Гаситель комутаційних завад (стр. 3 из 7)

Рисунок 4.2

Для отримання рівномірних імпульсів із однаковою амплітудою струм, що надходить на формувач, повинен бути урівноважений, тобто стабілізований. Саме для цього призначений компенсаційний стабілізатор. У даній схемі використаний компенсаційний стабілізатор послідовного типу (послідовний, тому що регулюючий елемент підключено послідовно з опором навантаження), оскільки даний тип має більший коефіцієнт корисної дії у порівнянні з стабілізатором паралельного типу. Стабілізаційний вузол зображений на рис. 4.3. У даній схемі транзистор VT1 виконує роль регулюючого елемента. Транзистор VT2 являється одночасно підсилюючим та порівнюючим елементом. Джерелом опорної напруги, з якою порівнюється вхідна напруга, являється параметричний стабілізатор VD5. Якщо через нестабільність вхідної напруги значення вихідної відхилилося від свого номінального значення, то різність опорної та вихідної напруг змінюється. Ця напруга підсилюється транзистором VT2 і діє на регулюючий транзистор, змінюючи його провідність. Тоді вхідна напруга розподілиться між регулюючим транзистором та опором навантаження таким чином, щоб скомпенсувати втрати на навантаженні.

Рисунок 4.3

На транзисторі VT3 (рисунок 4.4) виконанний синхронізатор роботи вузла затримки ввімкнення транзистора VT4, або формувач синхроімпульсів. Конденсатор С2 є розділовим елементом. Він захищає формувач синхроімпульсів від короткого замикання на виході Напруга на виході компенсаційного стабілізатора представляє собоюасимптотально подібну напругу.. Ця напруга призводить до насичення транзистора VT3; при цьому конденсатор С2 заряджається через ключовий транзистор VT3 і резистор R10. На резисторах R6 – R7 виконаний подільник напруги зміщення. При цьому R6 має менший опір для подання на базу ключового транзистора позитивної напруги. Це призведе до відкриття елемента. На вільному виводі розділового конденсатора отримуємо імпульси, наближені за формою до прямокутних, утворені даним формувачем.Керуючий сигнал знімається з колектора транзистора через послідовий струмообмежуючий резистор R12. Поки з вихода тригера DD1.2 не буде подано сигнал, транзистор буде знаходитись у закритому стані.

Рисунок 4.4

Вузол затримки сигналу виконаний на двох D-тригерах, послідовно ввімкнених між собою. Імпульсами напруги на резисторі R10 синхронізується робота D-тригерів мікросхеми DD1, але це стає можливим приблизно через 1 секунду після переключення тумблера S1 у положення «ВКЛ». До того часу заряджається конденсатор C3і на вході S (вивід 6) тригера DD1.1 присутня напруга установки тригера у стан логічної «1». Це призведе до блокування не лише тригера DD1.1, але й тригера DD1.2 по входу R (вивід 10).На прямому виході тригера DD1.2 на протязі, як мінімум, заряду конденсатора С3 присутній нульовий потенціал, і транзистор VT4 буде знаходитись в закритому стані.

Як тільки конденсатор С3 зарядиться, потенціал входу SDD1.2 стане близьким до нуля і DD1.2 стане керуватися імпульсами зі входу С (синхронізаційного).Черговим імпульсом на вході С тригер DD1.1 змінить свій

стан на логічний «0» по виходу 1, і в подальшому буде його зберігати. Відповідно, буде розблокований і тригер DD1.2 по входу R. Наступний імпульс з колектора транзистора VT1 переключить тригер DD1.2. Напруга на вході D-тригера DD1.2 весь наступний час зберігається рівною одиничному потенціалу і, не зважаючи на продовження формування імпульсів транзистором VT3, ключовий транзистор VT4 буде відкритий. Нормальна напруга електроживлення мікросхеми DD1забезпечується використанням накопиченого заряду в конденсаторі С4.

Рисунок 4.5

На конденсаторі С4 побудований фільтр вхідної напруги (вузол зображений на рисунку 4.6). Даний вузол відфільтровує вхідні спотворення, зберігаючи ці паразитні коливання як накопичений заряд і в разі сильних провалів у напрузі (якщо стабілізатор не стабілізував провал) компенсує втрату. Крім того, даний фільтр виконує роль дискримінатора змінної складової випрямленої напруги. Оскільки конденсатор має реактивний опір, то він буде зменшувати амплітудне значення змінної складової. Також енергією конденсатора живляться тригери, отримуючи при цьому напругу 12 В.

Рисунок 4.6

Обґрунтування вибору елементної бази та матеріалів

В даному розділі будуть описані типи елементів та матеріалів, які використані при розробці пристрою для гасіння комутаційних завад.

Резистори складають до 90% всіх елементів електричних кіл. Вони використовуються як штучні завади протіканню електричного струму в колі.

В даній схемі використані деякі типи резисторів, які є найбільш розповсюджені та мають високі показники стійкості до термічного впливу. Зокрема, це резистори типу МЛТ. Ця абревіатура означає «металізований лакований термостійкий». Саме позначення говорить за характеристики елемента.

Застосовані у схемі резистори даного типу мають потужності розсіяння 0,5 Вт, оскільки являються силовими елементами. Електрична міцність резисторів характеризується максимально допустимою напругою, при якій елемент може працювати заданий час без пробою. У даних резисторів міцність має величину 350 В; при цій напрузі час безвідмовної роботи складатиме 213000 годин. Наступний параметр, температурний коефіцієнт опору, складає 2,43 Ом / 1̊ С для високоомних резисторів та 0,19 Ом / 1̊ С. Це допустимо для роботи при температурі 20…40̊ С. Дані елементи відносяться до 1-го класу точності, оскільки мають відхилення значення опору від номіналу ± 5%. Цей фактор також впливає на доцільність застосування їх у даній схемі.

Сучасні виробники РЕА звертають особливу увагу вітчизняним резисторам С2-33. Ці елементи завоювали велику популярність завдяки своїй дешевизні та надійності; являються нащадками славнозвісних МЛТ, які й зараз популярні та поширені, але вважаються морально застарілими, тому не виробляються. Із С2-33 ситуація інакша – виробництво та збут їх лише зростає.

С2-33 мають схожу до С2-23 форму та будову, але є вдосконалення – у високоомний матеріал введено домішки, які знижують відхилення опору від номіналу,що і викликало значний попит на дані елементи.

Конденсатори електролітичні CD263 фірми «ELZET» та «Chang» являються алюмінієвими конденсаторами, призначеними для використання в колах постійного та однополярного імпульсного струмів. Втрати в накопиченій напрузі складають 4 В/хв., що уможливлює застосування цих елементів як подвоювачів напруги та ємнісних фільтрів. Даний тип конденсаторів має широкий вибір номіналів та максимальних напруг – ємність складає від 0,22 мкФ до 50000 мкФ; напруги складають інтервал від 6,3 В до 1000 В. В нашому випадку використаний номінал 470 мкФ для фільтрації та забору енергії для живлення інших енергозалежних елементів; цієї ємності.

Ще один параметр конденсаторів, темперактурний коефіцієнт ємності (ТКЄ). Він показує, на скільки зміниться ємність при зміні температрури навколишнього середовища та корпусу елемента на 1 градус. У даних конденсаторів ТКЄ складає ± 10…30 % / град.

Конденсатори типу К73-17мають найрізноманітніші призначення Їх можна застосовувати у колахRC-, LC-фільтрів, як баластні елементи, як розділові конденсатори. Призначені для роботи у колах змінного, постійного та імпульсного струмів. Ці елементи складаються з двох фольгованихметалевих прокладок, між якими розмішений пропіленова діелектрична плівка. Найбільшим достоїнством даних конденсаторів є самовідновлення діелектричних властивостей після пробою Також є широкий вибір номінальних ємностей та напруг, отже, серед таких конденсаторів можливо знайти потрібну ємність, щоб не підбирати подібні номінали.

ТКЄ цих конденсаторів складає ± 5…10% /град. Час відновлення після елктричного пробою складає 5…7 сек. Діапазон робочих температур, при яких допустимі відхилення будуть складати ± 5%, сягають від -60̊ С до +80̊ С.Виробляються конденсатори в Північнозадонському конденсаторному заводі (РФ). У даному пристрої будуть застосовані конденсатори із робочою напругою 63 В. Оскільки пристрій буде працювати у діапазоні +20…40̊ С, то допустимі відхилення будуть унормовані.

У пристрої також буде наявний інтегральний елемент – мікросхема, яка являє собою два D-тригери (delay-trigger) – затримуючі елементи, які запам’ятовують стан інформаційного входу (у вигляді електричного потенціалу) та видає його на вихід. У випадку даного проектування обраний елемент К561ТМ2, як уже згадувалось, є подвійним тригером. Мікросхема зібрана на МОП-транзисторах, що значно зменшує її споживану потужність завдяки великому вхідному опору вмонтованих транзисторів; напруга живлення становить 8…15 В постійної напруги. Струм споживання складає 13 мА. Це знижує втрати корисної енергії, що доводить застосування саме цієї ІМС в схемі. Як відомо, опір напівпровідників збільшується зі зниженням температури їх і знижується при підвищенні температури. Дана мікросхема призначена для роботи при температурі навколишнього середовища від -20 до +60̊ С. При цьому зміна амплітуди вихідного сигналу складе ± 2…4% від номінальної. Оскільки даний пристрій працюватиме при температурі +20…40̊ С, спотворення вихідного сигналу коливатимуться у межах допустимого. Крім того, теплові втрати у споживанні електроенергій будуть відсутні, тому корпус не буде грітися.

Стабілітрон КС126А використаний у якості елемента опорної напруги для компенсаційного стабілізатора, котрий працює по принципу порівняння опорної та вихідної напруг.

Сам елемент виконаний на кремнієвій основі, з домішками Індію та сурми в р- та n-областях відповідно. Розташований в алюмінієвому корпусі, що перешкоджає електромагнітним полям впливати на відхилення вихідної напруги.Струм, який підлягає стабілізації, коливається в інтервалі 3…29 мА; У нашому випадку протікаючий струм складає ≤ 25 мА (в основному колі схеми керування); струм, який протікає через даний стабілітрон, буде ще меншим.