжения в порядке, который будет описан.
Рис. 1. Принципиальная схема обычного тройного реле напряжения и тока
регулятор, применяемый в автомобилях.
Стандартный регулятор напряжения
Стандартный регулятор напряжения ( рис. 1) состоит из трех основных компонентов. Первым из них является реле отключения, RL3.
Это реле нормально разомкнуто, когда двигатель работает медленно на холостом ходу или не работает на всех и предотвращает обратный разряд батареи через генератор. Когда двигатель работает и выходная мощность генератора начинает расти, ток идет от генератора через последовательную и шунтирующую катушки к заземление и питание реле; подключение генератора к аккумулятору. Второе реле, RL2, является регулятором вибрационного тока, который управляет выходной ток генератора с параллельным возбуждением. Этот регулятор удерживает выходной ток генератора в безопасных пределах, так как генератор с параллельным возбуждением не имеет встроенных функций ограничения тока.
Третий компонент — реле контроля напряжения вибрации, RL1. Весна
напряжение на якоре реле регулятора напряжения удерживает контакты
замкнут до тех пор, пока выходное напряжение генератора не достигнет заданного напряжения.
Как
напряжение приближается к этому значению, ток через обмотку катушки намагничивает
сердечник достаточно, чтобы опустить якорь, тем самым размыкая контакт
точки. Это вводит сопротивление последовательно с обмоткой возбуждения и уменьшает
выходное напряжение.
На якоре регулятора обычно используется биметаллический шарнир, так что для размыкания контактов в холодную погоду потребуется большее напряжение поскольку для зарядки аккумулятора в холодных условиях требуется более высокое напряжение.
Транзисторный регулятор напряжения
Транзисторный электромеханический регулятор напряжения представляет собой просто обычный
автомобильный регулятор подключен к транзисторной схеме, которая занимает место
функции генераторного поля. См. рис. 2. Используется с обычным
нерегулируемый блок питания или зарядное устройство и аккумуляторная батарея на 12 вольт.
Реле регулятора напряжения и тока стандартного управления регулятором
ток возбуждения генератора путем добавления сопротивления к нормально
заземленный конец цепи возбуждения.
Резисторы на оригинальном регуляторе
должны быть удалены в транзисторном приложении, так как реле
теперь можно использовать для управления базовым током силового транзистора.
Реле отключения работает в транзисторной системе так же, как и в автомобиле. При включении питания ток течет через последовательные и шунтирующие обмотки. Два результирующих магнитных поля действуют в том же направлении и добавить, чтобы опустить якорь реле, подключив аккумулятор к блоку питания через транзистор.
При отключении питания напряжение батареи выше напряжение питания (остаточный заряд в конденсаторах фильтра), обратный ток течет от батареи на землю в шунтирующей обмотке и от батареи к источнику питания на землю в последовательной обмотке. Эти два течения теперь создаст противоположные полюса в сердечнике выреза и магнитном потяните за якорь реле, разомкнув цепь, чтобы аккумулятор не разряжать обратно через блок питания.
— Нижняя сторона радиатора транзистора, показывающая расположение базы
резистор смещения.
Обратите внимание на проводку к изолированной клеммной колодке.
Регулятор тока RL2 ограничивает максимальную величину протекающего тока из источника питания. Полный зарядный ток, идущий на аккумулятор должен проходить через обмотку катушки регулятора тока. Этот ток устанавливает магнитное поле и напряжение на якоре реле. Если текущий (и результирующее магнитное притяжение) превышает то, для которого натяжение якоря устанавливается, реле размыкается, отключая базу транзистора от земли и отключив ток, идущий к аккумулятору. Как только цепь открыт, однако поле регулятора разрушается, и реле возвращается в исходное положение. Этот, в свою очередь снова устанавливает поле и процесс повторяется от 150 до 250 раз в секунду. Это действие служит для предотвращения превышения его максимальный номинальный ток.
Рис. 2. Схема, показывающая использование последовательного транзистора.
Для удвоения выходного тока можно использовать второй транзистор.
Регулятор напряжения RL1 управляет максимальным напряжением на клеммах аккумулятора.
Когда напряжение батареи достигает некоторого заданного напряжения во время зарядки
(около 15 вольт), ток в шунтирующей обмотке создает достаточный магнитный
силы, чтобы потянуть якорь реле вниз, преодолевая натяжение пружины. Этот
открывает базовую цепь транзистора и отключает зарядный ток.
Когда напряжение батареи немного уменьшается, магнитное поле ослабевает
и позволяет контактам снова замкнуться. Это включает транзистор и
позволяет блоку питания снова зарядить аккумулятор. Этот цикл повторяется
от 50 до 200 раз в секунду, чтобы вызвать вибрацию якоря и так далее.
поддерживать напряжение на достаточно постоянном уровне.
——-
Детали конструкции простой схемы последовательного регулятора, разработанной для использования с нерегулируемым настольным питанием или зарядным устройством и аккумуляторной батареей. Работает для обслуживания мобильной радиосвязи.
———
При включении питания и замыкании контактов RL1 и RL2,
около 600 мА. базовых текущих потоков; транзистор теперь «повернут
«включено» или насыщено.
Полное сопротивление коллектор-эмиттер очень низкое (около
0,080 Ом) и протекает максимальный ток коллектора (зарядный ток). Когда
однако контакты RL1 или RL2 размыкаются из-за чрезмерного напряжения или
ток, ток базы отсутствует, и транзистор «повернут».
выкл» или
отрезать. Полное сопротивление коллектор-эмиттер очень велико; приближается
состояние разомкнутой цепи.
RL1 можно регулировать в диапазоне напряжений путем изменения натяжения пружины. на якоре реле. RL2 должен быть отрегулирован для ограничения тока коллектора. до 10 ампер при использовании одного транзистора. Если больше зарядный ток требуется, можно подключить еще один транзистор (Q2), как показано на рис. 2 пунктиром. Два транзистора могут работать с током 20 ампер, обеспечивая используемый блок питания способен выдержать 20 ампер при 16 вольтах Округ Колумбия.
Регулятор, показанный на фотографиях, рассчитан на зарядный ток
5 ампер на 16 вольт. Транзистор должен иметь ток коллектора
Номинальная мощность достаточна для работы с желаемым зарядным током.
