Электронной аппаратуры

Применение и основные особенности маломощных полупроводниковых выпрямителей

Полупроводниковые вентили обладают рядом ценных качеств - не имеют накаливаемого катода, отличаются большой долговечностью, имеют малые габариты и вес, высокий КПД - и поэтому позволяют выполнять более экономичные, ком­пактные и простые в эксплуатации выпрямители по сравнению с ламповыми. Эти преимущества обусловили ши­рокое применение полупроводниковых вентилей для питания раз­нообразной электронной аппаратуры радиовещания и связи, авто­матики, звукотехники и т. д.

В звуковоспроизводящей аппаратуре для питания читающих ламп с 1952 г. использовались селеновые выпрямители. Позднее, с появлением германиевых и кремниевых вентилей, их стали применять в вы­прямительных устройствах для питания цепей усилителей звуковоспроизведения с унифици­рованными блоками оконечных усилителей мощностью 25, 50 и 100 Вт).

В полупроводниковых выпрямителях могут быть использованы любые схемы выпрямления. Однако чаще всего применяют двухтактные (мостовые) схемы, так как они отли­чаются высоким коэффициентом использования трансформатора и более низким, по сравнению с однотактными, значением обрат­ного напряжения на вентиле; последнее важно потому, что полу­проводниковые вентили обладают ограниченной электрической прочностью. Применение мостовых схем полупроводниковых выпрямителей упрощает конструкцию трансформатора за счет того, что отпадает необходимость в выводе средней (нулевой) точки вторичной обмотки.

Фильтр выпрямителя может быть выполнен по Г-образной или П-образной схеме. При использовании П-образного, т. е. начи­нающегося с емкости, фильтра от полупроводникового выпрями­теля можно получить несколько меньший (на 20 - 30%) выпрям­ленный ток, чем при фильтре, начинающемся с индуктивности. Объясняется это тем, что при емкостной реакции фильтра дей­ствующее значение тока, определяющее потери мощности в венти­ле от прямого тока, оказывается большим, чем при индуктивном фильтре для одинакового в обоих случаях среднего значения вы­прямленного тока. Среднее значение выпрямлен­ного напряжения, наоборот, можно получить большей величины при емкостном фильтре, так как обратное напряжение на вентиле по отношению к выпрямленному напряжению будет большим при индуктивной реакции фильтра.

Особенностью всех полупроводниковых вы­прямителей является то, что нагрев вентилей определяется мощ­ностью потерь, выделяемой в вентиле как прямым, так и обратным током. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе режима вентиля по прямому току и обратному напряжению, а также при размещении вентилей в аппаратуре.

Полупроводниковые вентили должны хорошо охлаждаться, для чего их следует располагать вдали от нагревающихся деталей (ламп, трансформаторов), в нижней части аппаратуры, где температура воздуха ниже. Конструкция шасси должна предусматри­вать свободное прохождение охлаждающего воздуха из нижней части в верхнюю, т. е. вентиляционные отверстия должны иметь достаточную площадь и располагаться снизу и сверху, но не сбоку.

Особенно чувствительны к повышению температуры герма­ниевые вентили, так как обратный ток их резко повышается с уве­личением температуры, вызывая дополнительный нагрев вентиля и дальнейший рост обратного тока. При неправильной с точки зрения условий охлаждения конструкции это может привести к порче вентиля — саморазогреву и, как следствие, к тепловому пробою.

У кремниевых вентилей обратный ток мал и поэтому явление саморазогрева проявляется редко. Селеновые вентили заметно нагреваются за счет обратного тока, но благодаря значительно большим размерам пластин но сравнению с германиевыми венти­лями равной мощности также меньше подвержены явлению само­разогрева.

Особенности кремниевых выпрямителей

Главное преимущество кремниевых вентилей перед германиевыми – их высокая температуростойкость: предельное обратное напряжение не снижается при повышении температуры до 90 - 100°С. Кроме того, кремниевые вентили допускают более высокие, чем германиевые, обратные напряжения, поэтому необходимости в их последовательном соединении обычно нет. Если все же выпрямленное напряжение или ток имеют такую величину, что возникает необ­ходимость в параллельном или последовательном соединении вен­тилей, то применяют необходимые для получения нужных параметров схемы.

Выпрямители звуковоспроизводящей аппаратуры

В состав комплекта «Звук Т» входит выпрямитель для питания звукочитающей лампы 15М89.

Читающие лампы кинопроекторов питаются выпрямленным то­ком 5 А, 6 В от блока 21В75, размещенного в шкафу 15М89. По­мимо указанного блока в шкафу находятся: понижающий транс­форматор Тр1 для питания этого блока, понижающий трансформа­тор Тр2 (резервный) для питания читающей лампы переменным напряжением 6 В при отказе выпрямительного блока, конденсатор сетевого фильтра С1, плата П1 для внешних соединений.

Принципиальная электрическая схема блока питания читающей лампы 21В75 приведена на рис. 41.

Выпрямитель построен по однотактной двухфазной (двухполупериодной) схеме выпрямления на кремниевых диодах ДЗ и Д4 ти­па Д242А. Для стабилизации выходного напряжения последовательно в цепь выпрямленного тока включен тиристор ВКУ1 типа КУ202В, после которого включен двухзвенный индуктивно-емкост­ный фильтр: первое звено — дроссель Др1 и параллельно соединен­ные конденсаторы С4, С5 и С6; второе звено — дроссель Др2 с компенсационной обмоткой и конденсаторы С7 и С8.

Схема управления углом включения тиристора, а, следовательно, и выходным напряжением автоматически поддерживает постоян­ство величины этого напряжения при колебаниях напряжения сети. Принцип действия этой схемы такой же, как и основного выпрями­теля оконечного блока УО31. Данная схема отличается тем, что в ней предусмотрено только регулирование по возмущению со сто­роны сети, поэтому она проще. Кроме того, напряжение на схему управления подается не с тиристора через выпрямительный диод, а от вспомогательного выпрямителя Д1, построенного на интег­ральном полупроводниковом мостике типа КЦ405В.

Переменное напряжение на главный, тиристорный выпрямитель, а также на вспомогательный мостик подается от трансформатора, находящегося в шкафу 15М89.

Выпрямленное мостиком Д1 напряжение, пропорциональное напряжению сети, подается в схеме управления на делитель, состоя­щий из R2, R З и R 4, а с движка резистора R З — на базу транзисто­ра Т1. Переменным резистором RЗ осуществляется начальная на­стройка схемы при номинальном напряжении сети. Одновременно это же выпрямленное напряжение действует на делителе, состоя­щем из балластного резистора R1 и стабилитрона Д2. От стаби­литрона через резистор R5 заряжается конденсатор СЗ, напряже­ние с которого подается на эмиттер транзистора Т1.

В начале каждого полупериода напряжения на схеме управле­ния мгновенное значение потенциала базы транзистора Т1 возрас­тает благодаря действию конденсатора С1, а затем медленно уменьшается. Мгновенное значение потенциала эмиттера при заряде кон­денсатора СЗ растет медленнее, поэтому сначала транзистор Т1 остается закрытым.

В тот момент, когда потенциал эмиттера превысит потенциал базы, транзистор Т1 откроется и откроет транзистор Т2. Эти тран­зисторы соединены так, что представляют электронный ключ, т. е. мгновенно полностью оба открываются и их сопротивление стано­вится очень малым. В этот момент конденсатор СЗ разряжается через них и резистор R 8 так, что на управляющий электрод тири­стора подается через R7 импульс тока управления; тиристор откры­вается.

Р исунок 41 Принципиальная электрическая схема блока питания читающей лампы 21В75

Чем больше напряжение сети, тем выше потенциал базы и тем позже происходит срабатывание схемы и включение тиристора, в результате чего выпрямленное напряжение питания читающей лам­пы не возрастает, - оно стабилизируется.

Основные технические данные блока:

Мощность, потребляемая от источника перемен­ного напряжения, ВА..........180

Выходное напряжение, В ......... 6

Ток нагрузки, А............... 5

Пульсация выходного напряжения, % .... 0,7

Конструктивно блок представляет собой шасси, на котором установлены все элементы выпрямителя. Цепь управления смонтиро­вана на печатной плате. Блок соединяется со схемой шкафа с по­мощью ножевого разъема. На боковой стенке шкафа имеется от­верстие, через которое можно движком резистора КЗ регулировать выходное напряжение блока.

Причинами неисправности блока могут быть неисправные тран­зисторы Т1 и Т2, тиристор и резистор КЗ. Кроме того, блок может давать повышенное напряжение в случае замены неисправного тиристора КУ202В тиристором КУ201Й, который не рассчитан на ток 5 А. При этом тиристор пробивается, стабилизатор перестает работать, и могут перегореть читающие лампы.