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无线电电子与电气工程百科全书 / 保护设备免受网络紧急运行、不间断电源的影响

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当使用交流电源操作设备时，在许多情况下，电源单元的故障会“延长设备其余部分的使用寿命”。

让我们转向图 1 所示的电源 (PSU) 电路。一。

（点击放大）

电压为220V的交流电通过主开关SA1的闭合触点和保险丝FU1在变压器T1的初级电路中流动，从而在变压器T1发生故障时保护PSU不被完全损坏。电源滤波器C5-L1-L2-C6不允许来自网络的干扰进入设备，反之亦然，不允许有源无线电设备运行期间出现的干扰进入网络。

次级绕组T1连接有整流器和电容滤波器，其中的电容器在高工作电流时具有大电容（C9 -100000 uF）。当它们在接通瞬间充电时，会产生很大的电流脉冲，不仅能烧毁FU1保险丝，而且会击穿整流二极管（VD2、VD3），从而导致交流电流流过它们到达滤波电容器，使后者发热并爆炸。为了防止这种情况发生，应通过将电阻器 R1 串联到初级绕组 T7 来限制 PSU 的启动电流，几秒钟后使用继电器触点 K1.1 将初级绕组 T5 短路，额定电流（为了可靠性） 10 ... XNUMX A。

PSU 开启延迟时间由电阻 R11 和电容 C11 决定。接通后，C11立即将继电器K1的绕组分流，使其不工作。当C11充电时，其两端电压升高，当达到继电器K1的动作电压时，继电器K1.1导通，使R7与触点K1短接，在变压器T7的初级绕组中提供工作电流。二极管VDXNUMX旨在抑制继电器绕组触发时的电压浪涌。

在交流整流器中使用二极管电桥非常方便，特别是因为它们采用块式设计并且易于安装。然而，随着电源单元向负载提供的电流的增加，负载下电源电压的“下降”问题在桥式电路中由于两个串联的二极管而增加（跨接的总压降）。对于硅二极管，电压高达 1.4 V；对于锗二极管和肖特基二极管，电压高达 0,8、XNUMX V）。

通过将整流器从桥式电路改为中点电路，硅二极管的压降约为 0,7 V，锗二极管和肖特基二极管的压降约为 0,3 ... 0,4 V。使用肖特基二极管也是合理的，因为它们消耗的功率较少，这减小了在高整流电流下安装二极管的散热器的尺寸。绕制电源变压器的次级绕组变得更加方便，因为绕组线径减小了（每半个绕组中流过的电流为

整流器输出端总电流的一半）。确实，您必须缠绕两倍的匝数，但对于低输出电压，这并不太困难，因为匝数不多。在高压整流器中，使用整流桥更为方便。

每个整流二极管并联有一个电容器（C7、C8）。当整流器二极管对来自网络（如天线）的射频干扰做出反应时，这些电容器可保护 PSU 免受所谓的“倍增”背景影响。

为了使滤波器后的串联线性稳压器的调节晶体管工作，双极晶体管（BT）的集电极-发射极电压差或场效应晶体管（FET）的漏极-源极电压差需要一定的最小电压差，在该电压差下它们仍然可以工作。对于强大的 BT，该电压为 3 ... 5 V，对于强大的 FET，该电压为 0,5 ... 3 V。因此，在最大负载电流为 30 A 且稳定器输出电压为 13,8 V 的情况下，电压晶体管 VT2 源极的电压不应低于 13,8 + 0,5 = 14,3 (B)。因此，可以通过用最大电流（例如 9 A）加载其输出并测量调节晶体管两端的压降来选择成品 PSU 中所需的最小电容 C30。当然，从补偿电源电压下降的意义上来说，提供该电压不会造成损害，但它会增加 VT2 晶体管上的功耗，这将导致需要增加安装该晶体管的散热器的尺寸。事实上，在电流为 30 A 且压降为 0,5 V 时，VT2 上会消耗 0,5-30 Ω 15 (W)，而在相同电流下，电压降为 3 V - 3 30 Ω 90 (W) ）。差异非常显着！

所描述的稳定器（无保护）的方案借用自[1]（其他细节继续来自原始的参考名称）。给定稳定器的高质量特性归功于强大的 p 沟道场效应晶体管 IRL2505 的使用。

为了增加PSU中的稳定系数，使用了“可调齐纳二极管”——TL431微电路（国内类似的是KR142EN19）。该微电路采用 TO-92 封装生产（图 2）。 IC的内部结构如图3所示。 431、最大允许参数见表。 TL4 的控制特性如图 XNUMX 所示。 XNUMX.

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电源中的晶体管VT1（图1）是一个匹配的齐纳二极管VD1，稳定其基极电路中的电压。稳压器的输出电压可按下式计算：Uout=2.5(1+R5/R6)

稳定器的工作原理如下。假设当连接负载时，稳定器的输出电压下降。那么分压器R5-R6的中点电压也会降低。芯片DA1。作为并联稳定器，它将消耗更少的电流，并且其负载（电阻器R2）上的压降将减小。该电阻位于晶体管 VT1 的发射极目标中，因此，在基于 VT1 的稳定电压下，晶体管将关闭，从而增加调节晶体管 VT2 栅极的电压，从而打开更多并补偿PSU 输出端的电压降。电阻器 R6 设置输出电压。稳压二极管VD6，接在VT2的源极和栅极之间。用于保护 FET 不超过允许的栅源电压，是输入电压较高（15V 及以上）的稳定器中不可或缺的元件。

稳定器对每个人都有好处，但是如果负载电流超过调节晶体管的极限值（发生短路）会发生什么？遵循其工作算法，VT2将完全打开，然后失效

由于通道过热。要限制流过 FET 的最大电流，可以选择晶体管 VT1 的工作模式。但应用特殊保护还是比较可靠的。例如，在光耦合器上，如 [2] 中所述。这种保护在拟议的 BP 中以稍微修改的形式呈现。

VD4 齐纳二极管上的参量稳定器提供 6,2±8 的电压。为了提高该电压的稳定性，使用负载电阻器 R8，使 VD4 工作点更接近其特性的中间 (IVD410 mA)。齐纳二极管的噪声被电容器SU 阻挡。稳定器的输出电压通过光耦VU 1的LED-二极管VD5-限流电阻R10与获得的参考电压进行比较。

当稳定器的输出电压比参考电压更高（更负）时，VD5 二极管被锁定，没有电流流过 LED。若将电阻R10右侧（如图）输出端短接，负电压消失，基准电压源VD5二极管开路，光耦LED点亮，光耦光电双向可控硅工作，这将关闭大门

VT2有源极，三极管截止。稳定器的输出电流将停止。要使 PSU 运行，请使用 SA1 电源开关将其关闭。消除短路并重新打开。保护恢复到原来的状态。

在 FET 上使用此类稳定器使得无需针对调节晶体管击穿导致的过压保护电路，因为在此电压只会增加 0.5 ... 1 V。对于更关键的设备，我们可以提供“硬” “限幅器电路，在西方被称为“撬棍”。当稳定器输出超过设定阈值电压时的保护原理是利用大功率晶闸管烧断与负载串联的保险丝。如果需要，可以将这种保护引入其他稳定剂中。

稳定器放置在尺寸为 52x55 mm 的印刷电路板上。板子的图纸如图所示。 5、元件位置如图6所示。 1.如图。 1、这个节点用虚线圈起来。该板由厚度为 1.5...1 毫米的双面箔玻璃纤维制成。板下侧的箔片连接到稳定器的负轨。自由结论光耦VU2不能焊接。额外的保护部件可以通过表面安装的方式安装，例如将箔玻璃纤维制成的贴片粘贴到 VTXNUMX 散热器上，用作机架。

作为 PSU 中的 K1，您可以使用带有 9 V 绕组的 RES12 继电器，并联连接其触点组。电源滤波器由两个容量为 0,01 微法、工作电压为 630 V 的电容器以及连接在它们之间的两个线圈组成。线圈用扁平电源线缠绕在直径为 8 ... 10 mm、长度为 140 .... 160 mm 的铁氧体棒上，距无线电接收器的磁性天线。在填充之前，可以在导磁率为 2000 ... 10000、直径为 32 ... 60 mm 的铁氧体环上同时缠绕线圈。

这种 PSU 的变压器必须具有 500 瓦左右的总功率 Rg。其实我们来算一下。稳定器的输出电压为13.8 V，最大电流为30 A。控制晶体管、二极管和连接线的压降总计约为1 V。变压器T1 P的次级绕组上的功率将为： P Ω (13.8 + 1) 30 Ω 444 ( W) 我们考虑了磁芯 T1 的再磁化损耗 - 10%。或 44,4 瓦。那么Pg=444+44.4=488,4(W)。其余的 /P，最多 500 W，我们将保留给 PSU 自己消耗。例如，对于W形磁芯T1，磁芯横截面S将为：S=(P)1/2=22,4(cm2)。初级绕组中的电流将为500/220=2.27（A）。原丝直径：d1=0.8(I)1/2=0.8-1,5=1,2(mm)。同样，我们考虑次级绕组的线径，假设在有中点的整流电路中，次级半绕组中的电流是其一半（不是30，而是15A）。我们取一个小的余量，包括满足 PSU 的“自身需求”。假设次级绕组中“行走”的电流为16A，则线径为：d2 = 0.8(16)1/2 = 3.2(MM)。使用较小横截面的电线将导致稳定器输入端的电压“下降”增加，这将不允许您从 PSU 获得最大电流。它是为此而设计的。对于我们的例子，计算变压器的匝数也不困难。每 1V 的绕组 T1 匝数 - w1：

w1 = 50/S = 50/22,36 = 2.24。

绕组匝数 I -W1：

W1=w1Ui= 2.24-220= 493（匝），绕组 2（次级相同绕组 - 两个） - W2：

W2 \u1d w2U2,24 \u14,8d 33-XNUMX \uXNUMXd XNUMX（转）。

为了改善次级绕组绕制后电源的参数，必须平衡输出电压T1，使次级绕组的两半电压完全相同。

组装 PSU 之前，请务必检查所有部件的额定值及其适用性。与所有氧化物电容器并联时，容量为 0,1 ... 0,22 μF 的无极性电容器应直接焊接到其端子上。当将PSU用作实验室时，更方便的是在设备的前面板上显示R6轴，并且还为PSU配备测量头，用于测量电压和电流。我的块的外观如图所示。 7.

使用无线电发射设备时，应排除稳定器部件和电线的干扰。在PSU输出端子处，建议开启类似于网络滤波器的滤波器（图1），唯一的区别是线圈必须绕在铁氧体环或铁氧体管上，用于旧显示器和国外制造的电视，仅包含2-3匝大截面绝缘线，并且电容器是为较低的工作电压而设计的。

信息来源

V.涅恰耶夫。场效应晶体管上的强大电压调节器模块。 - 广播，2005 年，第 2 期，第 30 页。
具有极低电压降的稳压器。 - cqham.ru/uldstab.hlm

作者：V.Besedin，UA9LAQ，秋明

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