ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
мощный
В. ЗАЙЦЕВ, А. КУЗОВАТКИН
ТРИНИСТОРНЫЙ
СТАБИЛИЗАТОР
В различных отраслях народного хозяйства
нередко возникает потребность в стабили-
зированных источниках низюа напряжений,
рассчитанных на значительные токи нагрузки.
Транзисторные компенсационные стабилизато-
ры оказываются в этом случае недостаточно
аффективными: имеют место значительные
потери мощности, возникают трудности с от-
водом тепла от регулирующего элемента
и т. д.
В журнале «Радио» уже были описаны мощ-
ные блоки питания (например, в №1 и №7 за
1978 г.), в которых авторы применили остроум-
ные схемные решения регулирующего звена
стабилизатора, позволяющие в значительной
степени устранить указанные недостатки.
Ниже помещена статья с описанием стаби-
лизированного блока питания на ток нагрузки
до 15 А при напряжении 20 В. Отличительной
его особенностью является то, что через
тринистор — основной регулирующий элемент
стабилизатора — протекает не весь ток нагруз-
ки, а только ток своеобразной вольтодобавки.
Основная доля выходного напряжения — не-
регулируемая, а напряжение вольтодобавки
регулируется таким образом, что суммарное
выходное напряжение всегда остается постоян-
ным. Такое решение регулирующего узла
стабилизатора позволяет применять в блоке
относительно маломощный тринистор с малы-
ми допустимыми прямым и обратным напряже-
ниями, обеспечивает малый уровень ком-
мутационных помех, повышает общий КПД ус-
тройства.
При токах нагрузки,
превышающих 10 А,
компенсационные ста-
билизаторы становятся мало-
эффективными. Хорошие ре-
зультаты дает в этом случае
применение импульсной (клю-
чевой) стабилизации. В опи-
сываемом устройстве сило-
вым ключом служит трнни-
стор, включенный в цепь
выпрямленного, но не от-
фильтрованного напряжения.
Такое построение ключевого
элемента стабилизатора дает
возможность автоматически
выключать тринистор при
проходе амплитуды его анод-
ного тока через нуль. Для
включения триннстора ис-
пользован метод вертикаль-
ного управления.
Выходное стабилизирован-
ное напряжение равно 20 В
при токе до 15 А. Коэффи-
циент стабилизации 20 при
изменении сетевого напря-
жения в пределах ± 10%
(т. е. нестабильность выход-
ного напряжения менее
±0,5%). Двойная амплитуда
пульсаций — не более 300 мВ.
КПД стабилизатора — около
0,7. Масса не превышает 6 кг
(из них 4 кг приходится на
трансформатор).
Стабилизатор (его прин-
ципиальная схема изображе-
на на рисунке) состоит из
трансформатора питания Т1,
силового выпрямителя на
диодах V/—V4, ключа-три-
нистора V5, транзисторного
сглаживающего фильтра
V11,V12, усилителя постоян-
ного тока (V7, V9, VIО}, гене-
ратора управляющих импуль-
сов, включающего в себя ге-
нератор пилообразного на-
пряжения (на транзисторе
V16) и триггер Шмитта
(V18, V19), и инвертора-уси-
лителя (V20, V21) импульсов
управления триннстором. На
элементах V14, V15 собран
стабилизированный источник
питания цепей управления.
Напряжение на входе тран-
зисторного фильтра стабили-
затора суммируется из двух
напряжений: нерегулируемо-
го, снимаемого с обмоток
Па, 1П6 трансформатора и
выпрямленного диодами VI,
V4, и регулируемого напря-
жения вольтодобавки, изме-
няемого таким образом, что-
бы возможные отклонения
напряжения на нагрузке,
возникающие в результате
колебаний сетевого напряже-
ния и потребляемого тока,
оказались скомпенсирован-
ными. Напряжение вольтодо-
бавки снимается с обмоток
Пб, 1Па и выпрямляется дио-
дами V2, V3 н последователь-
но включенным с ними три-
нистором V5. Последний ре-
гулирует напряжение вольто-
добавкн, включаясь на опре-
деленную долю периода. Дио-
ды V2 н V3 включены по схе-
ме двухполупериодного вы-
прямления со средней точкой.
Устройство управления
триннстором работает сле-
дующим образом. Сигнал на
вход усилителя постоянного
тока поступает с резистивно-
го делителя R2R3, подключен-
ного параллельно нагрузке
На транзисторе V7 происхо-
дит сравнение образцового
напряжения, подаваемого на
базу, и входного напряжения
с делителя, поступающего
на эмиттер этого транзисто-
56
РАДИО № 10, г. ♦
ра Образцовое напряжение
формирует стабилитрон V8
Сигнал рассогласования уси-
ливается транзистором V9
и с выхода эмиттерного пов-
торителя на транзисторе V10
поступает на вход триггера
Шмитта.
На этот вход поступает
также пилообразное напря-
жение частотой 100 Гц, фор-
мирующееся на конденсато-
ре С9 в результате зарядки
его через резистор RI5. В те-
чение отрезка времени, когда
заряжается этот конденса-
тор, транзистор V16 закрыт
импульсом положительной
полярности с выпрямителя
V22. При переходе напряже-
ния через нуль транзистор
открывается н разряжает
конденсатор С9
удктшб vwkuom
77
Я MSI
Как только суммарное на-
пряженке на входе триггера
превысит порог срабатыва-
ния, триггер переключится
в другое устойчивое состоя-
ние. Чем больше напряже-
ние с выхода усилителя по-
стоянного тока, тем раньше
произойдет переключение
триггера и тем длиннее будет
его выходной импульс Воз-
врат триггера в исходное со-
стояние происходит при раз-
ряде конденсатора С9. Таким
образом, на выходе триггера
Шмитта (на коллекторе тран-
зистора V19) формируется
последовательность широтно-
модулированных импульсов
прямоугольной формы отри-
цательной полярности Из
образующихся в результате
дифференцирования цепью
CI0R22 коротких положи-
тельных и отрицательных им-
пульсов усилительный каскад
на транзисторе V20 пропус-
кает только отрицательные.
Усиленные импульсы через
эмнттерный повторитель на
транзисторе V21 поступают
на управляющий переход
триннстора V5
Сдвиг по фазе управляю-
щих импульсов может быть
в пределах 10... 170° в зави-
симости от выходного напря-
жения стабилизатора. При
увеличении напряжения
на нагрузке увеличивается
угол включения тринистора,
и напряжение вольтодобавки
подключается к нагрузке на
меньшую долю периода, из-
за чего выходное напряже-
ние уменьшается.
Трансформатор стабилиза-
тора собран на магнитопро-
воде ПЛ25 X 50 X 80 Обмот-
ка / содержит 720 витков
провода ПЭВ-2 1,0; обмотки
На и HI6 — по 60 витков,
Нб и ///а — по 21 витку про-
вода ПЭВ-2 2,0; обмотка
IV — 40, а обмотка V—
20 витков провода ПЭВ-2
0,35. Транзистор V12 уста-
новлен на двусторонний реб-
ристый радиатор с эффектив-
ной площадью рассеивания
600 см5. Для тринистора V5
достаточно радиатора с пло-
щадью 150 см5, а для каждого
из транзисторов VII и VI5
и диодов VI—V4 — отдель-
ного радиатора площадью
50 см5.
При отсутствии транзисто-
ра КТ912А возможна его за-
мена двумя включенными
параллельно транзисторами
КТ803А. Вместо триннстора
Т25 также можно применить
два включенных параллель-
но тринистора КУ202Г, при
этом необходимо обеспечить
равномерное распределение
тока между ними. Стабилит-
рон КС175А может быть за-
менен двумя включенными
встречно стабилитронами
Д814А.
Большинство деталей уст-
ройства смонтировано на
печатной плате. При монта-
же стабилизатора необходи-
мо иметь в виду, что качест-
венные показатели и надеж-
ность работы будут во мно-
гом зависеть от правильного
выбора сечения проводников,
через которые протекают
большие токи. Во всяком
случае использовать для
этой цели печатные провод-
ники платы недопустимо. Ес-
ли стабилизатор предпола
гается эксплуатировать в
длительном режиме с макси-
мальной мощностью, необ-
ходимо сечение провода обмо-
ток // и /// трансформатора
питания увеличить до 5 см2
Налаживать стабилизатор
лучше всего поблочно. Раз-
мыкают цепи в точках А,
Б и В Сначала проверяют
наличие стабилизированных
напряжений на стабилитроне
V24 (7,8±0,75 В) и на эмит-
тере транзистора V15 (10,5±
±1 В) Затем проверяют ра-
боту генераторов пилообраз-
ного напряжения и триггера
Шмитта. Для этого на катод
стабилитрона VI7 подают ре-
гулируемое постоянное нап-
ряжение — 0,5...5 В и убеж-
даются в наличии импульсов
частотой 100 Гц регулируе-
мой длительности на коллек-
торе транзистора V19 Замк-
нув цепь в точке В, проверяют
наличие на резисторе R!
импульса управления, кото-
рый сдвигается относитель-
но момента перехода сетево-
го напряжения через нуль
при изменении напряжения
на стабилитроне V17
Далее замыкают цепь в
точке А и измеряют падение
напряжения на транзистор-
ном фильтре (должно быть
около 3,75 В) и напряже-
ние пульсации. Замкнув цепь
обратной связи в точке Б,
убеждаются в наличии напря-
жения на эмиттере транзи-
стора VI0 (—1.2...5 В), при
этом контролируют ток в
обмотке IV трансформато-
ра — он не должен превы-
шать 100 мА. Подключают
нагрузку и устанавливают не-
обходимое выходное напря-
жение подстроечным рези-
стором R5 (в пределах 18...
. 20 В) Для увеличения вы-
ходного напряжения можно
рекомендовать увеличение
числа витков обмоток воль-
тодобавки
г Москва
ф РАДИО № 10, 1979 г.
57