О простых и мощных стабилизаторах напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Самостоятельное изготовление мощных (а главное, простых схемотехнически!) стабилизаторов напряжения (СН) и блоков питания (БП) весьма актуально. Заводские мощные БП (СН) бывает непросто приобрести, да и цены на эти изделия очень высокие (от десятков до сотен у.е., в зависимости от параметров). Поскольку производитель делает БП не для себя, то экономит на всем возможном.

Специалисты могут вам сделать мощный БП под заказ. Познакомившись с начинкой, покупатель осознает, что заплатил 70...90% цены БП за дизайн (ящик). Современные БП импульсного типа могут быть весьма сложными схемотехнически, поэтому даже опытному специалисту бывает сложно восстановить работоспособность БП (а бывает, что ремонт невозможен).

О целесообразности изготовления мощного БП говорит фактор надежности, которую любитель может себе позволить в плане "перерасхода" материалов (железа меди и пр.) и комплектующих. Здесь производитель нам не конкурент, а мы не будем переживать за перегрев какого-либо компонента или узла. Если же требуется мощный БП, способный заменить во многих ситуациях автомобильный аккумулятор, то зачастую выгоднее и проще применять СН непрерывного действия. Дело в том, что парк мощных радиоэлектронных средств (РЭС) постоянно растет и обновляется. Так, автомобильные РЭС весьма разнообразны и очень "прожорливы" по энергопотреблению (аудиокомплексы, трансиверы, охранные системы, преобразователи). Для одной лишь проверки, не говоря уже о ремонте РЭС, требуется иметь очень мощный БП (СН), способный работать с токами нагрузки 20...30 А и более. Кстати, любители, повторившие БП [1, рис.7], остались довольны его работой.

О транзисторах. Чтобы реализовать на практике характеристики БП [1], нужно воспользоваться рекомендациями, изложенными в [2]. Особо заинтересовал любителей вопрос замены мощных транзисторов структуры p-n-p типа КТ8102 доступными транзисторами структуры n-p-n типов КТ802, КТ803, КТ808, КТ819. К сожалению, транзисторы КТ8101, КТ8102 еще малодоступны для нашей глубинки. Более того, именно в глубинку идут бракованные КТ8101, КТ8102, их легко можно выявить стрелочным омметром, т.к. они "звонятся" во все стороны. Такие бракованные изделия можно выявить даже без измерителя [3]. Используем любой выпрямитель на 30 В и резистор 30 кОм (рис.1).

У исправного транзистора амперметр не зафиксирует ничего. Но даже плохие транзисторы с Uкэ=5...10 В я не выбрасывал. Они способны работать в низковольтных ключевых схемах и в качестве аналогов мощных стабилитронов. Практика показывает, что только транзисторы с малыми утечками токов работают долго и безотказно. Кстати, я считаю, что раньше транзисторы делали "на совесть". Три транзистора КТ803А надежнее одного КТ8101.

Мне довелось прибором [3] проверять многие зарубежные транзисторы, там и понятия нет о таких цифрах утечек, как в наших ТУ. Я изготовил также портативный измеритель Uкэ.макс [4] для проверки в условиях радиорынка, поскольку транзисторы нужно подбирать по параметрам (и приобретение брака недопустимо).

Для менее дефицитных транзисторов КТ802, 803,808, 819 нужен запас по рассеиваемой мощности около 50%, особенно когда число транзисторов 5-10 и больше. Каждый транзистор должен быть проверен и подобран для работы в параллель. Случайный набор транзисторов в батарею приводит к цепной реакции отказов, стоит лишь СН хорошо нагрузить по мощности.

Такая мера, как увеличение эмиттерных сопротивлений (на 100%), к сожалению, не распространяется на случайные экземпляры при количестве более 5. Лишь предварительный отбор всех транзисторов по h21Э и Uкэ.нас позволит заметно уменьшить величины эмиттерных сопротивлений и тем самым снизить бесполезно рассеиваемую на них мощность. Итак, чтобы отобрать транзисторы для параллельного режима работы, необходимо измерить h21Э каждого транзистора при токе Iк=Iн.макс/N, где Iн.макс - максимальный ток для всей батареи СН; N - количество транзисторов, включенных параллельно. Кстати, h21Э для всей батареи транзисторов не должен превышать 100 (но и быть меньше 20). Поэтому транзисторы КТ8101 и КТ8102, имеющие h21Э>200 вообще ненадежны в мощных линейных схемах.

Но это еще не все. Нужно проверить транзисторы по рассеиваемой мощности, т.е. включить их на нагрузку, соответствующую 50...70% от максимальной мощности, и "помучить" их длительное время. Более чем 10-летняя практика показывает, что данная процедура является необходимой и достаточной для длительной и безотказной работы батареи транзисторов в мощных СН. При этом надо помнить, что перегрев кристалла транзистора - его "смерть". Поэтому проверять на мощность нужно аккуратно, зная требуемую площадь теплоотвода и желательно температуру. Дело в том, что при повышении температуры максимальная мощность снижается, что эквивалентно снижению потенциальных возможностей БП. Указанным методом устанавливали до 20 (!) шт. транзисторов типов КТ803, КТ808, КТ819 и др.

Кстати, если каждый транзистор батареи установить на свой теплоотвод, то правильность подбора транзисторов можно проверить по одинаковому нагреву теплоотводов.

Очень важно правильно выбрать напряжения БП. Транзисторы греются и выходят из строя чаще всего при минимальном напряжении (приближение к режиму короткого замыкания). Проверку делают так: к выходу СН подключают осциллограф, а первичную обмотку силового трансформатора подключают через ЛАТР и уменьшают напряжение на выходе ЛАТРа до тех пор, пока на выходе СН появятся пульсации. Ток в нагрузке СН при этом должен быть максимальным. Нужно определиться с запасом на колебания напряжения электросети. Если используется сетевой стабилизатор напряжения, то задача упрощается. Автор использовал для питания мощных БП параллельный режим включения стареньких, но весьма надежных феррорезонансных стабилизаторов типа СН-315. Включив параллельно 2-3 таких стабилизатора, получаем мощность 600...900 Вт [6].

Беда в том, что резкое повышение напряжения в сети приводит к повышению напряжения на выходе выпрямителя, а следовательно, к повышению падения напряжения на транзисторах, что может вывести их из строя из-за тепловой перегрузки.

Если уменьшить сопротивления резисторов в эмиттерах до 0,1 Ом, то частично выравнять разброс параметров транзисторов можно включением в цепь базы транзисторов резисторов сопротивлением до 10 Ом. Включение этих резисторов почти всегда гарантирует устранение самовозбуждения СН. Самовозбуждение - настоящий бич для большинства схем СН. Транзисторы в СН при этом сгорают мгновенно, причем при мощности в нагрузке намного меньше номинальной.

Мощные транзисторы (источники тепла) необходимо разносить по радиатору подальше друг от друга. Очень хорошо подходит сам корпус БП. Недостаток при этом - длинные соединительные провода между схемой СН и мощными транзисторами. Поэтому вблизи вывода базы каждого мощного транзистора включают дроссель (20...100 мкГн). Используя отрезки ферритовых стержней от контуров ВЧ-аппаратуры, можно самостоятельно изготовить такие дроссели, наматывая провод D0,5...0,6 мм в один слой и заливая потом эпоксидным клеем.

Корпус БП на 30 А изготавливали из двух П-образных алюминиевых пластин толщиной 2...3 мм. На нижней части корпуса размещали 4 (8) транзистора, на верхней - 6 (12). В скобках указано количество транзисторов для более мощного варианта на 50 А. Большой плюс схемы [1, рис.7] в том, что все корпуса транзисторов соединены с общим проводом схемы СН. Поэтому больших затруднений в плане крепежа и монтажа 10-20 транзисторов не возникает. Еще проще обстоит дело с пластмассовыми КТ819. Они стоят буквально копейки, но встречаются бракованные партии (не выдерживают по мощности даже 30 Вт).

Многие любители гоняются за металлическими КТ819АМ-ГМ, считая их лучше, чем пластмассовые. Но, согласно справочным данным, для пластмассовых КТ819А-Г максимальная мощность уменьшается с температурой на 0,6 Вт/°С, т.е. каждые 10° "съедают" 6 Вт, а у металлических этот коэффициент составляет 1 Вт/°С, т.е. на 10° "съедается" 10 Вт! Вот в чем выгодны "старые" транзисторы типа 2Т803, которые держат свои 60 Вт до 50°С.

А что же с КТ8101 и КТ8102? В справочной литературе умалчивается о тепловых факторах, а гарантируемая максимальная мощность справедлива только для температур ниже 25°С. А ведь радиатор будет прогреваться на несколько десятков градусов выше!

Итак, проще всего и дешевле установить в мощном СН транзисторы типа КТ819Б-Г из расчета один транзистор на каждые 2...2,5 А выходного тока (транзисторы КТ803 - на один транзистор 3 А). Поскольку изгибать листовой материал корпуса затруднительно, то корпус изготавливают из шести частей. Так как нижняя часть прогревается сильнее, то на ней устанавливают меньше транзисторов, чем на верхней.

СН, изготовленные по такой методике подбора транзисторов, ремонтировать приходилось очень редко, разве что из-за халатности владельца БП (мощные БП лучше никому не давать в аренду). Кроме того, СН не помешает оборудовать тепловой защитой: перегрелся теплоотвод, и СН отключается. Одна из проверенных временем схем термореле показана на рис.3.

Терморезистор R3 типа ММТ-4. Он является датчиком температуры, поэтом закреплен на теплоотводе мощных транзисторов в месте, где температура максимальна. Нужно позаботиться об электрической изоляции корпуса терморезистора R3 от теплоотвода, т.к. один из его выводов является его корпусом. Но если схема рис.3 питается от отдельного выпрямителя, то изолировать корпус R3 не нужно. Транзистор КТ829 можно заменить КТ972 или составить аналог транзистора Дарлингтона на транзисторах КТ315 и КТ815 (817). Схема некритична к типу терморезистора, который при 25°С может иметь сопротивление от 1,5 до 4,7 кОм.

В качестве R1 лучше использовать многооборотный резистор (им устанавливают порог срабатывания: чем меньше его сопротивление, тем выше температура отключения). Данную схему можно устанавливать в любой БП. Важно, чтобы питающее напряжение превышало 14...15 В (напряжение срабатывания реле составляет 12 В). Генератор тока рис.3 можно выполнить по любой известной схеме. Хорошо подходит генератор тока на полевом транзисторе. Если требуется повышенная стабильность порога срабатывания, то в качестве VD2 применяют Д818Е, R3 увеличивают до 10 кОм, подбирают R1 и R2. Рабочий ток генератора тока устанавливают 11 мА. Температуру срабатывания термозащиты устанавливают в пределах 50...80°С, не выше.

О диодах. Мощные диоды хотя и дорогие, но приобрести их легче, чем мощные транзисторы. Например, Д122-40 нужно брать как прямой полярности (без знака Х), так и обратной (со знаком Х). Это позволяет вместо трех теплоотводов обойтись двумя [5]. Подойдут и "древние" В50, В200 и др. Можно обойтись двумя диодами и одним теплоотводом (рис.4). Эта схема предназначена для диодов, у которых катоды соединены с корпусом.

А если не удалось достать диоды с рабочим током больше 30 А? Можно обойтись и 10-амперными, включив их по схеме рис.5. Только не нужно "выжимать" из диодов максимальный ток (не более 7,5 А). Использовались диоды типов Д242(А), Д214(А), Д215(А), Д231(А), КД213А. Предпочтение отдается диодам с буквенным индексом А, т.к. у них тепловые потери меньше. Наши диоды надежнее импортных, у тех максимальный ток можно смело уменьшать в 1,5 раза, а то и больше.

Очень удобен диод КД213А. У них катод - корпус, поэтому десяток таких диодов можно крепить одной планкой. Не нужны изолирующие прокладки и хитроумные фланцы, используемые в промышленных системах крепежа диодов КД2997, КД2999. Последние диоды имеют рабочий ток больше, чем КД213 (КД2999 - 20 А, КД2997 - 30 А), поэтому для них сопротивление резисторов уменьшается до 0,02 Ом.

В данном выпрямителе прекрасно работают современные диоды с барьером Шотки. Нужно лишь отбирать экземпляры с наименьшими утечками (это можно делать даже стрелочным омметром, так как утечки огромные по сравнению с кремниевыми диодами). Диоды типа КД2998 выгоднее применять в мостовом выпрямителе. Для диодов Шотки не нужны выравнивающие резисторы, их можно спокойно ставить в параллель (рис.6).

О резисторах. Их количество в схеме рис.5 может отпугнуть. Но изготовить их просто. Это отрезки эмалированного провода D0,6 мм длиной 80...100 см, намотанные на любую оправку. Такой резистор может выдержать мощность намного больше 5...10 Вт.

Не следует экономить на радиаторах. На каждый диод нужно не менее 100 см2 площади радиатора, так как при температуре выше 75°С максимальный средний ток нужно снижать.

О фильтрующих конденсаторах. Хорошо подходят батареи 2000 мкФЧ50 В, как по цене, так и по надежности. Их количество выбирают из соотношения 1000 мкФ на каждый 1 А тока. Если СН часто будут эксплуатировать при токе свыше 20 А, то следует предусмотреть запас емкости, исходя уже из соотношения 2000 мкФ на 1 А тока. Эти конденсаторы больше всего боятся температуры и пульсаций, поэтому размещать их нужно в наиболее холодном месте БП. А величину пульсаций можно уменьшить только увеличением емкости.

О трансформаторе. Использовались разные варианты. Рассмотрим самые простые и дешевые ТС-270. Магнитопровод этого сетевого трансформатора способен отдать в нагрузку 500 Вт и более. Потолок зависит от нескольких факторов: диаметра провода первичной обмотки, качества сборки сердечника, и, как ни странно, насколько "посадили" железо. Последний фактор легко обнаруживается измерением тока холостого хода (Iхх). Если Iхх≤0,25 А, то трансформатор в норме. Если Iхх≤0,35 А, то такой трансформатор напряженно работал много лет. Если Iхх≤0,5 А, то трансформатор лучше использовать при мощностях менее 270 Вт.

При мощностях до 300 Вт первичную обмотку перематывать не нужно. Но так как в данном случае нужна мощность порядка 600 Вт, то использовались два трансформатора ТС-270. Первичные обмотки соединяли параллельно, а вторичные - последовательно (на одном - обмотка IIа, на другом - IIб).

Обычно для 30-амперного варианта каждую из обмоток наматывают двойным проводом D1,8...2,2 мм или тройным D1,5 мм.

Составленная с учетом всего вышесказанного схема СН показана на рис.7.

(нажмите для увеличения)

Литература:

1. Зызюк А.Г. Простые мощные стабилизаторы напряжения//Электрик. 2001. - №9, 10.
2. Зызюк А.Г. О блоке питания и ИОН//Электрик. - 2003. - №2.
3. Зызюк А.Г. Подбор транзисторов для мощных УМЗЧ//Радіоаматор. 2001. - №6.
4. Зызюк А.Г. Переносной вариант измерителя Uкэ.макс//Электрик. 2002. - №8.
5. Зызюк А.Г. О ремонте и модернизации двухконфорочных электроплиток бытовых типа ЭПТ-2-2,0/220 "ТЭЛПА-2М" и не только об этом//Электрик. - 2003. - №10.
6. Зызюк А.Г. Стабилизация сетевого напряжения на селе//Радіоаматор. - 2002. - №12.

Автор: А.Г. Зызюк

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Мобильная рабочая станция Tornado F7 Server Edition 21.04.2020 Канадская компания Eurocom представила мощный ноутбук Tornado F7 Server Edition. Он рассчитан на использование в качестве мобильного сервера для быстрого и оперативного развертывания проектов в любое время и в любом месте. Eurocom Tornado F7 SE выполнен в формате 17,3-дюймового ноутбука. За счет использования облегченного алюминиевого сплава устройство весит 4,1 кг. Экран может иметь разрешение 1920 x 1080 точек с частотой обновления 120 Гц или 3840 x 2160 пикселей с частотой 60 Гц. Платформа основана на чипсете Intel C246 и поддерживает процессоры Intel Xeon E или Core i9-9900K в исполнении LGA1151. Список поддерживаемых видеокарт включает в себя GeForce GTX 10-й серии или ускорители Quadro P. Объем оперативной памяти DDR4 ECC/non-ECC - до 128 ГБ, а дисковое хранилище с поддержкой массивов RAID 0/1/5/10 можно расширить до 28 ТБ за счет трех слотов M.2 (до 4 ТБ на один NVMe-накопитель) и двух SATA 6 Гбит/с (до 8 ТБ на диск). Системы безопасности включают в себя считыватель Smartcard, модуль TPM 2.0, сканер отпечатков пальцев, шифрование дисков, а также опцию поставки "anti hacking" без вебкамеры, микрофона и беспроводного адаптера. Стоимость Eurocom Tornado F7 SE с 6-ядерным Xeon E-2176G, 32 ГБ ОЗУ и жестким диском на 1 ТБ стартует с отметки 3700 долларов.

Другие интересные новости:

▪ Мультимедийный центр InControl автомобилей Jaguar

▪ Сверхтонкий аккумулятор Glacier Battery 6100 мАч

▪ Свободные радикалы продлевают жизнь

▪ Плутон излучает рентгеновское излучение

▪ Адаптер цифрового тахографа

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Освещение как составляющая видеосъемки. Искусство видео

▪ статья Как предрассудок фермеров английского графства Глостершир привел к победе медицины над оспой? Подробный ответ

▪ статья Пастернак посевной. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Универсальный функциональный генератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простое зарядное устройство для аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026