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:

Таурин не является биомаркером старения 22.06.2025

В поисках биомаркеров старения ученые все чаще обращаются к молекулам, которые ранее демонстрировали многообещающие результаты на животных. Одной из таких субстанций стал таурин - аминокислота, известная широкому кругу людей как компонент энергетических напитков. В последние годы ей приписывали способность замедлять возрастные изменения и даже продлевать жизнь. Однако новое масштабное исследование, проведенное учеными из Национального института здоровья США (NIH), поставило под сомнение ее значимость в контексте старения человека. Исследование включало сравнительный анализ уровня таурина в крови у трех видов: людей, макак-резусов и лабораторных мышей. Авторы проекта изучали, как меняется концентрация вещества в организме от молодого возраста до глубокой старости. Ожидалось, что таурин будет снижаться с возрастом, подтверждая его возможную роль как биомаркера старения. Однако полученные данные оказались куда более сложными. Как пояснила Мария Эмилия Фернандес, одна из соавторов ра ...>>

Стандарт NFC 15 22.06.2025

Технология ближней бесконтактной связи NFC стала повседневным инструментом для миллионов пользователей по всему миру. Она обеспечивает быстрые и удобные платежи, позволяет открывать двери, оплачивать проезд и мгновенно подключать устройства. Однако, несмотря на широкое распространение, сам стандарт NFC развивался почти незаметно - без резонансных версий и громких анонсов. И вот теперь, в июне 2025 года, организация NFC Forum представила пятнадцатую версию протокола, которая принесет ощутимые улучшения в ежедневном взаимодействии с гаджетами. Одним из ключевых изменений стало увеличение радиуса действия: если раньше для работы NFC нужно было почти прикасаться телефоном к терминалу, то теперь соединение возможно уже на расстоянии до двух сантиметров. Хотя разница кажется незначительной, именно этот промежуток в доли сантиметра часто мешал корректной работе - пользователи нередко вынуждены были искать "тот самый угол" или точку, где произойдет считывание. В реальности некоторые устр ...>>

Эффективная защита от коррозии 21.06.2025

Коррозия - один из главных врагов железа и его сплавов, ежегодно причиняющий ущерб на миллиарды долларов в инфраструктуре, транспорте и промышленности. Существующие антикоррозионные решения, такие как цинковое покрытие, со временем теряют эффективность: они отслаиваются, повреждаются или дают микротрещины, открывая путь влаге и соли. На этом фоне ученые активно ищут способы сделать защиту от коррозии более стойкой, долговечной и экономичной. Группа исследователей из Института химии Еврейского университета в Иерусалиме предложила новый подход к решению этой задачи. В отличие от традиционных защитных покрытий, которые опираются лишь на физическую адгезию к металлу, их метод включает создание прочной химической связи на молекулярном уровне. Основа разработки - двухслойная структура, где первым наносится слой N-гетероциклических карбенов, а вторым - полимер высокой прочности. Карбены играют роль своеобразного "молекулярного суперклея", надежно соединяя металл и полимер в единую систе ...>>

Случайная новость из Архива Процессор Snapdragon 8 Gen 2 15.11.2022 Компания Qualcomm представила новый высококачественный чип второго поколения Qualcomm Snapdragon 8. Snapdragon 8 Gen 2 - это приверженность вычислительной обработке изображений, высокой эффективности и максимальной производительности. Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 производится по 4-нм техпроцессу и является процессором с восемью ядрами, с тремя четко дифференцированными группами кластеров (1+3+4). Первый состоит из основного ядра, работающего на максимальной частоте 3,2 ГГц. Второй - это кластер из трех ядер с максимальной частотой 2,8 ГГц, и, наконец, у нас есть кластер ядер, предназначенный для повышения эффективности, с четырьмя ядрами с максимальной частотой 2,0 ГГц. Qualcomm обещает, что этот процессор до 60% эффективнее ватта, что является одной из основных проблем, с которыми сталкивалось предыдущее поколение. Пиковая производительность, которую они достигли, была великолепна, но потребление было неустойчивым с течением времени, и им пришлось снизить производительность, чтобы не перегреваться. С этим 2-м поколением можно забыть о проблемах, хотя бы на бумаге. Кроме того, что он эффективнее, компания обещает на 35% более быстрый процессор и 40% общей энергосбережения по сравнению с предыдущим поколением. Что касается графического процессора, то новый Adreno на 45% экономит энергию и на 25% быстрее. В этом поколении совместимые игры смогут наслаждаться трассировкой лучей в реальном времени, что обещает улучшить отражение, детализацию теней и общий реализм. Кроме того, это первый Snapdragon, включающий кодек AV1 посредством даже воспроизведения видео 8K HDR со скоростью 60 кадров в секунду. Qualcomm также гордится своим первым "когнитивным интернет-провайдером". Эта часть процессора отвечает за обработку сегментации изображения в реальном времени. Это похоже на то, что Google сделал в 2017 году из Pixel 2: разделение разных частей сцены с помощью семантических категорий, чтобы лучше обработать финальное изображение. Возможности подключения улучшены благодаря совместимости с WiFi 7 и увеличенной задержке, что обещает большую эффективность благодаря новому модему FastConnect 7800, способному развивать скорость до 5,8 Гбит/с сетей Wi-Fi. Ожидается, что первые мобильные телефоны с этим процессором появятся в конце 2022 и начале 2023 года.

Другие интересные новости:

▪ По утрам вирусы в 10 раз сильнее, чем вечером

▪ Axis M3027-PVE - панорамная камера для наружного видеонаблюдения

▪ Первая электростанция на полимерных солнечных батареях

▪ Стволовые клетки помогут вылечить алкоголизм

▪ Новый принцип генерации рентгеновского излучения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструмент электрика. Подборка статей

▪ статья Служить за козла на конюшне. Крылатое выражение

▪ статья Какого декабриста сослали из Сибири обратно в Европейскую часть России? Подробный ответ

▪ статья Музыкальный руководитель. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автомат управления лестничным освещением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распиновка Nokia 8210, 8850. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025