Преобразователь напряжения 12-1000 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

Этот преобразователь напряжения предназначен для питания фотоэлектронного умножителя, но от него можно питать счетчик Гейгера и другие высоковольтные приборы. Схемотехнические решения, заложенные в преобразователе, можно использовать при разработке стабилизированных источников питания многих других электронных устройств.

Преобразователь рис.1 обеспечивает на выходе напряжение 1000 В. Стабильность выходного напряжения такова, что при колебании тока нагрузки от 0 до 200 мкА изменение выходного напряжения невозможно обнаружить по четырехзначному цифровому вольтметру, т.е. оно не превышает 0,1 %.

(нажмите для увеличения)

Устройство собрано по традиционной схеме с использованием обратного выброса напряжения самоиндукции. Транзистор VT1, работающий в ключевом режиме, подает на первичную обмотку трансформатора Т1 напряжение источника питания на время, равное 10...16 мкс. В момент закрывания транзистора энергия, накопленная в магнитопроводе трансформатора, преобразуется в импульс напряжения около 250 В на вторичной обмотке (около 40 В на первичной). Умножитель напряжения, образованный диодами VD3 -VD10 и конденсаторами С8 - С15, повышает его до 1000 В. Импульсы управления транзистором VT1 вырабатывает генератор с регулируемой скважностью, собранный на элементах DD1.1-DD1.3.

Управление скважностью импульсов осуществляется выходным напряжением операционного усилителя DA1. Выходное напряжение преобразователя через резистивный делитель R1-R3 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя и сравнивается с образцовым напряжением, стабилизированным термокомпенсированным стабилитроном VD1.

В момент включения выходное напряжение преобразователя равно нулю, близко к нулю и напряжение на выходе ОУ DA1. Генератор формирует импульсы максимальной длительности. При соотношении сопротивлений резисторов R9, R11, R12, указанных на схеме, отношение длительности импульсов положительной полярности на выходе элемента DD1.4 к периоду их повторения (коэффициент заполнения) близко к 0,65.

При достижении выходным напряжением заданного отрицательное напряжение на выходе ОУ DA1 возрастает, коэффициент заполнения уменьшается, а выходное напряжение стабилизируется. Во время испытания описываемого преобразователя длительность импульсов при нагрузке в указанных выше пределах изменялась от 10 до 12 мкс, а их частота повторения - от 18 до 30 кГц, что соответствует коэффициенту заполнения от 0,18 до 0,4. Потребляемый ток увеличивался с 22 до 47 мА. При максимальной нагрузке и уменьшении питающего напряжения до 10,5 В длительность импульсов увеличивалась до 16 мкс при частоте 36 кГц, что соответствует коэффициенту заполнения 0,57. Дальнейшее снижение напряжения питания приводило к срыву стабилизации. При токе нагрузки 100 мкА стабилизация сохраняется до напряжения источника питания 9,5 В. Конденсатор С3 образует нижнее плечо емкостной части делителя выходного напряжения. Без него напряжение пульсации с выхода преобразователя, равное примерно 1 В, проходило бы на вход ОУ DA1 через резисторы R1 и R2 практически без ослабления.

Конденсатор С4 обеспечивает преобразователю устойчивость работы в целом. Диод VD2 и резистор R12 ограничивают максимально возможный коэффициент заполнения. Минимальные длительность импульсов и коэффициент заполнения определяются соотношением сопротивлений резисторов R9 и R11. С уменьшением сопротивления резистора R9 минимальный коэффициент заполнения уменьшается и может стать равным нулю. Стабильность выходного напряжения при различных нагрузках обеспечивается за счет большого коэффициента усиления в петле обратной связи преобразователя.

Для устойчивости работы преобразователя при таком коэффициенте усиления необходим конденсатор С4 большой емкости. Но это приводит к увеличению длительности установления выходного напряжения при скачкообразных изменениях нагрузки. Сократить время установления можно уменьшением емкости конденсатора С4, включением последовательно с ним резистора сопротивлением несколько десятков килоом, подключением параллельно этому конденсатору резистора сопротивлением в несколько мегаом.

Все детали преобразователя можно смонтировать на печатной плате, выполненной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита (рис.2).

Плата рассчитана в основном на установку резисторов типа МЛТ. Резисторы R1-R3, R5 и R7, от которых зависит долговременная стабильность преобразователя, стабильные типа С2-29.

Подстроечный резистор R6 - СП319а. Конденсатор С1 типа К53-1, С8-С15 - К73-17 на номинальное напряжение 400 В, другие конденсаторы - КМ-5, КМ-б. Выбор стабилитрона VD1 определяется предъявляемыми требованиями по стабильности. Диод VD2 любой кремниевый маломощный, а диоды умножителя напряжения (VD3VD10) типа КД104А. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К561ЛЕ5, КР1561ЛА7, КР1561ЛЕ5 или на аналогичные из серии 564.

Транзистор VT1 должен быть высокочастотным или среднечастотным, с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 50 В и напряжением насыщения не более 0,5 В при токе коллектора 100 мА. Для ускорения выхода среднечастотного транзистора из насыщения при выключении емкость конденсатора С6 следует увеличить.

Операционный усилитель К140УД6 (DA1) можно заменить на КР140УД6 без изменения рисунка печатных проводников платы или на любой другой с полевыми транзисторами на входе. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х12х6 из феррита М1500НМЗ. Первичная обмотка содержит 35 витков, а вторичная - 220 витков провода ПЭЛШО 0,2. С целью уменьшения межобмоточной емкости провод вторичной обмотки следует укладывать одним толстым слоем, постепенно смещаясь по магнитопроводу, при этом первый и последний витки должны оказаться рядом.

Первичная обмотка однослойная, ее наматывают поверх вторичной. Полярность подключения выводов обмоток роли не играет.

Настраивать преобразователь следует в таком порядке. Отключить первичную обмотку трансформатора от транзистора, а верхний (по схеме) вывод резистора R3 соединить с минусовым выводом источника питания через два резистора с общим сопротивлением 140 кОм. При вращении движка подстроечного резистора R6 коэффициент заполнения импульсов на выходе элемента DD1.4 (контролировать осциллографом или вольтметром постоянного напряжения, включенным между выходом этого элемента и общим проводом) должен скачком изменяться от минимального (примерно 0,1 или импульсы могут исчезать полностью) до максимального (0,65).

Движок подстроечного резистора зафиксировать в положении возникновения этого скачка. Затем полностью смонтировать преобразователь, подключить к его выходу вольтметр с входным сопротивлением не менее 10 МОм и включить питание. Выходное напряжение можно контролировать таким же вольтметром и по напряжению на резисторе R3 (5 В) или микроамперметром, включенным последовательно с этим резистором (50 мкА). Далее подстроить резистором R6 выходное напряжение преобразователя и проверить стабильность его работы при изменении нагрузки и напряжения источника питания. Для уменьшения помех, излучаемых преобразователем, он помещен в латунный корпус.

Для большего подавления помех во вторичную цепь преобразователя можно включить простейший RC-фильтр, а в первичную дроссель ДМ-0,1 индуктивностью 400 мкГн и проходной конденсатор. Описанный преобразователь рассчитан на работу от стабилизированного источника питания 12 В, у которого с общим проводом соединен плюсовой вывод. Но без каких-либо изменений в монтаже с общим проводом можно соединить минусовый вывод источника питания.

В порядке эксперимента испытан вариант преобразователя с питанием от двуполярного источника ±12 В. Основная его часть собрана по такой же схеме, конденсатор С1 (на номинальное напряжение 30 В) вдвое меньшей емкости включен между цепями +12 и -12 В, нижние (по схеме) вывод резистора R14 и вывод первичной обмотки трансформатора Т1 подключены к цепи 4-12 В. Номиналы замененных элементов: R13 - 1,1 кОм; С6 - 1600 пФ; С7 - 430 пФ; R14 - 2 кОм. Транзистор VT1 КТ815Г. Число витков первичной обмотки трансформатора Т1 увеличено в два раза.

Если использовать нестабилизированный источник питания, то коэффициент стабилизации цепи R4VD1 может оказаться недостаточным. В этом случае цепь питания стабилитрона следует выполнить по схеме, приведенной на рис.3.

Светодиод HL1 будет выполнять функцию индикатора включения питания.

Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Натрий-ионная батарея очищает морскую воду 09.10.2025 Проблема эффективного и экологически безопасного хранения энергии становится все более актуальной на фоне растущего спроса на аккумуляторы и перехода к возобновляемым источникам. Литий-ионные батареи, несмотря на свою популярность, сопряжены с высокой стоимостью и значительным вредом для окружающей среды при добыче сырья. Поэтому ученые по всему миру активно ищут альтернативы. Одной из самых перспективных разработок последних лет стала работа исследователей из Университета Суррея в Великобритании, предложивших необычное и одновременно гениальное решение для натрий-ионных аккумуляторов. Команда ученых под руководством доктора Даниэля Коммандера обнаружила, что сохранение воды в структуре одного из компонентов батареи, а не ее удаление, как делалось ранее, приводит к существенному росту эффективности устройства. Это простое изменение позволило батарее заряжаться быстрее, дольше удерживать заряд и демонстрировать повышенную стабильность в течение более чем 400 циклов зарядки. Материал, ставший центром исследования, называется натрий-ванадиевый оксид (NaVO). Обычно его нагревают, чтобы удалить влагу, считая воду вредной для электрохимических процессов. Однако, оставив воду в структуре, ученые получили соединение NVOH - натрий-ванадат-гидрат, - которое показало значительно лучшие результаты. В лабораторных испытаниях этот материал смог накопить почти вдвое больше энергии, чем стандартные натрий-ионные аналоги. "Наши результаты были совершенно неожиданными, - признался доктор Коммандер. - Мы просто решили проверить, что произойдет, если не удалять воду. Оказалось, что именно она способствует улучшению характеристик батареи". Это открытие не только меняет подход к проектированию натрий-ионных аккумуляторов, но и указывает на важность переосмысления традиционных технологических процедур. Не менее удивительным стало и другое наблюдение: NVOH способен стабильно работать даже в соленой воде, где большинство батарей теряют эффективность. Более того, во время экспериментов материал не только сохранял способность к накоплению энергии, но и фактически очищал воду. Графитовый электрод в процессе зарядки извлекал из раствора хлориды, что приводило к частичному опреснению морской воды. Такой эффект открывает совершенно новую перспективу - объединение технологий хранения энергии и очистки воды. В будущем подобные системы смогут использовать морскую воду как природный электролит, одновременно производя пресную воду и обеспечивая стабильное накопление энергии. Это решение не только снижает стоимость производства батарей, но и делает их экологически безопаснее. Работа Университета Суррея демонстрирует, что натрий может стать достойной альтернативой литию. Этот элемент гораздо доступнее, его добыча требует меньше ресурсов и не наносит столь серьезного ущерба экосистемам. Если результаты исследований подтвердятся в промышленных условиях, натрий-ионные батареи смогут заменить литий-ионные в электромобилях, системах хранения энергии для солнечных и ветряных станций, а также помочь в решении проблемы нехватки пресной воды.

Другие интересные новости:

▪ Дирижабли тушат пожары

▪ Создан гибрид человека и овцы

▪ Закон против IT-индустрии

▪ Автодорога со светящейся разметкой

▪ Электроны туннелируют сквозь барьер мгновенно

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радио - начинающим. Подборка статей

▪ статья Функциональный состав телевизоров РЕЙНФОРД. Справочник

▪ статья Как впервые получили чистый кристаллический йод? Подробный ответ

▪ статья Экспедитор. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Зубные пасты. Простые рецепты и советы

▪ статья Микромощный стабилизированный преобразователь напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026