|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
无线电电子与电气工程百科全书 电源：微功率、中功率、强力。 无线电电子电气工程百科全书
初学者和经验丰富的无线电爱好者在设计任何设备时面临的第一个问题就是电源问题。 本章将介绍各种市电电源（微功率、中功率、高功率）。 在选择和开发电源（以下简称PI）时，需要考虑由运行条件、负载特性、安全要求等确定的多项因素。 首先当然要注意电源的电气参数是否符合用电设备的要求，即：
影响其性能的 IP 特性也很重要：
作为电子设备的一个组成部分，二次电源必须严格遵守一定的要求，这些要求既取决于设备本身的整体要求，也取决于电源及其作为设备一部分的运行条件。 任何超出可接受要求的 IP 参数都会给设备的运行带来不和谐。 因此，在开始为建议的设计组装 IP 之前，请仔细分析所有可用选项，并选择最能满足所有要求和您的能力的 IP。 主电源有四种主要类型：
转换器 20-400 kHz。 线性电源的特点是极其简单和可靠，并且没有高频干扰。 组件的高度可用性和易于制造使得它们对于无线电设计新手来说最有吸引力。 此外，在某些情况下，纯粹的经济计算也很重要——在功耗高达 500 mA 的设备中使用线性电源显然是合理的，这些设备需要相当小的电源。 此类设备包括：
需要注意的是，一些不需要与工业网络进行电流隔离的设计可以通过猝灭电容器或电阻器供电，而电流消耗可能达到数百毫安。 消耗电流超过1A时，线性电源的使用效率和合理性明显降低。造成这种情况的原因有以下几个现象：
次级脉冲电压转换器的制造和操作非常简单，其特点是易于制造和元件成本低。 根据二次脉冲转换器方案设计电源在经济和技术上是合理的，适用于电流消耗为1-5 A的设备，用于视频监控和安全系统的不间断电源，用于低频放大器、无线电充电站、充电器。 次级转换器相对于线性转换器的最大区别特征是整流器、滤波器、转换器、稳定器的重量和尺寸特征。 但它们的特点是干扰程度较高，因此在设计时需要注意对电源总线中高频成分的屏蔽和抑制。 最近，基于无变压器输入的高频转换器构建的脉冲 IP 已变得相当普遍。 这些设备由工业网络~110V/220V供电，不包含笨重的低频电源变压器，电压转换由高频转换器以20-400kHz的频率进行。 此类电源的质量尺寸参数比线性电源好一个数量级，效率可达90%以上。 具有脉冲高频转换器的 IP 显着改善了由这些电源供电的设备的许多特性，并且可用于几乎所有业余无线电设计。 然而，它们的特点是相当高的复杂性、电源总线中的高噪声、低可靠性、高成本以及某些组件不可用。 因此，在业余设备中使用基于高频转换器的脉冲IP是必要的（在工业设备中，这在大多数情况下是合理的）。 这些理由可以是：输入电压在 ~ 100-300 V 范围内波动的可能性；针对任何输出电压创建功率从数十瓦到数百千瓦的 IP 的能力；经济实惠的高科技解决方案的出现基于 IC 和其他现代组件。 1. 电源通过光耦合器与网络进行电流隔离 可以使用光耦合器来制造与 ~220 V 网络进行电流隔离的微功率电源，将它们串联起来以增加输出电压（图 3.2-1.）。 能量传输是通过光耦合器内部的单向光通量进行的（光耦合器包含发光和吸收元件），因此与网络不会发生电流连接。 在一个光耦合器上，为 AOD0,5 分配 0,7-101 V。 AOD302 和 4 V - 用于 AOT102、AOT110（流入 0,2 mA）。 为了提供所需的电压和电流值，光耦合器串联或并联连接。 作为缓冲蓄能元件，可以使用离子电阻器、电池或100-1000微法的电容。 LED 通过不超过 0.2 uF 的电容供电，以避免损坏。 必须记住，光耦合器的效率会随着时间的推移而降低（运行 25 小时后大约降低 15000%）。
2、低功耗微功率稳压器 一些业余无线电设计需要微功率稳定器，在稳定模式下消耗微安培。 在图中。 图3.2-4所示为这种稳定器的示意图，内部电流消耗为10μA，稳定电流为100mA。
对于图中所示的元件，稳定电压为 Uout ≥ 3.4 V，要改变它，可以打开串联的 KD1 二极管来代替 HL522 LED（每个电压降为 0.7 V：晶体管 VT1、VT2 上为 0,3 V）。 该稳定器的输入电压（Uin）不超过30V。必须使用具有最大增益的晶体管。 3. 带有去耦电容的电源 在具有与工业网络的电流耦合的微功率电源中，即所谓的。 耦合电容，无非是串联在电源电路中的分流电阻。 众所周知，安装在交流电路中的电容器具有取决于频率的电阻，称为无功电容器。 隔离电容器的电容（假设应用在工业网络中 ~ 220 V、50 Hz）可以使用以下公式计算：
例如：容量为12Ah的1V镍镉电池充电器可以通过市电通过隔离电容供电。 对于镍镉电池，充电电流为标称电流的10%，即在我们的例子中为 100 mA。 此外，考虑到稳定器两端的压降约为 3-5 V，我们发现在 18 mA 的工作电流下，需要在充电器的输入端提供约 100 V 的电压。 代入该数据，我们得到： 根据第一个公式：
因此，我们选择CΩ1,5μF，双倍工作电压为500V（可以使用以下类型的电容器：MBM、MGBP、MBT）。 带耦合电容器的充电器的完整框图如图 3.2 所示。 2-100。 该装置适用于充电电压不超过15V、电流不超过2mA的电池充电。 微调电阻R1设置所需的充电电压值。 RXNUMX在充电开始时充当限流器，其上产生的电压施加到LED上。 通过 LED 发光的强度，您可以判断电池的放电情况。
操作此电源（以及任何其他未与网络进行电流隔离的 IP）时，您必须记住安全措施。 设备和充电电池始终处于工业网络的潜力之下。 在某些情况下，此类限制会导致设备无法正常运行，因此有必要对 IP 与网络进行电流隔离。 带有隔离电容器但与工业网络电隔离的小功率电源可以基于过渡变压器或磁力启动继电器制成，并且它们的工作电压可以低于220V。 图3.2-3显示了这种电源的示意图。 计算分离电容器的电容时要考虑变压器的参数（即，知道变压比，首先计算变压器输入端必须提供的电压，然后确保该电压是允许的）使用的变压器，计算电容器的参数）。 这种电源发出的电力可以很好地供给房屋铃、接收器、音频播放器。
4. 带有去耦电容的电源 在具有与工业网络的电流耦合的微功率电源中，即所谓的。 耦合电容，无非是串联在电源电路中的分流电阻。 众所周知，安装在交流电路中的电容器具有取决于频率的电阻，称为无功电容器。 隔离电容器的电容（假设应用在工业网络中 ~ 220 V、50 Hz）可以使用以下公式计算：
例如：容量为12Ah的1V镍镉电池充电器可以通过市电通过隔离电容供电。 对于镍镉电池，充电电流为标称电流的10%，即在我们的例子中为 100 mA。 此外，考虑到稳定器两端的压降约为 3-5 V，我们发现在 18 mA 的工作电流下，需要在充电器的输入端提供约 100 V 的电压。 代入该数据，我们得到： 根据第一个公式：
因此，我们选择CΩ1,5μF，双倍工作电压为500V（可以使用以下类型的电容器：MBM、MGBP、MBT）。 带耦合电容器的充电器的完整框图如图 3.2 所示。 2-100。 该装置适用于充电电压不超过15V、电流不超过2mA的电池充电。 微调电阻R1设置所需的充电电压值。 RXNUMX在充电开始时充当限流器，其上产生的电压施加到LED上。 通过 LED 发光的强度，您可以判断电池的放电情况。
操作此电源（以及任何其他未与网络进行电流隔离的 IP）时，您必须记住安全措施。 设备和充电电池始终处于工业网络的潜力之下。 在某些情况下，此类限制会导致设备无法正常运行，因此有必要对 IP 与网络进行电流隔离。 带有隔离电容器但与工业网络电隔离的小功率电源可以基于过渡变压器或磁力启动继电器制成，并且它们的工作电压可以低于220V。 图3.2-3显示了这种电源的示意图。 计算分离电容器的电容时要考虑变压器的参数（即，知道变压比，首先计算变压器输入端必须提供的电压，然后确保该电压是允许的）使用的变压器，计算电容器的参数）。 这种电源发出的电力可以很好地供给房屋铃、接收器、音频播放器。
5.线性电源 目前，传统的线性电源越来越多地被开关电源所取代。 然而，尽管如此，在业余无线电设计的大多数情况下（有时在工业设备中），它们仍然是非常方便和实用的解决方案。 原因有几个：首先，线性电源结构相当简单，易于配置；其次，它们不需要使用昂贵的高压元件；最后，它们比开关电源可靠得多。 典型的线性电源包含：网络降压变压器、带滤波器的二极管电桥和稳压器，将变压器次级绕组通过二极管电桥和滤波器接收到的未稳压电压转换为稳定的输出电压，此外，该输出电压始终低于不稳定的输入电压稳定器。 这种方案的主要缺点是效率低，并且需要在设备的几乎所有元件中保留功率（即，它需要安装允许比整个 IP 预期更高的负载的组件，例如， 10 W IP，需要至少 15 W 功率的变压器等）。 其原因在于线性 IP 稳定器的工作原理。 它包括在调节元件上消耗一些功率 Ppac = Iload * (Uin - Uout). 从公式可以看出，稳定器的输入和输出电压之间的差异越大，调节元件上必须消耗的功率就越多。 另一方面，稳定器的输入电压越不稳定，并且越依赖于负载电流的变化，它相对于输出电压的关系应该越高。 由此可见，线性电源稳定器工作在相当窄的允许输入电压范围内，当对器件的效率有严格要求时，这些限制甚至更窄。 但线性 IP 所实现的稳定性和脉冲噪声抑制程度远远优于其他方案。 让我们更详细地考虑线性 IP 中使用的稳定器。 最简单的（所谓的参数）稳定器是基于利用一些半导体器件的电流-电压特性的特点——主要是齐纳二极管。 它们具有高输出阻抗。 稳定性低、效率低。 这种稳定器仅在低负载下使用，通常作为电路元件（例如，作为参考电压源）。 参数稳定器的示例和计算公式如图 3.3 所示。 1-XNUMX。
串联直通型线性稳压器具有以下特点：负载电压不依赖于输入电压和负载电流，允许高值的负载电流，提供高稳定系数和低输出电阻。 典型的线性稳定器的框图如图 3.3 所示。 2-XNUMX。 其工作的基本原理是将输出电压与一些稳定的电压进行比较 参考电压并根据此比较的结果进行控制，稳定器的主要功率元件（框图中所谓的直通晶体管VT1，工作在线性模式，但也可以是一组元件） ，多余的功率被耗散（参见上面的公式）。
在业余无线电设计的大多数情况下，基于K(KR)142系列线性稳定器微电路的线性电源可以用作设备的电源。 它们具有非常好的参数，内置过载保护电路、热补偿电路等，易于访问和使用（该系列中的大多数稳定器完全在IC内部实现，只有三个引脚）。然而，在设计大功率（25-100W）线性电源时，需要采用更巧妙的方法，即：使用带有铠装铁芯的特殊变压器（具有更高的效率因数），直接使用整体稳定器是不可能的，因为其功率不足，即需要额外的功率元件，因此需要额外的过载、过热和过压保护电路。此类电源产生大量热量，需要在大型散热器上安装许多元件，因此相当昂贵。大；要实现高输出电压稳定系数，需要特殊的电路解决方案。 6.负载电流高达5A的稳压器 上图。 图 3.3-3 显示了构建强大稳定器的基本电路，该稳定器提供高达 5 A 的负载电流，这足以为大多数业余无线电设计供电。 该电路采用KR142系列稳压芯片和外部传输晶体管构成。
在低电流消耗时，晶体管VT1关闭，只有稳定器微电路工作，但随着电流消耗的增加，分配给R2和VD5的电压使晶体管VT1打开，负载电流的主要部分开始流过其结。 电阻器R1用作过载电流传感器。 R1的电阻越大，触发保护的电流越小（晶体管VT1闭合）。 滤波扼流圈L 1 用于抑制最大负载时的交流纹波。 根据上图，您可以组装电压为 5-15V 的稳压器。功率二极管 VD1-VD4 的额定电流必须至少为 10A。电阻 R4 微调输出电压（基值为由所用稳定器芯片类型KR142系列设定）。 功率元件安装在面积至少为200cm^2的散热器上。 例如，我们来计算一个具有以下特性的稳压器： 输出 - 12 V; Ineg - 3A； Uin - 20 V。 我们选择KR12-KR142EN142B系列中的8V稳压器。 我们选择能够耗散最大负载功率 Prac Uin * Iload 20•3 60 W 的直通晶体管（建议选择晶体管功率大 1.5-2 倍）——常见的 KT818A 即可（Rrac ≤ 100 W，Ik 最大 ≤ 15 A）。 VD1-VD5可以使用任何适合电流的功率二极管，例如KD202D。 7. 开关电源 与传统的线性电源不同，传统的线性电源在线性直通元件上假设过多的不稳定电压的阻尼，脉冲电源使用其他方法和物理现象来产生稳定的电压，即：电感器中能量积累的影响，以及高频变换并将储存的能量转换为恒定压力。 构建脉冲电源有三种典型方案（见图 3.4-1）：升压（输出电压高于输入）、降压（输出电压低于输入）和反相（输出电压相反）相对于输入的极性）。 从图中可以看出，它们只是电感的连接方式不同，其他方面工作原理不变，即。 一个关键元件（通常使用双极或 MIS 晶体管）以大约 20-100 kHz 的频率工作，周期性地短时间（不超过 50% 的时间）向电感器施加全输入不稳定电压。 冲击电流。 流经线圈，确保每个脉冲在其磁场 1/2LI^2 中积累能量。 这样储存的能量从线圈传输到负载（要么直接使用整流二极管，要么通过次级绕组再整流），输出平滑滤波电容保证输出电压和电流恒定。 通过自动调节关键元件上的脉冲宽度或频率来确保输出电压的稳定性（反馈电路旨在监控输出电压）。
该方案虽然相当复杂，但可以显着提高整个设备的效率。 事实是，在这种情况下，除了负载本身之外，电路中没有消耗大量功率的功率元件。 关键晶体管以饱和关键模式运行（即，它们两端的电压降很小），并且仅在相当短的时间间隔（脉冲传输时间）内耗散功率。 此外，通过提高转换频率，可以显着提高功率并改善重量和尺寸特性。 脉冲 IP 的一个重要技术优势是可以在其基础上构建小型网络 IP，并与网络进行电流隔离，为各种设备供电。 根据高频转换器电路，此类 IP 无需使用笨重的低频电源变压器即可构建。 这实际上是一个典型的降压脉冲电源电路，以整流后的市电电压作为输入电压，以高频变压器（体积小、效率高）作为输出电压。存储元件，从其次级绕组移除输出稳定电压（该变压器还提供与网络的电流隔离）。 脉冲电源的缺点包括：输出端存在高水平的脉冲噪声、复杂性高、可靠性低（特别是在工艺品生产中）、需要使用昂贵的高压高频元件，这在如果发生最轻微的故障，很容易“集体”失败（通常，人们可以观察到令人印象深刻的烟火效果）。 那些喜欢用螺丝刀和烙铁深入研究设备内部的人在设计网络脉冲 IP 时必须非常小心，因为此类电路的许多元件都处于高电压下。 8.高效低复杂度开关稳压器 在类似于上述线性稳定器（图3.3-3）中使用的元件基础上，可以构建脉冲电压稳定器。 具有相同的特性，它将具有明显更小的尺寸和更好的热条件。 这种稳定器的示意图如图3.4所示。 2-3.4。 稳定器按照具有电压降的典型方案进行组装（图1-XNUMXa）。 首次开启时，当电容器 C4 放电并且足够强大的负载连接到输出时，电流流过线性稳压器 IC DA1。 该电流引起的R1两端压降使关键晶体管VT1解锁，由于感抗L1很大并且有足够大的电流流过晶体管，VT5立即进入饱和模式。 R2 上的电压降打开主要关键元件 - 晶体管 VT1。 当前的。 L4 的增加为 C8 充电，同时稳定器和关键晶体管通过 R4 的反馈被锁定。 线圈中存储的能量为负载供电。 当C1上的电压降至稳定电压以下时，DA20和关键晶体管打开。 该循环以 30-XNUMX kHz 的频率重复。
电路R3。 R4、C2 将设置输出电压电平。 它可以在小范围内平滑调整，从 Uct DA1 到 Uin。 然而，如果 Uout 升高到接近 Uin，最大负载时会出现一些不稳定，并且纹波水平会增加。 为了抑制高频纹波，稳定器的输出端包含滤波器 L2、C5。 该方案非常简单，对于这种复杂程度来说也是最有效的。 所有功率元件VT1、VT2、VD1、DA1均由小型散热器供电。 输入电压不得超过 30 V，这是 KR142EN8 稳定器的最大值。 整流二极管应用于至少 3 A 的电流。 9、基于开关调节器的不间断电源装置 上图。 3.4-3提出了一种基于开关稳定器与充电器相结合的安防和视频监控系统不间断供电装置供考虑。 该稳定器包括过载、过热、输出浪涌、短路等保护系统。 该稳定器具有以下参数：
所述装置中的开关稳定器的工作原理与上述稳定器的工作原理相同。 该器件配有由 DA2、R7、R8、R9、R10、VD2、C7 元件制成的充电器。 稳压器 IC DA2，R7 上带有分流器。 R8限制最大初始充电电流，分压器R9、R10设置充电输出电压，VD2二极管保护电池在没有电源电压的情况下免于自放电。 过热保护采用热敏电阻R16作为温度传感器。 当保护被触发时，集成在IC DD 1上的声音信号装置被打开，同时负载与稳定器断开，切换到电池供电。 热敏电阻安装在晶体管VT1的散热器上。 温度保护操作水平的精确调节是通过电阻R18进行的。 电压传感器组装在分压器R13、R15上。 电阻 R15 设置过压保护的准确操作级别 (13 V)。 当超过稳定器输出端的电压时（如果最后一个发生故障），继电器 S1 将断开负载与稳定器的连接并将其连接到电池。 如果发生电源故障，继电器 S1 进入“默认”状态 - 即将负载连接到电池。 此处所示电路没有电池电子短路保护。 此作用由负载电源电路中的保险丝执行，该保险丝专为最大电流消耗而设计。
10. 基于高频脉冲转换器的电源 通常，在设计设备时，对电源的尺寸有严格的要求。 在这种情况下，唯一的出路就是使用基于高压高频脉冲转换器的电源。 无需使用整体低频降压变压器即可连接至~220V网络，并且可以提供高功率且尺寸小且散热好。 由工业网络供电的典型脉冲转换器的框图如图 34-4 所示。
输入滤波器旨在防止脉冲噪声渗透到网络中。 电源开关向高频变压器的初级绕组提供高压脉冲（可以使用一周期和二周期电路）。 脉冲的频率和持续时间由受控发生器设置（通常使用脉冲宽度控制，较少使用频率）。 与低频正弦波变压器不同，脉冲电源使用宽带设备为具有快速边沿的信号提供高效的功率传输。 这对所使用的磁路类型和变压器的设计提出了很高的要求。 另一方面，随着频率的增加，变压器所需的尺寸（同时保持传输功率）减小（现代材料使得可以在高达 100-400 kHz 的频率下构建具有可接受效率的强大变压器）。 输出整流器的一个特点是使用的不是普通功率二极管，而是高速肖特基二极管，这是由于整流电压的频率较高。 输出滤波器平滑输出电压纹波。 反馈电压与参考电压进行比较，然后控制发电机。 请注意反馈电路中是否存在电流隔离，如果我们想要提供输出电压与网络的隔离，这是必要的。 在制造此类 IP 时，对所使用的组件提出了严格的要求（与传统组件相比，这增加了其成本）。 首先是整流二极管、滤波电容和关键晶体管的工作电压，不能低于350V，以免击穿。 其次，应使用高频关键晶体管（工作频率20-100kHz）和特殊陶瓷电容器（传统氧化物电解质由于其高电感会在高频下过热）。 第三，高频变压器的饱和频率由所使用的磁芯类型（通常使用环形磁芯）决定，必须明显高于转换器的工作频率。
上图。 图3.4-5所示为基于高频转换器的经典IP示意图。 滤波器由电容器 C1、C2、C3 和扼流圈 L1、L2 组成，用于保护电源免受转换器的高频干扰。 该发生器是根据自振荡电路构建的，并与关键级相结合。 关键晶体管VT1和VT2反相工作，依次开通和关断。 VT3晶体管工作在雪崩击穿模式，保证了发电机的启动和可靠运行。 当C6上的电压通过R3上升时，晶体管打开，电容器向VT2基极放电，启动发电机。 从电源变压器Tpl的附加(III)绕组去除反馈电压。 晶体管VT1。 VT2安装在至少100cm^2的板式散热器上。 带有肖特基势垒的二极管VD2-VD5放置在5cm^2的小散热器上。 扼流圈和变压器数据：L1-1。 L2 缠绕在由 2000NM K12x8x3 铁氧体制成的环上，采用 PELSHO 0,25 线以两根线缠绕：20 匝。 TP1 - 两个环放在一起，铁氧体 2000NN KZ 1x18.5x7； 绕组 1 - 82 匝，带 PEV-2 0,5 线：绕组 II - 25 + 25 匝，带 PEV-2 1,0 线：绕组 III - 2 匝，带 PEV-2 0.3 线。 TP2 缠绕在铁氧体环 2000NN K10x6x5 上。 所有绕组均采用 PEV-2 0.3 线制成：绕组 1 - 10 匝：绕组 II 和 III - 各 6 匝，两个绕组（II 和 III）的缠绕方式使其占据环上面积的 50%，而不会接触或接触绕组I相互重叠，均匀地缠绕在整个环上，并用一层漆布绝缘。 整流滤波线圈L3、L4用PEV-2000 12导线绕在铁氧体8NM K 3x2x1,0上，匝数为30匝。KT1A可用作关键晶体管VT2、VT809。 KT812、KT841。 元件的额定值和变压器的绕组数据是针对35V的输出电压给出的。在需要其他操作参数的情况下，应相应地改变绕组2Tr1的匝数。 由于希望最大限度地减少所用元件的数量，所描述的电路具有显着的缺点。输出电压稳定性水平低，工作不稳定不可靠，输出电流低。然而，它非常适合为最简单的结构供电不同功率的（当使用适当的组件时），例如：计算器、呼叫器、照明装置等。
另一种基于高频脉冲变换器的电源电路如图3.4所示。 6-3。 本方案与标准结构的主要区别如图4所示。 4 .2-142 是没有反馈电路。 因此，高频变压器TrXNUMX输出绕组的电压稳定性相当低，需要使用次级稳压器（电路采用基于KRXNUMX系列IC的通用集成稳压器）。 11. 开关稳定器，带有带电流读数的关键 MIS 晶体管 通过使用新型半导体逆变器 - MOS 晶体管以及：具有快速反向恢复功能的高功率二极管、肖特基二极管、超快速二极管，有助于开关电源开发和设计的小型化和提高效率、带绝缘栅的场效应晶体管、用于控制关键元件的集成电路。 所有这些元件均在国内市场上有售，可用于高效电源、转换器、内燃机点火系统（ICE）、荧光灯启动系统（LDS）的设计。 开发人员非常感兴趣的是一类名为 HEXSense 的功率器件 - 具有电流感应功能的 MIS 晶体管。 它们是即用型开关电源的理想开关元件。 读取开关晶体管电流的能力可用于脉冲电源，以实现 PWM 控制器所需的电流反馈。 这实现了电源设计的简化——排除了电流电阻器和变压器。 在图中。 图3.4-7为230W开关电源示意图。 其主要性能特点如下：
该电路基于输出端带有高频转换器的脉宽调制器 (PWM)。 工作原理如下。 关键的晶体管控制信号来自PWM控制器DA6的输出1，占空比由电阻R50限制在4%，R4和C3是发生器的定时元件。 电源DA1由VD5、C5、C6、R6电路提供。 电阻R6用于在发电机启动时提供电压，随后通过L1、VD5激活电压反馈。 该反馈是从输出扼流器中的附加绕组获得的，该绕组在反激模式下运行。 除了为发电机供电之外，反馈电压通过链VD4、Cl、R2、R1被馈送到电压反馈输入DA2（引脚3）。 通过 R2 和 CXNUMX 提供补偿，保证反馈环路的稳定性。 VT2的关键元件采用国际整流器公司的带电流检测功能的MIS晶体管IRC830。 电流读取信号由VT2提供给DA3的引脚1。 电流检测引脚的电压电平由电阻器 R7 设置，并与漏极电流成正比，C9 抑制漏极电流脉冲上升沿上的尖峰，避免导致控制器过早运行。 VT1和R5用于设定所需的控制规律。 请注意，读取电流返回到源极引脚处的晶体。 这是为此而做的。 以避免由于源极引脚寄生电阻上的电压降而可能出现的电流读数错误。 在此方案的基础上，可以构建具有其他输出参数的开关稳定器。 12. 现代气体放电装置 世界上大约 25% 的电力被人工照明系统消耗，这使得该领域对于提高效率和减少电力消耗的努力极具吸引力。 目前，最常见的经济光源是气体放电灯，它越来越多地取代传统的白炽灯。 此类灯的工作原理是当电流流过灯时，灯内所含气体会发光（高压击穿），这是通过向灯的电极施加高电压来确保的。 气体放电灯可分为两类，第一类是高强度灯，最常见的是汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯，第二类是低压荧光灯。 低压灯在日常生活的大多数情况下用于照明 - 行政大楼、办公室、住宅楼：它们以丰富的白光为特色。 接近日光（因此得名“荧光灯”）。 高压灯用于户外照明——路灯、聚光灯等。 如果传统的白炽灯在打开时是恒定的电阻负载，则所有气体放电灯都具有负阻抗特性。 需要电流稳定。 此外，还必须考虑以下因素： 谐振工作模式、灯故障时的保护； 高压点火，特殊电源总线控制。 在荧光灯的整个工作期间观察所必需的主要模式是电流模式（理想情况下，在灯的整个工作期间需要功率稳定）。 通常，灯采用交流电压供电，以均衡电极的磨损（在直流电压供电的情况下，使用寿命减少 50%）。 13.磁性和电子镇流器 控制气体放电灯，即所谓的。 电感镇流器（见图3.5-1），然而，由于其效率低下且不可靠，最近电子控制电路变得更加普遍——电子镇流器，它可以显着提高照明系统的效率和使用寿命，使光线对眼睛来说更加均匀和自然。
串联谐振电子镇流器的基本电路如图3.5所示。 2-XNUMX。 使用电子镇流器，您可以控制任何功率的灯，电路中可以内置任何附加设备（例如，在黄昏时打开照明并在黎明时关闭的光继电器）。 14、40W及以下荧光灯控制电路 为了控制功率高达 40 W 的荧光灯 (LDS)，采用图 3.5 所示的电路。 3-XNUMX。 电源电压 ~220 V 施加到输入 L1 和 L2。 经二极管VD1-VD4整流后的直流电压约为320V。电容器C1和C2用作电容性输入滤波器。 也可以使用 ~ 110V 网络，在这种情况下，向输入 L1 (L2) 和 N 以及二极管 VD1 供电。 VD3（VD2、VD4）与电容C1、C2一起作为半波倍压器。 DA1 (IR2151) 是一个 MIS 晶体管驱动器电路，带有一个内部振荡器，该振荡器直接从电源轨通过 R1 运行。 内部稳压器将电源电压固定在 15V。当电源电压降至 9V 以下时，栅极将被阻断。 在标称直流总线电压为 230 V 时，输出方波脉冲的有效电压为 160 V，并且通过选择 R2 和 C4 设置频率以接近灯的谐振频率。 该灯在串联谐振电路中工作，该电路由串联电感器 L1 和并联电容器 C6 组成，并联于正温度系数热敏电阻。 热敏电阻（霓虹灯也可用于此目的）在冷时具有低电阻，在热时（当被流过它的电流加热时）具有非常高的电阻。 热敏电阻的目的是在打开时使灯电极上的电压平稳增加。 如果灯持续亮起或很少打开/关闭，则可以拆下热敏电阻。 在这种情况下，灯会立即打开，这可能会导致其快速磨损。 15. 26W以下荧光灯的超小型控制电路 如下图所示的电路图3.5-4，允许您控制荧光灯 (FLL)，同时具有超小型尺寸，因为它不使用电源逆变器（IC IR51H420 将 IC IR2151 和 MIS 开关组合在一个外壳中）。 在这种情况下，灯的最大功率不应超过 26 W，这足以照亮一个工作场所。
16.升压转换器和电压倍增器 通常，如果设计具有主电源，则使用变压器来获取所有电源电压。 当需要获得高于由电池或可充电电池供电的可穿戴设备的电源电压的电压时，需要使用升压转换器和电压倍增器。 低功率转换器（高达 100-200 mW）可以使用分立元件组装，无需使用变压器；高功率转换器需要变压器。 要获得双倍或三倍电压，您可以使用所谓的。 电压倍增器（参见第 2 章）。 17.小型设备的无变压器倍压器 上图。 图 3.6-1 显示了电源电压为 9V 时功耗不超过 18 mA 的设备的 100 V -> 18V 电压转换器图。 该转换器包含在安全和报警系统的实用警报器电路中。 控制发生器是根据典型方案制作的。 在输出端 D 1.2 形成频率为 1 Hz 的矩形脉冲。 脉冲被馈送到受控发生器 D3、D1.4 和 R3、R2、C2 链，这会影响调制深度。 R4、R5、C3、C4根据压电陶瓷发射极B 1 的谐振频率在1,5-3kHz内选择。 为了增加压电晶体的振幅，在电路中引入了乘法器。 来自输出DD1.4的信号进入互补对VT5、VT6，然后进入乘法器VD3、VD4、C5、Sat。 在负载电流为6mA、主电源为50V时C9上的电压约为16V。通过使用更大的电容可以稍微增加乘法器的功率。 该电路可以采用6-15V供电（15系列IC最大为561V），在15V供电的情况下，25mA负载时乘法器输出端的电压将小于80V。
18. 为家用电器供电的强大转换器 在图中。 图 3.6-2 显示了用汽车电池为家用电器（电视、电钻、电泵等）供电的强大转换器的示意图。 该转换器可为高达 220 W 的负载提供 50 V、100 Hz 的输出电压。 最大负载时，电池消耗的电流不超过10A。 设备中的部件数量保持在最低限度。 DD1.1芯片包含一个频率为100 Hz的主振荡器。 频率的微调（这对于设备的正常运行很重要）是通过电阻R1和R2进行的。 微电路的后半部分 - D2 提供 1.2 分频和晶体管控制。 包含晶体管 VT1、VT2，以确保 DD1.2 输出在最大负载电流下正常工作。 输出晶体管VT3、VT4安装在面积至少为350cm^2的散热器上。 电容器 C3 设计用于平滑矩形前端，它与输出绕组和负载一起形成谐振系统。 其容量很大程度上取决于负载的性质。 变压器TP1采用ShLM或PLM品牌的磁路，总功率为100W。 绕组 I 和 II 各包含 17 匝 2 毫米的 PEV-2,0 导线，绕组 III 包含 750 匝 2 毫米的 PEV-0,7 导线。 对于高频电压转换器（转换频率〜25 kHz），该电路非常容易改造。 为此，只需将主振荡器的频率提高 D1.1 至 -50 kHz，将电容 C1 和 C2 改变 180 pF，并用高频变压器替换 TR1。 转换器的功率取决于输出晶体管的负载，它们可以在臂中提供的最大电流不应超过8A。 为了增加电流，将变压器第一和第二绕组的匝数减少到1-8。 转换器的输出端安装有二极管电桥和射频滤波器，其中使用的元件必须保证在10 kHz频率下正常工作。
19.过电压保护 在工业和家庭网络中，经常会出现意外的电压浪涌，网络中的电压可能会超过标称电压20-40%。 此类抛出可分为两类： 1. 短期 - 几个时期内幅度的增加。 2. 长期 - 电压在几秒或几分钟内增加。 第一个更可能归因于脉冲噪声，它与线路上某些强大负载（焊机、电机、加热元件）的切换有关。 毫无疑问，它们会对家用电器产生影响，尤其是对电视和音频中心电源的敏感元件产生影响。 他们经常全天候值班。 20、网络脉冲噪声保护装置 脉冲噪声防护装置如图 3.7 所示。 1-XNUMX。 该方案由以下节点组成：
电源产生两个电压：+24V 为脉冲变压器供电，+5V 为器件 IC 供电。
Rl、R2、R3上安装有电压控制单元。 电压从分压器馈送到比较器的输入。 过压触发电平由电阻器 R2 设置（选择滑块的位置，以便比较器在 245 V 输入时处于触发边缘）。 当比较器输入超过指定的幅度值时，它会进行切换，并在输出处出现频率为 25 Hz 的矩形脉冲。 在初始状态下，输出 D1.2 保持在高逻辑电平，允许双向可控硅控制发生器运行（使其保持打开状态）。 晶体管VT1控制脉冲变压器。 形成强大的电压脉冲打开。 发生器频率选择等于 25 kHz，以便功率开关在“零”过渡时刻最快解锁（如果控制频率不足，可能会出现在接通过程中出现高压浪涌并且形状正弦信号失真，系统将没有时间做出反应，失真信号将传输至负载）。 当从比较器的输出接收到低电平时（当网络中的阈值电压上升时），元件 D1.1 和 D1.2 上的微分电路将禁用发生器的操作，并延迟 9 秒，当电压降至 240 V 阈值时，允许发电机启动。 脉冲变压器 TP1 缠绕在由 20NN 级铁氧体制成的尺寸为 K10x7,5x2000 的哑光磁芯上，并包含：绕组 I - 100 匝，绕组 II - 40 匝 PELSHO-0,22 线。 绕组用一层漆布与环隔离，并放置在环的相对两侧。 负载功率超过300W时，双向可控硅必须安装在散热器上。 出版：cxem.net
花园疏花机
02.05.2024 先进的红外显微镜
02.05.2024 昆虫空气捕捉器
01.05.2024
▪ 雾挡风玻璃
www.diagram.com.ua |
查看其他文章 部分 
科技、新电子最新动态：
本页所有语言