安定化 Uout コンデンサ整流器。スキーム、説明

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安定化 Uout コンデンサ整流器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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最新の出版物 [1...5] から判断すると、クエンチングコンデンサを備えた低電力トランスレス整流器に対するアマチュア無線家の関心は衰えていません。

実際、負荷電力はワットの分数と単位であるため、ネットワーク変圧器や高周波変換器を備えたデバイスよりも効率的です。公開されているコンデンサ整流器の設計の欠点は、負荷の有無とその大きさに対する出力電圧の急激な依存性です。この依存性は通常、整流器の出力にツェナーダイオードを含めることで解消されます。これは、電圧安定器であり、望ましくない負荷バラストでもあります。負荷電流に見合った電流を消費します。かなりの電力が無駄に消費され、ラジエーターに配置する必要があります。 [2]では、25cm2の面積のラジエーターが必要でした。ラジエーターは整流器の寸法と重量を増加させますが、これは4番目の欠点です。 [XNUMX]では、著者は、コンデンサ分割器として接続された入力回路にXNUMXつではなくXNUMXつのネットワークコンデンサを使用することにより、最初の問題を部分的に解決しました。これにより、焼入れコンデンサの静電容量が増加し、それに応じて寸法と重量が増加しました。さらに、ネットワーク内の無効電流の割合が増加しており、これも望ましくありません。

リストされた欠点がない、すべての可能な動作モード（アイドルから定格負荷まで）で出力電圧の自動安定化を備えたトランスレスコンデンサ整流器を提供します。

これは、出力電圧を生成する原理の根本的な変化によって達成されました-説明されているデバイスのように、ツェナーダイオード抵抗の両端の主電圧の整流された半波の電流パルスからの電圧降下によるものではありません（図。1）ただし、ダイオードブリッジをストレージコンデンサC2に接続する時間の変化によるものです（図2）。

安定化Uoutコンデンサ整流器
Pic.1

安定化Uoutコンデンサ整流器
Pic.2

説明されているデバイスでは、この時間は一定であり、主電源電圧の全周期に等しくなります。ブリッジの出力がネットワークの半サイクルの一部の期間にキー K で短絡され、半サイクルの残りの部分でキー K が開かれ、この時点でブリッジの出力電流がコンデンサC2を充電している場合、その電圧は、ネットワークの半サイクル全体に対するこの残りの部分の割合に依存します. また、PWM と同様に、C2 の電圧に応じてキーのオープン状態の時間を自動的に変更すると、コンデンサ整流器の出力電圧を自動安定化できます。

安定化コンデンサ整流器の図を図3に示します。ダイオードブリッジの出力と並列に、トランジスタVT1が接続され、キーモードで動作します（図2のキーK）。

安定化Uoutコンデンサ整流器
Pic.3

キートランジスタ VT1 のベースは、しきい値要素 (ツェナーダイオード VD3) を介してストレージコンデンサ C2 に接続され、VT2 が開いているときの急速な放電を防止するために、ダイオード VD1 によってブリッジの出力からの直流によって分離されます。 C2 の電圧が安定化電圧 VD3 未満である限り、整流器は既知の方法で動作します。 C2 の電圧が上昇し、VD3 が開くと、トランジスタ VT1 も開き、整流ブリッジの出力をシャントします。その結果、ブリッジの出力の電圧が急激にほぼゼロに低下し、C2 の電圧が低下し、ツェナーダイオードとスイッチングトランジスタがオフになります。さらに、コンデンサC2の両端の電圧は、ツェナーダイオードとトランジスタがオンになるまで再び増加します。これらのプロセスにより、出力電圧が自動的に安定化されます。

整流器のアイドルモードでは、キートランジスタVT1は主電源電圧の半サイクルのほとんどの間開いており、長い休止時間のある狭い電流パルスが蓄積コンデンサC2に到達します（図4a）。負荷が接続されると、トランジスタの開状態の持続時間が減少します（図4b）。これにより、VD2 を通って C2 に到達する電流パルスの持続時間が増加し、その両端の電圧が増加します。出力電圧を同じレベルに維持します。出力電圧の自動安定化のプロセスは、パルス幅レギュレーションを備えたスイッチング電圧レギュレータの動作と非常によく似ています。提案されたデバイスでのみ、パルス繰り返し率は C2 での電圧リップル周波数に等しくなります (図 3 の回路では、この周波数は 100 Hz)。

安定化Uoutコンデンサ整流器

損失を減らすための重要なトランジスタVT1は、高ゲインにする必要があります。たとえば、コンポジットKT972A、KT829A、KT827Aなどです。

図3のスキームに従って組み立てられた安定化整流器は、出力電圧を提供します。 -11,68オームの負荷で-290V-

このような出力電圧のわずかな差 (わずか 0,08 V) により、出力電圧が良好に安定し、この負荷に対するクエンチングコンデンサ C1 の容量値が正しく選択されていることが確認されます。静電容量が 0,5 μF に減少すると、この差は 0,16 V に達します。290 オームの負荷でのリップル電圧は 40 mV を超えません。この値は平滑コンデンサＣ２の容量とベース回路ＶＴ１の感度で決まる。

高電圧ツェナーダイオードまたは直列に接続された 814 つの低電圧ツェナーダイオードを使用して、整流器の出力電圧を上げることができます。 814 つのツェナーダイオード D1V および D2D とコンデンサ C250 の静電容量が 23 μF の場合、抵抗が 24 オームの負荷での出力電圧は XNUMX ... XNUMX V になります。

与えられた例は、与えられた負荷で必要な安定化電圧に対してトランスレスコンデンサ整流器の要素を実験的に選択する方法を示しています。

提案された方法によれば、例えば図５のスキームに従って作成された半波ダイオードコンデンサ整流器の出力電圧を安定化することが可能である。正の出力電圧を持つ整流器の場合、npn トランジスタ KT5A または KT1A がダイオード VD972 と並列に接続され、整流器の出力からツェナーダイオード VD829 を介して制御されます。

安定化Uoutコンデンサ整流器
Pic.5

コンデンサＣ２がツェナーダイオードが開く瞬間に対応する電圧に達すると、トランジスタＶＴ１も開く。その結果、VD2 ダイオードを介して C1 に供給される電圧の正の半波の振幅は、ほぼゼロに減少します。 C2の電圧が低下すると、ツェナーダイオードのおかげでトランジスタVT2が閉じ、出力電圧が上昇します。

このプロセスには、図2の回路による整流器で発生するのと同様に、入力VD3でのパルス幅のパルス幅制御が伴います。その結果、コンデンサC2の両端の電圧は、アイドル時と負荷時の両方で安定したままです。

負の出力電圧を持つ整流器では、VD1 ダイオードと並列に、p-n-p トランジスタ KT973A または KT825A をオンにする必要があります。抵抗470オームの負荷での出力安定電圧は約11V、リップル電圧は0,3～0,4Vです。

トランスレス整流器の両方の提案されたバージョンでは、ツェナーダイオードは整流器の負荷電流とはまったく関係のない数ミリアンペアの電流でパルスモードで動作し、クエンチングコンデンサの静電容量に広がりがあり、電源電圧の変動。したがって、その損失は大幅に削減され、熱除去は必要ありません。キートランジスタもラジエータを必要としません。

図 1 および図 2 の抵抗 R3、R5 は、デバイスがネットワークに接続された瞬間の過渡現象中の入力電流を制限します。電源プラグとソケットの接点の避けられない「バウンス」により、スイッチングプロセスには一連の短絡や回路の破損が伴います。これらの短絡の 1 つにより、クエンチングコンデンサ C300 は主電源電圧の全振幅値、つまり最大約 600 V です。「バウンス」による破損とその後の短絡の後、この電圧と主電源電圧の合計は最大約 XNUMX V になる可能性があります。これは、信頼性の高い動作を確保するために考慮する必要がある最悪のケースです。デバイスの。

具体例: KT972A トランジスタの最大コレクタ電流は 4 A であるため、制限抵抗の合計抵抗は次のようになります。

600V/4A=150オーム。

損失を減らすために、抵抗器 R1 の抵抗値を 51 オーム、抵抗器 R2 の抵抗値を 100 オームに選択できます。損失電力は 0,5 W 以上です。 KT827A トランジスタの許容コレクタ電流は 20 A なので、抵抗 R2 はオプションです。

文学

1. Dorofeev M. クエンチングコンデンサを備えたトランスレス。 - ラジオ、1995 年、N1、S. 41,42; #2、36,37、XNUMXページ。
2.フフティコフN.チャージャー。 -ラジオ、1993年、N5、S.37。
3. Biryukov S.クエンチングコンデンサを備えたネットワーク電源の計算。 -ラジオ、1997.#5.C.48-50.
4. Khovaiko O. コンデンサ分圧器を備えた電源 - ラジオ、1997.#11.C.56.
5. Bannikov V. トランスレス電源の単純な計算。 - アマチュア無線、1998、#1、S.14-16; N2、C16,17、XNUMX。
6.ラジオ年鑑、1991年、p.80。

著者: N.Tsesaruk, Tula; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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