強力な電界効果トランジスタの電圧安定器。スキーム、説明

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強力な電界効果トランジスタの電圧安定化装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、高電力電源用のアナログ電圧レギュレータについて説明します。著者は、パワー素子として強力なスイッチング電界効果トランジスタを使用することで、スタビライザーのパラメータを大幅に改善することに成功しました。

大電流電圧安定器を構築する場合、アマチュア無線家は通常、並列接続された 142 つまたは複数のバイポーラトランジスタによって「強化された」特殊な XNUMX シリーズマイクロ回路および同様のものを使用します。これらの目的に強力なスイッチング電界効果トランジスタを使用すると、より単純な大電流安定器を組み立てることが可能になります。

このようなスタビライザーのオプションの 1 つの図を図 2905 に示します。パワートランジスタとして強力な電界効果トランジスタIRLR0,027を使用しています。キー（スイッチング）モードで動作するように設計されていますが、このスタビライザーではリニアモードで使用されます。オープン状態のトランジスタはチャネル抵抗が非常に低く (30 オーム)、最大 100 °C のケース温度で最大 2,5 A の電流を供給し、急峻性が高く、必要な電圧はわずか 3 ... 1 V です。ゲート電圧を制御します[110]。トランジスタによって消費される電力は XNUMX ワットに達することがあります。

強力な電界効果トランジスタの電圧安定器

電界効果トランジスタは、並列電圧レギュレータチップ KR142EN19 (TL431) によって制御されます。その目的、デバイス、パラメータについては記事 [2] で詳しく説明されています。スタビライザーは次のように動作します (図 1)。ネットワーク変圧器 T1 がネットワークに接続されると、その二次巻線に約 13 V (実効値) の交流電圧が現れます。これは、VD1 ダイオードブリッジによって整流され、大容量の平滑コンデンサ (通常は数万マイクロファラッド) によって約 16 V の定電圧が割り当てられます。

それは強力なトランジスタVT1のドレインに入り、抵抗R1を通ってゲートに流れ、トランジスタを開きます。 R2R3 分圧器を介した出力電圧の一部は DA1 チップの入力に供給され、OOS 回路を閉じます。スタビライザーの出力の電圧は、DA1 マイクロ回路の制御入力 vu の電圧がしきい値 (約 2,5 V) に達するまで増加します。この時点で、マイクロ回路が開き、強力なトランジスタのゲートの電圧が低下します。閉じると、デバイスは安定化モードに入ります。コンデンサ C3 は、スタビライザーの出力を動作モードに加速します。出力電圧の値は抵抗R2,5の選択により30～2Vの範囲で設定でき、その値は広範囲に変化します。コンデンサ C1、C2、C4 はスタビライザーの安定した動作を保証します。

説明したバージョンのスタビライザーでは、強力な調整トランジスタ VT1 の最小電圧降下は 2,5 ... 3 V ですが、このトランジスタはゼロに近いドレイン-ソース電圧で動作する可能性があります。この欠点は、ゲートへの制御電圧がドレイン回路から供給されるため、その両端の電圧降下が低いとトランジスタが開かないことです。これは、開いたトランジスタのゲートがドレイン回路に対して正の電圧を持たなければならないためです。起源。

安定化トランジスタの両端の電圧降下を減らすには、安定器の出力電圧より 5 ～ 7 V 高い電圧を別個の整流器からゲート回路に供給することをお勧めします。

追加の整流器を作成できない場合は、追加のダイオードとコンデンサをデバイスに導入できます(図2)。

強力な電界効果トランジスタの電圧安定器

このような単純な改良の効果は大きい場合があります。実際、トランジスタのドレインに供給される電圧は脈動しており、消費電流の増加に伴って増加する重要な変動成分を持っています。ダイオード VD2 とコンデンサ C5 のおかげで、ゲート電圧は脈動のピーク値にほぼ等しくなります。平均または最小値よりも数ボルト高い場合があります。したがって、スタビライザは平均ドレイン・ソース間電圧が低くても効率的です。

VD2 ダイオードを整流器ブリッジに接続すると、最良の結果が得られます (図 3)。

強力な電界効果トランジスタの電圧安定器

この場合、特に最大電流では、VD5 ダイオードの両端の電圧降下がブリッジダイオードの両端の電圧降下よりも小さくなるため、コンデンサ C2 の両端の電圧が増加します。出力電圧を滑らかに調整する必要がある場合は、定抵抗 R2 を可変抵抗またはトリミング抵抗に置き換える必要があります。出力電圧の値は、式Uout \u2,5d 1 (2 + R3 / R840)によって決定できます。上記の参照シートのリストにある適切なトランジスタ (できれば黄色で強調表示されている) をデバイス内で使用することができます。たとえば、IRF4,5を使用する場合、ゲートでの制御電圧の最小値は5 ... 2 Vになります。コンデンサ - 小型タンタル、抵抗 - MLT、S33-1、P4-2。ダイオード VD1 - 電圧降下が小さい整流器 (ゲルマニウム、ショットキーダイオード)。トランス、ダイオードブリッジ、コンデンサ CXNUMX のパラメータは、必要な出力電圧と電流に基づいて選択されます。

トランジスタは大電流と高消費電力向けに設計されていますが、その可能性を最大限に発揮するには、効率的な熱放散を確保する必要があります。適用されたトランジスタは、はんだ付けによってラジエーターに取り付けられるように設計されています。この場合、厚さ数ミリメートルの中間銅板を使用し、そこにトランジスタをはんだ付けし、その上に残りの部品を取り付けることをお勧めします（図4）。そして、取り付けが完了したら、プレートをラジエーター上に置くことができます。プレートはラジエーターと広い面積で熱的に接触するため、はんだ付けは必要ありません。

強力な電界効果トランジスタの電圧安定器
図。 4

TL1C タイプの DA431 チップ、P1-12 タイプの抵抗器、および表面実装用の対応するチップコンデンサを使用する場合、片面フォイルグラスファイバー製のプリント基板 (図 5) に配置できます。基板はトランジスタの端子にはんだ付けされ、接着剤で銅板に接着されます。このようなプレートとして、たとえば、ヒンジ付きマウントを使用して、破損した強力なバイポーラトランジスタ、たとえば KT827 のフランジが付いたケースを使用できます。

強力な電界効果トランジスタの電圧安定器

スタビライザーを確立するには、出力電圧の必要な値を設定する必要があります。動作電流の全範囲でデバイスに自励励起がないかどうかをチェックする必要があります。このために、デバイスのさまざまな点の電圧がオシロスコープを使用して監視されます。自励励起が発生する場合は、コンデンサ C1、C2、および C4 と並列に、最小長のリード線を備えた容量 0,1 μF のセラミックコンデンサを接続する必要があります。これらのコンデンサは、トランジスタ VT1 と DA1 チップのできるだけ近くに配置されます。

文学

International Rectifier の強力な電界効果スイッチングトランジスタ。 - ラジオ、2001 年、第 5 号、p. 45.
I.ネチャエフ。 KR142EN19Aチップの珍しい用途。 - ラジオ、2003 年、第 5 号、p. 53、54。

著者: I. Nechaev、クルスク

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