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無線電子工学および電気工学の百科事典 私たちは栄養面で自分自身を守ります。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / ネットワークの緊急操作、無停電電源装置からの機器の保護 AC ネットワークから機器を操作する場合、電源に障害が発生して「残りの機器の寿命が損なわれる」という状況が多く発生します。 図1に示す電源（PSU）回路に目を向けましょう。 XNUMX。
電圧 220 V の交流が、主電源スイッチ SA1 とヒューズ FU1 の閉接点を通って変圧器 T1 の一次巻線の回路に流れ、変圧器 T1 が故障した場合に電源が完全に破壊されるのを防ぎます。 パワー フィルタ C5-L1-L2-C6 は、電力が供給されている無線機器の動作中に発生する、ネットワークから機器への干渉、およびその逆のネットワークへの干渉を許可しません。 整流器と容量性フィルタが二次巻線 T1 に接続されており、そのコンデンサは高い動作電流 (C9 -100000 μF) で大きな静電容量を持ちます。 スイッチをオンにした瞬間に充電されると、非常に大きな電流パルスが発生し、ヒューズ FU1 が切れるだけでなく、整流ダイオード (VD2、VD3) を突き破って、それらを通って交流電流が流れ、電源に流れることになります。フィルタコンデンサが加熱され、爆発を引き起こす可能性があります。 これを防ぐには、抵抗 R1 を一次巻線 T7 と直列に接続することによって電源の始動電流を制限する必要があります。抵抗 R1.1 は数秒後に、(信頼性のために) 設計されたリレー接点 K5 を使用して短絡されます。電流は10...XNUMXAです。 電源投入の遅延時間は抵抗R11と容量C11で決まります。 スイッチをオンにした直後、C11 はリレー K1 の巻線をバイパスし、リレーの動作を防止します。 C11が充電されると、その電圧が増加し、リレーK1の応答電圧に達すると、リレーK1.1がオンになり、接点K7によってR1が短絡され、変圧器T7の一次巻線に動作電流が供給されます。 VDXNUMX ダイオードは、トリガーされたときにリレー巻線にかかる電圧サージを抑制するように設計されています。 AC整流器でダイオードブリッジを使用すると、特にダイオードブリッジがブロック設計で製造されており、取り付けが簡単であるため、非常に便利です。 しかし、電源によって負荷に供給される電流が増加すると、負荷時の電源電圧の「サグ*」の問題が発生します。これは、ブリッジ回路では直列に接続された1.4つのダイオードによって増加します(それらの合計電圧降下はシリコンダイオードの場合は最大 0,8 V、ゲルマニウムおよびショットキーバリアダイオードの場合は最大 XNUMX V)。 整流器をブリッジから中間点のある回路に変更することで、シリコン ダイオードの場合は約 0,7 V、ゲルマニウム ダイオードとショットキー ダイオードの場合は 0,3 ～ 0,4 V の電圧降下が得られます。 ショットキー ダイオードの使用も正当化されます。なぜなら、ショットキー ダイオードは消費電力が少ないためです。これにより、高整流電流時にダイオードが取り付けられるラジエーターのサイズが小さくなります。 巻線の直径が小さくなるため、電源トランスの二次巻線を巻くのがより便利になります（巻線の各半分に流れる電流は小さくなります）。 静脈は整流器の出力における総電流の半分）。 確かに、XNUMX 倍のターン数を巻く必要がありますが、出力電圧が低い場合、ターン数が少ないため、これはそれほど難しくありません。 高電圧整流器では、整流器ブリッジを使用することをお勧めします。 コンデンサ (C7、C8) は各整流ダイオードに並列に接続されています。 これらのコンデンサは、整流ダイオードがアンテナなどのネットワークからの RF 干渉に反応するとき、いわゆる「乗算的」バックグラウンドから電源を保護します。 フィルタに続く直列線形安定器の調整トランジスタの動作には、バイポーラ トランジスタ (BT) のコレクタ - エミッタ間電圧、または電界効果トランジスタ (FET) のドレイン - ソース間電圧差が一定の最小値で必要であり、その電圧差でも動作します。 。 強力な BT の場合、これは 3 ～ 5 V、強力な PT の場合 - 0,5 ～ 3 V です。つまり、最大負荷電流が 30 A、スタビライザ出力電圧が 13,8 V の場合、電圧はトランジスタ VT2 のソース電圧は 13,8+0,5=14,3 (V) を下回ってはなりません。 このようにして、出力に最大電流 (たとえば 9 A) を負荷し、制御トランジスタの両端の電圧降下を測定することで、完成した電源に必要な最小容量 C30 を選択できます。 もちろん、この電圧の供給は、ネットワーク電圧の低下を補償するという意味では害はありませんが、VT2 トランジスタによって消費される電力の増加を伴い、その結果、このトランジスタが取り付けられているラジエーターのサイズ。 実際、電流が 30 A で電圧降下が 0,5 V の場合、VT2 では 0,5-30 = 15 (W) が消費され、同じ電流では電圧降下は 3 V - 3 30 = 90 (W) になります。 。 その違いは非常に重要です! 説明されているスタビライザー (保護なし) の図は、[1] から借用したものです (追加の詳細はオリジナルからの指定を継続しています)。 特定のスタビライザーの高品質特性は、強力な p チャネル電界効果トランジスタ IRL2505 の使用によるものです。 安定化係数を高めるために、電源には「調整可能なツェナー ダイオード」、つまり TL431 マイクロ回路 (国内アナログ - KR142EN19) が使用されています。 この超小型回路は TO-92 パッケージで製造されています (図 2)。 ICの内部構造を図に示します。 最大許容パラメータを表に示します。 TL3 の調整特性を図に示します。 431.
電源のトランジスタ VT1 (図 1) は整合トランジスタであり、ツェナー ダイオード VD1 はそのベース回路の電圧を安定させます。 スタビライザーの出力電圧は、次の式を使用して計算できます: Uout=2.5(1+R5/R6) スタビライザーは次のように動作します。 負荷が接続されると、スタビライザーの出力電圧が低下するとします。 その後、分圧器 R5-R6 の中点の電圧も減少します。 チップDA1。 並列スタビライザーとして使用すると、消費電流が少なくなり、負荷 (抵抗 R2) の電圧降下が減少します。 この抵抗はトランジスタ VT1 のエミッタ ターゲットに配置されているため、VT1 のベース電圧が安定するとトランジスタが閉じ、安定化トランジスタ VT2 のゲートの電圧が確実に上昇し、より強く開きます。電源の出力での電圧降下を補償します。 抵抗 R6 は出力電圧を設定します。 ツェナー ダイオード VD6 はソースとゲート VT2 の間に接続されています。 PT が許容ゲート・ソース間電圧を超えないように保護する役割を果たし、入力電圧が増加した (15 V 以上) 場合のスタビライザーでは必須の要素です。 スタビライザーは誰にとっても良いものですが、負荷電流が調整用トランジスタの制限値を超えた場合 (短絡が発生した場合) はどうなるのでしょうか? 動作アルゴリズムに従って、VT2 は完全に開き、その後失敗します。 チャネルの過熱が原因です。 PT を流れる最大電流を制限するには、トランジスタ VT1 の動作モードを選択します。 ただし、特別な保護を使用した方が安全です。 たとえば、[2] で説明されているフォトカプラの場合です。 この保護は、提案された BP ではわずかに変更された形で示されています。 ツェナー ダイオード VD4 のパラメトリック スタビライザは、6,2 8 の電圧を提供します。この電圧の安定性を高めるために、負荷抵抗 R8 を使用して、VD4 の動作点をその特性の中央 (IVD410 mA) に近づけます。 ツェナーダイオードのノイズはコンデンサSYによりブロックされます。 スタビライザの出力電圧は、フォトカプラ LED VU1 - ダイオード VD5 制限抵抗 R10 というチェーンを介して、結果として生じる基準電圧と比較されます。 スタビライザーの出力電圧が基準電圧より高い (より負である) 間、VD5 ダイオードはロックされ、LED には電流が流れません。 出力端子が抵抗R10の右側（図によると）端子で短絡されると、負電圧がなくなり、基準ダイオードVD5が開き、フォトカプラのLEDが点灯し、フォトカプラのフォトトライアックが動作します。ゲートを閉めます VT2 をソースに接続すると、トランジスタが閉じます。 スタビライザーの出力電流が停止します。 電源装置を動作モードにするには、主電源スイッチ SA1 を使用して電源をオフにします。 短絡を解消して再度電源を入れてください。 保護は元の状態に戻ります。 PT でこのような安定器を使用すると、制御トランジスタの故障によって生じる過電圧に対する保護回路が不要になります。これは、この電圧が 0.5 ～ 1 V しか増加しないためです。より重要な機器については、「ハード」を提案できます。リミッター回路、西洋では「ハード」リミッター、「バール」と呼ばれます。 スタビライザの出力で設定されたしきい値電圧を超えた場合の保護原理は、強力なサイリスタを使用して負荷と直列に接続されたヒューズを飛ばすことです。 必要に応じて、そのような保護を他の安定剤に導入することができます。 スタビライザーは、52x55 mm のプリント基板上に配置されます。 基板図を図に示します。 要素の配置は図5にあります。 6. 図では、 1 このノードは点線で囲まれています。 ボードは、厚さ 1 ～ 1.5 mm の両面フォイル グラスファイバーでできています。 ボードの下側のフォイルは、スタビライザーの負のバスに接続されています。 フォトカプラ VU1 のフリーリードははんだ付けする必要はありません。 追加の保護部品は、ヒンジ付き取り付けを使用して取り付けることができます。たとえば、スタンドとして VT2 ラジエーターに接着されたフォイルグラスファイバーのパッチを使用します。 電源の K1 として、9 V 巻線の RES12 リレーを使用し、その接点グループを並列に接続できます。 サージ フィルタは、動作電圧 0,01 V に対して容量 630 μF の 8 つのコンデンサと、それらの間に接続された 10 つのコイルで構成されます。 コイルは、無線機の磁気アンテナから直径 140 ～ 160 mm、長さ 2000 ～ 10000 mm のフェライト ロッドに平らな電源コードで巻き付けられます。 透磁率 32 ～ 60、直径 XNUMX ～ XNUMX mm のフェライト リング上に、充填が可能になるまで同じコイルを同時に巻き付けます。 このような電源の変圧器は、全体の電力 Pr が約 500 W でなければなりません。 実際に計算してみましょう。 スタビライザの出力電圧は 13.8 V、最大電流は 30 A です。制御トランジスタ、ダイオード、および接続線での電圧降下は合計で約 1 V になります。トランス T1 P の二次巻線の電力は次のようになります。 P = (13.8 + 1) 30 = 444 ( W) T1 コアの磁化反転による損失 - 10% を考慮してみましょう。 または44,4W。 すると、Pg=444+44.4=488,4(W)となります。 残りの /P (最大 500 W) は、電源の自己消費用の予備として残しておきます。 例えば、Ｗ型コアＴ１の場合のコア断面積Ｓは、Ｓ＝（Ｐ）１／２＝２２．４（ｃｍ２）となる。 一次巻線の電流は 1/1 = 2 (A) になります。 一次巻線径：d22,4=2(I)500/220=2.27-1=0.8(mm)。 同様に、中間点のある整流回路では、二次巻線の半分の電流が半分 (1 A ではなく 2 A) であることを考慮して、二次巻線のワイヤの直径を計算します。 、電源の「独自のニーズ」も含みます。 0.8 A の電流が二次巻線を「歩く」と仮定します。これは、ワイヤの直径が d1,5 = 1,2(30)15/16 = 2(MM) であることを意味します。 より小さな断面積のワイヤを使用すると、スタビライザの入力での電圧降下の増加につながり、電源から最大電流を得ることができなくなります。 そのために設計されています。 この場合の変圧器の巻数を計算することも難しくありません。 0.8 V での T16 巻線の巻き数 - w1: w1 = 50/S = 50/22,36 = 2.24。 巻数I-W1： W1=w1Ui= 2.24-220= 493 (ターン)、巻線 2 (二次同一巻線 - 2 つ) - WXNUMX: W2 \ u1d w2U2,24 \ u14,8d 33-XNUMX \ uXNUMXd XNUMX（ターン）。 電源パラメータを改善するには、二次巻線を巻いた後、二次巻線の両方の半分が正確に同じ電圧を与えるように出力電圧 T1 のバランスを取る必要があります。 電源を組み立てる前に、すべての部品の定格と保守性を必ず確認してください。 すべての酸化物コンデンサと並列に、容量 0,1 ～ 0,22 μF の無極性コンデンサを端子に直接はんだ付けする必要があります。 電源を実験室として使用する場合、装置のフロントパネルに R6 軸を表示し、電圧と電流を測定するための測定ヘッドを電源に装備すると便利です。 私のブロックの外観は図に示されています。 7。 無線送信装置を使用する場合は、スタビライザーの部品やワイヤーへの干渉を避ける必要があります。 電源ユニットの出力端子には、主電源フィルターと同様のフィルターを組み込むことをお勧めします (図 1)。唯一の違いは、コイルをフェライト リングまたはフェライト チューブに巻く必要があることです。モニターや外国製のテレビには、断面積の大きな絶縁ワイヤが 2 ターンあたり 3 ～ XNUMX 本しか含まれておらず、コンデンサはより低い動作電圧向けに設計されています。 情報源
著者: V.Besedin、UA9LAQ、チュメニ
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