スイッチングスタビライザーのスキーム。スキーム、説明

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スイッチングスタビライザーのスキーム。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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スイッチングレギュレータ回路は通常の回路 (図 1.9) とそれほど複雑ではありませんが、設定はより複雑です。したがって、高電圧を扱うためのルールを知らない経験の浅いアマチュア無線家（特に、決して一人で作業したり、両手で機器を調整したりしないでください - 片手だけで！）、私はこの計画を繰り返すことをお勧めしません。

図上。 1.9は、携帯電話を充電するためのスイッチング電圧レギュレータの電気回路を示しています。

スイッチングレギュレータ回路
米。 1.9. 携帯電話充電用スイッチング電圧レギュレータの回路図

この回路は、トランジスタ VT1 と変圧器 T1 で実装されたブロッキング発振器です。ダイオードブリッジ VD1 は交流電源電圧を整流し、抵抗 R1 はオン時の電流パルスを制限し、ヒューズとしても機能します。コンデンサ C1 はオプションですが、そのおかげでブロッキング発振器はより安定して動作し、トランジスタ VT1 の発熱は (C1 がない場合よりも) わずかに少なくなります。

電源が投入されると、抵抗 R1 を介してトランジスタ VT2 がわずかに開き、トランス T1 の I 巻線に微小な電流が流れ始めます。誘導結合により、残りの巻線にも電流が流れ始めます。巻線 II の上部 (図によると) 出力では、放電されたコンデンサ C2 を介した小さな値の正の電圧がトランジスタをさらに開き、トランス巻線の電流が増加し、その結果、トランジスタが完全に開きます。、飽和状態まで。しばらくすると、巻線の電流は増加を停止し、減少し始めます (この間、トランジスタ VT1 は完全に開いています)。

巻線IIの電圧が減少し、コンデンサC2を介してトランジスタVT1のベースの電圧が減少します。閉じ始め、巻線の電圧振幅はさらに減少し、極性が負に変わります。その後、トランジスタは完全に閉じられます。コレクタの電圧は増加し、電源電圧の数倍になります（誘導サージ）が、R5、C5、VD4 チェーンのおかげで、安全レベルの 400 ～ 450 V に制限されます。

要素R5、C5のおかげで、発電は完全には中和されず、しばらくすると、巻線の電圧の極性が再び変化します（典型的な発振回路の動作原理に従って）。トランジスタが再びオンになり始めます。これはサイクリックモードで無限に続きます。

回路の高電圧部分の残りの要素には、電圧レギュレータとトランジスタ VT1 を過電流から保護するためのノードが組み込まれます。検討中の回路内の抵抗 R4 は電流センサーとして機能します。両端の電圧降下が 1 ... 1,5 V を超えるとすぐに、トランジスタ VT2 が開閉し、共通ワイヤに対するトランジスタ VT1 のベースを閉じます (強制的に閉じます)。コンデンサ C3 は VT2 の反応を高速化します。ダイオード VD3 は、電圧レギュレータの通常の動作に必要です。

電圧レギュレータは、調整可能なツェナーダイオード DA1 という単一チップ上に組み込まれています。

出力電圧を主電源からガルバニック絶縁するには、フォトカプラ VO1 が使用されます。フォトカプラのトランジスタ部分の動作電圧は、トランス T1 の巻線 II から取得され、コンデンサ C4 によって平滑化されます。デバイスの出力電圧が公称値より大きくなるとすぐに、ツェナーダイオードDA1に電流が流れ始め、フォトカプラLEDが点灯し、フォトトランジスタVO1.2のコレクタエミッタ抵抗が減少し、トランジスタVT2がわずかに開き、VT1のベースの電圧振幅が減少します。

開くのがより弱くなり、変圧器巻線の電圧が低下します。逆に、出力電圧が公称電圧よりも低くなると、フォトトランジスタが完全に閉じ、トランジスタ VT1 が全力で「スイング」します。

ツェナーダイオードと LED を過電流から保護するには、100 ～ 330 オームの抵抗を直列に接続することをお勧めします。

確率

第 25 段階: ランプ 220 W、1 V を使用し、コンデンサ C6 を使用せずにデバイスを初めてオンにすることをお勧めします。抵抗器 RXNUMX のエンジンは (図に従って) 低い位置に設定されます。

デバイスの電源がオンになり、すぐにオフになり、コンデンサ C4 と C6 の電圧ができるだけ早く測定されます。(極性に応じて) 小さな電圧があれば、発電機が始動したことを意味します。そうでない場合は、ジェネレーターが機能しないため、ボードとインストール上のエラーを検索する必要があります。さらに、トランジスタ VT1 と抵抗 R1、R4 をチェックすることをお勧めします。

すべてが正しく、エラーがないにもかかわらず、発電機が始動しない場合は、巻線 II (または I、ただし両方を同時にではありません!) の端子を交換し、性能を再度確認します。

第 1 段階: デバイスの電源を入れ、指でトランジスタ VT25 の加熱を制御します (放熱用の金属パッドだけではありません)。加熱してはいけません。XNUMX W の電球が光ってはいけません (両端の電圧降下が数ボルトを超えてはなりません)。

たとえば、13,5 V の電圧用に設計された小型の低電圧ランプをデバイスの出力に接続します。ランプが点灯しない場合は、巻線 III の端子を交換します。そして最後に、すべてが正常に動作している場合は、構成抵抗器 R6 のエンジンを回転させて電圧調整器の性能をチェックします。その後、コンデンサC1をはんだ付けして、電流制限ランプなしでデバイスをオンにすることができます。

最小出力電圧は約 3 V です (DA1 ピンでの最小電圧降下は 1,25 V を超え、LED ピンでは - 1,5 V を超えます)。

より低い電圧が必要な場合は、ツェナーダイオード DA1 を 100 ～ 680 オームの抵抗器に置き換えます。次の設定ステップでは、デバイスの出力電圧を 3,9 ... 4,0 V (リチウム電池の場合) に設定する必要があります。

このデバイスは、指数関数的に減少する電流 (充電開始時の約 0,5 A から充電終了時のゼロまで) でバッテリーを充電します (容量が約 1 Ah のリチウムバッテリーの場合、これは許容範囲内です)。充電モードでは、バッテリーは容量の最大 80% まで増加します。

詳細について

特別な構造要素は変圧器です。この回路のトランスは分割フェライトコアでのみ使用できます。

コンバータの動作周波数は非常に高いため、変圧器鉄にはフェライトのみが必要です。コンバータ自体は単動で一定のバイアスがかかるため、誘電体ギャップを設けてコアを分割する必要があります（トランスの薄い紙の XNUMX つまたは XNUMX つの層が半分の間に置かれます）。

不要な、または欠陥のある同様のデバイスから変圧器を取得するのが最善です。

極端な場合には、自分で巻くこともできます。コア部分は 3,5 mm2、直径 450 mm のワイヤで I を 0 回巻き、同じワイヤで II を 1 回巻き、直径 20 ～ 15 mm のワイヤで III を 0,6 回巻きます (出力電圧 0,8 V の場合)。巻くときは、巻く方向を厳守する必要があります。そうしないと、装置がうまく動作しないか、まったく動作しなくなります（調整するときに努力する必要があります - 上記を参照）。

各巻線の開始点 (図中) は上部にあります。

トランジスタ VT1 - 1 W 以上の任意の電力、少なくとも 0,1 A のコレクタ電流、少なくとも 400 V の電圧。電流ゲインは 30 より大きくなければなりません。

トランジスタ MJE13003、KSE13003 および他のすべての会社のタイプ 13003 が理想的です。最後の手段として、国産トランジスタKT940、KT969が使用されます。残念ながら、これらのトランジスタは 300 V の電圧制限に合わせて設計されており、主電源電圧が 220 V を超えてわずかに上昇すると、トランジスタはブレークスルーしてしまいます。さらに、過熱の恐れがあるため、ヒートシンクに取り付ける必要があります。

トランジスタ KSE130O3 および MJE13003 の場合、ヒートシンクは必要ありません (ほとんどの場合、ピン配列は国内の KT817 トランジスタと同じです)。トランジスタ VT2 には低電力シリコンを使用できますが、その電圧は 3 V を超えてはなりません。ダイオード VD2、VD3 にも同じことが当てはまります。

コンデンサ C5 とダイオード VD4 は 400.600 V の電圧に対応する必要があり、ダイオード VD5 は最大負荷電流に対応する必要があります。

ダイオードブリッジ VD1 は 1 A の電流定格でなければなりませんが、回路が消費する電流は数百ミリアンペアを超えません。これは、オンにするとかなり強力な電流サージが発生し、抵抗器の抵抗値を大きくする必要があるためです。この投げの振幅を制限することは不可能です - 非常に熱くなります。

VD1 ブリッジの代わりに、任意の文字インデックスが付いた 4N1 ... 4004 または KD4007 タイプの 221 つのダイオードを配置できます。

安定器 DA1 と抵抗 R6 はツェナーダイオードに置き換えることができ、回路の出力電圧はツェナーダイオードの安定化電圧より 1,5 V 高くなります。

「共通」ワイヤは、グラフィックを簡略化するためにのみ図に示されており、接地したり、デバイスケースに接続したりすることはできません。デバイスの高電圧部分は十分に絶縁されている必要があります。

著者：カシュカロフA.P.

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