Простої ІМПУЛЬСНИЙ СТАБІЛІЗАТОР

Переваги імпульсних стабілізаторів постійної напруги відомі: високий ККД і стійка працездатність при великій різниці значень вхідної і вихідної напруги.

В "Радіо" вже публікувалися описи таких стабілізаторів, але вони або не. мають захисту від замикання у навантаженні [1, 2], або дуже складні [3, 4].

Пропонований стабілізатор з широтно-імпульсним управлінням (рис. 1) за принципом дії близький до стабілізатору, описаного в [1], але, на відміну від нього, має два ланцюги зворотного зв'язку, з'єднані таким чином, що ключовий елемент закривається при перевищенні напруги на навантаженні або перевищення струму, споживаного навантаженням.

Технічні характеристики

Вхідна напруга, Uвх, В. ……… 15 … 25

Вихідна напруга, Uвих, В. ………… 12

Номінальний струм завантаження Iн, А. . ………. 1

Пульсації вихідної напруги

при Iн = 1 А, В. ………………… 0.2

ККД при Uвх = 18 В, Iн = 1 A. ………….. 0.89

Споживаний струм, А, в режимі замикання

ланцюга навантаження при Uвх = 18 В. ……….. 0,4

Вихідний струм, А, замикання

при Uвх = 18 В. ………………… 2,5

При подачі живлення на вхід пристрою струм, поточний через резистор R2, відкриває ключовий елемент, утворений транзисторами VT2, VT3, в результаті чого в ланцюзі транзистор VT3 – дросель L1 – навантаження – Резистор R6 виникає струм. Відбувається зарядка конденсатора С4 та накопичення енергії дроселем L1. Якщо опір навантаження досить велика, то напруга на ній досягає 12 В і відкривається стабілітрон VD4. Це призводить до відкриванню транзисторів VT5, VT1 і закривання ключового елемента, а завдяки наявності діода VD1, дросель L1 віддає накопичену енергію навантаженні.

У міру зменшення струму через дросель і розрядки конденсатора С4 напруга на навантаженні зменшиться, що призводить до закривання транзисторів VT5, VT1 і відкриванню ключового елементу. Далі процес роботи стабілізатора повторюється.

Конденсатор С3, що знижує частоту коливального процесу, підвищує ККД стабілізатора.

Більш докладно про роботу такого стабілізатора розказано в [1].

При малому опорі навантаження коливальний процес у стабілізаторі відбувається інакше. Наростання струму навантаження призводить до збільшення падіння напруги на резисторі R6, відкриванню транзистора VT4 і закривання ключового елементу. Далі процес протікає аналогічно описаному вище. Діоди VD2 і VD3 сприяють більш різкого переходу пристрої з режиму стабілізації напруги в режим обмеження струму, споживаного навантаженням.

Навантажувальна характеристика стабілізатора приведена на мал.2. На ділянці а – б пристрій працює як стабілізатор напруги, на ділянці б-в – як стабілізатор струму. На ділянці в-г вихідний струм зі зменшенням опору навантаження хоча і росте, але навіть в режимі короткого замикання (точка г) він безпечний для деталей стабілізатора.

Цікаво відзначити: під. Всіх режимах роботи стабілізатора споживаний їм струм менше струму навантаження.

Стабілізатор виконаний на друкованій платі з однобічного фольгованого склотекстоліти (рис. 3). Резистори – МЛТ і С5-16Т (R6). Оксидний конденсатор С4 складено з двох конденсаторів К50-6 ємністю по 500 мкФ кожний; конденсатори С2 і СЗ-К10-7В. Діод КД226А (VD1) замінимо на КД213; VD2 і VD3 можуть бути будь-якими імпульсними. Транзистори VT1, VT4, VT5 – будь-які малопотужні відповідних структур з UКЕmax> Uвх. Транзистор VT2 (з деяким погіршенням ККД) може бути будь-яким із серії КТ814, VT3 – будь-яким потужним структури npn в пластмасовому корпусі, який слід встановити на тепловідвід розмірами 40×25 мм з алюмінієвого сплаву.

Дросель L1 представляє собою 20 витків джгута з трьох проводів ПЕВ-2 0,47, поміщених в чашково магнітопровода Б22 з фериту 1500НМЗ. Магнітопроводи зібраний з зазором товщиною 0,5 мм з немагнітного матеріалу.

Безпомилково змонтований стабілізатор налагодження не вимагає.

Стабілізатор нескладно перебудувати на інше вихідна напруга і струм, споживаний навантаженням. Необхідна вихідна напруга встановлюють вибором відповідного стабілітрон VD4, а максимальний струм навантаження – пропорційним зміною опору резистора R6 або подачею на базу транзистора VT4 невеликого струму від окремого параметричного стабілітрон через змінний резистор.

Ділянка б – в на навантажувальною характеристикою дозволяє використовувати пристрій для зарядки акумуляторних батарей стабільним струмом. При цьому, правда, ККД стабілізатора падає, і якщо передбачається тривала робота на цій ділянці навантажувальною характеристики, то транзистор VT3 доведеться встановити на більш ефективний тепловідвід. Інакше допустимий вихідний струм доведеться зменшити.

Для зниження рівня пульсацій Вихідного напруги доцільно використовувати LC-фільтр, аналогічний застосованому в [1].

Мною змакетованих аналогічний стабілізатор на напруга 18 В при струмі навантаження, регульованому від 1 до 5 А. Такий пристрій можна використовувати, наприклад, для зарядки автомобільних акумуляторних батарей, якщо передбачити захист від їх переполюсовкі. Його транзистори VT1 і VT2 – КТ914А, VT3 – КТ935А, VT4 і VT5-КТ645А; діод VD1-КД213; VD4-два послідовно включених стабілітрон Д814А. Конденсатор С4 – два оксидних ємністю по 500 мкФ на номінальну напругу 25 В. Дросель L1 – 12 витків джгута з шести проводів ПЕВ-2 0,57 в магнітопроводі Б36 з фериту 1500НМЗ з зазором 0,5 мм. Резистор R6 – дротяний опором 0,05 Ом. Транзистор VT3 і діод VD1 встановлені на загальних тепловідведення з поверхнею 300 см2 через слюдяні прокладки.

Для живлення такого зарядного пристрою використовувався трансформатор ТН54 із сполученими послідовно обмотками. Мостовий випрямляч на діодах Д242 з фільтруючим конденсатором ємністю 10 000 мкФ на номінальну напругу 50 В.

С. Засухін, м. Санкт-Петербург.

ЛІТЕРАТУРА

1.Міронов А. Простий ключовою стабілізатор напруги. – Радіо, 1985, № 8, с.43-45.

2.Міронов А. Удосконалення імпульсного стабілізатора напруги. – Радіо, 1987, № 4, с.35, 36.

3.Міронов А. Потужний імпульсний стабілізатор постійної напруги. – Радіо, 1987; № 9, с.46-48.

4.Медведев І. Імпульсний стабілізатор. – Радіо, 1989, № 3, С.58, 59.

РАДІО № 6, 1993 р., с. 39.