Блок питания на транзисторе п213а: Транзисторы П213 и КТ815 — маркировка и цоколевка.

Содержание

Транзисторы П213 и КТ815 — маркировка и цоколевка.

Транзисторы КТ815

Транзисторы КТ815 — кремниевые, мощные, низкочастотные, структуры — n-p-n.
Применяются в усилительных и генераторных схемах. Корпус пластмассовый, с гибкими выводами.
Масса — около 1 г. Маркировка буквенно — цифровая, на боковой поверхности корпуса, может быть двух типов.

Кодированая четырехзначная маркировка в одну строчку и некодированная — в две. Первый знак в кодированной маркировке КТ815 цифра 5, второй знак — буква, означающая класс. Два следующих знака, означают месяц и год выпуска. В некодированной маркировке месяц и год указаны в верхней строчке. На рисунке ниже — цоколевка и маркировка КТ815.

Наиболее важные параметры.

Коэффициент передачи тока
У транзисторов КТ815А, КТ815Б, КТ815В от 30.
У транзисторов КТ815Г — от 20.

Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер:
У транзисторов КТ815А — 25 в.
У транзисторов КТ815Б — 45 в.
У транзисторов КТ815В — 60 в.
У транзисторов КТ815Г — 80 в.

Максимальный ток коллектора1,5 А постоянный, 3 А — импульсный.

Рассеиваемая мощность коллектора.10 Вт на радиаторе, 1 Вт — без.

Обратный ток колектора.


При напряжении коллектор-база 40 в — 50 мкА

Сопротивление базы. При напряжении эмиттер-база 5 в, токе коллектора 5 мА, на частоте 800 кГц — не более 800 Ом.

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при коллекторном токе 0,5А и базовом 0,05А
— не более 0,6 в.

Напряжение насыщения база-эмиттер при коллекторном токе 0,5А и базовом 0,05А
— не более 1,2

в.

Емкость коллекторного перехода при частоте 465 кГц и напряжении коллектор-база 5в — 60 пФ.

Граничная частота передачи тока 3 МГц.

На главную страницу

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Регулируемый блок питания на транзисторах

Простой регулируемый блок питания радиолюбительских устройств на двух транзисторах.

Одним из основных приборов мастерской радиолюбителя является

лабораторный блок питания. Собирая какую-либо схему, радиолюбителю для ее отладки, проверки необходим источник питания. В этой статье, на сайте Радиолюбитель, мы рассмотрим следующую радиолюбительскую схему: простой в сборке, не имеющий дефицитных деталей источник питания для радиолюбительских устройств.

Данный блок питания, в зависимости от примененных деталей, позволяет получить на выходе регулируемое напряжение 0-12V, при силе тока до 1,5 А.

Рассмотрим электрическую схему.

Трансформатор Tr1 понижает сетевое напряжение 220V до напряжения 15-18V которое поступает на выпрямитель VDS1 собранный по мостовой схеме из четырех диодов. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Далее напряжение поступает на стабилизатор напряжения выполненный на стабилитроне VD1 и составном эмиттерном повторители на транзисторах VT1 и VT2. С помощью переменного резистора R6 регулируется напряжение на выходе блока питания.

Применяемые детали:

Трансформатор – любой, со вторичной обмоткой рассчитанной на выходное напряжение 15-18 вольт и силу тока  -2 – 3 ампера (т. е. мощность трансформатора должна быть около 40 ватт). Можно использовать трансформатор от старых советских телевизоров ТВК-110Л, но при этом ток нагрузки должен быть менее 1 ампера.

Стабилитрон — Д814Г. В принципе можно использовать любой стабилитрон из этой серии, что может повлиять только на максимальное выходное напряжение. Ниже приводится таблица с характеристиками стабилитронов серии Д814:

Внешний вид стабилитрона:

Транзистор VT1 – любой из серии КТ315 (А-Е). Ниже приводятся характеристики транзисторов этой серии:

Внешний вид транзистора:

Транзистор VT2 – КТ815. Для получения большего выходного тока можно применить транзисторы из  серии КТ817. Транзистор обязательно должен располагаться на радиаторе не менее 10-15 кв.см. Ниже приведены характеристики транзисторов:

Внешний вид тразистора:

 Диодный мост собран на диодах Д226:

Внешний вид диода:

Если в схеме будет использован более мощный транзистор VT2, то диоды можно заменить на КД202: Внешний вид диода:

 Конденсатор С1 – электролитический емкостью не менее 2200 микрофарад и рабочее напряжение не менее 25 вольт. Можно использовать конденсаторы меньшей емкостью соединив их параллельно.

Данная схема не нуждается в налаживании, но надо иметь ввиду, что в схеме нет защиты от перегрузки и чтобы не спалить детали не подключайте к блоку питания схемы с током нагрузки более 1,5 ампера. Монтаж схемы можно выполнить навесным способом.



Простой лабораторный блок питания — Блоки питания — Источники питания

Сергей Никитин

Описанием этого простого лабораторного блока питания, я открываю цикл статей, в которых познакомлю Вас с простыми и надёжными в работе разработками (в основном различных источников питания и зарядных устройств), которые приходилось собирать по мере необходимости из подручных средств.
Для всех этих конструкций в основном использовались детали и части от списанной с эксплуатации старой оргтехники.

И так, понадобился как-то срочно блок питания с регулировкой выходного напряжения в пределах 30-40 вольт и током нагрузки в районе 5-ти ампер.

В наличии имелся трансформатор от бесперебойника UPS-500, в котором при соединении вторичных обмоток последовательно, получалось около 30-33 Вольт переменного напряжения. Это меня как раз устраивало, но осталось решить, по какой схеме собирать блок питания.

Если делать блок питания по классической схеме, то вся лишняя мощность при низком выходном напряжении будет выделяться на регулирующем транзисторе. Это мне не подходило, да и делать блок питания по предлагаемым схемам как то не захотелось, и ещё нужно было-бы для него искать детали.
По этому разработал схему под те детали, какие на данный момент у меня были в наличии.

За основу схемы взял ключевой стабилизатор, чтобы на греть в пустую окружающее пространство выделяемой мощностью на регулирующем транзисторе.
Здесь нет ШИМ-регулирования и частота включения ключевого транзистора, зависит только от тока нагрузки. Без нагрузки частота включения в районе одного герца и менее, зависит от индуктивности дросселя и ёмкости конденсатора С5. Включение слышно по небольшому циканию дросселя.

Транзисторы MJ15004 были в огромном количестве от ранее разобранных бесперебойников, поэтому решил поставить их на выходные. Для надёжности поставил два в параллель, хотя и один вполне справляется со своей задачей.

Вместо них можно поставить любые мощные p-n-p транзисторы, например КТ-818, КТ-825.

Дроссель L1 можно намотать на обычном Ш-образном (ШЛ) магнитопроводе, его индуктивность особо не критична, но желательно, чтобы подходила ближе к нескольким миллигенри.
Берётся любой подходящий сердечник, Ш, ШЛ, с сечением желательно не меньше 3 см,. Вполне подойдут сердечники от выходных транформаторов ламповых приёмников, телевизоров, выходные трансформаторы кадровых развёрток телевизоров и т.д. Например стандартный размер Ш, ШЛ-16х24.
Далее берётся медный провод, диаметром 1,0 — 1,5 мм и мотается до заполнения окна сердечника полностью.
У меня дроссель намотан на железе от трансформатора ТВК-90, проводом 1,5 мм до заполнения окна.


Магнитопровод, конечно собираем с зазором 0,2-0,5мм.(2 — 5 слоёв обычной писчей бумаги).

Единственный минус этого блока питания, под большой нагрузкой дроссель у меня жужжит, и этот звук меняется от величины нагрузки, что слышно и немного достаёт. Поэтому наверно нужно дроссель хорошо пропитывать, а может ещё лучше — залить полностью в каком нибудь подходящем корпусе эпоксидкой, чтобы уменьшить звук «цикания» .

Транзисторы я установил на небольшие алюминиевые пластины, и на всякий случай поставил внутрь ещё и вентилятор для их обдува.

Вместо VD1 можно ставить любые быстрые диоды на соответствующее напряжение и ток, у меня просто в наличии много диодов КД213, поэтому я их в таких местах в основном везде и ставлю. Они достаточно мощные (10А) и напряжение 100В, что вполне достаточно.

На мой дизайн блока питания особо внимание не останавливайте, задача стояла не та. Нужно было сделать быстро, и работоспособно. Сделал временно в таком корпусе и в таком оформлении, и пока это «временно» уже довольно долго работает.
Можно в схему ещё добавить амперметр для удобства. Но это дело личное. Я поставил одну головку для измерения напряжения и тока, шунт для амперметра сделал из толстого монтажного провода (на фотографиях видно, намотан на проволочном резисторе) и поставил переключатель «Напряжение» — «Ток». На схеме это просто не показал.

 

Кт 815 в каком режиме работает. Транзисторы П213 и КТ815

Эта страница показывает существующую справочную информацию о параметрах биполярного высокочастотного npn транзистора 2SC815 . Дана подробная информация о параметрах, схеме и цоколевке, характеристиках, местах продажи и производителях. Аналоги этого транзистора можно посмотреть на отдельной странице.

Исходный полупроводниковый материал, на основе которого изготовлен транзистор: кремний (Si)
Структура полупроводникового перехода: npn

Производитель: NEC
Сфера применения: Medium Power, High Voltage
Популярность: 13955
Условные обозначения описаны на странице «Теория».

Схемы транзистора 2SC815

Обозначение контактов:
Международное: C — коллектор, B — база, E — эмиттер.
Российское: К — коллектор, Б — база, Э — эмиттер.

Коллективный разум. Дополнения для транзистора 2SC815.

Вы знаете больше о транзисторе 2SC815, чем написано в справочнике? Поделитесь своими данными с другими пользователями сайта.

Другие разделы справочника:

Есть надежда, что справочник транзисторов окажется полезен опытным и начинающим радиолюбителям, конструкторам и учащимся. Всем тем, кто так или иначе сталкивается с необходимостью узнать больше о параметрах транзисторов. Более подробную информацию обо всех возможностях этого интернет-справочника можно прочитать на странице «О сайте».
Если Вы заметили ошибку, огромная просьба .
Спасибо за терпение и сотрудничество.

Т ранзисторы П213 — германиевые, мощные, низкочастотные, структуры — p-n-p.
Корпус металло-стекляный.
Маркировка буквенно — цифровая, сверху корпуса. На рисунке ниже — цоколевка П213.

Наиболее важные параметры.

Коэффициент передачи тока.
У транзистора П213 без буквы — от 20 до 50
У транзистора П213А — 20
У транзистора П213Б — 40

Граничная частота передачи тока — от 100 до 150 КГц.

Максимальное напряжение коллектор — эмиттер 30 в.

Максимальный ток коллектора(постоянный) 5 А.

Обратный ток коллектора при напряжении эмиттер-коллектор 45в и температуре окружающей среды +25 по Цельсию: У транзисторов П213 0,15 мА.
У транзисторов П213А, П213Б — 1 мА.

Обратный ток коллектор-эмиттер при напряжении коллектор-эмиттер 30в и нулевом базовом токе у транзисторов П213 — 20 мА.
У транзисторов П213А, П213Б при напряжении коллектор-эмиттер 30в и сопротивлении база-эмитер 50 Ом- 10 мА.

Обратный ток эмиттера при напряжении эмиттер-база 15в и температуре +25 по Цельсию, у транзисторов П213 — 0,3 мА.
У транзисторов П213А, П213Б при напряжении эмиттер-база 10в — 0,4 мА.

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер
— не более 0,5 в.

Напряжение насыщения база-эмиттер при коллекторном токе 3А и базовом 0,37А
— не более 0,75 в.

Рассеиваемая мощность коллектора 11,5 Вт(на радиаторе).

Цветомузыкальная приставка на П213.

Очень несложную цветомузыкальную приставку можно собрать на трех транзистрах П213. Три раздельных усилительных каскада предназначены для усиления трех полос звуковой частоты. Каскад на транзисторе VT1 усиливает сигнал на частоте свыше 1000Гц, на транзисторе VT2 – от 1000 до 200Гц, на транзисторе VT3 – ниже 200гЦ. Разделение частот осуществляется простыми RC- фильтрами.

Входной сигнал берется с выхода акустических колонок. Его уровень регулируется с помощью потенциометра R1. Для подстройки уровня яркости каждого канала используются подстроечные резисторы R3, R5, R7.
Смещение на базах транзисторов определяется значениями резисторов R2, R4, R6. Нагрузкой каждого каскада являются две параллельно включенные лампочки (6,3 В х 0,28 А). Питается схема от блока питания с выходным напряжением 8-9 В и максимальным током свыше 2А.

Транзисторы П213 могут иметь значительный разброс по усилению тока. Поэтому, значения резисторов R2, R4, R6 необходимо подбирать для каждого каскада — индивидуально. Ток коллектора при этом настраивается на такую величину, чтобы нити накала ламп немного светились в отсутствии входного сигнала. При этом транзисторы обязательно будут греться. Стабильность работы германиевых полупроводниковых приборов очень зависит от температуры. Поэтому, необходимо установить П213 на радиаторы — площадью от 75 кв.см.

Если же у вас, имеется какая-то старая, ненужная техника — можно попытаться добыть транзисторы (и другие детали) из нее.
Транзисторы П213 можно найти радиоле Бригантина, приемнике ВЭФ Транзистор 17, приемниках Океан, Рига 101, Рига 103, Урал Авто-2. Транзисторы КТ815 в приемниках Абава РП-8330, Вега 342, магнитофонах «Азамат»(!), Весна 205-1, Вильма 204- стерео и т. д.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт

Имеет структуру типа n — p — n , создан на основе эпитаксиально-планарной технологии. Имеет большое количество разновидностей, а также отечественных и зарубежных аналогов. Комплементарной парой этому элементу является транзистор КТ814, в паре с которым, на данных транзисторах делали схемы эмиттерного повторителя.

Наиболее популярное применение этого элемента – усилители низкой частоты . Кроме того, данный прибор часто применяется в операционных и дифференциальных усилителях и разного вида преобразователей.

Транзистор получил широкое распространение в 80-х годах 20-го века в качестве элемента большого количества бытовой техники. Название прибора может рассказать о нём минимальную необходимую информацию. Буква К означает “кремниевый”, Т – “транзистор”. Цифра 8 указывает на принадлежность к мощным приборам, предназначенным для работы на средних частотах. Цифра 15 указывает на номер разработки.

Характеристики КТ815

Ниже представлена таблица с техническими характеристиками КТ815

Наименование U КБ, В U КЭ, В I K , мА Р К, Вт h31 э I КБ, мА f, МГц U КЭ, В.
КТ815А 40 30 1500(3000) 1(10) 40-275 ≤50 ≥ 3
КТ815Б 50 45 1500(3000) 1(10) 40-275 ≤50 ≥ 3
КТ815В 70 65 1500(3000) 1(10) 40-275 ≤50 ≥ 3
КТ815Г 100 85 1500(3000) 1(10) 30-275 ≤50 ≥ 3

Обозначения из таблицы читаются следующим образом:

Существуют и другие важные характеристики для данного элемента, которые по тем или иным причинам не попали в вышеприведённую таблицу. Существуют ещё несколько характеристик, например, температурных:

  • Показатель температуры перехода — 150 градусов по Цельсию.
  • Рабочая температура транзистора — от -60 до +125 градусов по Цельсию.

Данные параметры транзистора КТ815 одинаковы как для транзисторов в корпусах КТ-27, так и в корпусах КТ-89.

Цоколёвка и маркировка КТ815

Цоколёвка транзистора КТ815 зависит от типа корпуса прибора. Существует два различных типа корпуса – КТ-27 и КТ-89 . Первый случай используется для объёмного монтажа элементов, второй – для поверхностного. По зарубежной классификации, типы данных корпусов имеют, соответственно, следующие обозначения: TO -126 для первого случая и DPAK для второго случая.

Расположение выводов элемента прибора в корпусе КТ-27 имеет следующий порядок: эмиттер-коллектор-база, если смотреть на транзистор с его лицевой стороны. Для элемента в корпусе КТ-89, расположение выводов имеет следующий порядок: база-коллектор-эмиттер, где коллектором является верхний электрод прибора.

На сегодняшний день , применение элементов в корпусе КТ-27 ограничено, в основном, радиолюбительскими схемами и конструкциям. Элементы в корпусах КТ-89 применяются в изготовлении бытовой техники и по сей день.

Для маркировки данного прибора изначально использовали полное его название, например, КТ815А и дополняли маркировку месяцем и годом выпуска транзистора. В дальнейшем обозначения значительно сократили, оставив на корпусе элемента только одну букву, обозначающую тип элемента и цифру, например -5А для прибора КТ815А.

Аналоги транзистора КТ815

Для данного элемента можно подобрать довольно значительное количество аналогов . Как отечественных, так и зарубежных. Например, данный прибор можно заменить на отечественный аналог КТ815 – КТ961 или же КТ8272. В качестве зарубежных аналогов, чаще всего, в качестве замены используются транзисторы BD 135, BD 137 и BD 139.

Проверка КТ815

Не всегда покупаемые элементы оказываются в рабочем состоянии. Пусть бракованные элементы попадаются не так часто, но любой радиолюбитель или просто покупатель обязан знать, как проверить такой прибор.

Во-первых , проверить работоспособность КТ815 можно специальным пробником, но рассмотрим проверку обычным мультиметром , так как предыдущий прибор есть далеко не у всех.

Для проверки при помощи мультиметра, прибор нужно перевести в режим прозвонки. Сначала прикладываем отрицательный щуп к базе, а положительный к коллектору. На дисплее должно отобразиться значение от 500 до 800 мв. Затем меняем щупы, поставив на базу положительный, а на эмиттер отрицательный. Значения должны примерно равны прошлым.

Затем нужно проверить обратное падение напряжение . Для этого поставим сначала отрицательный щуп на базу, а положительный на коллектор. Должны получится единица. В случае с замером на базе и эмиттере, произойдёт то же самое.

Линейно-регулируемый источник питания в сравнении с импульсным | ОРЕЛ

Для повседневных электронных устройств, особенно с интегральными схемами, требуется надежный источник постоянного напряжения, который может обеспечивать питание в любое время без каких-либо сбоев. В этом блоге мы рассмотрим две топологии источников питания, которые следует рассмотреть для вашего следующего проекта: источники питания с линейным стабилизатором и импульсные источники питания. Выбор источника питания зависит от ваших требований к эффективности, занимаемому пространству, регулированию выходной мощности, переходному времени отклика и стоимости.

Источник питания с линейной регулировкой

Линейные регуляторы были предпочтительными источниками питания до 1970-х годов для преобразования переменного тока (AC) в установившийся постоянный ток (DC) для электронных устройств. Хотя сегодня этот тип источника питания не используется так широко, он по-прежнему является лучшим выбором для приложений, требующих минимального шума и пульсаций.

Они могут быть громоздкими, но источники питания с линейным регулированием бесшумны. (Источник изображения)

Как они работают

Основным компонентом, обеспечивающим работу линейного регулятора, является стальной или чугунный трансформатор. Этот трансформатор выполняет две функции:

  • Он действует как барьер для разделения входа высокого напряжения переменного тока от входа низкого напряжения постоянного тока, который также отфильтровывает любой шум, попадающий в выходное напряжение.
  • Он снижает входное напряжение переменного тока с 115/230 В до примерно 30 В, которое затем может быть преобразовано в постоянное постоянное напряжение.

Напряжение переменного тока сначала понижается трансформатором, а затем выпрямляется несколькими диодами. Затем оно сглаживается до низкого постоянного напряжения парой больших электролитических конденсаторов.Это низкое постоянное напряжение затем регулируется как стабильное выходное напряжение с помощью транзистора или интегральной схемы.

Вот блок питания с линейным регулятором. (Источник изображения)

Регулятор напряжения в линейном источнике питания действует как переменный резистор. Это позволяет изменять значение выходного сопротивления в соответствии с требованиями к выходной мощности. Поскольку регулятор напряжения постоянно сопротивляется току для поддержания напряжения, он также действует как устройство рассеивания мощности.Это означает, что полезная мощность постоянно теряется в виде тепла, чтобы поддерживать постоянный уровень напряжения.

Трансформатор — это уже крупный компонент, который нужно разместить на печатной плате (PCB). Из-за постоянной мощности и рассеивания тепла для источника питания линейного регулятора потребуется радиатор. Сами по себе эти два компонента делают устройство очень тяжелым и громоздким по сравнению с малым форм-фактором импульсного источника питания.

Предпочтительные приложения

Линейные регуляторы

известны своим низким КПД и большими размерами, но они обеспечивают бесшумное выходное напряжение.Это делает их идеальными для любого устройства, требующего высокой частоты и низкого уровня шума, например:

  • Цепи управления
  • Малошумящие усилители
  • Сигнальные процессоры
  • Автоматизированное и лабораторное испытательное оборудование
  • Датчики и схемы сбора данных

Преимущества и недостатки

Источники питания с линейной стабилизацией могут быть громоздкими и неэффективными, но их низкий уровень шума идеально подходит для приложений, чувствительных к шуму. Некоторые преимущества и недостатки, которые следует учитывать для этой топологии, включают:

Преимущества

  • Простое приложение .Линейные регуляторы могут быть реализованы как единый корпус и добавлены в схему всего двумя дополнительными фильтрующими конденсаторами. Это позволяет инженерам любого уровня подготовки легко планировать и проектировать с нуля.
  • Низкая стоимость . Если вашему устройству требуется выходная мощность менее 10 Вт, то стоимость компонентов и производства намного ниже по сравнению с импульсными источниками питания.
  • Низкий уровень шума / пульсаций . Линейные регуляторы имеют очень низкие пульсации выходного напряжения и широкую полосу пропускания.Это делает их идеальными для любых чувствительных к шуму приложений, включая устройства связи и радио.

Недостатки

  • Ограниченная гибкость . Линейные регуляторы можно использовать только для понижения напряжения. Для источника питания переменного / постоянного тока трансформатор с выпрямлением и фильтрацией необходимо разместить перед линейным источником питания, что увеличит общие затраты и усилия.
  • Ограниченные тиражи . Источники питания с линейной стабилизацией обеспечивают только одно выходное напряжение.Если вам нужно больше, вам нужно будет добавить отдельный линейный стабилизатор напряжения на каждый требуемый выход.
  • Низкая эффективность . Среднее устройство с линейным регулированием достигает КПД от 30% до 60% за счет рассеивания тепла. Это также требует добавления радиатора, который увеличивает размер и вес устройства.

В наше время энергоэффективных устройств низкий КПД линейно регулируемого источника питания может стать убийцей. Нормальный источник питания с линейной регулировкой будет работать с КПД около 60% при выходном напряжении 24 В.Когда вы рассматриваете входную мощность 100 Вт, вы получаете 40 Вт потери мощности.

Прежде чем рассматривать возможность использования источника питания с линейной регулировкой, мы настоятельно рекомендуем учитывать потери мощности, которые вы получите от входа к выходу. Вы можете быстро оценить эффективность линейного регулятора по следующей формуле:

Импульсный источник питания (SMPS)

Импульсные источники питания

были представлены в 1970-х годах и быстро стали самым популярным способом подачи постоянного тока на электронные устройства.Что делает их такими замечательными? По сравнению с линейными регуляторами выделяются их высокий КПД и производительность.

В стандартный адаптер переменного тока входит импульсный блок питания. (Источник изображения)

Как они работают

Импульсный источник питания регулирует выходное напряжение с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Этот процесс создает высокочастотный шум, но обеспечивает высокую эффективность при небольшом форм-факторе. При подключении к сети переменного тока напряжение 115 В или 230 В переменного тока сначала выпрямляется и сглаживается набором диодов и конденсаторов, которые обеспечивают высокое напряжение постоянного тока.Это высокое постоянное напряжение затем понижается с помощью небольшого ферритового трансформатора и набора транзисторов. В процессе понижения сохраняется высокая частота переключения от 200 кГц до 500 кГц.

Низкое постоянное напряжение, наконец, преобразуется в устойчивый выход постоянного тока с помощью другого набора диодов, конденсаторов и катушек индуктивности. Любое регулирование, необходимое для поддержания постоянного выходного напряжения, осуществляется путем регулировки ширины импульса высокочастотного сигнала. Этот процесс регулирования работает через цепь обратной связи, которая постоянно контролирует выходное напряжение и при необходимости регулирует соотношение включения-выключения сигнала ШИМ.

Вот импульсный источник питания, в котором на тонну больше деталей, чем с линейным регулированием. (Источник изображения)

Предпочтительные приложения

Чаще всего импульсные блоки питания используются в приложениях, где важны время автономной работы и температура, например:

  • Электролиз, обработка отходов или применение топливных элементов
  • Двигатели постоянного тока, игровые автоматы, авиация и морское применение
  • Научно-исследовательское, производственное и испытательное оборудование
  • Зарядка литий-ионных аккумуляторов, используемых в авиации и транспортных средствах
  • Процессы гальваники, анодирования и гальванопластики

Преимущества и недостатки

Импульсные источники питания

могут иметь более высокий КПД, чем линейные регуляторы, но их шум делает их плохим выбором для приложений радиосвязи и связи.Некоторые преимущества и недостатки, которые следует учитывать для этой топологии, включают:

Преимущества

  • Малый форм-фактор . Понижающий трансформатор в ИИП работает на высокой частоте, что, в свою очередь, уменьшает его объем и вес. Это позволяет импульсному источнику питания иметь гораздо меньший форм-фактор, чем линейные регуляторы.
  • Высокая эффективность . Регулирование напряжения в импульсном источнике питания осуществляется без чрезмерного рассеивания тепла.КПД SMPS может достигать 85% -90%.
  • Гибкие приложения . К импульсному источнику питания можно добавить дополнительные обмотки, чтобы обеспечить более одного выходного напряжения. ИИП с трансформаторной развязкой может также обеспечивать выходное напряжение, не зависящее от входного напряжения.

Недостатки

  • Сложная конструкция . По сравнению с линейными регуляторами планирование и проектирование импульсных источников питания обычно предназначено для специалистов по энергетике.Это не лучший источник питания, если вы планируете разработать свой собственный без внимательного изучения и опыта.
  • Высокочастотный шум . Операция переключения полевого МОП-транзистора в импульсном источнике питания обеспечивает высокочастотный шум в выходном напряжении. Это часто требует использования радиочастотного экранирования и фильтров электромагнитных помех в чувствительных к шуму устройствах.
  • Стоимость выше . Для более низкой выходной мощности 10 Вт или менее дешевле использовать линейно регулируемый источник питания.

Импульсные блоки питания никуда не денутся и станут лучшим выбором для приложений, не чувствительных к шуму. Сюда входят такие устройства, как зарядные устройства для мобильных телефонов, двигатели постоянного тока и многое другое.

Линейный стабилизатор

и ИИП в сравнении с

Теперь мы рассмотрим последнее сравнение между линейно регулируемыми и импульсными источниками питания при параллельном сравнении. Некоторые из наиболее важных требований, которые необходимо учитывать, в том числе размер / вес, диапазон входного напряжения, рейтинг эффективности и уровень шума среди других факторов.Вот как он распадается:

Как спроектировать свой собственный Это выходит за рамки этого блога, чтобы объяснить, как спроектировать источник питания с линейным регулируемым или переключаемым режимом. Однако есть несколько руководств, которыми мы хотели бы поделиться. Имейте в виду, что конструкция SMPS требует высокого уровня сложности и не рекомендуется новичку в проектировании электроники. Руководства по проектированию линейно регулируемых источников питания

Руководства по проектированию импульсных источников питания

Power On Большинство электронных устройств в наши дни должны преобразовывать сеть переменного тока в постоянное выходное напряжение постоянного тока.Для этой цели необходимо рассмотреть две топологии: источники питания с линейным регулированием и импульсные источники питания. Линейное регулирование идеально подходит для приложений, требующих низкого уровня шума, тогда как импульсные источники питания лучше подходят для портативных устройств, где важны срок службы батареи и эффективность. Решая, какую топологию выбрать, всегда учитывайте требуемый рейтинг эффективности, форм-фактор, выходную регулировку и требования к шуму. Готовы разработать свой первый линейный регулируемый или импульсный источник питания? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Источники питания с линейной регулировкой Импульсные источники питания
Размер Линейный блок питания мощностью 50 Вт обычно 3 x 5 x 5.5 ” Импульсный блок питания мощностью 50 Вт, обычно 3 x 5 x 1 дюйм
Вес Линейный источник питания 50 Вт — 4 фунта Импульсный источник питания 50 Вт — 0,62 фунта
Диапазон входного напряжения 105 — 125 В переменного тока и / или

210–250 В перем. Тока

90 — 132 В переменного тока или 180 — 264 В переменного тока без PFC

90-264 В переменного тока с PFC

КПД Обычно 40% -60% Обычно 70% -85%
EMI Низкий Высокая
Утечка Низкий Высокая
Схемотехника Средняя сложность, можно проектировать с помощью направляющих Высокая сложность, требует специальных знаний
Нормы нагрузки 0.От 005% до 0,2% от 0,05% до 0,5%
Линейное постановление от 0,005% до 0,05% от 0,05% до 0,2%
Количество деталей Низкий, требуется только регулятор и фильтрация ввода / вывода Высокий, требуется переключатель, демпфер, трансформатор, конденсаторы, сеть обратной связи и т. Д.

Использование резисторов в источниках питания

Тема источников питания потенциально очень широка, а применение резисторов в источниках питания весьма разнообразно.Здесь мы сосредоточимся на блоках питания (БП), предназначенных для использования в электронных устройствах, которые номинально требуют фиксированных выходов постоянного тока в диапазоне от нескольких вольт до нескольких кВ.

Независимо от того, предназначено ли такое конечное оборудование для потребительского, коммерческого или промышленного рынка, разработчик блока питания должен будет учитывать строгие правила безопасности, защиты окружающей среды и другие нормы в дополнение к соблюдению основных требований к электрическим характеристикам. Помимо рассмотрения роли резисторов в регулировании выходного напряжения (или тока) источника питания, мы рассмотрим, как резисторы защищают источник питания от потенциальных неисправностей, таких как перегрузка на выходе, короткое замыкание или обрыв на выходе, а также импульсные токи на входе. , что может привести к возгоранию или поражению пользователей электрическим током.

Источники питания

часто определяются их входным источником, переменным или постоянным током, а также тем, используют ли они линейное или переключаемое регулирование для достижения желаемого выхода постоянного тока. Источники переменного и постоянного тока обычно питаются от сети, но источник постоянного и постоянного тока может быть просто линейной схемой, которая регулирует выходную мощность от батареи или другого источника постоянного тока для получения более низкого уровня постоянного тока. Термин «преобразователь постоянного тока в постоянный» обычно используется для источников питания, использующих методы переключения, которые могут поддерживать как понижающее (понижающее), так и повышающее (повышающее) преобразование для более низких и более высоких напряжений соответственно.

В то время как большинство производителей блоков питания предлагают ряд стандартных блоков для удовлетворения различных требований конечного оборудования, для некоторых приложений требуется индивидуальное решение. Как производитель и поставщик высокопроизводительных резисторов, Riedon имеет опыт, чтобы помочь разработчикам выбрать правильный компонент.

Назад к основам — Simple Linear Regulators

Понимание некоторых основ проектирования источников питания могло бы показаться хорошим способом оценить важность таких, казалось бы, обыденных компонентов, как резисторы.Еще со времен учебы в колледже большинство инженеров помнят, как проектировали стабилитроны для обеспечения постоянного напряжения на постоянно подключенной нагрузке, представленной R 2 на рисунке 16. Принцип

.

просто и просто требует, чтобы значение R1 было вычислено для обеспечения как минимального тока, необходимого для обеспечения работы стабилитрона в области пробоя постоянного напряжения, так и тока полной нагрузки.

Стабилизаторы

на стабилитронах обычно подходят для приложений с низким энергопотреблением, где и напряжение питания, и нагрузка достаточно постоянны.Однако в такой конфигурации шунта значительное уменьшение тока нагрузки или увеличение напряжения питания может привести к увеличению тока через стабилитрон, который превышает его максимальную рассеиваемую мощность. Однако с точки зрения резистора, за исключением номинальной мощности, необходимой для выдерживания комбинированной нагрузки и токов стабилитрона, требования к характеристикам R 1 минимальны.

Более сложное линейное регулирование достигается за счет последовательной конструкции, в которой используется проходной транзистор для регулирования тока нагрузки и снижения входного напряжения до необходимого выходного уровня.Эта концепция показана на рисунке 18, и такие конструкции типичны для регуляторов на интегральных схемах (IC), а также для регуляторов с малым падением напряжения (LDO), которые часто обеспечивают регулируемое питание в «точке нагрузки».

Делитель потенциала, образованный резисторами R 1 и R 2 , используется для измерения и установки выходного напряжения относительно точного опорного напряжения. В случае ИС линейного регулятора с фиксированным выходом этот делитель будет внутренним, но для других регуляторов, ИС и БП наличие одного или обоих плеч делителя напряжения, внешнего по отношению к устройству, обеспечивает необходимую гибкость для регулировки выходного напряжения по мере необходимости.

Выбор номиналов резисторов для цепи делителя в первую очередь определяется их соотношением, поэтому ключевым моментом является их влияние на общую точность источника питания. При условии, что схема компаратора имеет высокий коэффициент усиления и высокое входное сопротивление, влияние допуска резистора может быть рассчитано путем моделирования их наихудшего значения в приведенном выше уравнении выходного напряжения, например вычисление сначала с максимальным значением R1 и минимальным значением R 2 , а затем наоборот, чтобы найти потенциальное отклонение выходного напряжения.

Чтобы проиллюстрировать это: если VREF составляет 1,2 В, а R2 номинально составляет 5 кВт, то для выхода 3,3 В R 1 должен быть 8,75 кВт. Таким образом, если R 1 и R 2 являются устройствами с допуском 1%, в худшем случае ошибка вывода составляет ± 1,27%. Однако выходная ошибка уменьшается для выходного напряжения, близкого к опорному напряжению, например. для выхода 1,8 В R 1 должно быть 2,5 кВт, а погрешность выхода составляет ± 0,67%. Эти ошибки из-за допуска резистора добавляют к номинальной точности самого устройства, поэтому, если устройство номинально указано с точностью ± 1%, то обычно желательно, чтобы погрешность из-за допуска резистора не была значительно больше.

Технология коммутации повышает эффективность блока питания

Поскольку линейные источники питания разделяют источник постоянного тока для обеспечения регулируемого выходного напряжения, в устройстве последовательного прохода потребляется энергия, а также нагрузка. Это приводит к низкой эффективности, особенно если падение напряжения на регуляторе значительно.

Импульсный источник питания (SMPS) принимает нерегулируемый источник постоянного тока, который может быть от линейного входа переменного тока, который был напрямую выпрямлен и сглажен, и включает и выключает его на высокой частоте (обычно 10 кГц — 1 МГц) с нагрузкой. цикл, который определяет результирующее выходное напряжение постоянного тока после выпрямления и сглаживания высокочастотного сигнала переменного тока.Регулирование выхода SMPS использует аналогичное устройство измерения выхода, что и описанный ранее линейный последовательный стабилизатор, но теперь сигнал обратной связи от делителя потенциала используется для управления частотой переключения и рабочим циклом.

Избегая падения напряжения линейным регулятором, который постоянно рассеивает мощность, импульсный источник питания, в котором проходной транзистор либо полностью включен, либо полностью выключен, обеспечивает гораздо более высокий КПД, который в хороших конструкциях может достигать 95%. Более того, по сравнению с линейным источником переменного / постоянного тока аналогичного номинала, импульсные источники будут намного меньше, потому что высокочастотный трансформатор (обычно требуемый для обеспечения гальванической развязки от линейного входа) и связанные с ним конденсаторы фильтра / резервуара физически меньше чем эквивалентные компоненты в линейном источнике питания.

Однако одна проблема с импульсными источниками питания заключается в том, что они требуют минимальной нагрузки для правильной работы и могут быть повреждены в условиях холостого хода. По этой причине нередко встраивают фиктивную нагрузку в виде подходящего силового резистора, который потребляет минимальный заданный ток нагрузки в случае отключения первичной нагрузки. Конечно, такой нагрузочный резистор сам потребляет мощность, что не только необходимо учитывать в спецификации резистора, но также снижает эффективность источника питания.Альтернативным решением является использование шунтирующего резистора, который можно подключить к выходу для отвода тока, если источник питания обнаружит, что намеченная нагрузка разомкнулась. Импульсные источники питания обычно включают в себя другие функции безопасности, такие как ограничение тока для защиты от короткого замыкания на выходе и отключения источника питания. Шунтирующие резисторы большой мощности с низким омическим сопротивлением могут также использоваться в качестве лома для защиты пользователей от условий перенапряжения.

Преобразователи постоянного тока

также используют технологию переключения для преобразования одного постоянного напряжения в другое.Действительно, понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный (часто называемый «понижающим» преобразователем) по существу работает так же, как SMPS. Повышающие, или «повышающие», преобразователи постоянного тока в постоянный используют методы накачки заряда, чтобы поднять входное напряжение до более высокого уровня на выходе. В целом, тем не менее, все еще применяются те же методы регулирования выходного напряжения, а также аналогичные методы защиты от неисправностей.

Другие роли резисторов в источниках питания

В дополнение к их использованию для измерения / настройки напряжения и в качестве фиктивных нагрузок или шунтов, резисторы могут играть ряд других важных ролей в конструкциях источников питания:

  • Ступенчатые резисторы, размещенные параллельно с нагрузкой источника питания, используются для разряда сглаживающих конденсаторов, используемых в линейных преобразователях переменного тока в постоянный, а также накопительных конденсаторов, используемых в преобразователях постоянного тока в постоянный. Эти конденсаторы могут сохранять заряд долгое время после отключения источника питания, представляя Потенциально смертельная опасность поражения электрическим током для пользователей, обращающихся к источнику питания.Очевидно, что значение резистора сброса должно быть рассчитано таким образом, чтобы оно было достаточно высоким, чтобы не потреблять значительную мощность при нормальной работе источника питания, но достаточно низким, чтобы разрядить устройство относительно быстро, когда источник питания отключен.
  • Резисторы, ограничивающие броски тока, на несколько Ом или меньше, подключенные последовательно к линии переменного тока, могут решить проблему с преобразователями переменного тока в постоянный, где при включении может возникнуть большой импульсный ток, поскольку накопительный конденсатор большой емкости изначально заряжен. Альтернативой, особенно для источников питания более высокой мощности, является использование резисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), которые изначально имеют более высокое сопротивление, которое падает с увеличением их температуры из-за самонагрева.Но для обеспечения приемлемо низкого значения сопротивления во время нормальной работы резисторы NTC должны продолжать работать при этой температуре, что может быть несовместимо с другими ограничениями на работу источника питания. Использование специализированных импульсных резисторов может быть лучшим решением — они оцениваются в соответствии с их энергоемкостью в Джоулях, а не с номинальной продолжительной мощностью (в ваттах), которую в противном случае диктовал бы высокий уровень пускового тока.
  • Балансировочные резисторы позволяют распределять нагрузку между двумя или более преобразователями постоянного тока в постоянный.Параллельная работа преобразователей постоянного тока в постоянный может быть более рентабельной, чем использование одного более сильноточного блока, или может быть более желательной в некоторых случаях из-за ограничений физического размера или тепловых соображений. Однако простое соединение выходов двух преобразователей вместе не гарантирует, что они равномерно распределяют ток нагрузки. Резисторы R SHARE равного номинала, показанные на рисунке 19, учитывают разницу между регулируемыми выходами каждого преобразователя.

Аналогичная ситуация применима к силовым транзисторам, используемым для регулирования нагрузки в различных конструкциях источников питания.Вместо использования одного устройства, рассчитанного на полную нагрузку, может быть лучше использовать несколько транзисторов параллельно для разделения нагрузки. Таким образом, как и в случае с параллельным DC-DC преобразователем, резисторы распределения нагрузки могут быть включены последовательно с выходом каждого транзистора для выравнивания тока.

Встречается третий сценарий балансировки, когда накопительные конденсаторы подключаются последовательно к выходам высоковольтных источников постоянного тока, как показано C1 и C2 на рисунке 20. Проблема здесь в том, что у электролитических конденсаторов есть токи утечки, которые можно рассматривать как резисторы в параллельно конденсатору.К сожалению, эти сопротивления утечки (RL1 и RL2) могут значительно отличаться по величине даже для конденсаторов одинаковой емкости, но они действуют как делитель потенциала на выходе, что приводит к неравным напряжениям на конденсаторах, которые могут превышать их максимальный номинал. Решение состоит в том, чтобы добавить более точно согласованные внешние резисторы меньшего номинала (RB1 и RB2) поперек конденсаторов, чтобы противодействовать эффекту утечки.

  • Высоковольтные делители напряжения используются для уменьшения выходной мощности высоковольтного источника питания для обеспечения обратной связи в целях регулирования, и потенциометрические отношения до 1000: 1 не редкость.Резисторы делителя напряжения также используются в таких приложениях, как автоматические дефибрилляторы, для контроля источника высокого напряжения, используемого для зарядки накопительного конденсатора, и отключения питания при достижении необходимого уровня заряда. Высокопроизводительные резисторы для нестандартных источников питания.
  • Измерение высокого тока — это когда прецизионный резистор с низким сопротивлением используется последовательно с током питания для измерения тока путем измерения падения напряжения по принципу шунтирующего амперметра. Дилемма, стоящая перед проектировщиком, заключается в конфликте между минимизацией тепловыделения и потерь мощности (P = I 2R) путем выбора низкого сопротивления по сравнению с более высоким сопротивлением, которое приводит к большему падению напряжения, которое легче измерить.

Использование резисторов в источниках питания предъявляет множество различных требований к рабочим характеристикам. К ним относятся потребность в точных значениях с низкими допусками, устройствах, которые могут работать с большим током, высоким напряжением или большой мощностью, а также более специализированными компонентами, предлагающими низкие значения омического сопротивления, превосходную температурную стабильность или способность выдерживать импульсные токи. Riedon, как специализированный производитель и поставщик высокоэффективных резисторов, предлагает решения для всех этих требований.Примеры включают его резисторы Power Film (серия PF), которые обеспечивают сопротивление от 20 мОм до 100 кОм с допусками от 0,1% и допустимую мощность от десятков до сотен ватт, а также резисторы UAL, которые используют алюминиевый корпус для высокого рассеивания мощности, но также обеспечивают отличное обработка импульсов, низкие значения омического сопротивления (от 5 мОм), допуски от 0,01% и низкий TCR (температурный коэффициент сопротивления) ± 20 ppm / K.

Перейти к главе 9

Использование резисторов в качестве нагревателей

В чем разница между линейными и импульсными источниками питания?

Номинальная температура окружающей среды относится к соотношению между номинальной мощностью, указанной на этикетке, рабочей температурой окружающей среды в приложении и фактической мощностью после требуемого снижения номинальных характеристик, если это необходимо.Многие производители указывают номинальные характеристики блоков питания для температуры окружающей среды 40 ° C. Это означает, что номинальная мощность, указанная на паспортной табличке (т. Е. 60 Вт), применима только в том случае, если устройство эксплуатируется в среде с окружающей температурой не выше 40 ° C. Если агрегат эксплуатируется при температуре выше 40 ° C, мощность агрегата должна быть значительно снижена, при этом полное снижение номинальных характеристик обычно происходит при 50 ° C. В этом примере конструкция 60 Вт при 40 ° C будет переоценена на 30 Вт при температуре окружающей среды 45 ° C и будет неработоспособной при 50 ° C. Однако блоки питания Micron рассчитаны на работу при температуре до 60 ° C и имеют паспортную табличку.Конструкция Micron все еще может работать при температуре выше 60 ° C, но ее необходимо постепенно снижать по мере приближения температуры окружающей среды к 70 ° C. Это важно в двух отношениях. Во-первых, технический специалист должен согласовать рабочую температуру окружающей среды с подходящей конструкцией источника питания, чтобы избежать перегрузки источника питания. Во-вторых, покупатель источника питания должен обращать внимание на различия в номинальных рабочих температурах, чтобы принять разумное решение о покупке, поскольку различия в производительности между конструкциями 40⁰ и 60⁰ значительны, следовательно, более низкая стоимость единицы для меньшей конструкции.

Также важно понимать разницу между «рабочим диапазоном» и «рабочим диапазоном мощности». Многие производители указывают «рабочий диапазон» для своих источников питания от -20 до 70 ° C, хотя конструкция с 40 ° C не обеспечивает мощность выше 49 ° C. Если возникают какие-либо вопросы относительно пригодности конкретной конструкции источника питания в отношении ожидаемых рабочих температур окружающей среды, пользователь должен запросить график кривой зависимости температуры / мощности, который должен отображать точку и диапазон требуемого снижения мощности для устройства.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.