Застосування симетричного динистора DB 3 в випрямлячах з тиристорним регулятором напруги.
Прилад DB 3, якщо користуватися російськомовної термінологією можна назвати симетричним діністоров. Англійською мовою його називають "Bidirectional Trigger Diode" або "Diac". Різні фірми-виробники в своїх описах називають цей прилад по-різному.
Вольтамперная характеристика приладу DB 3 представлена на рис. 1.
Мал. 1. Вольтамперная характеристика приладів сімейства DB3, DB 4 (з опису фірми SGS-Thomson)
Типове значення напруги пробою VBO приладів DB3 32V. Зауважимо, що прилади DB 3 мають деякий розкид напруги пробою (28 V-36V за даними SGS-Thomson). Випускаються також прилади з іншими напругами пробою, наприклад, DB 4. Вольтамперная характеристика практично симетрична (SGS-Thomson допускають розкид ± 3V). Прилади DB 3 і подібні можуть випускатися в корпусах як для звичайного, так і для поверхневого монтажу (див. Рис. 2).
Мал. 2. Корпуси приладів DB 3 і подібних
У своїх конструкціях я використовував прилади DB 3 в корпусах DO -35 для звичайного монтажу, т. К. Вони виявилися зручніше для застосування в умовах радіоаматорського лабораторії.
Схема простого випрямляча з тиристорним регулятором напруги і осцилограми, що характеризують її роботу наведені на рис. 3. Вихідна напруга цього випрямляча можна регулювати майже від нуля до 40 V /
Розглянемо роботу схеми на рис. 3. Напруга з вторинної обмотки силового трансформатора випрямляється мостом VD1-VD 4. Пульсуюче напруга з моста надходить
Схема управління живиться від тієї ж обмотки силового трансформатора і того ж моста, що і навантаження. Оскільки для живлення схеми управління потрібно постійне, а не пульсує напруга, в схемі використовується конденсатор C 2, згладжує пульсації.
Времязадающая ланцюжок, що визначає час затримки імпульсу, відмикає тиристор щодо початку напівперіоду, а, значить, і вихідна напруга регулятора складається з опорів R4, R 5 і конденсатора C 1. Конденсатор C 1 заряджається через R 4 і R 5 до того моменту, коли напруга на ньому досягне напруги пробою динистора VD 6. (У цьому пристрої прилад DB 3 використовується не як симетричний, а як звичайний динистор.) Коли VD 6 пробивається, відбувається розряд конденсатора C 1 через світлодіод оптрона VU 1. Опір R 6, шунтуючі світлодіод про трону, усуває дію наведень на динистор VD 6. Без опору R 6 схема буде працювати, але від перешкод, наприклад, від дотику анода світлодіода VU 1, динистор може спрацьовувати невчасно. Після того, як динистор VD 6 спрацює перший раз після початку напівперіоду, в схемі може відбутися ще кілька коливань до кінця напівперіоду, що є нормальним.
Щоб схема управління виробляла імпульс із заданою затримкою після початку кожного напівперіоду, в моменти коли миттєве значення пульсуючого напруги на виході моста близько до нуля, конденсатор C1 примусово розряджається схемою на транзисторах VT 1 і VT 2. Опору дільника R 1 і R 2 підібрані таким чином , що в моменти, коли миттєве значення пульсуючого напруги, що надходить з моста VD1-VD 4 близько до нуля, транзистор VT 1 закривається. При цьому струм, що протікає через опір R 3 надходить в базу транзистора VT 2. Транзистор VT 2 відмикається і розряджає конденсатор C 1. Схема була випробувана c транзисторами КТ608 і КТ815, причому будь-якої підстроювання після заміни не було потрібно. Також я пробував нагрівати транзистори VT 1 і VT 2 поки рука терпіти могла, схема нормально працювала і при підвищеній температурі.
Конденсатори C 3 і C 4 згладжують пульсації випрямленої напруги на навантаженні. Діод VD 7, опору R 7 і R 8 забезпечують нормальний запуск тиристора незалежно від миттєвого значення напруги на конденсаторах C 3 і C 4, що дозволяє відмикати тиристор раніше половини напівперіоду пульсуючого напруги і отримувати найбільшу вихідну напругу, яке можна отримати від даного силового трансформатора без ризику виникнення в схемі паразитних коливань. Опір R 4 вибрано такої величини, що при верхньому по схемі положенні движка R 5 імпульс, отпирающий тиристор виробляється трохи раніше половини напівперіоду пульсуючого напруги.
У схемі використаний тиристорний оптрон ТО125-10. Для управління цим Оптрон на його світлодіод потрібно подавати струм близько 100 mA. Цей оптрон був обраний оскільки має малий струм утримання, завдяки чому стало можливим застосувати щодо високоомні опору R 7 і R 8, т. Е. Зменшити непотрібні втрати потужності на цих опорах. Навіть при найбільшій напрузі на виході схеми оптрон нагрівався слабо (ледь теплий на дотик).
Регулятор, зібраний за схемою рис. 3. має істотний недолік - його вихідна напруга сильно залежить від напруги мережі. Тому був розроблений більш досконалий регулятор зі стабілізацією вихідної напруги. Схема на рис. 3 має також і такий недолік, що напруга живлення схеми управління (на позитивній обкладанні конденсатора С2) лише трохи перевершує напругу пробою динистора VD 6, тому застосувати стабілізатор напруги живлення схеми управління або стабілізатор струму замість R 4 і R 5 складно.
Щоб отримати підвищену напругу для живлення схеми управління від тієї ж обмотки силового трансформатора, від якої живиться навантаження (щоб можна було використовувати трансформатор з однією вторинною обмоткою), можна застосувати додатковий випрямляч. Так в літературі [Electronique Practicue. Paris, № 66, p. 105] наводиться схема додаткового випрямляча, що дозволяє отримати напруга Ua. вдвічі більше, ніж напруга Up на виході основного випрямляча (див. рис. 4).
Схема стабілізованого випрямляча з тиристорним регулятором напруги наведена на рис. 6. Тут додатковий випрямляч дає напругу +95 V. з якого за допомогою стабілітронів VD11-VD 14 і опору R 4 виходить стабілізовану напругу +51 V. Вплив змін напруги мережі на роботу времязадающей ланцюжка в значній мірі ослаблено в порівнянні зі схемою рис. 3.
Розглянемо регулювання і стабілізацію вихідної напруги випрямляча. На времязадающей ланцюжок C4R 6 напруга подається з колектора транзистора VT 3, тому відкриваючи або закриваючи цей транзистор можна змінювати швидкість заряду конденсатора C 4, а, значить, час затримки між початком полупериода і моментом відкривання тиристора VU 1. Для збільшення вхідного опору з транзистором VT 3 включений VT 4 (вони утворюють складовою транзистор). Частина вихідної напруги тиристорного регулятора через дільник R10R 11 надходить на базу цього складеного транзистора. Стабілізація вихідної напруги відбувається наступним чином. Якщо вихідна напруга регулятора з яких-небудь причин збільшиться, відкриваються транзистори VT 3 і VT 4, напруга на їх колекторах падає, конденсатор C 4 починає заряджатися повільніше, збільшується час затримки відкривання тиристора щодо початку напівперіоду і вихідна напруга падає. Опір R 8 і конденсатор C 5 підібрані таким чином щоб забезпечити стійку роботу стабілізатора.
Фільтр L1C 7 згладжує пульсації випрямленої напруги. Можна обійтися і без цього фільтру, але тоді пульсації вихідної напруги можуть виявитися занадто великими.
З недоліків стабілізованого випрямляча рис. 6. відзначимо наступний. Оскільки схема стабілізації вихідної напруги працює не миттєво, після включення випрямляча в мережу він деякий час (менше 1 S) на навантаження подається максимальна напруга. Тому даний випрямляч можна використовувати з навантаженням, чутливої до перенапруження без додаткового швидкодіючого стабілізатора. Зменшити цей недолік можна по-іншому включивши конденсатор в колі зворотного зв'язку (див. Рис. 7).
Випрямляч, зібраний за схемою рис.7 деякий час (близько 1 S) після включення не подає ніякої напруги на навантаження, а потім вихідна напруга швидко встановлюється відповідно до положення R 10. У момент включення конденсатор C 5 розряджений і напруга на времязадающей ланцюжок R6 C 4 і динистор VD 9 не подається. Потім, у міру заряду конденсатора С5 зростає напруга, що живить времязадающей ланцюжок, зменшується час затримки між початком полупериодов і моментом відкривання тиристора і вихідна напруга плавно зростає. Таким чином, випрямляч за схемою рис. 7. набагато безпечніше в експлуатації. Однак необхідно пам'ятати, що будь-які випадкові сплески напруги на тиристори (наприклад, перешкоди з мережі живлення або дотик металевим предметом до висновків тиристора) можуть привести до випадкових відмикання тиристора в невідповідні моменти часу і, отже, до сплесків напруги на навантаженні. Тому навіть з тиристорним регулятором за схемою рис. 7. бажано використовувати швидкодіючий стабілізатор або фільтр.
У схеми рис. 7. вихідна напруга в діапазоні від 4 до 30 V мало залежить від струму навантаження і від коливань напруги мережі на ± 10%. За допомогою R 10 може бути встановлено вихідну напругу до 40 V. але при напружених вище 30 V вихідна напруга стабілізується гірше.