Regolatori di tensione a transistor. Sei qui: Circuito regolatore di tensione fai-da-te
Regolatore di tensione fai da te
In questo articolo, esploreremo come fallo da solo semplice regolatore di tensione sul uno resistore variabile, resistore fisso e transistor. Cosa è utile per regolare la tensione sull'alimentatore o adattatore universale per alimentare i dispositivi.
E poiché il nostro schema è per principianti.
Diamo un'occhiata a tutti gli aspetti.
Per prima cosa, diamo un'occhiata al diagramma del dispositivo. Potete vederlo qui sotto, e potete ingrandirlo cliccandoci sopra.
Iniziamo a assemblare, prima, per comodità, il disegno può essere stampato. Lo stampiamo 1 a 1. E lo ritagliamo senza immagini.Lo applichiamo alla textolite dal lato del foglio. Quindi sarà più facile per noi delineare e praticare fori.
Dopo aver praticato i fori. Disegniamo tracce sulla lamina di textolite con un pennarello indelebile.
Tagliamo il resto della testolite e procediamo alla saldatura dei componenti. Innanzitutto, saldiamo il transistor, fai solo attenzione: non confondere le gambe del transistor in alcuni punti (emettitore e base).
Quindi, installa un resistore da 1k, quindi salda un resistore variabile da 10k con i fili. Puoi mettere un altro resistore, saldare immediatamente il resistore senza questi mocci, ma il mio resistore non lo ha permesso e ho dovuto appenderlo ai fili ... Resta da saldare 4 cavi all'alimentatore e alle uscite.
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Il dispositivo e il funzionamento del regolatore di tensione del transistor di contatto RR-362
Crescita del numero e della capacità dei consumatori di energia elettrica di auto moderne ha portato ad un aumento della potenza del generatore. Con un aumento della potenza del generatore, aumenta l'entità della corrente della sua eccitazione, che deve essere interrotta dai contatti del regolatore di tensione. Tuttavia, con un aumento della potenza della corrente interrotta, i contatti iniziano a bruciare più forte e si guastano rapidamente. Pertanto, sono stati sviluppati regolatori a transistor di contatto, in cui il transistor svolge il ruolo di contatti che interrompono la corrente di eccitazione e i contatti del regolatore di tensione controllano solo il suo funzionamento.
Il regolatore a transistor di contatto più comune è il regolatore a relè RR-362 utilizzato con un generatore corrente alternata G-250 su Moskvich, veicoli GAZ-5EA e loro modifiche.
Il regolatore relè a transistor di contatto PP-362 è costituito da un regolatore di tensione RN e un relè di protezione RZ, che hanno un design simile e sono un relè con una coppia di contatti di chiusura. Il contatto mobile di entrambi i relè (contatto di armatura) è collegato elettricamente al corpo (circuito magnetico) del relè. Nello scomparto, separato dai relè elettromagnetici da una partizione situata all'interno del coperchio, è presente un transistor G, montato su un dissipatore di calore: una piastra in ottone (o alluminio) e due diodi D e D2.
Riso. 1. Vista generale del relè regolatore-contatto-transistor RR-362 con il coperchio rimosso: RN - regolatore di tensione, RZ - relè di protezione, Dr - diodo separatore, T - transistor, W, VZ e M - terminali di uscita per il collegamento, rispettivamente, con l'eccitazione del generatore di avvolgimento, l'interruttore di accensione e la massa del generatore
Le resistenze si trovano nel blocco dei relè elettromagnetici sotto il pannello. Il relè-regolatore ha tre terminali di uscita Ш, ВЗ, /И per il collegamento, rispettivamente, con l'avvolgimento di eccitazione del generatore, l'interruttore di accensione e la "massa" del generatore. Per accelerare la chiusura dei contatti del regolatore di tensione viene utilizzata una resistenza di accelerazione Ry.
Il regolatore di tensione comprende un transistor T, un relè elettromagnetico del regolatore di tensione PH, diodi a semiconduttore D e Dg; resistenze Ry, Ra, Rtk. Lb- Il relè elettromagnetico RN controlla il transistor. Il suo avvolgimento PH0 è un elemento sensibile del circuito del regolatore e i contatti NO PH, collegati tra il terminale positivo del regolatore VZ e la base del transistor, controllano il transistor.
La corrente di controllo del transistor (corrente di base) è insignificante e inferiore alla corrente di eccitazione del generatore per il valore del guadagno del transistor (15 volte). Anche la tensione sui contatti è insignificante - 1,5-2,5 V. Pertanto, i contatti del regolatore di tensione durante il funzionamento a lungo termine non hanno praticamente usura. La compensazione termica del regolatore di tensione viene effettuata dalla resistenza RTK e dalla sospensione dell'indotto su una piastra termobimetallica.
Per proteggere il transistor T dai cortocircuiti nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione del generatore, viene utilizzato un relè di protezione RZ, che ha tre avvolgimenti: il principale RZo, il contatore RZV, il cui flusso magnetico è diretto verso l'avvolgimento principale e la holding RZu. I contatti di chiusura РЗ sono collegati tramite un diodo di isolamento Dr in parallelo ai contatti РН.
Riso. Fig. 2. Schema del relè-regolatore a transistor di contatto RR-362: a - semimontato, 6 - dispiegato; RN - regolatore di tensione, RZ - relè di protezione, T - transistor P217V, E, K, B - uscite transistor; emettitore, collettore, base; Dg - diodo di spegnimento D242, D, - diodo di blocco D242, Dr - diodo di isolamento D7Zh; Yau e Yad - resistori di accelerazione e aggiuntivi 4,5 e 62 Ohm, Rg - resistore di base del transistor 42 Ohm; Resistenza di compensazione della temperatura RTK 12,5 ohm; РН0 - avvolgimento del regolatore di tensione, 1240 giri, 17 Ohm; P30 - avvolgimento principale del relè di protezione, 75 giri; RZu - avvolgimento di mantenimento del relè di protezione, 950 giri, 42 Ohm; RZshch - controavvolgimento del relè di protezione, 1350 giri, 76 Ohm; OB - avvolgimento di eccitazione del generatore; S3, W, M - terminali di uscita
Il funzionamento del regolatore di tensione. Quando la velocità del rotore del generatore di talpe e Ur< UpH, электромагнитное усилие, создаваемое обмоткой РН0, недостаточно для преодоления усилия пружины, и якорь РН не притянут к сердечнику. Контакты РН разомкнуты, и транзистор Т открыт, так как имеется ток перехода эмиттер - база /g, определяемый резистором R6. Цепь тока базы следующая: клемма ВЗ, диод Д, эмиттер - база транзистора Т, резистор Rg, клемма М. При открытом транзисторе сопротивление Trasferimento E-Cè piccola (frazioni di Ohm) e la corrente di eccitazione passa attraverso l'avvolgimento di eccitazione del generatore OB attraverso il terminale del circuito 83 - diodo D, - emettitore - collettore del transistor T - avvolgimento del relè di protezione RZo - terminale Ш del relè-regolatore - avvolgimento di eccitazione OB - "massa".
Quando i contatti PH sono chiusi e il transistor T è spento, la corrente di eccitazione diminuisce, la tensione del generatore diminuisce e i contatti PH si aprono. Quindi l'intero processo viene ripetuto. Il diodo Dg viene utilizzato per deviare le correnti di autoinduzione dell'avvolgimento di eccitazione del generatore che si verificano quando viene commutato il transistor T. Ciò elimina le sovratensioni pericolose per il transistor.
Funzionamento del relè di protezione. In caso di cortocircuito nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione del generatore verso massa, l'avvolgimento opposto dell'RZ viene cortocircuitato. Il suo flusso magnetico, diretto verso il flusso magnetico dell'avvolgimento principale RZ o, scompare e il flusso magnetico dell'avvolgimento principale, attirando l'armatura del relè, chiude i contatti dell'RZ (a una corrente attraverso l'avvolgimento principale R30 uguale a 3.2-3.6 A). Allo stesso tempo, "+" viene applicato alla base del transistor (simile alla chiusura dei contatti PH), il transistor è bloccato, il che lo protegge da eventuali danni.
Allo stesso tempo, l'avvolgimento di mantenimento RZu riceve alimentazione attraverso i contatti chiusi del relè di protezione, che mantiene chiusi i contatti RZ fino allo spegnimento dell'interruttore di accensione e all'eliminazione del cortocircuito. Il relè-regolatore sarà pronto per il funzionamento solo dopo che il cortocircuito sarà stato eliminato e il commutatore di accensione VZ sarà nuovamente inserito. Il diodo di separazione Dr serve a prevenire il falso funzionamento del relè di protezione quando i contatti PH sono chiusi.
Il relè-regolatore a transistor di contatto ha una maggiore durata e un minore disallineamento durante il funzionamento rispetto ai relè-regolatori a vibrazione. Tuttavia, la presenza di un sistema di frenatura meccanica circuito elettrico(contatti, molla, sospensione dell'indotto del relè) e la presenza di traferri tra l'indotto e il nucleo del relè richiedono un controllo e una regolazione sistematica del regolatore durante il funzionamento. Queste carenze sono assenti nei regolatori di tensione a transistor senza contatto utilizzati con l'alternatore G-250 sui veicoli ZIL-130 e GAZ-24 Volga.
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Regolatore di tensione a transistor
In diversi numeri della rivista "Radioamator" sono stati stampati circuiti di regolatori di tensione di rete basati su tiristori, ma tali dispositivi presentano una serie di inconvenienti significativi che ne limitano le capacità. In primo luogo, introducono interferenze abbastanza evidenti rete elettrica, che spesso influisce negativamente sul funzionamento di televisori, radio, registratori. In secondo luogo, possono essere utilizzati solo per controllare il carico con resistenza attiva(lampada elettrica, resistenza) e non può essere utilizzato contemporaneamente a un carico induttivo (motore elettrico, trasformatore).
Nel frattempo, tutti questi problemi possono essere facilmente risolti assemblando un dispositivo elettronico in cui il ruolo di elemento di regolazione sarebbe svolto non da un tiristore, ma da un potente transistor. Propongo un progetto del genere e chiunque, anche un radioamatore inesperto, può ripeterlo, spendendo un minimo di tempo e denaro. Il regolatore di tensione a transistor contiene pochi elementi radio, non interferisce con la rete elettrica e lavora su un carico con resistenza sia attiva che induttiva. Può essere utilizzato per regolare la luminosità di un lampadario o una lampada da tavolo, la temperatura di riscaldamento di un saldatore o una stufa elettrica, un camino elettrico, la velocità di rotazione di un motore elettrico, un ventilatore, un trapano elettrico o la tensione sull'avvolgimento del trasformatore .
Il dispositivo ha i seguenti parametri: campo di regolazione della tensione da 0 a 218 V; la potenza di carico massima dipende dal transistor utilizzato e può essere pari o superiore a 500 W. L'elemento di regolazione del dispositivo è il transistor VT1 (vedi figura).
Il blocco diodi VD1-VD4, a seconda della fase della tensione di rete, dirige questa tensione al collettore o all'emettitore VT1. Il trasformatore T1 abbassa la tensione da 220. V a 5-8 V., che viene rettificata dal blocco diodi VD6-VD9 e livellata dal condensatore C1. Resistenza variabile R1 serve per regolare l'ampiezza della tensione di controllo e il resistore R2 limita la corrente di base del transistor.
Il diodo VD5 protegge il VT1 dall'ottenere una tensione di polarità negativa alla sua base. Il dispositivo è collegato alla rete con una spina XP1. La presa XS1 viene utilizzata per collegare il carico. Il regolatore funziona come segue. Dopo aver acceso l'interruttore di alimentazione S1 tensione di rete arriva contemporaneamente sui diodi VD1, VD2 e sul primario del trasformatore T1. In questo caso, il raddrizzatore, costituito da un blocco diodi VD6-VD9, un condensatore C1 e un resistore variabile R1, forma voltaggio di controllo, che entra nella base del transistor e la apre.
Se al momento in cui il regolatore è acceso, la rete ha una tensione di polarità negativa, la corrente di carico scorre attraverso il circuito VT1-VD4-collettore-emettitore VD1. Ruotando il cursore R1 e modificando la tensione di controllo, è possibile controllare la corrente del collettore VT1. Questa corrente, e quindi la corrente che scorre nel carico, sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà il livello di controllo e viceversa. Con la posizione estrema destra del motore R1 nel diagramma, il transistor sarà completamente aperto e la "dose" di elettricità consumata dal carico corrisponderà a quella nominale. Se il cursore R1 viene spostato nella posizione più a sinistra, VT1 sarà bloccato e nessuna corrente fluirà attraverso il carico. Controllando il transistor, regoliamo effettivamente l'ampiezza della tensione e della corrente alternate che agiscono nel carico. Allo stesso tempo, il transistor funziona in modalità continua, grazie alla quale un tale regolatore è privo degli svantaggi inerenti ai dispositivi a tiristori.
Disegno. Il blocco diodi, i diodi, il condensatore e il resistore R2 sono installati su un circuito stampato di dimensioni 55x35 mm, realizzato in lamina di textolite di 1-2 mm di spessore.
Le seguenti parti possono essere utilizzate nel dispositivo: transistor KT840A, B (P=100 W), KT856A (P=150 W), KT834A, B, V (P=200 W), KT847A (P=250 W).
Se è necessario aumentare ulteriormente la potenza del regolatore, è necessario utilizzare più transistor collegando i rispettivi terminali. Probabilmente, in questo caso, il regolatore dovrà essere dotato di una piccola ventola per il raffreddamento ad aria più intensivo dei dispositivi a semiconduttore.
Diodi VD1-VD4 tipo KD202R, KD206B o qualsiasi altro diodo di piccole dimensioni per tensione superiore a 250 V e corrente in base alla corrente assorbita dal carico.
Blocco diodi VD6-VD9 tipo KTs405, KTs407 con qualsiasi indice di lettere. Diodo VD5 - D229B, K, L o qualsiasi altro per una corrente fino a 1 A. Resistore variabile R1 tipo SP, SPO, PPB con una potenza di almeno 2 watt. Resistenza fissa R2 tipo VS, MLT, OMPT, S2-23 con una potenza di almeno 2 watt. Condensatore di ossido tipo K50-6, K50-16. Trasformatore di rete tipo TVZ-1-6 - da radio a valvole e amplificatori, TS-25, TS-27 - da Yunost TV, ma può essere utilizzato con successo qualsiasi altro a bassa potenza con una tensione dell'avvolgimento secondario di 5-8 V. Fusibile FU1 su tensione 250 V e corrente in base alla potenza massima del transistor. Il transistor deve essere dotato di un radiatore con un'area di dissipazione di almeno 200 cm2 e uno spessore di 3-5 mm.
Il regolatore non necessita di regolazione. Con una corretta installazione e parti riparabili, inizia a funzionare immediatamente dopo essere stato collegato alla rete.
Per regolare in un'ampia gamma di potenza, è conveniente utilizzare la modulazione dell'ampiezza dell'impulso ( PWM).
Il diagramma non ha bisogno di spiegazioni. Questo è un driver disaccoppiato per il controllo IGBT transistor. Il controllo stesso è implementato nel software. Tuttavia - KT940 non lo è la scelta migliore. Ma quello che avevo a portata di mano, l'ho messo. Funziona, 2 kW stufa elettrica tira, il transistor 40N60 è freddo. Che è ciò che era richiesto.
Ci sono 3 opzioni nei diagrammi sopra. Mi piace di più quello a destra. E lui e l'altro controllarono, la differenza tra loro nella gestione e nell'affidabilità. A sinistra - quando si applica il logico 1 (dalla porta, all'anodo dell'accoppiatore ottico, non dimenticare di mettere un resistore limitatore di corrente! Diciamo 500 ohm) 40n60 chiude. Nel circuito del regolatore, che si trova a metà della tensione alternata, invece, si apre. Tuttavia la forma di un impulso è migliore. Q? - quasi tutti i campi, con una corrente di almeno 50 mA. D1 - LED. Lo stesso è desiderabile con una corrente di almeno 50 mA. Un'altra opzione è quella di shunt con un resistore, 20-50 ohm. I transistor KT940 non sono di gran lunga la scelta migliore, in questo circuito funzionano quasi al limite. Si consiglia di mettere KT815, KT817. Beh, non li ho.
La versione più a destra del circuito: ritardo ridotto nei transitori. A causa del POS. Vengono aggiunti anche diodi protettivi. Sebbene ci sia un diodo nello stesso IGBT, non c'è fiducia in esso. Doppiato per tutti.
Una fonte esterna viene utilizzata per alimentare il circuito (ho 16v, un caricabatterie per cellulare convertito).
Di seguito una foto del dispositivo con un carico di 30 ohm (a 300v sul ponte, si tratta di 3 kW di potenza). Le stesse opere e quasi non si scalda.
E puoi farlo il circuito più semplice, con triac e fotoaccoppiatore. Ad esempio in questo modo:
Adatto come triac ottico: MOC3023, MOC3042, MOC3043, MOC3052, MOC3062, MOC3083, ecc. Ma per ogni evenienza, controlla il foglio dati. Triac controllabile: ad esempio della serie BT138-600, BT136-600, ecc.
Quando si utilizza un triac, è necessario essere preparati per l'aspetto notevole interferenza(se il carico è potente, induttivo e elemento di controllo ( MOC xxxx) senza Zero Crossing). Tuttavia, è desiderabile mantenere il triac acceso per un numero pari di semicicli. In caso contrario, inizia a "rettificare" la corrente nella rete. E questo è inaccettabile (vedi GOST).
Il PWM stesso è realizzato in modo programmatico, controllo della porta LPT, quindi isolamento galvanico utilizzando un fotoaccoppiatore (sul diagramma 4N25, ma in realtà 4N33). Il diagramma non mostra un resistore tra l'accoppiatore ottico e l'uscita della porta LPT 510 ohm.
Parte del codice indo in C++:
A_tm_pow=(y_tm_pow*pow_shim)/100; b_tm_pow=y_tm_pow-a_tm_pow; // ciclo PWM principale per (i=0; i In diversi numeri della rivista "Radioamator" sono stati stampati circuiti di regolatori di tensione di rete basati su tiristori, ma tali dispositivi presentano una serie di inconvenienti significativi che ne limitano le capacità. Innanzitutto, vengono inseriti0n,"en":["YL41FPH_H-s","fYSeVCtK6fE","00-fB9E2v40","JRjGFjnD9Wo","w8D8GrgHKfM","0uM6MsWA-CU","fYSeVCtK6fE","Y4NL4zdvaHw", " Adm9kqvP3b8"],"de":["qfS_Y60WdLE","uk-4vsS_ZAc","j6X2n7WMGOw"],"es":["SSbHCadxdpY","sFlwgdQw_nE","SSbHCadxdpY","03DfI9r63mM","4VwPsQ4CPRQ", " 03DfI9r63mM","qfW8hAMe_44","sFlwgdQw_nE","1QeikGzeV_8","03DfI9r63mM","hUH6vtLLdcI"],"pt":["4VwPsQ4CPRQ","4gu_V4NS9Ps","V4Yluy6bu2w","4VwPsQ4CPRQ","4VQ","4VwPsQ4CPR"," 4VwPsQ4CPRQ", ","BlwAKj8Y7MI","V4Yluy6bu2w","820VUzYJDDg","4VwPsQ4CPRQ"],"fr":["uouZ7OixVmU","uouZ7OixVmU","c2WDbTCrCuw","ot9aNy_Pm3Q","7JY2JpB4JU0","7JY2JpB4JU0" ]," it":["J7Z291vc1Dc","SN1cT59abG8","J7Z291vc1Dc","SN1cT59abG8","SN1cT59abG8","SN1cT59abG8","SN1cT59abG8"],"bg":["2ja5bSFpAo0","3LeF4iKu_v8"," 4B5l9vJOHjI"] ,"cs":["3LeF4iKu_v8","u_0DIqr38yE","cjYXxv0XiAE"],"pl":["ODQubiRWw28","m7W9gGyYmIA","Uqdqj9U1V2I","hg7FTzWSi9E","NUuLma9VQVU","J_YrgP8HEdQ" ,"m7W9gGy ","ODQubiRWw28","J_YrgP8HEdQ","ODQubiRWw28"],"ro":["qRNLnzh2dCU","GSzVs7_aW-Y","Te5YYVZiOKs","WcMHhv0duuo" ,"9gAwJ4bFFjc","l_CHew1mhHI","Rq-1PwTJvNc"],"lt":["jn24G2KFpQQ"],"el":["vOfX5V-dAqA"])