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無線電子工学および電気工学の百科事典 シンプルで強力な電圧安定器について。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
強力な (そして最も重要なのはシンプルな回路!) 電圧安定器 (SN) と電源装置 (PSU) を自社で製造することが非常に重要です。 工場出荷時の強力な PSU (SN) は入手が困難な場合があり、これらの製品の価格は非常に高価です (パラメータに応じて数十ドルから数百ドル)。 メーカーは自分用に PSU を製造していないため、可能な限りすべてを節約しています。 専門家が注文に応じて強力な PSU を作成します。 詰め物に精通した購入者は、デザイン（ボックス）に対して PSU 価格の 70 ～ 90% を支払ったことに気づきました。 最新のパルス型電源は回路が非常に複雑なため、経験豊富な専門家でも電源を正常に動作させるのが難しい場合があります（修理が不可能な場合もあります）。 材料 (銅鉄など) やコンポーネントの「過剰な支出」という点でアマチュアが許容できる信頼性要因は、強力な PSU を製造するのが容易であることを物語っています。 ここで、メーカーは当社にとって競合他社ではないため、コンポーネントやアセンブリの過熱について心配する必要はありません。 さまざまな状況で車のバッテリーを置き換えることができる強力な PSU が必要な場合は、多くの場合、連続 SN を使用する方が収益性が高く、簡単です。 実際のところ、強力な無線電子手段 (RES) のフリートは常に成長し、更新されています。 したがって、自動車用 RES は非常に多様であり、エネルギー消費の点で非常に「大食い」です (オーディオ コンプレックス、トランシーバー、セキュリティ システム、コンバーター)。 RES の修理はもちろんのこと、20 回のチェックでも、30 ～ 1 A 以上の負荷電流で動作できる非常に強力な PSU (SN) が必要です。 ちなみに、BP [7、図 XNUMX] を繰り返したアマチュアは彼の作品に満足していました。 トランジスタについて。 BP [1] の特性を実践するには、[2] で概説されている推奨事項を使用する必要があります。 ファンは、KT8102タイプのpnp構造の強力なトランジスタを、KT802、KT803、KT808、KT819タイプのnpn構造の手頃な価格のトランジスタに置き換えるという問題に特に興味を持っていました。 残念ながら、トランジスタ KT8101、KT8102 は依然としてアウトバックにアクセスできません。 さらに、アウトバックに行くのは欠陥のある KT8101、KT8102 であり、指針抵抗計で簡単に特定できるためです。 それらはあらゆる方向に鳴り響きます。 このような不良品はメーターがなくても検出できます[3]。 30 V の整流器と 30 kΩ の抵抗を使用します (図 1)。
動作しているトランジスタの場合、電流計は何も記録しません。 しかし、Uke = 5 ... 10 Vの不良トランジスタも捨てませんでした。 これらは、低電圧の重要な回路で、また強力なツェナー ダイオードの類似物として機能します。 実際にやってみると、リーク電流が低いトランジスタだけが長期間確実に動作することがわかっています。 ちなみに、以前のトランジスタは「誠意を持って」作られたものだと思います。 803 つの KT8101A トランジスタは XNUMX つの KTXNUMX よりも信頼性が高くなります。 私はたまたまこのデバイスを使用して多くの外国のトランジスタをチェックしました[3]が、技術仕様にあるようなリーク数値についてはわかりませんでした。 また、トランジスタはパラメータに従って選択する必要があるため（結婚の取得は受け入れられません）、ラジオ市場の条件でテストするためにポータブルメーターUke.max [4]も作成しました。 希少性の低いトランジスタ KT802、803,808、819、50 の場合、特にトランジスタの数が 5 ～ 10 個以上の場合、約 XNUMX% の電力損失マージンが必要です。 並列動作するには、各トランジスタをテストして整合させる必要があります。 バッテリ内のトランジスタのランダムなセットは、CH に電力の負荷が十分にかかるとすぐに、故障の連鎖反応を引き起こします。 残念ながら、エミッタ抵抗の増加（100%）などの措置は、5 を超えるランダムなインスタンスには適用されません。h21E および Uke.us に従ってすべてのトランジスタを予備的に選択するだけで、エミッタ抵抗の値が大幅に減少し、それによって無駄に消費される電力が削減されます。 したがって、並列動作用のトランジスタを選択するには、電流 Ik = In.max / N で各トランジスタの h21E を測定する必要があります。ここで、In.max は CH バッテリ全体の最大電流です。 N は並列接続されたトランジスタの数です。 ちなみに、トランジスタのバッテリー全体のh21Eは100を超えてはなりません（ただし、20未満でもあります）。 したがって、h8101E> 8102 を持つトランジスタ KT21 および KT200 は、強力な線形回路では一般に信頼性が低くなります。 しかし、それだけではありません。 トランジスタの電力損失をチェックする必要があります。 最大電力の 50 ～ 70% に相当する負荷をオンにして、長時間「拷問」します。 10 年以上の実践により、この手順は高出力 SN でトランジスタ バッテリを長期間問題なく動作させるために必要かつ十分であることが示されています。 同時に、トランジスタ結晶の過熱はその「死」であることを忘れてはなりません。 したがって、必要なヒートシンク面積、できれば温度を把握した上で、電力を注意深くチェックする必要があります。 実際には、温度が上昇すると最大電力が減少し、これは PSU の潜在的な能力の減少と同じです。 指定された方法で最大 20 (!) 個がインストールされました。 KT803、KT808、KT819 などのタイプのトランジスタ ちなみに、バッテリーの各トランジスタが独自のヒートシンクに取り付けられている場合は、ヒートシンクを同じ加熱することでトランジスタが正しく選択されているかどうかを確認できます。 正しい PSU 電圧を選択することが非常に重要です。 トランジスタは、最小電圧（短絡モードに近づく）で発熱し、故障することが最も多くなります。 チェックは次のように行われます。オシロスコープが SN 出力に接続され、電源トランスの一次巻線が LATR を介して接続され、SN 出力に脈動が現れるまで LATR 出力の電圧が低下します。 この場合、MV 負荷の電流は最大である必要があります。 主電源電圧の変動に対するマージンを決定する必要があります。 ネットワーク電圧安定化装置を使用すると、作業が簡素化されます。 著者は、強力な電源に電力を供給するために、CH-315 タイプの古いが非常に信頼性の高い鉄共振安定器をオンにするパラレル モードを使用しました。 このようなスタビライザーを 2 ～ 3 個並列に接続すると、600 ～ 900 W の電力が得られます [6]。 問題は、ネットワーク内の電圧が急激に上昇すると、整流器の出力電圧が上昇し、その結果、トランジスタ間の電圧降下が増加し、熱過負荷によりトランジスタが動作不能になる可能性があることです。 エミッタの抵抗の抵抗を 0,1 オームに下げると、トランジスタのベース回路に最大 10 オームの抵抗を含めることで、トランジスタのパラメータの広がりを部分的に均等化できます。 これらの抵抗を含めることにより、ほとんどの場合、CH の自励励起が確実に排除されます。 自己励起は、ほとんどの CH 回路にとって大きな問題です。 同時に、CH のトランジスタが瞬時に焼き切れ、負荷の電力が公称電力よりもはるかに低くなります。 強力なトランジスタ（熱源）は、ラジエーターの周囲に互いに離して配置する必要があります。 ケース自体はとてもフィット感が良いです。 この場合の欠点は、CH 回路と強力なトランジスタの間の接続ワイヤが長いことです。 したがって、各強力なトランジスタのベースの出力近くで、チョーク (20 ... 100 μH) がオンになります。 RF機器の回路からのフェライトロッドのセグメントを使用して、ワイヤD0,5 ... 0,6 mmをXNUMX層で巻き、エポキシ接着剤を注ぐことにより、このようなチョークを独立して製造できます。 30A用のPSUケースは厚さ2～3mmのU字型アルミ板4枚で作りました。 ケースの下部に8個（6個）、上部に12個（50個）のトランジスタを配置しました。 1 A のより強力なバージョンのトランジスタの数は括弧内に示されています。この回路 [7、図 10] の大きな利点は、すべてのトランジスタ ケースが CH 回路の共通ワイヤに接続されていることです。 したがって、20～819個のトランジスタを固定して実装するという点では大きな困難はありません。 プラスチック製の KT30 を使用すると、状況はさらに単純になります。 価格は文字通り XNUMX ペニーですが、欠陥のあるバッチもあります (XNUMX ワットの電力にも耐えられません)。 多くのアマチュアは、金属製の KT819AM-GM がプラスチック製のものよりも優れていると考えて追いかけています。 ただし、参考データによると、プラスチック KT819A-G の場合、最大電力は温度とともに 0,6 W / °C 減少します。 10°ごとに6 Wが「消費」され、金属の場合、この係数は1 W / °C、つまり10°で「食べる」10W！ ここで、2T803 のような「古い」トランジスタが有益となり、60 W を最大 50 °C に維持します。 では、KT8101 と KT8102 はどうでしょうか? 参考文献には熱要因については記載されておらず、保証された最大電力は 25°C 未満の温度でのみ有効です。 しかし、ラジエーターは数十度高く温まります。 したがって、出力電流819 ... 2 Aごとに2,5つのトランジスタの割合で強力なCHにKT803B-Gタイプのトランジスタを取り付けるのが最も簡単で安価です（KT3トランジスタ - XNUMXつのXNUMX Aトランジスタの場合）。 筐体のシート材は曲げるのが難しいため、筐体はXNUMXつのパーツから構成されています。 下部の方がより温まるため、上部よりも少ないトランジスタが取り付けられています。 このトランジスタ選択方法を使用して作られた CH は、おそらく PSU の所有者の不注意による場合を除いて、修理する必要がほとんどありませんでした (強力な PSU を誰にも貸さない方が良いです)。 さらに、CH に熱保護を装備しても問題はありません。ヒートシンクが過熱し、CH がオフになります。 実績のあるサーマルリレー回路の 3 つを図 XNUMX に示します。
サーミスタR3タイプMMT-4。 温度センサーですので、最大温度となる強力なトランジスタのヒートシンクに固定されます。 R3サーミスタ本体とヒートシンクとの電気絶縁に注意する必要があるためです。 そのピンの 3 つはコーパスです。 しかし、図 3 の回路が別の整流器によって電力供給されている場合、R829 ケースを絶縁する必要はありません。 KT972 トランジスタは、KT315 または KT815 および KT817 (25) トランジスタのダーリントン トランジスタの類似品に置き換えることができます。 回路はサーミスタの種類には重要ではありません。サーミスタの抵抗は 1,5°C で 4,7 ～ XNUMX kΩ です。 R1 として、マルチターン抵抗器を使用することをお勧めします (応答しきい値を設定します。抵抗値が低いほど、シャットダウン温度が高くなります)。 この方式はどの PSU にもインストールできます。 供給電圧が 14 ～ 15 V を超えることが重要です (リレーの動作電圧は 12 V)。 図３の電流発生器は、任意の既知のスキームに従って作成することができる。 電界効果トランジスタ電流発生器が適しています。 応答しきい値の安定性を高める必要がある場合は、D3E を VD2 として使用し、R818 を 3 kΩ に増やし、R10 と R1 を選択します。 電流発生器の動作電流は 2 mA に設定されています。 熱保護動作の温度は 11 ～ 50 °C 以内に設定されます。 ダイオードについて。 高出力ダイオードは高価ですが、高出力トランジスタよりも入手が簡単です。 たとえば、D122-40 は正極性 (X 記号なし) および逆極性 (X 記号あり) として解釈する必要があります。 これにより、5 つのヒートシンクではなく 50 つのヒートシンクが可能になります [200]。 「昔の」B4、BXNUMX なども使用でき、ダイオード XNUMX つとヒートシンク XNUMX つで十分です (図 XNUMX)。 この回路は、カソードがケースに接続されているダイオード用に設計されています。
そして、動作電流が30Aを超えるダイオードを入手できなかったら？ 10アンペアのものは、図5のスキームに従ってオンにすれば問題ありません。 ダイオードから最大電流を「絞り出す」必要はありません（7,5 A 以下）。 タイプ D242(A)、D214(A)、D215(A)、D231(A)、KD213A のダイオードが使用されました。 文字インデックス A を持つダイオードが優先されるためです。 熱損失が少ないのです。 当社のダイオードは輸入品よりも信頼性が高く、最大電流を 1,5 倍またはそれ以上に安全に低減できます。
非常に便利なダイオードKD213A。 これらにはカソードとケースが付いているため、2997ダースのこれらのダイオードを2999つのバーに取り付けることができます。 ダイオード KD213、KD2999 の工業用取り付けシステムで使用される絶縁ガスケットや独創的なフランジは必要ありません。 最後のダイオードの動作電流は KD20 (KD2997 - 30 A、KD0,02 - XNUMX A) より大きいため、これらのダイオードの場合、抵抗器の抵抗は XNUMX オームに減少します。 この整流器では、ショットキーバリアを備えた最新のダイオードが完全に機能します。 リークが最も小さい試験片を選択することのみが必要です（リークはシリコン ダイオードに比べて非常に大きいため、抵抗計を使用しても実行できます）。 KD2998 タイプのダイオードはブリッジ整流器で使用するとより有益です。 ショットキー ダイオードの場合、イコライジング抵抗は必要なく、安全に並列に配置できます (図 6)。
抵抗器について。 図 5 のスキームにおけるそれらの数を見て、怖気づいてしまうかもしれません。 しかし、作るのは簡単です。 これらは、マンドレルに巻かれた、長さ 0,6 ～ 80 cm、D100 mm のエナメル線です。 このような抵抗器は、5 ... 10ワットをはるかに超える電力に耐えることができます。 ラジエーターをケチらないでください。 100℃を超える温度では最大平均電流を減らす必要があるため、各ダイオードには少なくとも2cm75のラジエーター面積が必要です。 フィルターコンデンサーについて。 2000uPH50V バッテリーは、価格と信頼性の両方の点で最適です。 それらの数は、電流 1000 A ごとに 1 マイクロファラッドの比率から選択されます。 MV が 20 A を超える電流で動作することが多い場合は、電流 2000 A あたり 1 μF の比率に基づいて容量マージンを設ける必要があります。 これらのコンデンサは温度とリップルを最も恐れるため、PSU 内の最も寒い場所に配置する必要があります。 また、リップルの大きさは静電容量を大きくすることによってのみ小さくすることができます。 変圧器について。 さまざまなオプションが使用されています。 最もシンプルで安価な TS-270 を考えてみましょう。 このネットワークトランスの磁気回路は、負荷に 500 W 以上を供給できます。 天井は、一次ワイヤの直径、コアのアセンブリの品質、そして奇妙なことに、鉄の「植え付け」方法など、いくつかの要因によって異なります。 後者の要因は、無負荷電流 (Ixx) を測定することで簡単に検出できます。 Iхх≤0,25 Aの場合、変圧器は正常です。 Iхх≤0,35Aの場合、そのような変圧器は長年にわたって一生懸命働いてきました。 Iхх≤0,5Aの場合、270W未満の電力で変圧器を使用することをお勧めします。 最大 300 W の電力では、一次巻線を巻き戻す必要はありません。 ただし、この場合は約 600 W の電力が必要となるため、TS-270 変圧器を XNUMX つ使用しました。 一次巻線は並列に接続され、二次巻線は直列に接続されました（一方は巻線IIa、もう一方はIIb）。 通常、30 アンペア バージョンの場合、各巻線は D1,8 ～ 2,2 mm の二重線または D1,5 mm の三重線で巻かれます。 上記に基づいて、CHスキームを図7に示します。
文学：
著者: A.G. ジジューク
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