СОГЛАСУЮЩИЕ КАСКАДЫ В СИЛОВЫХ УЗЛАХ УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ – СДЕЛАЙ САМ

July 30, 2014 by admin Комментировать »

Важной частью электрической схемы радиолюбительских устройств автоматики являются оконечные, или согласующие, узлы. От элементов устойчивости к перегрузкам, пожаро- и электробезопасности таких узлов зависит общая надежность всего устройства. Уже много лет радиолюбители собирают собственные конструкции на микросхемах. Однако большинство цифровых популярных микросхем не содержат узла управления мощной нагрузкой.

Выходной сигнал цифровой КМОП микросхемы, как правило, имеет малую нагрузочную способность (5…10 мА), поэтому может использоваться только с согласующим каскадом, усилителем тока. Исключение составляют микросхемы с мощным выходом, например КР1006ВИ1 (/вых = 200…250 мА) и аналогичные.

Узел усилителя тока с индикатором

Один из вариантов схемного решения согласующего каскада для усовершенствования электронных узлов на популярных микросхемах показан на Рис. 4.1.

Рис. 4.1. Электрическая схема узла усилителя тока со светодиодным индикатором состояния

На Рис. 4.1 представлен согласующий каскад с применением двух кремниевых транзисторов разной проводимости, причем управляющее напряжение Уупр составляет -2…-5 В. При большем напряжении следует увеличить сопротивление резистора R2 так, чтобы ток управления в цепи базы транзистора VT1 находился в пределах 15 мкА. Другими словами, для включения согласующего каскада и нагрузки напряжение на входе Fynp должно быть низкого уровня. Для этого надо воспользоваться законом Ома.

Усиление каскада по току достигает нескольких тысяч, что вполне достаточно для включения слаботочного электромагнитного реле, например РЭС-9 или аналогичного. Реле в свою очередь управляет мощной нагрузкой с большим током потребления (2…5 А). Чтобы управлять согласующим каскадом с помощью инверсного сигнала высокого уровня, достаточно подключить между выходом микросхемы и точкой А инвертор или, поменяв оба транзистора на приборы обратной проводимости, изменить полярность включения источника питания.

Диод VD1 используется для нейтрализации бросков напряжения.

Светодиод HL1 — индикатор режима.

Характерная особенность данного узла (см. Рис. 4.1) — наличие индикатора режима, светодиода HL1. Благодаря такому схемному решению удается сократить количество элементов и «встроить» светодиод в общую «симфонию». Индикатор HL1 будет светиться при включении нагрузки, что увеличивает общую функциональность устройства.

Тиристорный узел управления нагрузкой

узел управления нагрузкой в сети 220 В

Вместо реле можно использовать тиристорный узел управления нагрузкой. Это имеет свои положительные стороны, особенно в устройствах, подключаемых к переменному напряжению 220 В осветительной сети и питающихся от бестрансформаторного однополу- периодного источника питания. На Рис. 4.2 показан «доведенный до ума» согласующий каскад для питания от сети 220 В с управлением нагрузкой посредством тиристора VS 1. В этом варианте «минус» Vj, является общим проводом, не требующим заземления.

При мощности активной нагрузки до 60 Вт тиристор не требует теплоотвода.

Транзисторный узел управления нагрузкой

Существует проверенный вариант включения безрелейной нагрузки средней и большой мощности, например нагревательных ТЭНов и резистивных спиралей. Электрическая схема для такого варианта представлена на Рис. 4.3.

согласующего каскада для нагревающего элемента

Особенность данного узла заключается в транзисторном управлении нагрузкой. В качестве непосредственно нагревающего элемента используется корпус ТО-220 транзистора VT2. Для обеспечения безопасного режима его работы ток коллектора VT2 ограничивается транзистором VT3. Мощность, рассеиваемая транзистором VT2, вычисляется по формуле

В зависимости от требуемой мощности в качестве локального (местного) нагревателя могут использоваться транзисторы с корпусом КТ-27 (ТО-128). Такие транзисторы работают устойчиво, отдавая мощность рассеяния до 25 Вт. При мощности рассеяния до 60 Вт предпочтение отдается его «собрату» в корпусе КТ-28 (ТО-220).

Резистор /23. Регулирует величину тока через транзистор VT2. Величина тока определяется по формулеБольший ток те чет по пути наименьшего сопротивления.

Все постоянные резисторы типа МЛТ, С2-33. Мощность рассеяния каждого резистора указана на электрической схеме.

Транзистор VT1. Любой из серии КТ361, КТ3107, КТ814 с любым буквенным индексом.

Транзистор VT2. Мощный кремниевый транзистор п-р-п проводимости с током коллектораМожет быть заменен транзисто рами КТ815, КТ940, КТ630 с любым буквенным индексом или аналогичными.

Диодный выпрямительный мост VD1…VD4. Должен соответствовать характеру нагрузки и потребляемому току.

Транзистор VT3. Мощный кремниевый транзистор п-р-п проводимости с током коллектора

Несмотря на то что корпус транзистора VT2 при работе устройства отдает больше тепла (нарастание теплоотдачи в корпусе резистора более инертно), чем рассеивается на ограничительном резисторе R3, резистор подбирается с мощностью рассеяния не менее 5 Вт (например, из серии ВЗР). При уменьшении сопротивления R3 до единиц и десятых долей ома в цепь коллектора транзистора VT2 можно установить мини ТЭН (на соответствующие напряжение и мощность) или резистивный нагреватель (спираль). В этом случае узел будет работать как согласующий каскад, управляющий резистивным нагревателем.

Практическое применение резистивного нагревателя или ТЭНа (на Рис. 4.3 показано пунктиром) оправданно для внешнего подогрева аквариума, управления мощностью нагрева сидений (зеркал) в автомобиле и в других подобных случаях. При этом источник питания для такого устройства должен обладать соответствующей мощностью.

Элементы сборки

При монтаже транзисторы располагают так, чтобы исключить случайное замыкание их выводов (учитывают, что коллектор транзистора средней и большой мощности, как правило, соединен с его корпусом). Это также учитывают при использовании устройства локального нагрева в жидких и прочих проводящих ток средах.

Нагреватель на транзисторе практически незаменим в виде локального нагревателя с небольшим приложенным напряжением. Он конструктивно проще, чем спиральный нагреватель из нихромовой проволоки (и других сплавов) и другие резистивные нагреватели, легко устанавливается и просто закрепляется обычным винтом. Для большей площади воздействия при передаче тепла возможна установка транзистора VT2 на радиатор.

Источник: Кяшкаров А. П., Собери сам: Электронные конструкции за один вечер. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007. — 224 с.: ил. (Серия «Собери сам»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты