Convertitore DC-AC senza trasformatore. Convertitori di tensione senza trasformatore a bassa potenza su condensatori (18 circuiti). Inversione all'alimentazione plus

Questo capitolo si concentrerà principalmente sui convertitori di tensione senza trasformatore, solitamente costituiti da un generatore di onde quadre e da un moltiplicatore di tensione. Di solito in questo modo è possibile aumentare la tensione senza perdite evidenti di non più di più volte e anche ottenere una tensione di segno diverso all'uscita del convertitore. La corrente di carico di tali convertitori è estremamente piccola, di solito unità, meno spesso decine di mA.

Il generatore principale di convertitori di tensione senza trasformatore può essere realizzato secondo uno schema tipico, il cui elemento di base 1 (Fig. 1.1) è realizzato sulla base di un multivibratore simmetrico. Ad esempio, gli elementi del blocco possono avere i seguenti parametri: R1 = R4 = 1 kOhm; R2 = R3 = 10 kΩ; C1 = C2 = 0,01 μF. I transistor sono a bassa potenza, ad esempio KT315. Per aumentare la potenza del segnale di uscita, è stata utilizzata una tipica unità amplificatore 2.

Riso. 1.1. Schemi degli elementi di base dei convertitori senza trasformatore: 1 - oscillatore principale; 2 - tipico blocco amplificatore

Il convertitore di tensione senza trasformatore è costituito da due elementi tipici (Fig. 1.2): un oscillatore principale 1 e un amplificatore interruttore push-pull 2, nonché un moltiplicatore di tensione (Fig. 1.1, 1.2). Il convertitore funziona a una frequenza di 400 Hz e fornisce una tensione di uscita di 12,5 V

tensione 22 V con una corrente di carico fino a 100 mA (parametri degli elementi: R1 = R4 = 390 Ohm, R2 = R3 = 5,6 kOhm, C1 = C2 = 0,47 μF). Nel blocco 1 vengono utilizzati i transistor KT603A - B; nel blocco 2 - GT402V (G) e GT404V (G).

Circuito convertitore senza trasformatore a raddoppio di tensione

Circuiti convertitori di tensione basati su un blocco tipico

Un convertitore di tensione costruito sulla base del tipico blocco sopra descritto (Fig.1.1) può essere utilizzato per ottenere tensioni di uscita di diversa polarità come mostrato in Fig. 1.3.

Per la prima opzione, in uscita vengono generate tensioni di -1-10 B e -10 B; per il secondo - -1-20 B e -10 B quando il dispositivo è alimentato da una sorgente a 12 V.

Per alimentare tiratroni con una tensione di circa 90 B, viene utilizzato un circuito convertitore di tensione secondo la Fig. 1.4 con oscillatore master 1 e i parametri degli elementi: R1 = R4 = 1 kOhm,

R2 = R3 = 10 kΩ, C1 = C2 = 0,01 μF. Qui è possibile utilizzare comuni transistor a bassa potenza. Il moltiplicatore ha un fattore di moltiplicazione di 12 e con la tensione di alimentazione disponibile ci si aspetterebbe circa 200 V in uscita, ma in realtà, a causa delle perdite, questa tensione è di soli 90 V, e il suo valore scende rapidamente all'aumentare della corrente di carico.

Riso. 1.4. Circuito convertitore di tensione con moltiplicatore multistadio

Riso. 1.5. Circuito inverter di tensione

Per ottenere una tensione di uscita invertita si può utilizzare anche un convertitore basato su un nodo tipico (Fig. 1.1). All'uscita del dispositivo (Fig. 1.5), si forma una tensione di segno opposto alla tensione di alimentazione. In valore assoluto, questa tensione è leggermente inferiore alla tensione di alimentazione, che è dovuta alla caduta di tensione (perdita di tensione) attraverso gli elementi a semiconduttore. Minore è la tensione di alimentazione del circuito e maggiore è la corrente di carico, maggiore è questa differenza.

Il convertitore di tensione (doppiatore) (Fig. 1.6) contiene un oscillatore master 1 (1 in Fig. 1.1), due amplificatori 2 (2 in Fig. 1.1) e un raddrizzatore a ponte (VD1 -VD4).

Blocco 1: R1 = R4 = 100 Ohm; R2 = R3 = 10 kΩ; C1 = C2 = 0,015 μF, transistor KT315.

È noto che la potenza trasmessa dal circuito primario al circuito secondario è proporzionale alla frequenza operativa di conversione, quindi, contemporaneamente alla sua crescita, diminuiscono le capacità dei condensatori e, di conseguenza, le dimensioni ed il costo del dispositivo.

Questo convertitore fornisce una tensione di uscita di 12 B (inattivo). Con una resistenza di carico di 100 Ohm, la tensione di uscita si riduce a 11 B; a 50 Ohm - fino a 10 B; e a 10 Ohm - fino a 7 B.

Riso. 1.6. Circuito duplicatore di tensione ad alta potenza

Circuito convertitore per ottenere tensioni di uscita bipolari

Il convertitore di tensione (Fig. 1.7) consente di ottenere in uscita due tensioni di polarità diversa con un punto medio comune. Queste tensioni sono spesso utilizzate per alimentare gli amplificatori operazionali. Le tensioni di uscita sono vicine in valore assoluto alla tensione di alimentazione del dispositivo e cambiano contemporaneamente al variare del suo valore.

Transistor VT1 - KT315, diodi VD1 e U02-D226.

Blocco 1: R1 = R4 = 1,2 kΩ; R2 = R3 = 22 kΩ; C1 = C2 = 0,022 μF, transistor KT315.

Blocco 2: transistor GT402, GT404.

L'impedenza di uscita del duplicatore è di 10 ohm. In modalità inattiva, la tensione di uscita totale sui condensatori C1 e C2 è 19,25 V con un consumo di corrente di 33 mA. Con un aumento della corrente di carico da 100 a 200 mA, questa tensione diminuisce da 18,25 a 17,25 V.

Il generatore principale del convertitore di tensione (Fig. 1.8) è realizzato su due / SHO / 7 elementi. Una cascata di amplificazione sui transistor VT1 e VT2 è collegata alla sua uscita. La tensione invertita all'uscita del dispositivo, tenendo conto delle perdite di conversione, è di parecchi percento (o decine di percento - con alimentazione a bassa tensione) inferiore alla tensione di ingresso.

Riso. 1.8. Circuito di un convertitore di tensione-invertitore con un oscillatore principale su elementi CMOS

Un circuito convertitore simile è mostrato nella figura seguente (Fig. 1.9). Il convertitore contiene un oscillatore principale su / CMO / 7-microcircuito, uno stadio di amplificazione sui transistor VT1 e VT2, circuiti per raddoppiare la tensione dell'impulso di uscita, filtri del condensatore e un circuito per formare un punto medio artificiale basato su una coppia di diodi zener. All'uscita del convertitore si formano le seguenti tensioni: -i-15 B con una corrente di carico di 13 ... 15 ml e -15 B con una corrente di carico di 5 mA.

Nella fig. 1.10 mostra uno schema del nodo di uscita di un convertitore di tensione senza trasformatore. Questo nodo è in realtà

Circuito convertitore di tensione per la formazione di tensioni bipolari con oscillatore master su elementi CMOS

Riso. 1.10. Circuito dello stadio di uscita di un convertitore di tensione senza trasformatore

è un amplificatore di potenza. Per controllarlo, puoi utilizzare un generatore di impulsi che funziona a una frequenza di ^ 0 kHz.

Senza carico, un convertitore con un tale amplificatore di potenza consuma una corrente di circa 5 mA. La tensione di uscita si avvicina a 18 volt (il doppio della tensione di alimentazione). Con una corrente di carico di 120 mA, la tensione di uscita viene ridotta a 16 B con un livello di ripple di 20 mV. L'efficienza del dispositivo è di circa l'85%, l'impedenza di uscita è di circa 10 ohm.

Quando il nodo funziona da un oscillatore principale su elementi CMOS, l'installazione dei resistori R1 e R2 non è necessaria, ma per limitare la corrente di uscita del microcircuito, è consigliabile collegare la sua uscita a un amplificatore di potenza a transistor tramite un resistore con una resistenza di parecchi kΩ.

Un semplice circuito convertitore di tensione per il controllo dei varicap è stato riprodotto molte volte in varie riviste. Il convertitore produce 20 V quando alimentato da 9 B e tale circuito è mostrato in Fig. 1.11. Un generatore di impulsi vicino al rettangolare è montato sui transistor VT1 e VT2. I diodi VD1 - VD4 e i condensatori C2 - C5 formano un moltiplicatore di tensione e il resistore R5 e i diodi zener VD5, VD6 formano un regolatore di tensione parametrico.

Riso. 1.11. Circuito convertitore di tensione per varicaps

Riso. 1.12. Circuito convertitore di tensione CMOS

Un semplice convertitore di tensione su un solo microcircuito K561LN2 con un numero minimo di elementi incernierati può essere assemblato secondo lo schema in Fig. 1.12.

I parametri principali del convertitore a diverse tensioni di alimentazione e correnti di carico sono riportati nella Tabella 1.1.

Tabella 1.1. Parametri del convertitore di tensione (Fig. 1.12)

Upit		Uout, V

Schema dello stadio di uscita del driver di tensione bipolare

Per convertire una tensione di un livello in una tensione di uscita bipolare, è possibile utilizzare un convertitore con uno stadio di uscita secondo lo schema di Fig. 1.13. Quando la tensione di ingresso del convertitore è 5 B, la tensione di uscita è -i-8 B e -8 B con una corrente di carico di 30 mA. L'efficienza del convertitore era del 75%. Il valore di efficienza e il valore della tensione di uscita possono essere aumentati utilizzando diodi Schottky nel raddrizzatore moltiplicatore di tensione. Con un aumento della tensione di alimentazione a 9 B, le tensioni di uscita aumentano a 15 V.

Un analogo approssimativo del transistor 2N5447 - KT345B; 2N5449 - KT340B. Nel circuito, puoi utilizzare elementi più comuni, ad esempio transistor come KT315, KT361.

Un'ampia varietà di generatori di segnali ad onda quadra può essere utilizzata per circuiti convertitori di tensione basati sul principio dei moltiplicatori di tensione a impulsi. Tali generatori sono spesso costruiti sul microcircuito KR1006VI1 (Fig. 1.14). La corrente di uscita di questo microcircuito è piuttosto grande (100 mA) ed è spesso possibile fare a meno di ulteriori stadi di amplificazione. Il generatore sul microcircuito DA1 (KR1006VI1) produce impulsi rettangolari, la cui velocità di ripetizione è determinata dagli elementi R1, R2, C2. Questi impulsi dal pin 3 del microcircuito vengono inviati al moltiplicatore di tensione. Un divisore resistivo R3, R4 è collegato all'uscita del moltiplicatore di tensione, la cui tensione viene alimentata all'ingresso "reset" (pin 4) del microcircuito DA1. I parametri di questo partitore sono selezionati in modo tale che se la tensione di uscita in valore assoluto prevede la tensione di ingresso (tensione di alimentazione), la generazione si interrompe. Il valore esatto della tensione di uscita può essere regolato selezionando le resistenze dei resistori R3 e R4.

Schema di un convertitore di tensione-inverter con un oscillatore principale sul microcircuito KR1006VI1

Le caratteristiche del convertitore - inverter di tensione (Fig. 1 ^ 14) sono riportate in tabella. 1.2.

La figura successiva mostra un altro circuito convertitore di tensione sul microcircuito KR1006VI1 (Fig. 1.15). La frequenza operativa dell'oscillatore master è di 8 kHz. La sua uscita è attivata amplificatore a transistor e un raddrizzatore raddoppiatore di tensione. Quando la tensione dell'alimentatore è 12 B, l'uscita del convertitore è 20 V. Le perdite del convertitore sono dovute alla caduta di tensione sui diodi del raddrizzatore duplicatore di tensione.

Tabella 1.2. Caratteristiche del convertitore di tensione-inverter (Fig. 1.14)

Upit, V		Consumo, mA

Circuito convertitore di tensione con un microcircuito KR1006VI1 e un amplificatore di potenza

Sulla base dello stesso microcircuito (Fig. 1.16), è possibile creare un inverter di tensione. La frequenza di lavoro della conversione è 18 kHz, il duty cycle è 1.2.

Come con altri dispositivi simili, la tensione di uscita del convertitore dipende in modo significativo dalla corrente di carico.

TTL e / SMOG / -chip possono essere utilizzati per la rettifica della corrente. Sviluppando l'argomento, l'autore di questa idea D. Cuthbert ha proposto un convertitore di tensione senza trasformatore basato su microcircuiti GG // - (Fig. 1.17).

Il dispositivo contiene due microcircuiti: DDI e DD2. Il primo funziona come un generatore di impulsi rettangolari con una frequenza di 7 kHz (elementi DDI .1 e DDI .2), alla cui uscita è collegato l'inverter DD1.3 - DDI.6. Il secondo microcircuito (DD2) è incluso in modo insolito (vedi schema): svolge la funzione

Circuito di pilotaggio a tensione negativa

Riso. 1.17. Circuito inverter di tensione basato su due microcircuiti

diodi. Tutti i suoi elementi-inverter sono collegati in parallelo per aumentare la capacità di carico del convertitore.

Per effetto di tale inclusione all'uscita del dispositivo si ottiene una tensione-U invertita, approssimativamente uguale (in valore assoluto) alla tensione di alimentazione. La tensione di alimentazione del dispositivo con 74HC04 può essere compresa tra 2 e 7 V. Un analogo domestico approssimativo è GG // - un microcircuito del tipo K555LN1 (opera in un intervallo più ristretto di tensioni di alimentazione) o / SMOS / -circuits e KR1564LN1.

La corrente di uscita massima del convertitore è fino a 10 mA. Quando il carico è spento, il dispositivo praticamente non consuma corrente.

Nello sviluppo dell'idea sopra considerata di utilizzare diodi protettivi / C / WO / 7 microcircuiti disponibili agli ingressi e alle uscite / SL // 0/7 elementi, considereremo il funzionamento di un convertitore di tensione realizzato su due microcircuiti DDI e DD2 di tipo K561LA7 (radar . 1.18). Il primo di loro ha assemblato un generatore che funziona a una frequenza di 60 kHz. Il secondo microcircuito svolge la funzione di un raddrizzatore di frequenza di visualizzazione a ponte.

Riso. 1.18. Schema di un accurato convertitore di polarità su due microcircuiti K561LA7

Interruttore automatico CMOS di piccole dimensioni

L'interruttore è realizzato con un oscillatore master basato su inverter CMOS. La frequenza dell'oscillatore dipende dalle valutazioni C2-R1. Poiché il transistor ad effetto di campo con gate isolato è controllato da una carica statica e non richiede una grande corrente in …….

Stabilizzatore di tensione sul comparatore Principali caratteristiche tecniche: Tensione di uscita, V ……………………………………………………. 5 Corrente di carico, A …………………………………………………………………… 2 Tensione di ripple, mV ……………………………………… …… …… ..50 Fattore di stabilizzazione …………………………………………… .100 Frequenza di commutazione, kHz ………………………………………… ..25 Lo stabilizzatore di tensione funziona come segue. La tensione di riferimento a dente di sega viene confrontata dal comparatore …….

L'uso di condensatori per ridurre la tensione fornita a un carico da una rete di illuminazione ha una lunga storia. Negli anni '50, i radioamatori utilizzavano ampiamente i condensatori negli alimentatori senza trasformatore per ricevitori radio, che erano collegati in serie in …….

L'uso di un inverter a tre livelli nel convertitore di frequenza consente di aumentare la tensione del sistema. Se non è necessario il recupero di energia nella rete di alimentazione, è consigliabile utilizzare un raddrizzatore a diodi a 12 impulsi con collegamento in serie di ponti trifase. Se…….

A volte diventa necessario avere una tensione maggiore per caricare condensatori o alimentare circuiti ad alta tensione. Questa tensione può essere utilizzata per pistole Gauss a bassa potenza, ecc. Il convertitore non dispone di un trasformatore di impulsi, il che riduce drasticamente le dimensioni del circuito stampato.

L'aumento della tensione di ingresso è dovuto all'induttanza utilizzata. L'induttanza di accumulo ha un'induttanza di 1000 microHenry, l'efficienza del convertitore nel suo insieme dipende dal fattore di qualità dell'induttanza.

Il generatore di impulsi è sintonizzato su una frequenza di 14 kHz, ma è possibile aumentare la frequenza operativa, riducendo così le spire dell'induttanza. La strozzatura stessa può essere avvolta su un nucleo a forma di W o, in casi estremi, su un'asta, le dimensioni non sono critiche.

Il filo utilizzato per avvolgere l'induttanza può avere un diametro di 0,2 mm, poiché la corrente di uscita del convertitore non supera i 7-8 mA.

Un transistor ad effetto di campo - letteralmente chiunque possa funzionare a una tensione di oltre 400 volt, ho anche messo quelli bipolari, ma con quelli ad effetto di campo è decisamente meglio. La potenza del convertitore può essere aumentata in diversi modi, che sono correlati.

1) Aumento della tensione di alimentazione.
2) Utilizzo di transistor più potenti.
3) Utilizzo di un driver aggiuntivo all'uscita del microcircuito.
4) Usando un filo più spesso per avvolgere lo starter.

Ma tutti questi metodi possono aumentare la corrente di uscita del dispositivo solo di pochi milliampere. È a causa della potenza di uscita insignificante (non più di 2 watt) che il circuito non ha trovato un uso diffuso, ma a volte è semplicemente insostituibile. Invece del chip NE555, puoi usare un multivibratore, che sarà sintonizzato sulla stessa frequenza (14 kHz).

Il transistor ad effetto di campo non ha bisogno di un dissipatore di calore, poiché la dissipazione di potenza è troppo scarsa.

Per caricare completamente una capacità ad alta tensione di 1000 μF, il dispositivo impiegherà circa 5 minuti, quindi se hai intenzione di utilizzare un tale convertitore, devi aspettare, ma il dispositivo è molto semplice, compatto ed economico.

Qui sarà considerato convertitori di tensione senza trasformatore, generalmente costituito da un generatore di onde quadre e da un moltiplicatore di tensione.

Di solito, in questo modo, è possibile aumentare la tensione senza perdite evidenti di non più di più volte e anche ottenere una tensione di segno diverso all'uscita del convertitore. La corrente di carico di tali convertitori è estremamente piccola, di solito unità, meno spesso decine di mA.

Generatore principale

Il generatore principale di convertitori di tensione senza trasformatore può essere realizzato secondo uno schema tipico, il cui elemento di base 1 (Fig. 1) è realizzato sulla base di un multivibratore simmetrico.

A titolo di esempio, gli elementi del blocco possono avere i seguenti parametri: R1 = R4 = 1 kOhm; R2 = R3 = 10 kΩ C1 = C2 = 0,01 μF. I transistor sono a bassa potenza, ad esempio KT315. Per aumentare la potenza del segnale di uscita, è stata utilizzata una tipica unità amplificatore 2.

Riso. 1. Schemi degli elementi di base dei convertitori senza trasformatore: 1 - oscillatore principale; 2 - un tipico blocco amplificatore.

Convertitore di tensione senza trasformatore

Il convertitore di tensione senza trasformatore è costituito da due elementi tipici (Fig. 2): un oscillatore principale 1 e un amplificatore interruttore push-pull 2, nonché un moltiplicatore di tensione (Fig. 2).

Il convertitore funziona ad una frequenza di 400 Hz e fornisce alla tensione di alimentazione 12,5 V tensione di uscita 22B a corrente di carico fino a 100 mA(parametri degli elementi: R1 = R4 = 390 Ohm. R2- R3 = 5,6 kOhm, C1 = C2 = 0,47 μF). Nel blocco 1 vengono utilizzati i transistor KT603A - b; nel blocco 2 - GT402V (G) e GT404V (G).

Riso. 2. Schema di un convertitore senza trasformatore con raddoppio di tensione.

Riso. 3. Schemi di convertitori di tensione basati su un blocco tipico.

Un convertitore di tensione costruito sulla base del tipico blocco sopra descritto (Fig. 1) può essere utilizzato per ottenere tensioni di uscita con polarità diversa come mostrato in fig. 3.

Per la prima opzione, in uscita vengono generate tensioni di +10 V e -10 V; per il secondo - +20 V e -10 V quando il dispositivo è alimentato da una sorgente a 12V.

Circuito convertitore per alimentazione thyratron 90V

Per alimentare tiratroni con una tensione di circa 90 V, viene utilizzato un circuito convertitore di tensione secondo la Fig. 4 con oscillatore master 1 e i parametri degli elementi: R1 = R4 = -1 kΩ, R2 = R3 = 10 kΩ, C1 = C2 = 0,01 μF.

Qui è possibile utilizzare transistor a bassa potenza comunemente usati. Il moltiplicatore ha un fattore di moltiplicazione di 12 e con la tensione di alimentazione disponibile ci si aspetterebbe in uscita circa 200 V, ma in realtà, a causa delle perdite, questa tensione è di soli 90 V, e il suo valore diminuisce rapidamente all'aumentare della corrente di carico.

Riso. 4. Circuito di un convertitore di tensione con un moltiplicatore multistadio.

Invertitore di polarità di tensione da (+) a (-)

Per ottenere una tensione di uscita invertita può essere utilizzato anche un convertitore basato su un'unità tipica (Fig. 1). All'uscita del dispositivo (Fig. 5) viene generata una tensione di segno opposto alla tensione di alimentazione.

Riso. 5. Circuito inverter di tensione.

In valore assoluto, questa tensione è leggermente inferiore alla tensione di alimentazione, che è dovuta alla caduta di tensione (perdita di tensione) attraverso gli elementi a semiconduttore. Minore è la tensione di alimentazione del circuito e maggiore è la corrente di carico, maggiore è questa differenza.

Convertitore di tensione (raddoppiatore)

Il convertitore di tensione (doppiatore) (Fig. 6) contiene un oscillatore master 1 (1 in Fig. 1.1), due amplificatori 2 (2 in Fig. 1.1) e un raddrizzatore a ponte (VD1 - VD4).

Riso. 6. Circuito di un duplicatore di tensione di potenza aumentata.

Blocco 1: R1 = R4 = 100 Ohm; R2 = R3 = 10 kΩ; C1 = C2 = 0,015 μF, transistor KT315.

È noto che la potenza trasmessa dal circuito primario al circuito secondario è proporzionale alla frequenza operativa di conversione, pertanto, contemporaneamente alla sua crescita, diminuisce la capacità dei condensatori e, di conseguenza, le dimensioni ed il costo del dispositivo.

Questo convertitore fornisce una tensione di uscita 12V(al minimo). Con una resistenza di carico di 100 ohm, la tensione di uscita scende a 11 V; a 50 Ohm - fino a 10 V; e a 10 ohm - fino a 7 V.

Trasduttore bipolare del punto medio

Il convertitore di tensione (Fig. 7) consente di ottenere in uscita due tensioni di polarità diversa con un punto medio comune. Queste tensioni sono spesso utilizzate per alimentare gli amplificatori operazionali. Le tensioni di uscita sono vicine in valore assoluto alla tensione di alimentazione del dispositivo e cambiano contemporaneamente al variare del suo valore.

Riso. 7. Schema del convertitore per ottenere tensioni di uscita bipolari.

Transistor VT1 - KT315, diodi VD1 e VD2 - D226.

Blocco 1: R1 = R4 = 1,2 kΩ; R2 = R3 = 22 kΩ; C1 = C2 = 0,022 μF, transistor KT315.

Blocco 2: transistor GT402, GT404.

Convertitori-invertitori con oscillatore master su elementi CMOS

Il generatore principale del convertitore di tensione (Fig. 8) è realizzato su due elementi CMOS, alla cui uscita è collegato uno stadio di amplificazione sui transistor VT1 e VT2. La tensione invertita all'uscita del dispositivo, tenendo conto delle perdite di conversione, è di diverse percentuali (o decine di percento - con alimentazione a bassa tensione) inferiore alla tensione di ingresso.

Riso. 8. Schema di un convertitore-invertitore di tensione con un oscillatore master su elementi CMOS.

Un circuito convertitore simile è mostrato nella figura seguente (Fig. 9). Il convertitore contiene un oscillatore principale su un microcircuito CMOS, uno stadio di amplificazione sui transistor VT1 e VT2, circuiti per raddoppiare la tensione dell'impulso di uscita, filtri del condensatore e un circuito per formare un punto medio artificiale basato su una coppia di diodi zener.

All'uscita del convertitore vengono generate le seguenti tensioni: +15 b con una corrente di carico di 13 ... 15 mA e -15 V con una corrente di carico di 5 mA.

Riso. 9. Circuito di un convertitore di tensione per la formazione di tensioni bipolari con un oscillatore master su elementi CMOS.

Nella fig. 10 mostra uno schema del nodo di uscita del convertitore di tensione senza trasformatore.

Riso. 10. Schema dello stadio di uscita del convertitore di tensione senza trasformatore.

Questo nodo è in realtà un amplificatore di potenza. Per controllarlo, puoi utilizzare un generatore di impulsi che funziona a una frequenza di 10 kHz.

Senza carico, un convertitore con un tale amplificatore di potenza consuma una corrente di circa 5 mA. La tensione di uscita si avvicina a 18 V (il doppio della tensione di alimentazione). Con una corrente di carico di 120 mA, la tensione di uscita si riduce a 16 b con un livello di ripple di 20 mV. L'efficienza del dispositivo è di circa l'85%, l'impedenza di uscita è di circa 10 ohm.

Convertitore di tensione per il controllo di varicaps

Un semplice circuito convertitore di tensione per il controllo dei varicap è stato riprodotto molte volte in varie riviste. Il convertitore genera 20 V quando alimentato da 9 b, e tale circuito è mostrato in Fig. undici.

Un generatore di impulsi vicino al rettangolare è montato sui transistor VT1 e VT2. I diodi VD1 - VD4 e i condensatori C2 - C5 formano un moltiplicatore di tensione e il resistore R5 e i diodi zener VD5, VD6 formano un regolatore di tensione parametrico.

Riso. 11. Schema del convertitore di tensione per varicaps.

Convertitore di tensione su un microcircuito CMOS

Riso. 12. Schema di un convertitore di tensione su un microcircuito CMOS.

Convertitore di tensione semplice su uno solo Chip CMOS con un numero minimo di attacchi può essere assemblato secondo lo schema di Fig. 12.

I parametri principali del convertitore a diverse tensioni di alimentazione e correnti di carico sono mostrati nella Tabella 1.

Tabella 1. Parametri del convertitore di tensione (Fig. 12):

Upit, V	вых. mA	Uout, V

Convertitore bipolare

Riso. 13. Schema dello stadio di uscita del driver di tensione bipolare.

Per convertire una tensione di un livello in una tensione di uscita bipolare, è possibile utilizzare un convertitore con uno stadio di uscita secondo lo schema di Fig. 13.

Quando la tensione di ingresso del convertitore è 5 V, la tensione di uscita è + 8 V e -8 V con una corrente di carico di 30 mA. L'efficienza del convertitore era del 75%. Il valore di efficienza e il valore della tensione di uscita possono essere aumentati utilizzando diodi Schottky nel raddrizzatore moltiplicatore di tensione. Con un aumento della tensione di alimentazione a 9 V, le tensioni di uscita aumentano a 15 V.

Un analogo approssimativo del transistor 2N5447 - KT345B; 2N5449 - KT340B. Nel circuito, puoi utilizzare elementi più comuni, ad esempio transistor come KT315, KT361.

Un'ampia varietà di generatori di segnali ad onda quadra può essere utilizzata per circuiti convertitori di tensione basati sul principio dei moltiplicatori di tensione a impulsi.

Tali generatori sono spesso costruiti sul microcircuito KR1006VI1 (Fig. 14). La corrente di uscita di questo microcircuito è piuttosto grande (100 mA) ed è spesso possibile fare a meno di ulteriori stadi di amplificazione.

Il generatore sul microcircuito DA1 (KR1006VI1) produce impulsi rettangolari, la cui velocità di ripetizione è determinata dagli elementi R1, R2, C2. Questi impulsi dal pin 3 del microcircuito vengono inviati al moltiplicatore di tensione.

Un divisore resistivo R3, R4 è collegato all'uscita del moltiplicatore di tensione, la cui tensione viene alimentata all'ingresso "reset" (pin 4) del microcircuito DA1.

I parametri di questo partitore sono selezionati in modo tale che se la tensione di uscita in valore assoluto supera la tensione di ingresso (tensione di alimentazione), la generazione si interrompe. Il valore esatto della tensione di uscita può essere regolato selezionando le resistenze dei resistori R3 e R4.

Riso. 14. Schema di un convertitore di tensione-inverter con un oscillatore principale sul microcircuito KR1006VI1.

Le caratteristiche del convertitore - inverter di tensione (Fig. 14) sono riportate in tabella. 2.

Tabella 2. Caratteristiche del convertitore di tensione-inverter (Fig. 14).

Upit, V	Iout, mA	Ipotr, mA	Efficienza,%

Potente convertitore-inverter sul microcircuito KR1006VI1

La figura successiva mostra un altro circuito convertitore di tensione sul microcircuito KR1006VI1 (Fig. 15). La frequenza operativa dell'oscillatore master è di 8 kHz.

Alla sua uscita sono collegati un amplificatore a transistor e un raddrizzatore assemblati secondo un circuito di raddoppio della tensione. Quando la tensione della sorgente di alimentazione è 12 b, l'uscita del convertitore è 20 V. Le perdite del convertitore sono dovute alla caduta di tensione sui diodi del raddrizzatore duplicatore di tensione.

Riso. 15. Schema di un convertitore di tensione con un microcircuito KR1006VI1 e un amplificatore di potenza.

Invertitore di polarità di tensione sul microcircuito KR1006VI1

Sulla base dello stesso microcircuito (Fig. 16), è possibile creare un inverter di tensione. La frequenza di lavoro della conversione è 18 kHz, il duty cycle è 1.2.

Riso. 16. Circuito del driver di tensione a polarità negativa.

Convertitore di tensione-invertitore basato su microcircuiti TTL

Come con altri dispositivi simili, la tensione di uscita del convertitore dipende fortemente dalla corrente di carico.

I circuiti integrati TTL e CMOS possono essere utilizzati per rettificare la corrente. Sviluppando l'argomento, l'autore di questa idea D. Cuthbert ha proposto un convertitore di tensione senza trasformatore basato su microcircuiti TTL (Fig. 7).

Riso. 17. Inverter di tensione del circuito basato su due microcircuiti.

Il dispositivo contiene due microcircuiti: DD1 e DD2. Il primo funziona come un generatore di impulsi rettangolari con una frequenza di 7 kHz (elementi DD1.1 e DD1.2), alla cui uscita è collegato l'inverter DD1.3 - DD1.6.

Il secondo microcircuito (DD2) è incluso in un modo insolito (vedi schema): funziona come diodi. Tutti i suoi elementi-inverter sono collegati in parallelo per aumentare la capacità di carico del convertitore.

Per effetto di tale accensione si ottiene all'uscita del dispositivo una tensione invertita -U, approssimativamente uguale (in valore assoluto) alla tensione di alimentazione. La tensione di alimentazione di un dispositivo con un microcircuito CMOS 74NS04 può variare da 2 a 7 V. Un analogo domestico approssimativo è un microcircuito TTL K555LN1 (opera in un intervallo di tensione di alimentazione più ristretto) o un microcircuito CMOS KR1564LN1.

Corrente di uscita massima il convertitore raggiunge 10 mA... Quando il carico è spento, il dispositivo praticamente non consuma corrente.

Convertitore di tensione sul microcircuito K561LA7

Nello sviluppo dell'idea di cui sopra di utilizzare diodi protettivi di microcircuiti CMOS disponibili agli ingressi e alle uscite degli elementi CMOS, considereremo il funzionamento di un convertitore di tensione realizzato su due microcircuiti DD1 e DD2 di tipo K561LA7 (Fig. 18) .

Il primo di loro ha assemblato un generatore che funziona a una frequenza di 60 kHz. Il secondo microcircuito funge da raddrizzatore a ponte ad alta frequenza.

Riso. 18. Schema di un convertitore di polarità accurato su due microcircuiti K561LA7.

Durante il funzionamento del convertitore, all'uscita si forma una tensione di polarità negativa, con elevata precisione a un carico ad alta resistenza, ripetendo la tensione di alimentazione nell'intero intervallo dei valori nominali delle tensioni di alimentazione (da 3 a 15 V) .

Boost di tensione senza trasformatore. Moltiplicatori. Calcola in linea. Conversione AC e DC (10+)

Alimentatori senza trasformatore - Boost

Questo processo è illustrato nella figura:

L'area blu indica l'area in cui sono caricati i condensatori C e l'area rossa dove trasferiscono la carica accumulata al condensatore C1 e al carico.

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Buona serata. Non importa quanto ci ho provato, non ho potuto, usando le formule fornite per la Fig. 1.2, imparare i valori delle capacità dei condensatori C1 e C2 con i valori dei dati indicati nella tua tabella (Uin ~ 220V, Uout 15V , Iout 100mA, f 50Hz). Ho un problema, accendi la bobina di un relè CC di piccole dimensioni per una tensione operativa da -25 V a una rete ~ 220 V, la corrente operativa della bobina è I = 35 mA. Forse non sono qualcosa

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L'invenzione riguarda il campo dell'ingegneria elettrica ed è destinata all'uso nelle alimentazioni secondarie di strumenti e dispositivi di misura. Il risultato tecnico è una diminuzione del valore della potenza attiva consumata e un aumento della stabilità della tensione di uscita. Il convertitore di tensione è costituito da due sezioni identiche dell'unità di soppressione delle sovratensioni, realizzate sotto forma di condensatore in serie e resistenza, collegate rispettivamente a entrambi i fili tra i terminali per il collegamento dell'alimentazione e gli ingressi del primo e del secondo ponte raddrizzatori, l'uscita del primo raddrizzatore è collegata in parallelo con l'ingresso dello stabilizzatore di tensione e in entrambi i fili all'uscita del secondo raddrizzatore vengono introdotti il primo e il secondo elemento di regolazione, che sono collegati in serie con l'ingresso di lo stabilizzatore di tensione. 2 malati

Disegni per brevetto RF 2513185

Area tecnologica

Il convertitore di tensione senza trasformatore appartiene al campo dell'ingegneria elettrica ed è destinato all'uso in alimentatori secondari di strumenti e dispositivi di misurazione, in particolare per l'alimentazione di contatori elettronici di elettricità, voltmetri elettronici, vari relè di protezione e automazione alimentati dalla rete monitorata.

Arte preesistente

Fonti di energia conosciute (Horowitz P., Hill U. L'arte dei circuiti. In 3 volumi. Vol. 1. Per dall'inglese. - 4a ed. Rivisto e aggiuntivo. - M .: Mir, 1993. - 413 p., ill ., Fig. 1.80), contenente un trasformatore di potenza, un raddrizzatore, un filtro livellatore, un regolatore di tensione di compensazione di tipo serie, in cui un elemento di regolazione è collegato in serie al carico e svolge il ruolo di una resistenza di zavorra controllata. La presenza di uno stabilizzatore di tensione compensatore consente di ottenere una tensione di alimentazione stabile e la presenza di un trasformatore consente di ottenere un basso consumo di potenza attiva e, se necessario, collegare il filo neutro della rete a un punto comune della sorgente . Tuttavia, è la presenza di un trasformatore il principale svantaggio di tali sorgenti, che ne aumenta le dimensioni e il costo.

È anche noto un convertitore senza trasformatore su un transistor MOS (circuiti di alimentazione Schreiber G. 300. Raddrizzatori. Alimentatori a commutazione. Stabilizzatori e convertitori lineari: Per. Dal francese - M .: DMK, 2000. - 224 s: ill. (A aiutare il radioamatore), Fig. 246), contenente un ponte raddrizzatore a onda intera, un resistore di smorzamento, un filtro, uno stabilizzatore parametrico su un diodo zener, una sorgente di tensione di riferimento, un doppio amplificatore operazionale, un elemento di regolazione e una rete partitore di tensione. Il principio di funzionamento di un convertitore senza trasformatore su un transistor MOS è che all'inizio di ogni semionda, la tensione raddrizzata attraverso un elemento di regolazione aperto carica un filtro capacitivo collegato al carico. Quando la tensione di riferimento raggiunge il resistore nel partitore di tensione, l'amplificatore operazionale chiude l'elemento di regolazione e il filtro capacitivo interrompe la carica. Il principale svantaggio di una tale fonte di alimentazione è la presenza di pulsazioni in uscita, che degradano il funzionamento della maggior parte dei dispositivi di misurazione, e l'assenza di un potenziale fisso di uno dei punti di uscita rispetto alla tensione di rete.

Il più vicino soluzione tecnica il dispositivo proposto è un alimentatore senza trasformatore (Descrizione dell'invenzione nel brevetto della Federazione Russa n. 2077111, MPK6 Н02М 7/155, G05F 1/585, priorità 01.06.1993. Pubblicato il 10.04.1997, bull. n. 10), in cui l'unità di smorzamento della sovratensione è costituita da due sezioni con resistenze CA uguali e ciascuna sezione dell'unità di soppressione della sovratensione è realizzata sotto forma di un resistore e un condensatore collegati in serie, il cui punto di connessione comune è collegato al corrispondente terminale per il collegamento di una sorgente di alimentazione, e ai terminali liberi dei condensatori e dei resistori della prima e della seconda sezione, l'unità di soppressione delle sovratensioni è collegata agli ingressi rispettivamente del primo e del secondo raddrizzatore a ponte, mentre le uscite del un primo ed un secondo ponte raddrizzatore sono collegati secondo ed in parallelo e collegati tramite un filtro ad uno stabilizzatore di tensione. Lo stabilizzatore di tensione è realizzato in due fasi, in cui il primo stadio dello stabilizzatore è realizzato su un diodo zener e il secondo stadio dello stabilizzatore contiene un elemento principale su un diodo zener, un'unità per stabilizzare la corrente dell'elemento driver e un amplificatore operazionale alimentato dal primo stadio. L'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale attraverso il primo resistore è collegato all'uscita per il collegamento del primo carico e tramite il secondo resistore è collegato all'uscita per il collegamento del secondo carico, anch'esso collegato all'uscita dell'uscita dell'unità di stabilizzazione della corrente del driver , l'ingresso non invertente dell'amplificatore è collegato tramite il terzo ed il quarto resistore di uguale resistenza ai terminali di collegamento dell'alimentazione, l'uscita dell'amplificatore operazionale è collegata al terminale di collegamento del primo carico. In un alimentatore senza trasformatore con stabilizzatore a due stadi, l'elevata stabilità della tensione di alimentazione e il bloccaggio del potenziale di uno dei terminali di uscita rispetto al punto di "zero artificiale" con il potenziale della metà della tensione di alimentazione della rete è assicurato, e il principale svantaggio di un tale alimentatore è un grande consumo di potenza attiva.

Divulgazione dell'invenzione

Scopo dell'invenzione è realizzare un convertitore di tensione senza trasformatore con raddrizzatore a onda intera e clamping del potenziale di uno dei punti di uscita rispetto alla tensione di rete, in cui si riduce il valore della potenza attiva consumata e la stabilità del la tensione di uscita è aumentata.

Il problema è risolto in un convertitore di tensione senza trasformatore contenente due sezioni dell'unità di smorzamento della sovratensione con uguali resistenze AC, due raddrizzatori a onda intera, un filtro, due elementi di regolazione, due amplificatori operazionali e uno stabilizzatore di tensione, e ciascuna sezione dell'eccesso l'unità di smorzamento della tensione è realizzata sotto forma di un resistore e un condensatore collegati in serie, collegati da un punto comune al corrispondente terminale per il collegamento di una fonte di alimentazione, terminali liberi dei condensatori di entrambe le sezioni e resistori di entrambe le sezioni dell'unità di soppressione di sovratensione sono collegati, rispettivamente, agli ingressi del primo e del secondo raddrizzatore a ponte; l'uscita del primo raddrizzatore è collegata attraverso il filtro in parallelo e in accordo con l'ingresso dello stabilizzatore di tensione, l'uscita del secondo raddrizzatore è collegata in serie e secondo il primo e il secondo elemento di regolazione collegati nel primo e secondo filo rispettivamente all'ingresso dello stabilizzatore di tensione, il primo elemento di regolazione essendo realizzato sul transistore MOS di tipo A a canale n esaurito o transistore ad effetto di campo a canale n, il secondo elemento di regolazione è realizzato su un transistore ad effetto di campo a canale p; lo stabilizzatore di tensione è realizzato a due stadi, in cui il primo stadio contiene il primo e il secondo nodo collegati secondo e in parallelo, il primo nodo è realizzato sotto forma di un collegamento in serie del primo diodo zener e del primo resistore introdotto, il secondo nodo introdotto è realizzato sotto forma di una connessione in serie del secondo diodo zener e del secondo resistore, e il totale è il punto di giunzione del catodo del primo diodo zener nel primo nodo e il secondo resistore nel secondo nodo collegato al primo filo all'uscita del primo raddrizzatore a ponte, collegato anche alla sorgente del primo transistore MOS di tipo esaurito a canale n, il punto di giunzione comune dell'anodo del secondo diodo zener nel secondo nodo e nel primo il resistore nel primo nodo è collegato al secondo filo all'uscita del primo raddrizzatore a ponte, anch'esso collegato alla sorgente del secondo transistore ad effetto di campo a canale p; il pozzo del primo transistore MOS di tipo impoverito a canale n e il pozzo del secondo transistore ad effetto di campo a canale p sono collegati rispettivamente al primo e al secondo filo all'uscita del secondo raddrizzatore; il primo transistore MOS di tipo esaurito a canale n è controllato dal primo amplificatore operazionale introdotto, i cui terminali di potenza sono collegati ai terminali del primo diodo zener nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, l'ingresso invertente di il primo amplificatore è collegato ai terminali del primo diodo zener tramite terzo e quarto resistori inseriti di uguale resistenza, l'ingresso non invertente il primo amplificatore tramite resistori di uguale resistenza è collegato ai terminali per il collegamento della fonte di alimentazione, l'uscita di il primo amplificatore è collegato alla gate di controllo del primo transistore MOS di tipo esaurito a canale n; il secondo transistore ad effetto di campo a canale p è controllato dal secondo amplificatore operazionale introdotto, i cui terminali di potenza sono collegati ai terminali del secondo diodo zener nel secondo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, l'ingresso invertente del secondo amplificatore è collegato all'uscita della sorgente di tensione di riferimento introdotta, l'ingresso non invertente del secondo amplificatore è collegato al punto comune di connessione dell'anodo del primo un diodo zener e una prima resistenza nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, l'uscita del secondo amplificatore è collegata alla gate di controllo del secondo transistore ad effetto di campo a canale p; il secondo stadio dello stabilizzatore è realizzato secondo lo schema di un regolatore di tensione sequenziale ed è costituito da un elemento master su un diodo zener, un'unità per stabilizzare la corrente dell'elemento master e un amplificatore operazionale alimentato dall'uscita del primo stadio dello stabilizzatore, ovvero, alimentato dal primo diodo zener nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, un ingresso non invertente dell'amplificatore nel secondo stadio dello stabilizzatore è collegato all'ingresso non invertente dello stabilizzatore introdotto primo amplificatore, che è anche collegato tramite resistori con resistenze uguali ai terminali per il collegamento dell'alimentazione, l'ingresso invertente dell'amplificatore nel secondo stadio dello stabilizzatore è collegato tramite resistori ai terminali per il collegamento del primo e del secondo carico, l'uscita per il collegamento del secondo carico è inoltre collegata al terminale di uscita dell'unità di stabilizzazione di corrente dell'elemento di pilotaggio, l'uscita dell'amplificatore nel secondo stadio dello stabilizzatore è collegata al terminale per il collegamento del primo carico.

È dovuto all'implementazione dell'unità di smorzamento della sovratensione sotto forma di due sezioni identiche con uguali resistenze di corrente alternata, realizzate sotto forma di un collegamento in serie di un condensatore e un resistore, collegati rispettivamente a entrambi i fili tra i terminali per il collegamento l'alimentazione e gli ingressi del primo e del secondo ponte raddrizzatore, introdotti in entrambi i fili all'uscita del secondo ponte raddrizzatore in serie all'ingresso dello stabilizzatore di tensione del primo e del secondo elemento di regolazione, comandati rispettivamente dai primo e secondo amplificatore operazionale, lo stabilizzatore di tensione è a due stadi, il cui primo stadio è costituito dal primo e dal secondo nodo collegati secondo ed in parallelo, contenenti il primo e il secondo diodi zener, da cui il primo e il secondo operazionale gli amplificatori sono alimentati, rispettivamente, l'introduzione dei resistori corrispondenti e la sorgente di tensione di riferimento, nonché l'implementazione del secondo stadio dello stabilizzatore con un nodo con stabilizzazione della corrente dell'elemento pilota su un diodo zener e un amplificatore operazionale alimentato dal primo diodo zener nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, con la suddetta connessione degli elementi tra di loro e con altri elementi del circuito , viene eseguita la rettifica a onda intera, simmetria preliminare della tensione di uscita nel primo stadio dello stabilizzatore e fissazione del potenziale di uno dei terminali di uscita del dispositivo rivendicato nel secondo stadio dello stabilizzatore rispetto al punto con il potenziale della metà della tensione di alimentazione della rete, il consumo di potenza attiva diminuisce, aumenta la stabilità della tensione di uscita.

Infatti, l'introduzione del primo e del secondo elemento di regolazione che svolgono la funzione di resistori di zavorra controllati riduce la corrente nei circuiti con resistori di smorzamento, il che porta ad una diminuzione del consumo di potenza attiva.

La divisione dell'unità di soppressione di sovratensione in due sezioni e la variazione sincrona della resistenza del primo elemento di regolazione controllata dal primo amplificatore operazionale, rispetto alla variazione della resistenza del secondo elemento di regolazione, fornisce una simmetria preliminare della tensione di uscita del primo stadio dello stabilizzatore relativo al punto con il potenziale di metà della tensione di alimentazione della rete, e l'utilizzo di un amplificatore operazionale nel secondo dello stadio stabilizzatore, alimentato dal primo diodo zener nel primo nodo della primo stadio stabilizzatore, permette di inseguire il potenziale di uno dei terminali di uscita del dispositivo rispetto al punto con potenziale pari alla metà della tensione di alimentazione della rete.

L'introduzione del primo resistore nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, nonché del generatore di tensione di riferimento e del secondo amplificatore operazionale, che controlla il secondo elemento di regolazione, consente di mantenere nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore una corrente costante in ingresso pari al rapporto tra la tensione di riferimento di riferimento e la resistenza del primo resistore e per ridurre l'ondulazione di tensione all'uscita del primo stadio dello stabilizzatore, ovvero ridurre l'ondulazione di tensione sul primo diodo zener nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, dal quale viene alimentato l'amplificatore operazionale nel secondo stadio dello stabilizzatore.

L'implementazione del secondo stadio dello stabilizzatore con un'unità per stabilizzare la corrente dell'elemento pilota consente di eliminare le pulsazioni della tensione di uscita causate da uno spostamento della tensione di uscita del primo diodo zener nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore relativo al punto con il potenziale della metà della tensione di alimentazione della rete.

Breve descrizione dei disegni.

La figura 1 mostra un diagramma schematico del dispositivo proposto. Il dispositivo contiene due sezioni identiche 1 dell'unità di smorzamento di sovratensione 2, due raddrizzatori a ponte 3 e 4, un filtro 5, uno stabilizzatore di tensione 6, vengono introdotti due elementi di regolazione e il primo elemento di regolazione è realizzato su un transistore MOS a canale n 7 di tipo impoverito (o transistore ad effetto di campo a canale n), sul transistore ad effetto di campo a canale p 8 viene realizzato il secondo elemento di regolazione, vengono introdotti il primo amplificatore operazionale 9 e il secondo amplificatore operazionale 10.

Le sezioni 1 dell'unità di smorzamento delle sovratensioni 2, costituite da un condensatore 11 e una resistenza 12, sono collegate da un lato ai morsetti 13 e 14 per il collegamento della rete e dall'altro agli ingressi dei raddrizzatori a ponte 3 e 4 , e i condensatori 11 sono collegati all'ingresso del primo ponte raddrizzatore 3, e i resistori 12 sono collegati all'ingresso del secondo ponte raddrizzatore 4.

L'uscita del primo ponte raddrizzatore 3 attraverso il filtro 5 è collegata in accordo e in parallelo con l'ingresso dello stabilizzatore di tensione 6.

Lo stabilizzatore di tensione 6 è realizzato in due fasi. Il primo stadio del regolatore di tensione 6 contiene un primo nodo 15 ed un secondo nodo 16, collegati in parallelo ed in parallelo. Il primo nodo 15 è realizzato sotto forma di una connessione in serie del diodo Zener 17 e del primo resistore 18 introdotto. Il secondo nodo 16 introdotto è realizzato sotto forma di una connessione in serie del diodo Zener 19 e del resistore 20.

Nel primo e nel secondo filo all'uscita del secondo raddrizzatore a ponte 4, i transistor 7 e 8 sono collegati secondo e in serie con l'ingresso dello stabilizzatore di tensione 6. 17 nel primo nodo 15 e il resistore 20 nel secondo nodo 16 del primo stadio dello stabilizzatore 6, nonché al primo filo all'uscita del primo raddrizzatore 3.

Il pozzo del transistor 8 è collegato al secondo filo all'uscita del secondo raddrizzatore 4. La sorgente del transistor 8 è collegata al punto di giunzione comune del resistore 18 nel primo nodo 15 e all'anodo del diodo zener 19 nel secondo nodo 16 del primo stadio dello stabilizzatore 6, nonché al secondo filo all'uscita del primo raddrizzatore 3 ...

I pin di potenza dell'amplificatore operazionale 9 sono collegati al diodo zener 17, l'ingresso non invertente dell'amplificatore 9 tramite resistori 21 e 22 con resistenze uguali è collegato ai terminali 13 e 14 per il collegamento della rete, l'ingresso invertente del l'amplificatore 9 attraverso i resistori 23 e 24 introdotti con resistenze uguali è collegato ai terminali del diodo zener 17 nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6 e l'uscita dell'amplificatore 9 è collegata alla porta di controllo di il transistor 7.

I pin di potenza dell'amplificatore operazionale 10 sono collegati al diodo Zener 19, l'ingresso invertente dell'amplificatore 10 è collegato all'uscita della sorgente di tensione di riferimento 25, realizzata sul diodo Zener 26 e il resistore di limitazione 27, il non- l'ingresso invertente dell'amplificatore 10 è collegato al punto di giunzione comune dell'anodo del diodo Zener 17 e il resistore 18 nel primo nodo 15 il primo stadio dello stabilizzatore 6, l'uscita dell'amplificatore 10 è collegata alla gate di controllo del transistor 8.

Il secondo stadio dello stabilizzatore di tensione 6 è realizzato secondo il noto circuito di uno stabilizzatore di tensione in serie ed è costituito da un elemento master su un diodo zener 28, un'unità 29 per stabilizzare la corrente di un elemento master realizzato su un transistor 30 , resistori 31, 32, 33 e un diodo 34, un inseguitore di emettitore su un transistor 35.

Il secondo stadio dello stabilizzatore 6 contiene anche un amplificatore operazionale 36, alimentato da un diodo zener 17 nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6. L'ingresso non invertente dell'amplificatore 36 è collegato tramite i resistori 21 e 22 a resistenze uguali ai terminali 13 e 14 per collegare la rete, l'ingresso invertente dell'amplificatore 36 collegato tramite i resistori 37 e 38 ai terminali di uscita 39 e 40, rispettivamente, l'uscita dell'amplificatore operazionale 36 è collegata al terminale di uscita 39 .

Inoltre, per limitare la caduta di tensione massima tra il pozzo e la sorgente del transistor 7, viene collegata una resistenza 41 e una resistenza 42 viene collegata tra il pozzo e la sorgente del transistor 8. Vengono selezionate le resistenze 41 e 42 con uguali resistenze.

Il principio di funzionamento del dispositivo è il seguente.

La tensione di ingresso della rete viene fornita ai terminali 13 e 14 del dispositivo, diminuisce sui condensatori 11 e sui resistori 12 in entrambe le sezioni 1 del nodo 2 per l'estinzione della sovratensione, rettifica sul primo e secondo raddrizzatore a onda intera 3 e 4, e decresce anche sul primo e secondo transistore 7 e 8, comandati rispettivamente dal primo e secondo amplificatore operazionale 9 e 10, dopodiché vengono livellati dal filtro 5, stabilizzato nello stabilizzatore a due stadi 6 e alimentato ai terminali di uscita 39 e 40.

Il primo stadio dello stabilizzatore 6 contiene i nodi 15 e 16 collegati in parallelo, in cui i diodi zener 17 e 19 sono selezionati con tensioni di stabilizzazione uguali e la resistenza del resistore 18 è scelta significativamente inferiore alla resistenza del resistore 20, pertanto la corrente di ingresso nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6 è molto maggiore rispetto al secondo nodo 16.

La corrente di ingresso nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6 è uguale alla somma delle correnti raddrizzate dalle uscite del primo e del secondo raddrizzatore 3, 4 e sfasate di 90 ° l'una rispetto all'altra. Lo sfasamento all'uscita del primo raddrizzatore 3 rispetto alla corrente all'uscita del secondo raddrizzatore 4 si forma a causa dello spostamento di corrente nel condensatore 11 di 90 ° rispetto alla corrente nel resistore 12. All'uscita di nel primo raddrizzatore 3 scorre una corrente raddrizzata a onda intera, il cui valore istantaneo è proporzionale alla resistenza dei condensatori 11, e all'uscita del secondo raddrizzatore 4 scorre una corrente raddrizzata, il cui valore istantaneo è proporzionale a la somma delle resistenze dei resistori 12 e delle resistenze variabili dei transistori 7 e 8, che svolgono il ruolo di resistenze di ballast controllate.

La variazione della resistenza del transistor 8 è controllata dall'amplificatore operazionale 10, che funziona secondo il principio feedback... La tensione ai capi del resistore 18, proporzionale alla corrente di ingresso nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6, viene alimentata all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale 10 e confrontata con il valore di riferimento della tensione di riferimento sul diodo zener 26 alimentato all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale 10. Quando il valore istantaneo della tensione di rete cambia dall'uscita dell'amplificatore operazionale 10, viene applicata una tensione di controllo al gate del transistor 8, cambiando la sua resistenza in modo che la caduta di tensione ai capi del resistore 18 nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6 sia mantenuta alla tensione di riferimento impostata dal diodo zener 26. Cioè al valore effettivo nominale della tensione di rete in ingresso la corrente nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6, passando attraverso il resistore 18 e il diodo zener 17 senza collegare il carico, tende ad avere un valore costante pari al rapporto tra la tensione di riferimento sul diodo zener 26 e la resistenza del resistore 18. Quindi, mantenendo una costante Il dato valore della corrente di ingresso nel primo nodo 15 del primo stadio dello stabilizzatore 6 consente di ridurre l'ondulazione di tensione sul diodo Zener 17, da cui viene alimentato l'amplificatore operazionale 36 nel secondo stadio dello stabilizzatore 6.

Contemporaneamente alla variazione della resistenza del transistor 8, cambia in modo sincrono la resistenza del transistor 7. La variazione della resistenza del transistor 7 è controllata dall'amplificatore operazionale 9, che funziona secondo il principio di retroazione. Se il potenziale del punto comune di connessione dei resistori 21 e 22 nel divisore della tensione di rete a metà è considerato come il potenziale del punto "zero artificiale", allora la variazione sincrona della resistenza del transistor 7 rispetto a la variazione della resistenza del transistor 8 è assicurata quando il potenziale del punto comune di connessione dei resistori 23 e 24 con resistenze uguali nel partitore la tensione di uscita sul diodo Zener 17 del primo nodo 15 del primo stadio di lo stabilizzatore 6 è pari al potenziale del punto di "zero artificiale".

Il potenziale del punto di giunzione comune dei resistori 23 e 24 viene alimentato all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale 9 e viene confrontato con il potenziale del punto di "zero artificiale" all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale 9, e la tensione di comando dall'uscita dell'amplificatore operazionale 9 viene alimentata al gate del transistore 7, variandone la resistenza in modo che il potenziale del punto comune di connessione dei resistori 23 e 24 tenda ad essere fisso rispetto al potenziale del "zero artificiale". Viene così fornita una simmetria preliminare della tensione di uscita sul diodo Zener 17 nel primo stadio dello stabilizzatore 6 rispetto al punto di "zero artificiale".

Nel secondo stadio dello stabilizzatore 6, l'amplificatore operazionale 36, alimentato dal diodo zener 17, secondo il principio di retroazione, fissa il potenziale del punto medio dei resistori 37 e 38 nel partitore di tensione di uscita relativo allo "zero artificiale " punto in cui la polarità della tensione di alimentazione in ingresso della rete è invertita e altri fattori destabilizzanti. Inoltre, per eliminare la dipendenza della tensione di uscita dello stabilizzatore 6 associata a un'eventuale variazione della corrente nel diodo zener 28 quando cambia la tensione tra i catodi dei diodi zener 17 e 28, l'unità 29 viene utilizzata per stabilizzare la corrente nel diodo zener 28 basata su un circuito a specchio di corrente con elementi 30, 31, 32, 33, 34, in cui la corrente di collettore del transistor 30 è indipendente dalla tensione collettore-base.

A parità di resistori 37 e 38, la tensione di uscita della sorgente ai terminali 39 e 40 è simmetrica rispetto allo "zero artificiale". Se il resistore 37 è cortocircuitato, il potenziale del terminale 39 sarà "zero artificiale".

Per limitare la caduta di tensione massima tra il pozzo e la sorgente del transistore 7, è collegata una resistenza 41 e una resistenza 42 è collegata tra il pozzo e la sorgente del transistore 8. Le resistenze 41 e 42 sono scelte con resistenze uguali.

Poiché i transistor ad effetto di campo 7 a canale p hanno basso voltaggio guasto, allora il secondo elemento di regolazione può essere realizzato anche su un transistore MOS a canale p.

La figura 2 mostra un frammento della fondamentale circuito elettrico utilizzando un transistore MOS a canale p 43 come secondo elemento di regolazione, che è controllato da un amplificatore operazionale 10. In questo caso, viene introdotto un convertitore di tensione integrale 44, i cui terminali di ingresso sono collegati in parallelo al diodo Zener 19, e condensatori 45 e 46. Le uscite di potenza dell'amplificatore operazionale 10 sono collegate, rispettivamente, al catodo del diodo Zener 19 e all'uscita del convertitore 44 con polarità negativa della tensione di uscita.

Applicabilità industriale.

I test sui prototipi del dispositivo proposto hanno confermato le sue piene prestazioni, la soluzione al problema e la possibilità di applicabilità industriale.

RECLAMO

Un convertitore di tensione senza trasformatore contenente due sezioni identiche dell'unità di soppressione di sovratensione con uguali resistenze di corrente alternata, ciascuna sezione dell'unità di soppressione di sovratensione è realizzata sotto forma di un resistore collegato in serie e un condensatore collegato da un punto comune al corrispondente terminale per il collegamento di una fonte di alimentazione, i terminali liberi dei condensatori di entrambe le sezioni e i terminali liberi dei resistori di entrambe le sezioni dell'unità di soppressione delle sovratensioni sono collegati, rispettivamente, agli ingressi del primo e del secondo raddrizzatore a ponte, alle uscite del primo e secondo ponte raddrizzatore sono collegati secondo e in parallelo e collegati tramite un filtro a uno stabilizzatore di tensione, lo stabilizzatore di tensione è realizzato a due stadi con un'unità di stabilizzazione di corrente dell'elemento di pilotaggio su un diodo zener e un amplificatore operazionale alimentato dal primo stadio dello stabilizzatore, l'ingresso non invertente dell'amplificatore tramite resistori con resistenze uguali è collegato ai terminali per il collegamento della sorgente e l'alimentazione, l'ingresso invertente dell'amplificatore è collegato tramite resistori ai terminali per il collegamento del primo e del secondo carico, il terminale per il collegamento del secondo carico è anche collegato al terminale di uscita dell'unità di stabilizzazione della corrente del driver, l'uscita di l'amplificatore operazionale è collegato al terminale di collegamento del primo carico, caratterizzato dal fatto che l'uscita del secondo ponte raddrizzatore è collegata in serie e secondo il primo e il secondo elemento di regolazione inseriti rispettivamente nel primo e nel secondo filo, con l'ingresso di uno stabilizzatore di tensione a due stadi, il primo elemento di regolazione essendo realizzato su un transistor ad effetto di campo a canale n, e il secondo elemento di regolazione è realizzato su un transistor ad effetto di campo a canale p, il primo stadio dello stabilizzatore è costituito dal primo e secondo nodo collegati secondo e in parallelo, la prima unità stabilizzatrice è realizzata sotto forma di un collegamento in serie del primo diodo zener e del primo resistore introdotto, la seconda unità stabilizzatrice introdotta è realizzata in de collegamento in serie del secondo diodo zener e del secondo resistore, e il punto di giunzione comune del catodo del primo diodo zener nel primo nodo e il secondo resistore nel secondo nodo del primo stadio dello stabilizzatore è collegato alla sorgente del primo transistore ad effetto di campo a canale n, anch'esso connesso al primo filo all'uscita del primo ponte raddrizzatore, comune il punto di connessione del primo resistore nel primo nodo e l'anodo del secondo diodo zener nel secondo nodo del primo stadio dello stabilizzatore è collegato alla sorgente del secondo transistore ad effetto di campo a canale p, anch'esso collegato al secondo filo all'uscita del primo ponte raddrizzatore, al pozzo del primo canale n e al pozzo di i secondi transistor ad effetto di campo a canale p sono collegati, rispettivamente, al primo e al secondo filo all'uscita del secondo raddrizzatore a ponte, la porta di controllo del primo transistor ad effetto di campo a canale n è collegata all'uscita del primo introdotto amplificatore operazionale, i cui cavi di alimentazione, nonché i cavi di alimentazione dell'amplificatore operazionale nel secondo st gli upene dello stabilizzatore sono collegati ai terminali del primo diodo zener nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, l'ingresso invertente del primo amplificatore è collegato tramite il terzo e il quarto resistore inseriti con resistenze uguali ai terminali del primo zener diodo nel primo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, l'ingresso non invertente del primo amplificatore è collegato all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale nel secondo stadio dello stabilizzatore, ed è anche collegato tramite resistori con uguale resistenze ai terminali per il collegamento della sorgente di alimentazione, la porta di controllo del secondo transistor ad effetto di campo a canale p è collegata all'uscita del secondo amplificatore operazionale introdotto, i cui terminali di potenza sono collegati ai terminali del secondo diodo zener nel secondo nodo del primo stadio dello stabilizzatore, l'ingresso non invertente del secondo amplificatore è collegato al punto di giunzione comune dell'anodo del primo diodo zener e del primo resistore nel primo nodo del primo stadio del stabilizzatore, l'ingresso invertente del secondo amplificatore è collegato all'uscita del presentato sulla sorgente di tensione di riferimento.