Napajanje s promjenjivim polaritetom. Stabilizirani izvor struje s promjenom polariteta. Ventilator s kontroliranom temperaturom

Kako promijeniti polaritet napajanja?

UP-08

Većina visokonaponskih izvora napajanja koristi takozvane množitelje napona za stvaranje potrebnog izlaznog napona. Osnovni krug množitelja prikazan je u nastavku u pojednostavljenom dijagramu kruga napajanja:

Krug množitelja sastoji se od kondenzatora i dioda poredanih određenim redoslijedom. Polaritet na izlazu bloka određen je orijentacijom dioda. U gornjem primjeru, diode bi trebale proizvoditi pozitivan polaritet prema masi na izlazu. Ako promijenite orijentaciju svih dioda, multiplikator će proizvesti negativan napon u odnosu na masu.

Gornji primjer prikazuje dvostupanjski poluvalni množitelj koji koristi četiri diode. Punovalni stupnjevi množitelja su učinkovitiji, koriste dodatne kondenzatore i dvostruko više dioda. Da bi se stvorili visoki naponi, kao što je to u Spellman napajanjima, veliki broj multiplikacijskih stupnjeva spojen je u seriju. 12-stupanjski punovalni multiplikator će sadržavati 48 dioda.

Kondenzatori i diode koji se koriste za sastavljanje množitelja u pravilu su lemljeni izravno u jednu, a ponekad iu više tiskanih pločica. Često, kako bi se izolirali od visokog napona, takve ploče su zatvorene u školjku - ispunjene su spojem.

Kako bi se pojednostavio postupak mijenjanja polariteta u suprotno (kao u slučaju serije SL), na naponima iznad 8 kV, predviđen je drugi množitelj - "suprotni polaritet". Proces zamjene množitelja nije težak, sve što trebate je odvijač i nekoliko minuta vašeg vremena. Zbog pojednostavljenog dizajna modularnih jedinica, one općenito ne dopuštaju promjenu polariteta na licu mjesta.

Pri projektiranju industrijskih uređaja, koji podliježu povećanim zahtjevima za pouzdanošću, više puta sam se susreo s problemom zaštite uređaja od obrnutog polariteta priključka napajanja. Čak i iskusni instalateri ponekad uspijevaju zbuniti plus s minusom. Vjerojatno su još akutniji takvi problemi u tijeku eksperimenata početnika elektroničara. U ovom ćemo članku razmotriti najjednostavnija rješenja problema - i tradicionalne i rijetko korištene u praksi metode zaštite.

Najjednostavnije rješenje koje se nameće u pokretu je uključivanje konvencionalne poluvodičke diode u seriju s uređajem.


Jednostavno, jeftino i veselo, čini se, što je još potrebno za sreću? Međutim, ova metoda ima vrlo ozbiljan nedostatak - veliki pad napona na otvorenoj diodi.


Ovdje je tipična I-V krivulja za izravno uključenu diodu. Uz struju od 2 ampera, pad napona će biti približno 0,85 volti. U slučaju niskonaponskih krugova od 5 volti i niže, ovo je vrlo značajan gubitak. Za veće napone takav pad igra manju ulogu, ali postoji još jedan neugodan faktor. U krugovima s velikom potrošnjom struje, vrlo značajna snaga će se raspršiti na diodi. Dakle, za slučaj prikazan na gornjoj slici, dobivamo:
0,85 V x 2 A = 1,7 W.
Snaga koja se rasipa na diodi je već prevelika za takav slučaj i osjetno će se zagrijati!
Međutim, ako ste spremni izdvojiti malo više novca, tada možete koristiti Schottky diodu, koja ima manji pad napona.


Ovdje je tipičan IV za Schottky diodu. Izračunajmo disipiranu snagu za ovaj slučaj.
0,55 V x 2 A = 1,1 W
Već nešto bolje. Ali što učiniti ako vaš uređaj troši još ozbiljniju struju?
Ponekad se paralelno s uređajem postavljaju obrnute diode koje bi trebale pregorjeti ako se pomiješa napon napajanja i dovesti do kratkog spoja. U tom slučaju će vaš uređaj najvjerojatnije pretrpjeti minimalnu štetu, ali može doći do kvara napajanja, a da ne govorimo o tome da će se morati zamijeniti i sama zaštitna dioda, a uz to i tragovi na ploči oštećena. Jednom riječju, ova metoda je za ekstremne sportaše.
Međutim, postoji još jedan nešto skuplji, ali vrlo jednostavan i lišen gore navedenih nedostataka, način zaštite - pomoću tranzistora s efektom polja. Tijekom proteklih 10 godina parametri ovih poluvodičkih uređaja dramatično su se poboljšali, dok je cijena, naprotiv, dramatično pala. Možda se činjenica da se iznimno rijetko koriste za zaštitu kritičnih krugova od pogrešnog polariteta napajanja uvelike može objasniti inercijom razmišljanja. Razmotrite sljedeći dijagram:


Kada se napaja, napon do opterećenja prolazi kroz zaštitnu diodu. Pad na njemu je prilično velik - u našem slučaju, oko volta. Međutim, kao rezultat, napon koji premašuje granični napon formira se između vrata i izvora tranzistora i tranzistor se otvara. Otpor izvora-odvoda naglo se smanjuje i struja počinje teći ne kroz diodu, već kroz otvoreni tranzistor.


Prijeđimo na detalje. Na primjer, za tranzistor FQP47Z06, tipični otpor kanala bit će 0,026 ohma! Lako je izračunati da će disipirana snaga u ovom slučaju na tranzistoru za naš slučaj biti samo 25 milivata, a pad napona je blizu nule!
Kada je polaritet napajanja obrnut, struja neće teći u krugu. Među nedostacima kruga, možda se može primijetiti da takvi tranzistori nemaju jako veliki probojni napon između vrata i izvora, ali laganim kompliciranjem kruga može se koristiti za zaštitu krugova višeg napona.


Mislim da čitateljima neće biti teško shvatiti kako ova shema funkcionira.

Već nakon objave članka, poštovani korisnik u komentarima je citirao zaštitni krug temeljen na tranzistoru s efektom polja, koji se koristi u iPhoneu 4. Nadam se da mu ne smeta ako dopunim svoj post njegovim otkrićem.

Posebnost ovog kruga je da okretanjem kontrolnog gumba možete promijeniti ne samo izlazni napon, već i njegov polaritet. Podešavanje se vrši u rasponu od +12V do -12V.

Krug napajanja s podešavanjem polariteta

Zapravo, to su dva odvojena regulatora napona - na "plus" i na "minus" sa zajedničkim regulacijskim otpornikom R5.
Transformator za izvor također je potreban s dvostrukim namotom.
Kada je klizač otpornika R5 u srednjem položaju, tada su oba stabilizatora zatvorena i izlazni napon će biti nula. Prilikom pomicanja motora u jednom ili drugom smjeru, jedan od podesivih stabilizatora će se otvoriti - bilo "plus" ili "minus" i, sukladno tome, izlazni napon će se promijeniti.

Kapacitivnost kondenzatora C1 i C2 ne smije biti manja od 1000 uF. Umjesto tranzistora KT816 i KT817, možete koristiti snažnije - na primjer, KT818 i KT819. Snaga samog napajanja izravno ovisi o snazi ​​korištenog transformatora.
Transformator mora imati dva izlazna namota od najmanje 12 volti svaki.
Umjesto diodnog sklopa KTS405, možete koristiti četiri jednostavne diode povezane mostom.