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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Роботы-уборщики океанского дна 07.09.2020 Все мы видели страшные снимки с огромным количеством мусора на поверхности океанов. Специалисты утверждают, что на морском дне отходов намного больше. Для решения этой проблемы проект SeaClear, финансируемый Европейским Союзом, занялся разработкой подводных роботов, которые будут убирать мусор автономно. Система будет состоять из четырех роботизированных машин: воздушного дрона, двух подводных дистанционно управляемых роботов (ROV) и беспилотного судна, которое будет служить "материнским кораблем". Через специальные кабели судно будет подавать питание двум ROV. Планируется, что первоначально система будет развернута в прибрежных районах, так как именно в этих местах больше всего подводного мусора, который попадает в моря через реки. В ROV будут встроены специальные модули на основе искусственного интеллекта. Так робот сможет отличать мусор от морских животных, растений и кораллов. Система будет выполнять свою работу в два этапа. Сначала воздушный дрон и один из роботов будут искать мусор на поверхности воды и в водной толще, специалисты говорят, что если отходы присутствуют в обеих этих областях, то, вероятно, они в изобилии присутствуют и на морском дне. Обнаружив загрязнения, второй робот будет погружаться на дно и собирать мусор с помощью всасывающего устройства. После того, как ROV вернется на поверхность, мусор из его контейнера будет утилизирован. Прототипная версия SeaClear уже была испытана этой весной на глубинах от 20 до 30 метров в порту Гамбурга и вдоль побережья Дубровника. Эти места были выбраны, так как они сильно отличаются друг от друга. Порт оживленный, промышленный и имеет илистую воду, в то время как хорватское побережье гораздо спокойнее с прозрачной водой и ориентировано на туристов.

Другие интересные новости:

▪ Buddy - умный ошейник для собаки

▪ PENTAX прекращает производство компактных и зеркальных аналоговых камер

▪ Холодильник Sharp JH-DT55B

▪ Интерактивное и 3D-телевидение

▪ Номера в космическом отеле доступны для бронирования

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоуправление. Подборка статей

▪ статья Арман Жан дю Плесси Ришелье (кардинал Ришелье). Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое дерматомикоз? Подробный ответ

▪ статья Инвалидное кресло-коляска. Личный транспорт

▪ статья Цифровой мультиметр M832. Электрическая схема, описание, характеристики. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Доработка стабилизатора сетевого напряжения LPS-2500RV. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025