低損失の大電流用整流器。スキーム、説明

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低損失で大電流に対応する整流器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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説明した珍しい AC 整流器は、比較的高い電流と低い損失で低い調整電圧が必要な場合に使用するように設計されています。アプリケーションの例としては、冷却システムで使用されるペルチェ素子の電源が挙げられます。この場合、さらに温度を調整する必要があります。電気めっき浴や低電圧はんだごても同様の整流器の応用例です。

整流器で低い電源電圧を得る場合、ダイオードに使用される半導体材料 (シリコンダイオードでは 0,6 ... 0,9 V) に起因して、整流器の半導体ダイオード両端の電圧降下の問題が発生します。この影響は、電圧が低いほど大きくなります。整流された電圧。高負荷電流では熱の除去に問題があります。出力電圧も調整する必要がある場合、シリーズ電圧レギュレータを使用することになります。このレギュレータの調整トランジスタの接続点での電圧降下は、整流ダイオードでの電圧降下に加えてさらに数ボルト高くなります。無駄な電力消費につながりますが、デバイスの効率は 50% を超えません。図 (表 1) は、電力損失を大幅に削減できる、GDR の特許群 [1] から抜粋した整流回路を示しています。

低損失で大電流用の整流器
図。 1。

これは主に中点を備えた全波整流器であり、トランス巻線の中間から 1 つのダイオードとタップを備えた特徴的な整流器として知られています。ここでは、整流ダイオードが、調整トランジスタ (VT2 および VT0,1) のエミッタ-コレクタ接合に置き換えられています。最新の高出力プレーナトランジスタのエミッタ - コレクタ接合における電圧降下はわずか 0,2 ... であるため、これはダイオードよりも有利です。また、被制御素子としてトランジスタを使用する場合、位相切り捨てにより出力整流電圧を調整することが可能となる。

低損失で大電流用の整流器
図。 2

正の半サイクル中、電流は VD1、スイッチ接点 S (S - 図では右端の最初、位置)、抵抗 R、およびベース-エミッタ回路 VT4 のダイオード VD2 を流れます。同時に、VT2 が制御され、その結果、整流器の下側分岐が開き、コンデンサ C が充電されます。負の半サイクル中、トランジスタ VT1 はダイオード VD2、S、R、および VD3 を通じて制御され、整流器の上側分岐が開きます。ここで話しているのは全波整流器であり、トランジスタのエミッタ - コレクタ接合間の残留電圧降下が非常に小さいため、トランジスタで消費される電力も小さく、エミッタ - コレクタ接合での電圧降下に等しくなります。接合部にこの回路を流れる電流を乗算します。消費電力が低い場合は、ヒートシンクも小さくできます。また、整流器の負極を受電装置の金属ケースに接続できる場合は、制御トランジスタをコレクタリード線でシャーシに直接ネジ止めすることができます。絶縁ガスケットなし。

ここで、位相を遮断するスイッチ S によって切り替えられる一連のダイオード VD5 ... VDn を使用して、整流器の出力電圧を調整する可能性を考えてみましょう (図 2)。この場合、トランジスタは、対応する交流電圧の半サイクルの開始直後ではなく、しばらくして、半サイクルの電圧振幅の瞬時値が直流電圧の合計を超えたときに導通を開始します。ダイオードのオン。したがって、トランジスタが開いている時間が短いほど、フィルタコンデンサCによって充電できる電圧は低くなります。もちろん、トランジスタを後で開き、より早く閉じることの影響は、ダイオードVD1...の両端の直流電圧降下に依存します。 VD4、およびトランジスタ VT1 と VT2 の開放電圧。ここでは、順方向電圧降下が小さいゲルマニウムダイオード、たとえば GY シリーズの 0,1 A または 1 A ダイオードを使用するのが最適です。ここでは、ショットキーバリアを備えたダイオードがより現代的であることが判明しましたが、特に誰もがまだショットキーダイオードを入手できるわけではないため、ショットキーバリアを備えたダイオードで得られる結果は、古き良きゲルマニウムダイオードよりも優れているわけではありませんが、さらに悪いものです。

ベース・エミッタ接合 VT1 および VT2 の最大許容逆電圧に特に注意を払う必要があります。この電圧を超えると、電源トランスの二次巻線の対応する外側端からの電流が、ロックされたエミッタ・ベース接合を通って（ツェナー・ダイオードの安定化電流（または「アバランシェ降伏電流」）として）流れ、ベース-コレクタ接合を介して、電流の流れの順方向にスイッチがオンになり、整流器出力に直接接続されます。この場合、もちろん、トランジスタによる規制は問題なく、トランジスタは損傷します。二次巻線の半分のピーク電圧値は、エミッタ - ベース接合の許容逆電圧 (Ueff * 3 2) を超えてはならず、6 ... 9 V 以内でなければなりません。

回路にトランジスタを取り付ける前に、ベース-エミッタ接合の許容逆電圧を測定することをお勧めします（そして、おそらく回路が対称であるため、同じパラメータを持つトランジスタのペアを選択します）。この電圧を測定する方法は簡単です。抵抗を介してベース・エミッタ接合を逆方向にオンにして（直流電流の通過を阻止し）、安定化電圧と同じ方法で接合点の電圧を測定する必要があります。従来のツェナーダイオードに基づいて決定されます。と並列に接続された電圧計で、直列に接続された抵抗（たとえば、抵抗が 1 kΩ）とベース・エミッタ接合（npn トランジスタの場合はエミッタに「プラス」）に供給される電圧を増加させます。接合部で最大逆電圧の値を観察すると、電源電圧の増加に伴って最大逆電圧が顕著に増加しなくなりました。後者の状況 (ベース-エミッタ接合の許容逆電圧がかなり低い) では、駆動される整流回路の最大出力電圧が 5 ボルトに制限されます。抵抗値 R = 200 オームは、5 ～ 1 A の負荷電流で最大 2 V の出力電圧を実現するための妥協策として選択されます。値が低すぎると、抵抗自体で過剰な損失が発生し (非経済的)、大きいものは損失も増加しません（現在は調整トランジスタ上）。

トランジスタは、ベース-エミッタ間逆電圧をできるだけ大きくし、電流利得をできるだけ高くする必要があります。 PNP トランジスタ (KT818 など) を使用する場合、すべてのダイオードと酸化物フィルタコンデンサを「反転」する必要があり、出力電圧の極性が変わります。

さらに進んで、出力電圧を個別に調整する代わりに、ダイオード VD5 ... VDn とスイッチ S の代わりに、VT1 / VT2 (コレクタとダイオード VD1 と VD2 の接続点) と同じ導電率を取り付けて、滑らかな出力電圧を適用することもできます。、エミッタから抵抗R）とポテンショメータ、そのエンジンの出力は追加のトランジスタのベースに接続する必要があり、極端な結論はこのトランジスタのコレクタとエミッタに接続されます。落下特性を持つ他のインクルージョンも可能です (ディニスターの類似物)。実験者にとっては、幅広い活動分野があります。

文学

特許 DDR-WP HO2 313189.7
Dipl.-Ing. M.フランケ
FUNKAMATEUR 1988, no. 11, p. 554.

翻訳: Viktor Besedin (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru、チュメニ; 出版物: cxem.net

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