Változtatható polaritású tápegység. Stabilizált áramforrás változó polaritással. Hőmérséklet-szabályozott ventilátor

Hogyan lehet megváltoztatni a tápegység polaritását?

UP-08

A legtöbb nagyfeszültségű tápegység úgynevezett feszültségszorzót használ a szükséges kimeneti feszültség létrehozására. Az alapvető szorzóáramkör az alábbiakban egy egyszerűsített tápellátási kapcsolási rajzon látható:

A szorzóáramkör meghatározott sorrendben elhelyezett kondenzátorokból és diódákból áll. A blokk kimenetének polaritását a diódák tájolása határozza meg. A fenti példában a diódáknak pozitív polaritású kimenetet kell létrehozniuk a földhöz képest. Ha megváltoztatja az összes dióda tájolását, a szorzó negatív feszültséget termel a testhez képest.

A fenti példa egy kétfokozatú félhullám-szorzót mutat be, amely négy diódát használ. A teljes hullámú szorzófokozatok hatékonyabbak, további kondenzátorokat és kétszer annyi diódát használnak. Nagy feszültségek létrehozásához, például a Spellman tápegységekben, nagyszámú szorzófokozat van sorba kötve. Egy 12 fokozatú teljes hullámú szorzó 48 diódát tartalmaz majd.

A szorzók összeállításához használt kondenzátorokat és diódákat általában közvetlenül egy vagy néha több nyomtatott áramköri lapra forrasztják. Gyakran a nagyfeszültségtől való elszigetelésük érdekében az ilyen táblákat héjba zárják - vegyülettel töltve.

A polaritás ellentétesre való megváltoztatásának eljárásának egyszerűsítése érdekében (mint az SL sorozat másolatában), 8 kV feletti feszültségeknél egy második szorzót is biztosítanak - „ellentétes polaritást”. A szorzó cseréje nem nehéz, csak egy csavarhúzóra és néhány percre van szüksége. A moduláris egységek egyszerűsített kialakítása miatt általában nem teszik lehetővé a polaritás helyben történő megváltoztatását.

A fokozott megbízhatósági követelményeknek támasztott ipari készülékek tervezésekor nem egyszer találkoztam azzal a problémával, hogy megvédjem a készüléket a tápcsatlakozás helytelen polaritásával szemben. Még a tapasztalt telepítőknek is sikerül néha összekeverniük a pluszt a mínuszokkal. Valószínűleg az ilyen problémák még akutabbak a kezdő elektronikai mérnökök kísérletei során. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a probléma legegyszerűbb megoldásait - mind a hagyományos, mind a ritkán használt védelmi módszereket.

A legegyszerűbb megoldás, amely rögtön felveti magát, egy hagyományos félvezető dióda sorba kapcsolása a készülékkel.


Egyszerű, olcsó és vidám, úgy tűnik, mi kell még a boldogsághoz? Ennek a módszernek azonban van egy nagyon komoly hátránya - nagy feszültségesés a nyitott diódán.


Itt van egy tipikus I-V karakterisztika a dióda közvetlen csatlakoztatásához. 2 amperes áramnál a feszültségesés körülbelül 0,85 volt. Az 5 voltos és az alatti kisfeszültségű áramkörök esetében ez nagyon jelentős veszteség. A nagyobb feszültségűeknél az ilyen esés kisebb szerepet játszik, de van még egy kellemetlen tényező. A nagy áramfelvételű áramkörökben a dióda nagyon jelentős teljesítményt oszlat el. Tehát a felső képen látható esetre a következőket kapjuk:
0,85 V x 2 A = 1,7 W.
A dióda által leadott teljesítmény már túl sok egy ilyen esethez és érezhetően felmelegszik!
Ha azonban készen áll egy kicsit több pénzzel megválni, akkor használhat egy Schottky-diódát, amelynek alacsonyabb az esési feszültsége.


Itt van egy tipikus I-V karakterisztikája a Schottky-diódának. Számítsuk ki erre az esetre a teljesítmény disszipációt.
0,55 V x 2 A = 1,1 W
Már valamivel jobban. De mi a teendő, ha a készüléked még komolyabb áramot fogyaszt?
Néha a diódákat párhuzamosan helyezik el a fordított kapcsolású eszközzel, amelyeknek ki kell égniük, ha a tápfeszültség keveredik, és rövidzárlathoz vezet. Ebben az esetben nagy valószínűséggel minimálisan megsérül a készüléke, de előfordulhat, hogy a táp meghibásodik, nem beszélve arról, hogy magát a védődiódát is ki kell cserélni, és ezzel együtt a táblán lévő sávok is megsérülhetnek. Röviden, ez a módszer az extrém sportok szerelmeseinek való.
Van azonban egy másik, valamivel drágább, de nagyon egyszerű és a fent felsorolt ​​hátrányoktól mentes védelmi módszer - térhatású tranzisztor használatával. Az elmúlt 10 évben ezeknek a félvezető eszközöknek a paraméterei drámaian javultak, de az ára éppen ellenkezőleg, jelentősen csökkent. Talán az a tény, hogy rendkívül ritkán használják a kritikus áramkörök védelmére a tápegység helytelen polaritásával szemben, nagyrészt a gondolkodás tehetetlenségével magyarázható. Tekintsük a következő diagramot:


A tápfeszültség bekapcsolásakor a terhelés feszültsége áthalad a védődiódán. Az esés elég nagy - esetünkben körülbelül egy volt. Ennek eredményeként azonban a levágási feszültséget meghaladó feszültség keletkezik a tranzisztor kapuja és forrása között, és a tranzisztor kinyílik. A forrás-lefolyás ellenállása élesen csökken, és az áram nem a diódán, hanem a nyitott tranzisztoron keresztül folyik.


Térjünk át a konkrétumokra. Például az FQP47З06 tranzisztor esetében a tipikus csatornaellenállás 0,026 Ohm lesz! Könnyen kiszámolható, hogy esetünkben a tranzisztor által disszipált teljesítmény mindössze 25 milliwatt lesz, a feszültségesés pedig nullához közelít!
Az áramforrás polaritásának megváltoztatásakor nem folyik áram az áramkörben. Az áramkör hiányosságai közül talán megjegyezhető, hogy az ilyen tranzisztoroknál nincs túl nagy áttörési feszültség a kapu és a forrás között, de az áramkör enyhe bonyolításával a nagyobb feszültségű áramkörök védelmére használható.


Úgy gondolom, hogy az olvasóknak nem lesz nehéz maguknak kitalálniuk, hogyan működik ez a rendszer.

A cikk megjelenése után egy köztiszteletben álló felhasználó a kommentekben egy térhatású tranzisztoros védelmi áramkört adott meg, amit az iPhone 4-ben használnak. Remélem, nem bánja, ha kiegészítem az ő leletével a bejegyzésemet.

Ennek az áramkörnek az a sajátossága, hogy a vezérlőgomb elforgatásával nem csak a kimeneti feszültséget, hanem annak polaritását is megváltoztathatja. A beállítás +12V és -12V közötti tartományban történik.

Tápáramkör polaritás beállítással

Lényegében ez két különálló feszültségstabilizátor - pozitív és negatív, közös R5 szabályozó ellenállással.
A forrás transzformátora kettős tekercseléssel is szükséges.
Amikor az R5 ellenállás csúszkája középső helyzetben van, mindkét stabilizátor zárva van, és a kimeneti feszültség nulla lesz. Amikor a motort egy vagy másik irányba mozgatják, az állítható stabilizátorok egyike kinyílik - „pozitív” vagy „negatív”, és ennek megfelelően a kimeneti feszültség megváltozik.

A C1 és C2 kondenzátorok kapacitása nem lehet kisebb, mint 1000 µF. A KT816 és KT817 tranzisztorok helyett használhat erősebbeket - például KT818 és KT819. Maga az áramforrás teljesítménye közvetlenül függ a használt transzformátor teljesítményétől.
A transzformátornak két, egyenként legalább 12 V-os kimeneti tekercseléssel kell rendelkeznie.
A KTs405 diódaszerelvény helyett négy egyszerű, hídba kapcsolt diódát használhat.