开关稳压器，12 伏 4,5 安。方案、说明

开关稳定器，12 伏 4,5 安。无线电电子电气工程百科全书

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开关稳压器 (ISN) 在无线电爱好者中非常流行。近年来，此类器件是在专用微电路、场效应晶体管和肖特基二极管的基础上构建的。得益于此，ISN的技术特性得到了显着提高，特别是效率达到了90%，同时简化了电路。所描述的稳定器是在质量指标、复杂性和价格之间寻求折衷的结果。

稳定器按照自励磁方案搭建。它具有足够高的性能和可靠性，具有针对输出过载和短路的保护，以及在调节晶体管紧急击穿时防止输出出现输入电压的保护。 ISN的示意图如图5.21所示。 140。其基础是广泛使用的 OU KR608UDXNUMXA。

（点击放大）

ISN的主要技术特点：

输出电压，负载电流为 4 A 时的 V ..... 12；
保护动作电流，A.....4,5；
纹波电压（整流器平滑电容容量4700uF），mV.....16；
转换频率（在 4 A 负载电流下），kHz ..... 约 20；
效率（在 4 A 的负载电流下），%，不低于...... 80；
输入电压，V.....16...27。

与许多此目的的设备不同，为了监视输出电压和过载电流，使用由VT4晶体管形成的常见OOS电路，并使用L2电感器（其电阻的有源元件）作为电流传感器，这也是LC滤波器（L2、C3）的一部分，这减少了输出电压纹波。输出电压由齐纳二极管VD2和晶体管VT4的发射结决定，过载电流是电感器L2的归一化有源电阻。

由于电流传感器与 LC 滤波器的组合，所有这些使得在一定程度上简化 ISN、减少输出电压纹波并提高效率成为可能。这种电路解决方案的缺点是设备的输出阻抗有些高估。

在使用稳定直流电源供电的情况下，当输入电压几乎下降到晶体管 VT3 的开路状态时，器件仍保持工作状态。输入电压进一步降低会导致发电击穿，但 VT3 仍保持开路状态。如果同时输出处发生过载或短路，则恢复发电并且稳定器开始在限流模式下运行。这一特性使其可以用作电子保险丝，而无需“闩锁”。

稳定器的工作原理如下。由于分压电阻R6、R7与R8、R9的阻值比不同，导致上电时运放DA1同相输入端的电压大于反相输入端的电压，因此输出端设置为高电平。晶体管VT1...VT3打开，电容器C2、C3开始充电，并且线圈L1-积聚能量。当稳定器输出端的电压达到与齐纳二极管VD2击穿和晶体管VT4开通相对应的值后，运放OA1同相输入端的电压变得小于反相输入端的电压（由于电阻R9分流R10），并且其输出被设置为低电平。

结果，晶体管VT1、VT3闭合，线圈L1两端的电压极性突然变为相反，开关二极管VD1打开，线圈L1和电容器C2、C3中存储的能量被转移到负载。此时，输出电压下降，稳压二极管VD2和晶体管VT4截止，运放输出端出现高电平，晶体管VT3再次打开，从而开始稳压器新的工作周期。

当负载电流增加超过标称值时，线圈L2有源电阻上不断增加的压降开始更大程度地打开晶体管VT4，电流反馈变得占主导地位，并且齐纳二极管VD2闭合。由于OOS的作用，输出电流稳定，输出电压和输入电流下降，从而保证晶体管VT3的安全工作。过载或短路消除后，装置返回稳压模式。

从图中可以看出，晶体管VT1和VT3组成复合晶体管。当用作双极晶体管的关键元件时，这种电路设计是最佳的，因为在这种情况下，在相对较低的控制电流下提供了开路晶体管VT3上相对较小的电压降。在这种情况下，晶体管VT1饱和，提供复合晶体管的最佳静态损耗，而VT3不饱和，提供最佳动态损耗。电流传感器VT4采用KT817系列的大功率三极管，原则上也可以使用更便宜的小功率三极管，但大功率三极管在低工作电流时（如本例），发射结的开路电压只有0,4 V左右，而小功率的如KT3102，发射结的开启电压约为0,55 V。

因此，在相同的保护启动电流下，在使用大功率晶体管的情况下测量电阻器的电阻变得更小，从而提供了稳定器效率的增益。在所述的ISN中，如上所述，在调节晶体管VT3击穿期间，针对输出端出现输入电压提供了保护，在这种情况下，齐纳二极管VD3上的电压变得超过15V，电源电路中的电流急剧增加，并且保险丝FU1被烧毁。假设后者会在齐纳二极管发生这种情况之前烧毁（由于热过载）。

事故模拟（VT3集电极和发射极端子短路）表明，KS515A齐纳二极管（金属外壳）完美地保护了由ISN供电的设备：当保险丝熔断时，齐纳二极管失效，保持“深度”短路（不会断开）。测试KS515G齐纳二极管以及类似的进口齐纳二极管（塑料外壳）时得到了相同的结果。玻璃盒中的类似齐纳二极管的表现并不令人满意——它们设法与保险丝同时烧毁。

在ISN中，您可以使用图中所示系列的任何晶体管（除了KT816A作为VT1）。氧化物电容C2、C3——国外品牌SR（近似K50-35）。 KR140UD608 最合适的替代品是 KR140UD708。

存储电感L1置于由M422NM铁氧体制成的两个杯体2000的铠装磁路中，两个杯体0,2由两层不干胶纸形成，其间隙约为1,0mm。线圈采用 PEL-XNUMX 线绕制。为了使线圈在转换频率下不会“发出吱吱声”，将带有绕组的杯子在装有硝基清漆的罐中浸入一段时间，然后取出并让清漆沥干。此后，将杯放在预先插入板中相应孔中的紧固螺钉上，再放在第二个杯上，并用带有螺母和垫圈的螺钉紧固由此获得的组件。

清漆干燥后，仔细清洁线圈引线、镀锡并焊接到电路板的相应触点上。然后安装其余零件。线圈电流传感器L2放置在由与线圈L414相同等级的铁氧体和相同介电垫片制成的两个杯1的磁芯中。缠绕时，使用 0,5 mm 长的 PEL-700 线；无需用清漆浸渍。该线圈也可以通过在标准 DPM-0,6 扼流圈上缠绕指定直径和长度的电线来制作，但是，在这种情况下，抑制转换频率脉冲的效率会略有下降。

该稳定器组装在由单面箔玻璃纤维制成的印刷电路板上，其图纸如图5.22所示。 XNUMX。

开关稳压器，12 伏 4,5 安

如果ISN将在最大负载电流下使用，则VT3晶体管必须安装在面积至少为100 cm2、厚度为1,5.2 mm的铝板形式的散热器上。在同一散热器上还通过绝缘垫片(例如云母)固定有开关二极管VD1。负载电流小于1A时，VT3三极管和VD1二极管不需要散热器，但此时必须将L1,2线圈换成阻值2欧姆、功率5W的C16-0,33电阻，将保护跳闸电流降至1A。

所描述的ISN实际上不需要调整。然而，可能有必要明确保护跳闸电流，为此，L2线圈的导线最初应取较长的长度。将其焊接到板上相应的触点上后，逐渐缩短，直至获得所需的保护跳闸电流，然后绕制L2线圈。请勿在负载电流超过 4 A 时使用稳定器。该限制主要与KT805系列晶体管的最大允许脉冲集电极电流有关。

作者：Semyan A.P.

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