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无线电电子与电气工程百科全书 晶闸管稳压电源具有调节和过流保护能力。 无线电电子电气工程百科全书
我提请读者注意具有过载保护功能的晶闸管可调电压调节器。 当为对电源电压纹波不重要的负载供电时，这种设计将非常有效，例如，对于直流电机和任何其他消耗大量功率并需要具有调节能力的稳定（平均值）电源电压的设备。 其限制技术特性是由两个电路片段——晶闸管和整流桥的特性决定的。 控制系统是通用的，它的设计和创建方式是从设计中排除昂贵和/或稀缺的元素。 功能框图如图1所示。
我想立即警告您，从单一来源为整个系统供电的尝试并未成功。 各电路通过电源相互之间的干扰太大，大大降低了输出电压的稳定性。 在该设计中创建低输出阻抗的电源在成本和元件数量方面是不合理的。 电路图如图2所示，其中R1、R2、R4是电源电路的灭弧电阻，由于电流从电容器汲取，R4的电阻可以比R1、R2的电阻大3倍左右。 C3，具有短脉冲的形式。 其余时间CXNUMX正在充电。
对于设备的任何电源电压，可以使用欧姆定律计算电阻。 一般来说 R \uXNUMXd (U - Ust) / I, 其中R是所需的电阻； U是施加电压的有效值； Ust 稳压二极管的稳定电压； I 是供电电路所需并流过该电阻的电流。 对于大的U和小的Ust，Ust的值可以忽略不计。 计算时，不要忘记电阻消耗的功率，P = UI，其中 P 是功率 W； U——施加电压的有效值，V； I 流过电阻器的电流，A。我提醒您，为了使电阻器可靠工作，其最大功耗必须比标称功率低百分之二十左右。 C2和A1上装配有单个振动器，产生持续时间至少100ms的脉冲，该脉冲通过缓冲晶体管VT2点亮光晶闸管LED，将其打开。 节点 A1 的方案可以按照图 3 或图 4 执行。
值得注意的是，图3中的电路比单结晶体管更稳定。 脉冲持续时间应比断开晶闸管的最小通行脉冲持续时间长大约 10 倍。 二极管 VD3 提供单个振荡器与电源电压半波的同步，在电源电压为零时对 C2 放电。 节点R3、VT1是充电电流C2的受控源，它可以让您平滑地调整充电时间。 电阻R6决定单个振动器的脉冲宽度。 需要注意的是，其阻值应小于参考分压器的阻值R9、R10。 当使用根据图 1 的块 A3 的变体时，电阻 R9、R10 可以是 10 kOhm，而性能不会出现任何明显的恶化。 当根据图 1 使用 A4 块选项时，将单结晶体管的输出安装在印刷电路板的相应孔中，无需接线校正，因为该板是通用的。 节点R4、VD4、C3——光晶闸管LED电源电路。 多余的电压通过二极管VD5“放电”。 由于额定电源电流很大，必须为光晶闸管 LED 提供单独的电源，从而为电路的其余部分提供伏特加。 上面提到了低输出阻抗的内部电源的不合适。 电阻器R8决定光晶闸管LED电流。 我不敢提供计算该电阻的明确方法，因为我遇到过 LED 参数差异很大的光晶闸管。 只需选择此项即可。 TO125光晶闸管的LED直流电流极限值为80 mA。 VD7、C4节点为反馈信号积分器提供稳定的电源。 电阻器R11使输出电压调节特性变直。 如果没有它，低压区域的输出电压调节将更加平滑，但高频区域的输出电压调节将更加尖锐。 节点 VT3、R12 是另一个托管密钥。 其功能是在出现过载时锁定 VT1。 反馈信号对积分器的影响程度由电阻R12的阻值决定。 节点C5、R14实际上是一个积分器。 对负载上的电压进行积分，其值由电阻器 R15 确定。 需要注意的是，当使用高压（例如 220V 电源电压）为设备供电时，需要使用 R15 电线或将其电阻增加约 10 倍。 通过使用上面给出的计算电源电路中灭弧电阻器功率的公式计算该电阻器上消耗的功率，可以很容易地验证这一点。 电阻R13改善漏电流C5积分器的参数。 您可以尝试使用该电阻或完全消除它，但这不会改善电路的参数。 当机组在高压区域运行时，建议安装VD8稳压二极管，但这是一个安全元件，不是强制性的。 因此，未提供其在板上的安装位置。 节点VT4、VT5——电流传感器信号放大器。 如果 VT5 基极电压比 VT1,2 发射极电压高约 4V，晶体管就会打开。 在实验时，我不建议混淆收集器的负载。 导通时，如图所示，VT5的基极-发射极电流几乎恒定，而VT4有明显的纹波。 现在弄清楚如果交换这些晶体管的集电极负载会发生什么。 节点R19、C7——电流传感器信号积分器。 如果在使用A2块和小负载电流时，仍然可以不用它，那么在没有A2的情况下，整个电流传感器信号调节器开始以脉冲模式运行。 因此，整个系统的运行被打乱。 电阻R20——电流传感器（线电阻）。 您可以自行选择，但请记住，如果过流保护系统的工作平均电流大于二极管电桥或晶闸管的允许平均电流，则它没有任何意义。 保护工作电压为1,2 V，据此根据欧姆定律计算电阻R20：R = 1, 2 / Imax，其中R为电阻器阻值，Ohm，Imax为平均电流所需值在负载中。 晶体管VT6控制VD9 LED，指示过流模式。 电容器C6消除了VD9闪烁并软化了电流传感器信号放大器的操作。 节点R1、VD1、C1、VD6——VD9 LED的供电电路。 如果您不打算指示过载情况，则可以排除元素 R1、VD1、C1、C6、R16、VT6、R18、VD9、VT4。 在这种情况下，将 VT5 发射极直接连接到公共线。 在这种情况下，从 R20 获取的保护工作电压约为 0,6V，在计算电阻器 R20 的阻值时必须考虑到这一点。 框图A2如图5所示。 它提供负载中直流分量的电平。 扼流圈 L1 用作镇流器。 当晶闸管打开时，整流桥二极管工作在短路电流模式，对滤波电容器充电。 此时，L1在电路中产生电抗，使桥式二极管和晶闸管免受超过允许极限的电流浪涌的影响，也防止它们过热，增加系统的耐用性。
二极管消除了自感应电压浪涌，从而防止控制系统出现故障。 电感器 L2 充当可变组件的镇流电阻。 设计特点 您可以用 KS18 齐纳二极管或其他 LED 替换 R133。 这样做可以使光晶闸管更稳定地运行，并且如有必要，可以使用第二个 LED，例如用于附加指示。 VD6 也可以替换为串联的两个或三个 LED。 您可以更换 LED 和串联的齐纳二极管 KS133。 它们将指示块电路中是否存在电源。 您可以在VD5阴极和公共线之间安装稳定电压为4 ... 4,7 V的齐纳二极管来代替VD6,2。您可以根据需要改变这些电路，但不要违反所有电路的条件该模块由 4,7. ..6,2 V 范围内的电压供电。 您可以安装可变电阻器或微调电阻器（最好是线电阻器）来代替 R20 电流传感器。 这将使您有机会顺利调整电流保护操作的级别。 关于板子的特点 从轨道一侧看印刷电路板的布局如图 6 所示。
它的设计方式是，如果不需要 A2 块，您可以简单地缩短它。 要缩短的线由点划线表示。 例如，可以为额外的 LED 安装电源电路元件，以指示电源电压或任何其他高交流电压。 该电路原理图如图7所示。
大直径孔用圆圈点表示。 图中未标出直径的所有孔的直径均为2mm。 强烈建议刺穿这些孔。 这将为您在安装和操作过程中避免许多小麻烦。 该板通过 RP10-15 连接器连接到外部电路。 这种连接器非常常见，每个触点允许的电流高达 10 A，并且补偿了其触点与电路的有线连接的轻微不便，使得可以轻松地从电路板上移除任何必要的元件。 例如，将 VS1 安装在散热器上，并从板上移除 R20，使其可变。 连接器使用两个角连接到板上，在角下板上有两个孔。 将连接器的母头部分放在板上更可靠、更方便。 垃圾更频繁地进入其中，当然，在拆下的板上清洁它更方便，而不是在不太容易接近的机箱上清洁它。 该板提供 SP3-38b 型微调电阻器（卧式）的安装位置。 如果您计划在室外或充满酸、碱、高湿度或灰尘蒸汽的腐蚀性大气中操作设备，请安装密封电阻器。 根据其引脚的位置，调整其孔位和安装垫的位置。 用 UR、Sherlak 等清漆覆盖块本身，在极端情况下，使用用酒精稀释的松香。 不要偷懒，用线架将A2块的滤波电容固定在板上。 为此，专门留有相应的孔。 为了在安装过程中改善元件 R1、R2、R4、R20 的散热，请将它们抬高到电路板上方约 5 mm。 A2 滤波器扼流圈的磁芯通过相应的孔用 M4x25 螺钉固定到板上。 为了防止芯子破裂，在芯子和螺杆之间垫一个软垫圈，可以是textolite。 电源整流器使用KD213二极管（当工作电压低于200V时）或任何其他足够强大的二极管。 制造简单且效率相当高的散热器如图 8 所示。
该设计由 2 ... 3 mm 厚的软铝 U 形支架和相同厚度的硬铝制成的带螺纹孔的压板组成。 压板也可以由其他材料制成，但这会损害散热。 该散热器设计专为二极管 KD213、KD212 或类似二极管而设计。 当使用其他二极管时，可能需要调整安装孔的位置和尺寸。 TO125光晶闸管用两个M3螺钉穿过相应的孔固定在板上。 相同的螺钉提供阳极和电路之间的电接触。 使用电线和电阻器 R8 将光晶闸管 LED 连接到板上相应的触点，作为悬挂元件。 Детали MLT、MT、VS、C2-XX 类型的所有电阻器的功率均与图中所示的功率相对应。 K53-1、K53-4 型电解电容器。 它们具有全气候设计。 当然，您可以乘坐 K50-XX，但我强烈不建议您这样做。 负载和可靠性的成本可能要高得多。 齐纳二极管 - 适用于 4,7 ... 6,2 V 电压，具有任意字母索引，最好全部为同一类型（KS147、KS447、KS156、KS456、KS162）。 您可以将：KT502 替换为 KT203、KT209、KT3107、KT501 任意字母，KT503 替换为 KT3102 任意字母，KT3102 替换为 KT342，更糟糕的是 KT503。 全部带有任何字母索引。 KD522 上的 KD521 或任何其他具有高达 50 mA 的恒定正向电流和至少 15 V 反向电压的设备。 A2 块的扼流圈缠绕在铠装磁芯 B30 ... B36 上。 L1 包含 10...30 匝 PEL 0,8...PEL 1,2 电线，L2 包含 50...100 匝 PEL 0,6...PEL 1,0 电线。 在这些扼流圈中，期望布置0,1…0,5mm的非磁性间隙。 为此，请轻轻打磨杯子的末端并涂上防水胶。 之后，将杯子粘在一张普通的纸上，最好是电容纸上。 胶水干燥后，除去多余的纸张，使线圈自由进入杯子。 两个杯子都可以完成此操作。 这完全取决于可用纸张的厚度。 为避免高负载电流下匝或感应杯发出令人不快的嗡嗡声，请将组装并拧紧的感应器浸入熔化的蜡、石蜡、硬脂中 3 ... 5 秒。 让多余的填料自由排出。 调整 正确计算和组装的单元需要适当安装微调电阻。 首先，将电阻R3、R12、R15的滑块设置到中间位置。 如果设备不工作，则检查电源电压。 如有必要，选择电源电路中灭弧电阻的阻值。 可能是光晶闸管的LED电流太低。 然后拿起R8。 相反，您可以焊接一个 10 欧姆恒定电阻和 100 欧姆可变电阻串联的电路。 不要选择极端的 LED 电流值。 最好使用示波器来监控整个过程。 提醒一下，TO125的LED直流电流极限值在80mA以内。 最后，希望IC厂商能够重视这一方案。 然后，您可以认真考虑一个更复杂但更强大的电源电路，整个电路具有单个淬火元件和两个或三个外部电容器。 对于我们开发人员和维护人员来说，在这样一个模块中使用一个廉价的 IC 会容易得多。 而且这种稳定器的市场可能相当大。 作者：V.B.Efimenko
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