aggregat med strömbegränsning

Fig 3

Likspänningsaggrega·

tet är uppbyggt på ett kretskort fastskruvat vid den kylfläns som utnyttjas för seritran·

sistom.

Fig 4

Likspänningsaggrega.

tets konstruktion framgår av denna fig.

perimenterande innan en apparat fungerar tillfyllest, och under experimenten förelig-ger det SOIJl bekant alltid risk för oavsikt-liga kortslutningar.

När man arbetar med elektronrör är ris·

ken för olyckor av nyss antytt slag inte så stor, elektronrör tål faktiskt stora överbe-lastningar i både ström, effekt och spän-ning. Dessutom är det så att överbelastning av ett elektronrör alltid ger sig till känna på något sätt innan röret går sönder.

Annorlunda blir det när man arbetar med transistorer, som ju har helt andra egenskaper. Överskrides något av transis-torfabrikanten angivet maximalvärde, t.ex.

ström, spänning, effekt eller temperatur, går transistor ofelbart sönder utan förvar-ning. Det vanligaste felet på en transistor efter en överbelastning är att det blivit kortslutning mellan kollektor och emitter.

I vissa kopplingar, t.ex. i transistorför·

stärkare, är flera transistorer kopplade i serie. Kortslutes en transistor ökas överbe-lastningen på de övriga, en kedjereaktion uppstår och samtliga transistorer förstörs snabbt. Många hemmabyggare har säkert gjort denna - ofta mycket dyrköpta -erfarenhet.

Principen

Här skall beskrivas en av författaren ut-vecklad regleringskoppling, som lämpar sig för strömförsörjning av transistorer.

Förenklat principschema visas i fig. 1. Föl·

jande mycket användbara egenskaper kan noteras för denna koppling:

l) Kopplingen är helt kortslutningssä-_ ker och fungerar som strömbegränsare.

2) Vid total kortslutning blir förlustef·

fekten över serietransistorn liten.

RADIO & TELEVISION - NR 6 - 1965

49

Fig 5

3} Utmärkta bottningsegenskaper genom att kopplingen fungerar med mycket li-tet spänningsfall över serietransistorn.

4) Låg kapacitans över utgången.

5) Kollektorn på serietransistorn (Tl) som alltid är ansluten till transistorkå-pan kan monteras utan isolation på chas-siet (om plus användes som jord).

Kopplingen, se fig. l, fungerar i princip så att den känner av utgångsspänningen U ut och med lämplig fasvridning och för-stärkning kopplar denna avkända spänning till en serietransistor, Tl, se fig. L

I ... U ... U. ^R,

(A) (V) (V) (ohm)

5 20 19 130

5 20 19 70

2 10 9 760

2 10 9 540

2 30 29 270

Transistorn T3 styres av skillnaden mel-lan referensspänningen (U_z) och utgångs-spänningen (U ut). T3 fasvänder signalen och matar den vidare till transistorn T2:s bas, som i sin tur styr ut serietransistorn TI. Vid kortslutning försvinner strömmen till baselektroden på transistorn T2, genom att R2 ligger till utgången och utgången blir spänningslös vid kortslutning.

För att kopplingen skall återgå till nor-mal arbetsspänning efter kortslutning, har ett motstånd R3 placerats så, att T2 alltid får en viss grundbasström på några tion-dels ampere. Strömbegränsningen bestäm-mes av motståndet RI. Högre värde på Rl

R. R. C.

(ohm) (kohm) (p.FN)

300 20 250/30

200 10 250/20

800 40 100/40

600 20 100/30

400 10 100/20

Tab. 1. Komponentvärden för en stabiliseringskoppling enligt fig. 2 vid olika utströmmar (Iv.) och utspänningar (U •• ).

50 RADIO & TELEVISION - NR 6 - 1965

Fig 5

Komponenternas placering på kretskortet.

Fig 6

Reglerkurvor för' olika typer av stabiliserade likspänningsaggregat. Heldragen kurva visar U •• som funktion av 1 ... för det i artikeln be-skrivna aggregatet. Streckad kurva visar mot-svarande kurva för stabiliserat likspännings-aggregat med strömbegränsning av konventio-nell typ. Strec"'k-prickad kurva visar samma kurva för ett stabiliserat likspänningsaggregat av samma storlek men utan anordningar för strömbegränsning.

Fig 7

Förlustef/ekten i tran.si.~torn Tl vid olika be-lastnings/all. Streckad kurva visar förluste//ek-ten i det strömbegränsande området.

mV

! [JjJdj ^I

°0 1 2 3 4 5 6

- lul

Fig 8

Överlagrade brumspänningen på utgången av aggregatet som funktion av uttagen ström. In-spänningens storlek inverkar obetydligt på brumspänningens storlek.

Utt::~:I~ 1 11----1--11 I~II ^I

2Wo~·~-L---2~--~3---L4---LS---J6

- lut

Fig 9

Spänningen U •• som funktion av uttagen ström lut. Observera skalan på spänningsaxeln.

" '1

Uul'

t

^21,1

2\020

fi

24 26

l

28

i

30

ii

32 - U in

Fig 10

Utspänningen Uu. som funktion av inspän.

ningen U'n vid 1 •• =3 A.

~125

t

²⁰

15

10

s

A

L

/ ' "

---B •

-.-.

/1 .,

I ~

W 70 60 50 1.0 30 20 10

~

.... -

^...

V "

,,'

..--Korlsl.

ormal! arbetsområde

.,

4- ., \

c

---

^{3 4}

^D~

O 2 5 6 7 8A

00

V

2 3 4 5 6

O

Fig 6

ger ett lägre värde på den ström vid vilken ström begränsningen börj ar.

Principschemat

Ett komplett schema för ett nätaggregat för cirka 5 A max. ström och 20 volts ut-spänning visas i Hg. 2. Zenerdioden Z2 kan ersättas av den »variabla zenerdioden» en-ligt fig. 11, om utspänningen önskas varia-bel. För dimensionering till annan spän-ning och/eller ström ändras komponent-värdena enligt tabell 1. Jämfört med sche-mat i fig. l har i schemat i Hg. 2 vissa kom-pletteringar gjorts. el och e2 har insatts för att få bort eventuella självsvängningar

A

Fig Il

- l u t

Fig 7

\

som kan uppstå i reglerkretsen, R4 mins-kar serietransistorns läckström, R7 är ett bleeder-motstånd och R5, R6 ger rätt ar-betsström för zenerdioden.

Mekaniskt utlörande

I Hg. 3 visas hur stabiliseringskretsen byggts upp på ett kretskort av Veroboard-typ. Kretskortet har skruvats fast vid en kylfläns på vilken serietransistorn anbrin-gats utan isolering i direkt kontakt med kylytan.

Fig. 4 och 5 visar komponenternas pla-cering och i Hg. 5 visas även erforderliga korskopplingar m.m. på foliesidan.

In

Z2

Fig 12

- - l u t

Uppmätta kurvor

Fig. 6 visar sambandet mellan lut och Uut.

Sträckan A visar normalt arbetsområde och B anger den punkt där strömbegränsning-en träder i funktion. I punkt e är regula-torn helt kortsluten. Den streckade kurvan i fig. 6 visar sambandet mellan l ut och U ut för det fall att konventionell typ av ström-begränsande koppling användes, hög för-lusteffekt erhålles som synes i punkt D.

Punktstreckad kurva visar lut som funk-tion av Uut för det fall att man tillämpar stabiliseringskoppling utan anordningar för strömbegränsning. I fig. 7-10 visas några uppmätta kurvor för

likspännings-R1 Rl

Variabel rejerensspänning kan erhållas med denna koppling, som ersätter Z2 i jig. 2, om utspänningen önskas variabel. R8

=

potentiometer 2 kohm, R9

=

1,0 kohm, lh lP, T4=2N1613 (2N2102), Z2 bör vara på ca 10 volt (Zl och Z3 skall då ha en sammanlagd zenerspänning på ca 9 volt). Punkterna A, B och C anslutes till de punkter i kopplingen i jig. 2 som utmärkts med A, B och C.

F ör att högre uttagbar ström skall erhållas kan flera transis-torer kopplas parallellt.

RADIO & TELEVISION - NR 6 - 1965

51

aggregatet i fig. 2. I fig. 7 visas förlustef-fekten i serietransistorn Tl i fig. 2 vid olika belastningsfall. Streckad kurva visar för-lusteffekten i det strömbegränsande områ-det.

I fig. 8 visas den på likspänningsaggre-gatets utspänning uppträdande brumspän-ningen som funktion av uttagen likström.

Data för likspänningsaggregatet Uteffekt: ca 100 W

Utspänning: 20 V

±

l

%,

reglermöjlighet

±5V

Strömbegränsning : vid 5 A

Ostabiliserad inspänning: 30-21 V lik-spänning

Utgångsimpedans: 20 mohm, parallellt med 250,uF att referensspänningen varieras. Detta kan åstadkommas med hjälp aven transistor och en extra referensspänning. Denna koppling verkar i princip som en variabel zenerdiod. Se fig. Il.

Spänningsstabilisering enligt schemat i fig. 2 kan teoretiskt sett användas för vilka strömmar och vilka spänningar som helst.

Men vissa begränsande faktorer spelar in.

Bl.a. finns det ofta i effekttransistorer en tendens till l>second breakdown», dvs_ till-fällig kortslutning i transistorn speciellt vid höga spänitingar och effekter. Sker se-cond breakdown blir transistorn plötsligt mycket lågohmig, utspänningen från kopp-lingen stiger då till inspänningens värde, varefter utströmmen ökar och transistorn går sönder. Vid spänningar under 25 volt är emellertid risken för detta fenomen mindre.

Max. uttagbar ström begränsas av att transistorn Tl:s strömförstärkning sjunker vid höga strömmar och det blir svårt för drivtransistorn T2 att styra ut den. Maxi-mal förlusteffekt, tillgänglig kylyta och maximal tillåten kollektorström begränsar' givetvis också strömuttaget.

Högre uttagbar ström kan erhållas ge-nom parallellkoppling av flera effekttran-sistorer. Då måste man dock ordna så att strömmen och därmed effekten fördelas lika över dem. Det kan göras på så sätt att varje effekttransistor Tl får en separat drivtransistor, T2, se fig. 12. Om flera spänningsaggregat kopplas i serie måste en diod placeras i backriktningen över ut-gången på resp. spänningsaggregat. • 52 RADIO & TELEVISION - NR 6 - 1965

In document Nr 6 JUNI 1965 PRIS 3:- INKL. OMS (Page 49-52)