= ([Θερμοκρασία στο hot spot, °C] - [Θερμοκρασία στο ψυχρό σημείο, °C]) / [Διανεμημένη ισχύς, W]

Αυτό σημαίνει ότι εάν μια θερμική ισχύς X W παρέχεται από ένα θερμό σημείο σε ένα κρύο και η θερμική αντίσταση είναι Y cg / W, τότε η διαφορά θερμοκρασίας θα είναι X * Y cg.

Τύπος για τον υπολογισμό της ψύξης ενός στοιχείου δύναμης

Για την περίπτωση υπολογισμού της απομάκρυνσης θερμότητας ενός ηλεκτρονικού στοιχείου ισχύος, το ίδιο μπορεί να διατυπωθεί ως εξής:

[Θερμοκρασία κρυστάλλου στοιχείου ισχύος, GC] = [Θερμοκρασία περιβάλλοντος, °C] + [Διανεμημένη ισχύς, W] *

Οπου [ Ολική θερμική αντίσταση, Hz / W] = + [Θερμική αντίσταση μεταξύ της θήκης και του ψυγείου, Hz / W] + (για τη θήκη με καλοριφέρ),

ή [ Ολική θερμική αντίσταση, Hz / W] = [Θερμική αντίσταση μεταξύ του κρυστάλλου και της θήκης, Hz / W] + [Θερμική αντίσταση μεταξύ της θήκης και του περιβάλλοντος, Hz / W] (για θήκη χωρίς ψύκτρα).

Ως αποτέλεσμα του υπολογισμού, πρέπει να λάβουμε μια τέτοια θερμοκρασία κρυστάλλου που να είναι μικρότερη από τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή που αναφέρεται στο βιβλίο αναφοράς.

Πού μπορώ να βρω τα δεδομένα για τον υπολογισμό;

Θερμική αντίσταση μεταξύ μήτρας και θήκηςγια τα στοιχεία ισχύος δίνεται συνήθως στο βιβλίο αναφοράς. Και σημειώνεται ως εξής:

Μην σας μπερδεύει το γεγονός ότι οι μονάδες μέτρησης K / W ή K / W είναι γραμμένες στο βιβλίο αναφοράς. Αυτό σημαίνει ότι αυτή η τιμή δίνεται σε Kelvin ανά Watt, σε Hz ανά W θα είναι ακριβώς η ίδια, δηλαδή X K / W \u003d X Hz / W.

Συνήθως, τα βιβλία αναφοράς δίνουν τη μέγιστη δυνατή τιμή αυτής της τιμής, λαμβάνοντας υπόψη την τεχνολογική εξάπλωση. Το χρειαζόμαστε, αφού πρέπει να κάνουμε τον υπολογισμό για τη χειρότερη περίπτωση. Για παράδειγμα, η μέγιστη δυνατή θερμική αντίσταση μεταξύ του κρυστάλλου και της θήκης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ισχύος SPW11N80C3 είναι 0,8 c/W,

Θερμική αντίσταση μεταξύ θήκης και ψύκτραςεξαρτάται από το είδος της υπόθεσης. Οι τυπικές μέγιστες τιμές φαίνονται στον πίνακα:

ΕΩΣ-3	1.56
TO-3P	1.00
ΤΟ-218	1.00
TO-218FP	3.20
TO-220	4.10
TO-225	10.00
ΤΟ-247	1.00
DPACK	8.33

Μονωτικό επίθεμα.Σύμφωνα με την εμπειρία μας, ένα σωστά επιλεγμένο και τοποθετημένο μονωτικό επίθεμα διπλασιάζει τη θερμική αντίσταση.

Θερμική αντίσταση μεταξύ θήκης/ψύκτρας και περιβάλλοντος. Αυτή η θερμική αντίσταση, με ακρίβεια αποδεκτή για τις περισσότερες συσκευές, είναι αρκετά απλό να υπολογιστεί.

[Θερμική αντίσταση, Hz / W] = [120, (gC * τετραγωνικά cm) / W] / [Το εμβαδόν του καλοριφέρ ή του μεταλλικού τμήματος του σώματος του στοιχείου, τετρ. εκ].

Αυτός ο υπολογισμός είναι κατάλληλος για συνθήκες όπου τα στοιχεία και τα θερμαντικά σώματα τοποθετούνται χωρίς να δημιουργούνται ειδικές συνθήκες για φυσική (συναγωγή) ή τεχνητή ροή αέρα. Ο ίδιος ο συντελεστής επιλέγεται από την πρακτική εμπειρία μας.

Οι προδιαγραφές των περισσότερων ψύκτρες περιέχουν τη θερμική αντίσταση μεταξύ της ψύκτρας και του περιβάλλοντος. Άρα στον υπολογισμό είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί αυτή η τιμή. Αυτή η τιμή θα πρέπει να υπολογίζεται μόνο εάν δεν μπορούν να βρεθούν τα δεδομένα πίνακα στο ψυγείο. Χρησιμοποιούμε συχνά χρησιμοποιημένες ψύκτρες για τη συναρμολόγηση δειγμάτων εντοπισμού σφαλμάτων, οπότε αυτός ο τύπος μας βοηθάει πολύ.

Για την περίπτωση που η θερμότητα αφαιρείται μέσω των επαφών της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, η περιοχή επαφής μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στον υπολογισμό.

Για την περίπτωση που η θερμότητα αφαιρείται μέσω των καλωδίων ενός ηλεκτρονικού στοιχείου (συνήθως διόδους και διόδους zener σχετικά χαμηλής ισχύος), η περιοχή των καλωδίων υπολογίζεται με βάση τη διάμετρο και το μήκος του ηλεκτροδίου.

[Μολύβδινη περιοχή, πλ. εκ.] = Pi * ([ Μήκος της σωστής εξόδου, βλ] * [Δεξιά διάμετρος εξόδου, βλ] + [Μήκος της αριστερής εξόδου, βλ] * [Αριστερή διάμετρος εξόδου, βλ])

Ένα παράδειγμα υπολογισμού της απομάκρυνσης θερμότητας από δίοδο zener χωρίς καλοριφέρ

Αφήστε τη δίοδο zener να έχει δύο ακροδέκτες με διάμετρο 1 mm και μήκος 1 εκ. Αφήστε τη να διαχέει 0,5 watt. Επειτα:

Η επιφάνεια εξόδου θα είναι περίπου 0,6 τ. εκ.

Η θερμική αντίσταση μεταξύ της θήκης (τερματικά) και του περιβάλλοντος θα είναι 120 / 0,6 = 200.

Η θερμική αντίσταση μεταξύ του κρυστάλλου και της θήκης (τερματικά) σε αυτή την περίπτωση μπορεί να παραμεληθεί, καθώς είναι πολύ μικρότερη από 200.

Ας υποθέσουμε ότι η μέγιστη θερμοκρασία στην οποία θα λειτουργήσει η συσκευή θα είναι 40 °C. Τότε η θερμοκρασία του κρυστάλλου = 40 + 200 * 0,5 = 140 °C, η οποία είναι αποδεκτή για τις περισσότερες διόδους zener.

Online υπολογισμός ψύκτρας - καλοριφέρ

Λάβετε υπόψη ότι για τα καλοριφέρ πλάκας, πρέπει να υπολογιστεί το εμβαδόν και των δύο πλευρών της πλάκας. Για τις ράγες PCB που χρησιμοποιούνται για την απαγωγή θερμότητας, χρειάζεται μόνο η μία πλευρά, καθώς η άλλη δεν έρχεται σε επαφή με το περιβάλλον. Για τα καλοριφέρ βελόνας, είναι απαραίτητο να εκτιμηθεί κατά προσέγγιση η περιοχή μιας βελόνας και να πολλαπλασιαστεί αυτή η περιοχή με τον αριθμό των βελόνων.

Ηλεκτρονικός υπολογισμός της απαγωγής θερμότητας χωρίς καλοριφέρ

Πολλά στοιχεία σε ένα ψυγείο.

Εάν πολλά στοιχεία είναι εγκατεστημένα σε μία ψύκτρα, τότε ο υπολογισμός μοιάζει με αυτό. Αρχικά, υπολογίζουμε τη θερμοκρασία του ψυγείου χρησιμοποιώντας τον τύπο:

[Θερμοκρασία καλοριφέρ, gc] = [Θερμοκρασία περιβάλλοντος, °C] + [Θερμική αντίσταση μεταξύ του ψυγείου και του περιβάλλοντος, Hz / W] * [Συνολική ισχύς, W]

[Θερμοκρασία κρυστάλλου, γ] = [Θερμοκρασία καλοριφέρ, gc] + ([Θερμική αντίσταση μεταξύ του κρυστάλλου και του σώματος του στοιχείου, Hz / W] + [Θερμική αντίσταση μεταξύ του σώματος του στοιχείου και του ψυγείου, Hz / W]) * [Ισχύς που διαχέεται από το στοιχείο, W]

Επιρροή του περιβάλλοντος του εξαρτήματος.

Ίσως η περιοχή του χαλκού στο επάνω στρώμα στο οποίο είναι εγκατεστημένο το εξάρτημα επηρεάζει την απόδοση ψύξης. Το δεύτερο στοιχείο που μπορεί να έχει αντίκτυπο είναι η ποσότητα συγκόλλησης που χρησιμοποιείται στην εγκατάσταση.

Ένα τρανζίστορ σε συσκευασία DPAK θα χρησιμοποιηθεί ως θερμαντικό στοιχείο με ισχύ 2.5 Τρ

Έλεγχος της επίδρασης της ζώνης χαλκού γύρω από το εξάρτημα (DPAK), θερμοκρασία καλουπιού:

Είναι ενδιαφέρον ότι μπορείτε να κερδίσετε άλλες 3 έως 5 μοίρες εφαρμόζοντας απλώς περισσότερη συγκόλληση γύρω από τη μεταλλική πλάκα του εξαρτήματος (πείρο αποστράγγισης). Συνήθως, κατά την τοποθέτηση εξαρτημάτων, δεν ενδιαφέρονται για τη μεταφορά θερμότητας μέσω των επιφανειών επαφής και αυτό είναι λάθος. Γύρω από το εξάρτημα υπάρχει η μεγαλύτερη αντίσταση απώλειας και η εφαρμογή συγκόλλησης μπορεί να είναι πραγματική βοήθεια.

Μέτρηση της ποιότητας μεταφοράς θερμότητας σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Μέχρι τώρα, η διαβάθμιση θερμοκρασίας έχει καταγραφεί μόνο για μία περίπτωση - χωρίς τη συμμετοχή ανεμιστήρα. Αλλά με την τεχνητή ψύξη, η απόδοση του PCB θα πρέπει να πέσει λόγω της αντίστασης απώλειας μεταφοράς θερμότητας κατά μήκος της πλακέτας. Ας επαναλάβουμε τη δοκιμή, αλλά προσθέστε τη λειτουργία του ανεμιστήρα με πολύ μικρή και κανονική απόδοση (3,5 και 7 βολτ). Αλλάζουμε το τρανζίστορ σε D2PAK για να προσομοιώσουμε μια ομάδα μικρών τρανζίστορ.

"Vnt." είναι η θερμοκρασία κρυστάλλου, τα υπόλοιπα λαμβάνονται από αντιθετη πλευραπλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, σημείο "0" κάτω από το κέντρο της μεταλλικής πλάκας του τρανζίστορ ( D2PAK, 5 W).

Ανεμιστήρας	Vnt.	0	2.5	5	7.5	10	12.5	15	17.5	20	22.5	25	27.5	30
0	66.2	38.7	38	37.1	35.7	34.3	32	30.4	26.3	25	24.2	23.5	20.9	19.7
3,5 V	53.9	28.2	27.9	27	25.5	24.1	22.9	20	16	15	14.2	13.3	11.3	9.7
7 V	47.7	22	21.8	21.5	20.2	19.2	18.1	16	12.2	11.5	10.7	10	8.2	7.2

Υπάρχουν μικρές διακοπές στη μονοτονία στα δεδομένα, η οποία προκαλείται από μια ανομοιομορφία πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Το πραγματικό μήκος του ψυγείου εξαρτάται από την ταχύτητα εμφύσησης, εάν προχωρήσουμε από το όριο μείωσης πενήντα τοις εκατό, τότε το μήκος εργασίας θα είναι:

Χωρίς φύσημα - 30 mm.
Χαμηλή ταχύτητα εμφύσησης (ανεμιστήρας 3,5 V) - 22,5 mm.
Υψηλή ταχύτητα εμφύσησης (ανεμιστήρας 7 V) - 20 mm.

Σημειώστε ότι οι μετρήσεις έγιναν από το κέντρο προς το περιφερειακό τμήμα, επομένως το συνολικό μήκος είναι διπλάσιο.

Προσανατολισμός στο χώρο και το χρώμα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος εκτελεί τη λειτουργία ψύκτρας και είναι σχετικά επιτυχημένη. Αλλά για ένα ψυγείο, ο προσανατολισμός στο χώρο και το χρώμα της επίστρωσής του είναι σημαντικός. Η μεταφορά θερμότητας μπορεί να πραγματοποιηθεί με θέρμανση του περιβάλλοντος αέρα ή με ακτινοβολία. Εάν το ψυγείο έχει σκούρο χρώμα, τότε αυξάνεται η απόδοση της μεταφοράς θερμότητας με ακτινοβολία, υπόσχονται να βελτιώσουν την απόδοση έως και x1,7 φορές. Ίσως βάψετε τις σανίδες μαύρες;

Η ρύθμιση δοκιμής είναι απλή - μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων 25x40 mm (10 cm 2 x 2 πλευρές), ένα τρανζίστορ στη συσκευασία DPAK είναι συγκολλημένο στο κέντρο. Η ισχύς είναι ίδια με άλλες δοκιμές με αυτό το τρανζίστορ, 2,5 watt.

Τα δεδομένα που ελήφθησαν συνοψίζονται στον πίνακα:

Η ανομοιομορφία θερμοκρασίας στο πλάι της σανίδας δεν υπερβαίνει τους τέσσερις βαθμούς.

Αρχικά, υπήρχε μια μαύρη προστατευτική μάσκα στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Για να αποκτήσετε ένα ανοιχτό χρώμα, η μάσκα αφαιρέθηκε και από τις δύο πλευρές. Η θεωρία λέει ότι αυτό θα έπρεπε να είχε οδηγήσει σε επιδείνωση της απόδοσης κατά 1,7, επειδή η μεταφορά θερμότητας από την ακτινοβολία έχει μειωθεί πολλές φορές. Στην πραγματικότητα, η επιδείνωση της απόδοσης ήταν μόνο 25 τοις εκατό. Σύμφωνα με τη θεωρία, μια επίπεδη ψύκτρα λειτουργεί καλύτερα σε όρθια θέση. Χωρίς μάσκα, είναι μόνο 18 τοις εκατό, και με μάσκα, είναι μόλις αντιληπτό. Φαίνεται ότι η μάσκα είναι πολύ παχιά και παρεμποδίζει τη μεταφορά θερμότητας.

Η μέση θερμοκρασία της πλακέτας είναι 50 μοίρες (η θερμοκρασία της πίσω πλευράς δεν είναι ενδιαφέρουσα), η ισχύς είναι 2,5 W, από εδώ μπορείτε να υπολογίσετε τη θερμική αντίσταση ενός τέτοιου "καλοριφέρ" - 20 μοίρες ανά watt με εμβαδόν 10 cm 2. Ή, στα 200 cm 2 η θερμική αντίσταση είναι 1 βαθμός ανά watt.

Τίποτα εξαιρετικά ασυνήθιστο, σίγουρα δεν αξίζει να ξαναβάψετε τη σανίδα μαύρη επίτηδες. Αυτό όμως εξηγεί την αγάπη των κατασκευαστών για τις σκούρες σανίδες.

Θερμική αντίσταση.

Για τη μέτρηση της θερμικής αντίστασης, θα απαιτηθεί πολύς βαθμονομημένος εξοπλισμός και υλικά, κάτι που είναι αρκετά προβληματικό, επομένως απλά μετράμε την πτώση θερμοκρασίας στο υλικό δοκιμής. Ως γεννήτρια θερμότητας, παίρνουμε ένα τρανζίστορ σε συσκευασία DPAK με ισχύ 2,5 W. Η ενεργή επιφάνεια απαγωγής θερμότητας είναι περίπου 5x5 mm.

Η απώλεια θερμότητας μετρήθηκε ως η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των σημείων "Α" και "Β".

Τα σημεία ελέγχου δεν επιλέγονται πολύ καλά, αλλά αυτή η μέθοδος έχει σχεδιαστεί για να χαρακτηρίζει όλα τα υλικά. Οι απώλειες θερμότητας στις δύο μεταβάσεις του μέσου και της θερμικής πάστας λαμβάνονται υπόψη.

Χαρακτηριστικά των μετρήσεων:

Κατά τη μέτρηση των απωλειών σε σανίδες, το θερμαντικό στοιχείο συγκολλήθηκε σε αυτές και η πίσω πλευρά καθαρίστηκε από οξείδια και επιστρώσεις σε καθαρό χαλκό.
Στις περιπτώσεις BGA και TSOP επιλέχθηκε θέση χωρίς κρύσταλλο ημιαγωγών, στην άκρη.
Ένα μικρό θραύσμα από το σχεδιασμό της μονάδας συστήματος χρησιμοποιήθηκε ως «σιδερένια πλάκα».
Τα θερμικά επιθέματα έχουν αφαιρεθεί από το υλικό, επομένως οι ακριβείς προδιαγραφές είναι άγνωστες. Κόκκινο από επώνυμο τροφοδοτικό, γκρι - από το συνηθισμένο κινέζικο "noname".

Αποτελέσματα:

Υλικό	Πάχος, mm	Θερμοκρασία, βαθμούς	Μειώθηκε στο 1 mm, μοίρες
Πολυστρωματικό PCB	1.5	10.3	6.9
PCB διπλής όψης	1.5	69.4	46.3
Πακέτο τσιπ BGA	0.76	18.8	24.7
Πακέτο τσιπ TSOP	0.98	31.7	32.3
σιδερένια πλάκα	0.6	4.2	7
Μαξιλάρι μεταφοράς θερμότητας (κόκκινο)	0.3	11.7	37.3
Θερμικό επίθεμα (γκρι)	0.37	16.9	45.7
Κεραμικό παρέμβυσμα (λευκό)	0.64	4.9	7.6

Η διαφορά στις θερμοκρασίες μεταξύ μιας πολυστρωματικής και μιας συμβατικής σανίδας είναι απλά άγρια. Είναι σαφές ότι το FR4 δεν μεταφέρει καλά τη θερμότητα, αλλά για να είναι τόσο αποτελεσματικά τα λεπτά στρώματα χαλκού ...

Η ίδια θερμική αγωγιμότητα των θηκών δεν είναι πολύ καλή, κάτι που είναι αναμενόμενο.

Σύμφωνα με τα θερμικά επιθέματα, τα νούμερα επίσης δεν είναι πολύ όμορφα, αλλά αυτό που έχουν είναι αυτό που είναι. Στο φόντο τους, τα κεραμικά φαίνονται απλά υπέροχα, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν τεχνολογία υπολογιστών- απλά δεν υπάρχει ανάγκη. Ο σκοπός των θερμικών μαξιλαριών είναι να επιλέγουν διαφορετικά ύψη εξαρτημάτων και τα κεραμικά είναι άκαμπτα και δεν βοηθούν σε αυτό το θέμα. Τι είδους κεραμικά ήταν στην περίπτωσή μου, είναι δύσκολο να πω. Κρίνοντας από το χρώμα και τη θερμική αντοχή, αυτό είναι κεραμικό από βηρύλλιο.

Πώς να χρησιμοποιήσετε δεδομένα πίνακα; Ναι, είναι πολύ απλό - η θερμική αντίσταση του σιδήρου είναι γνωστή, τα υπόλοιπα στοιχεία υπολογίζονται εκ νέου αναλογικά.

Πρακτική χρήση

Για να ξεκινήσετε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μέθοδο για τον υπολογισμό του ψυγείου με βάση το υλικό που δημοσιεύεται στον ιστότοπο electrosad.ru (pdf, 186 Kb). Ή μπορείτε να θυμηθείτε τον κανόνα - "μην φορτώσετε και δεν θα φορτώσετε". Τα εργοστασιακά καλοριφέρ έχουν Προδιαγραφές, και με σπιτικά ... μπορείτε να χρησιμοποιήσετε απλοποιημένους υπολογισμούς, επειδή οι ακριβείς υπολογισμοί δεν έχουν νόημα, υπάρχουν πάρα πολλές απρόβλεπτες παράμετροι. Γνωρίζετε τη θερμική αντίσταση της θήκης ή του PCB της συγκεκριμένης μητρικής σας πλακέτας; Αλλά η θερμική αγωγιμότητα της σανίδας εξαρτάται, μεταξύ άλλων, από τη δρομολόγηση των εσωτερικών της στρωμάτων. Ταυτόχρονα, καλό θα ήταν να ληφθεί υπόψη ότι μερικές φορές δεν είναι όλα καλά με την οργάνωση του φυσήματος.

Έτσι, απλοποιημένος υπολογισμός. Εάν θέλετε να είστε πιο ακριβείς, χρησιμοποιήστε τον παραπάνω σύνδεσμο προς τη μεθοδολογία και για άλλες ερωτήσεις - δυστυχώς, μόνο ανεξάρτητη έρευνα και ανάγνωση της τεκμηρίωσης σχετικά με τα στοιχεία. Δυστυχώς, οι «γενικές» συστάσεις είναι υπερβολικά απλοϊκές, σε ορισμένα σημεία άγρια.

Σημείο 1 - θερμική ισχύς.

Όσον αφορά τους μετατροπείς ισχύος επεξεργαστή, όλα είναι αρκετά απλά, η απόδοσή τους κυμαίνεται γύρω στο 80%. Ταυτόχρονα, θα πρέπει αμέσως να ληφθεί υπόψη ότι έχουν σχεδιαστεί για μια ορισμένη κατανάλωση ενέργειας και όταν ξεπεραστεί αυτό το ποσοστό (ή αναλογικά), η απόδοση της μετατροπής ενέργειας αρχίζει να μειώνεται. Σε γενικές γραμμές, αξίζει να παίρνετε απόδοση 82% για μειωμένο φορτίο και 76% κανονικού φορτίου για μεγάλο. Η απώλεια ισχύος θα είναι 22 και 32 τοις εκατό της ισχύος εξόδου, αντίστοιχα. Οι υπολογισμοί για χαμηλή ισχύ είναι πιο δύσκολο να γίνουν, ακόμη και με ισχυρές απλοποιήσεις, επειδή οι απώλειες στα εξαρτήματα του μετατροπέα είναι ανάλογες με το τετράγωνο του ρεύματος εξόδου.

Για παράδειγμα, μια μητρική πλακέτα TDP 120W έχει επεξεργαστή 70W. Σε αυτή την περίπτωση, το φορτίο δεν αυξάνεται, αναμένεται μια αναμενόμενη απόδοση 82%. Ταυτόχρονα, 70 * 100/82 = 85,4 W καταναλώνονται από την πηγή ενέργειας. Από αυτό το ποσοστό, τα 70 W πηγαίνουν στον επεξεργαστή και τα 85,4-70 = 15,4 W διαχέονται στα στοιχεία του μετατροπέα.

Η ίδια περίπτωση, αλλά χρησιμοποιώντας έναν πιο ισχυρό (από άποψη κατανάλωσης) επεξεργαστή με overclocking, θα δώσει μια ελαφρώς διαφορετική εικόνα. Εάν καταναλώνει 140 W (τα στοιχεία είναι αυθαίρετα), τότε η απόδοση του μετατροπέα αναμένεται να μειωθεί στο 76%. Οι απώλειες θα είναι εντελώς διαφορετικές τιμές: 140 * 100/76 = 184,2 W από την πηγή ισχύος ή 184,2-140 = 44,2 W στα στοιχεία του μετατροπέα.

Θέλω να σημειώσω αμέσως ότι δεν προκαλούνται όλες αυτές οι απώλειες από τρανζίστορ. Κάτι, και πολύ μεγάλο, διαχέεται από επαγωγείς, ίχνη και, λίγο - από πυκνωτές. Πώς να διαιρέσετε το σχήμα που προκύπτει σε τρανζίστορ και όλα τα υπόλοιπα; Όλα εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται. Ας υποθέσουμε ότι τα δύο τρίτα της θερμότητας διαχέονται στα τρανζίστορ. Απλώς μην ρωτήσετε από πού προήλθε ο αριθμός. Η οροφή πρέπει να ασπριστεί.

Επομένως, πρέπει να εξετάσουμε δύο επιλογές: 15,4x2 / 3 \u003d 10 W και 44,2 * 2/3 \u003d 29 W.

Το στοιχείο 2 είναι η ενεργή επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

Ας πάρουμε κάποιο είδος μητρικής πλακέτας και ας δούμε τι θα έχει.

Αυτή η πλακέτα χρησιμοποιεί εξαρτήματα σε ένα πακέτο LFPAK για να διαχέει αποτελεσματικά τη θερμότητα στο PCB. Υπέροχα, οι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν χωρίς πολλές περιπλοκές. Εάν τα εξαρτήματα ήταν κακά στη διάχυση θερμότητας στην πλακέτα, τότε ο υπολογισμός της απόδοσης της απαγωγής θερμότητας θα ήταν εξαιρετικά δύσκολος και θα ήταν ευκολότερο να πάμε κατευθείαν στην επιλογή μιας διακριτής ψύκτρας, αγνοώντας τις ιδιότητες απαγωγής θερμότητας της πλακέτας.

Αρχικά, θα αφαιρέσουμε εκείνες τις περιοχές που δεν μπορούν να αφαιρέσουν τη θερμότητα από τον μετατροπέα.

Απομένει να μετρήσουμε την υπόλοιπη επιφάνεια. Εάν δεν λάβετε υπόψη τη ζώνη του κάτω αριστερού άκρου με την επιγραφή «BIOSTAR», τότε προκύπτουν δύο ορθογώνια - το επάνω 55x120 mm και το δεξιό 45x85 mm.

Προηγουμένως, εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα της απομάκρυνσης θερμότητας από μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Από τα αποτελέσματα που ελήφθησαν, φάνηκε ότι ένα πλάτος μεγαλύτερο από 60 mm δεν ήταν αποτελεσματικό (επομένως, η αριστερή πλευρά της σανίδας αγνοήθηκε). Στην περίπτωσή μου, το πλάτος είναι 55 και 45 mm, που ικανοποιεί τη συνθήκη χωρίς περιορισμούς. Το αποτέλεσμα είναι μια επιφάνεια 55x120 + 45x85 = 104 cm 2.

Υπάρχει μια απόχρωση που χαλάει γενική εντύπωση. Το γεγονός είναι ότι άλλα εξαρτήματα βρίσκονται στην πλακέτα, εκτός από τον μετατροπέα, και θερμαίνουν επίσης την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Για λόγους τάξης, αξίζει να σημειωθεί ότι αυτά τα εξαρτήματα λειτουργούν ως μικρές ψύκτρες και επίσης διαχέουν τη θερμότητα. Σε αυτήν την εικόνα υπάρχει μια υποδοχή επεξεργαστή, και αυτή (ακριβέστερα, ο επεξεργαστής) θερμαίνεται επίσης. Αλλά όχι πολύ, η θερμική προστασία του επεξεργαστή έχει ρυθμιστεί σε θερμοκρασία περίπου 60 βαθμών στο επάνω κάλυμμα. Όσο για το κάτω μέρος του επεξεργαστή, είναι κάτω από τη θερμοκρασία του καπακιού. Επιπλέον, υπάρχει ένα στρώμα επαφών μεταξύ του κάτω μέρους του επεξεργαστή και της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, οι οποίες δεν μεταφέρουν τη θερμότητα πολύ καλά. Έτσι, η θερμική θέρμανση από τον επεξεργαστή μπορεί να αγνοηθεί.

Σημείο 3 - περιοχή και ισχύς ανά τρανζίστορ.

Ο μετατροπέας έχει δέκα φάσεις, η καθεμία με τρία τρανζίστορ. Είναι σαφές ότι οι απώλειες θερμότητας δεν κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλα τα εξαρτήματα, αλλά οι υπολογισμοί είναι κατά προσέγγιση.

Ένα τρανζίστορ αντιστοιχεί σε 104 / (10 * 3) = 3,5 cm 2 της περιοχής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Εξουσία:
Η πρώτη επιλογή είναι 10 / (10 * 3) \u003d 0,33 W.
Η δεύτερη επιλογή είναι 29 / (10 * 3) \u003d 0,97 W.

Συγγνώμη, μια μικρή διευκρίνιση για τη μεθοδολογία. Έχουν προηγουμένως μελετηθεί το ενδεχόμενο να χρησιμοποιηθούν αρκετά μεγάλα τμήματα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, τα οποία είναι πολλές φορές μεγαλύτερα από την τιμή των 3,5 cm 2 που προκύπτει σε αυτόν τον υπολογισμό. Αυτό σημαίνει ότι η προηγούμενη μελέτη ήταν λάθος; Καθόλου, ρίξτε μια πιο προσεκτική ματιά στην εικόνα, τα τρανζίστορ συναρμολογούνται σε μια ομάδα και η θερμότητα διαχέεται από ένα μάλλον εκτεταμένο τμήμα της σανίδας (45 και 55 mm).

Θέμα 4 - υπολογισμός του ψυγείου.

Με δεδομένη την ισχύ και την υπερθέρμανση, μπορεί να υπολογιστεί η απαιτούμενη επιφάνεια. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να αποφασίσετε πόσα θα προβλεφθούν για υπερθέρμανση. ΣΕ μονάδα του συστήματοςΟι 35 βαθμοί θεωρούνται κανονική θερμοκρασία, πάνω από τους 50 βαθμούς το συστατικό γίνεται αντιληπτό ως ζεστό. Αποδεικνύεται ότι μένουν 50-35 = 15 μοίρες για υπερθέρμανση.

Λάβετε υπόψη ότι αυτές οι εκτιμήσεις επηρεάζουν τη θερμοκρασία του ψυγείου (πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος), η θερμοκρασία του κρυστάλλου θα είναι ελαφρώς υψηλότερη.

Για αρχάριους, ας προσπαθήσουμε να κάνουμε χωρίς εξαναγκασμένη ροή αέρα.

Η επιφάνεια της σανίδας (ή μάλλον, η μία πλευρά) έχει ήδη υπολογιστεί. Επιπλέον, αυτός ο αριθμός πρέπει να πολλαπλασιαστεί με 1,5, επειδή ο πίνακας έχει δύο πλευρές. Γιατί όχι διπλά; Υπάρχουν δύο σημεία εδώ:

Πρώτον, η άλλη πλευρά μητρική πλακέταδιαχέει τη θερμότητα πολύ αποτελεσματικά.
Δεύτερον, η ίδια η πλακέτα κυκλώματος δεν είναι κατασκευασμένη από καθαρό χαλκό και δεν λειτουργεί τόσο αποτελεσματικά λόγω απωλειών.

Μετά τον υπολογισμό της αποτελεσματικής επιφάνειας (μειωμένη σε ιδανική πλάκα), μπορεί να εφαρμοστεί ένας απλοποιημένος τύπος υπολογισμού - μια επιφάνεια 300 cm 2 θερμαίνεται κατά ένα βαθμό όταν εφαρμόζεται ισχύς ενός watt. Αλλά μπορείτε να κάνετε ακόμα περισσότερα απλή λύση- προηγουμένως μετρημένη, για μια σκούρα πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (φυσικά πολλαπλών στρώσεων) ένας συντελεστής 1 βαθμού ανά watt πέφτει στη (μία πλευρά) επιφάνειας 200 cm 2 .

Για τη χειρότερη περίπτωση, 0,97 W, η απαιτούμενη επιφάνεια ψύκτρας είναι 0,97*200/15 = 13 cm2.

Λοιπόν, ήρθε η ώρα να κλάψουμε. Εάν υπήρχαν 13 cm 2 στην πλακέτα για το τρανζίστορ, τότε δεν υπήρχε λόγος να σκεφτείτε κανένα ψυγείο. Και έτσι ... μόνο 3,5 cm 2.

Εάν πάρουμε χαμηλότερη ισχύ (η πρώτη επιλογή απαιτούσε μόνο 0,33 W), τότε η απαιτούμενη επιφάνεια του ψυγείου θα είναι 0,33 * 200/15 = 4,4 cm 2.

Εμ. Εάν δεν χρησιμοποιείτε πρόσθετο ψυγείο, τότε η πρώτη επιλογή είναι αρκετά λειτουργική, μόνο η υπερθέρμανση θα είναι ήδη 19 μοίρες αντί για 15. Όχι θανατηφόρα, η θερμοκρασία του ίδιου του τρανζίστορ θα είναι 54 μοίρες. Όσο για τη δεύτερη περίπτωση, η απουσία καλοριφέρ θα πει πολύ σκληρά - υπερθέρμανση 56 μοίρες ή θερμοκρασία 91 μοίρες.

Είναι κατανοητό γιατί ο κατασκευαστής αυτής της μητρικής πλακέτας τοποθέτησε μια ψύκτρα στα τρανζίστορ. Ως πρώτη προσέγγιση, για την κανονική λειτουργία του μετατροπέα, χρειάζεται ένα ψυγείο 13 cm 2 * 30 \u003d 390 cm 2, αρκετά μεγάλο μέγεθος. Θα προσπαθήσω να κάνω μια αδικαιολόγητη υπόθεση ότι το ψυγείο που έχει εγκαταστήσει ο κατασκευαστής έχει αποτελεσματική επιφάνεια πολύ μικρότερη από την απαιτούμενη, πράγμα που σημαίνει ότι θα χρειαστεί επιπλέον ροή αέρα.

συμπεράσματα

Ο πόλεμος είναι ανοησία, το κυριότερο είναι οι ελιγμοί!

Συμπεράσματα, δεύτερη προσπάθεια.

Μμμ…. Συμπεράσματα δεν γράφονται καθόλου, ίσως;

Σχεδόν όλες οι θήκες έχουν πλαστικό (κεραμικό) επάνω μέρος, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διάχυση της θερμότητας μέσα από αυτό. Μπορείτε να βάλετε ένα καλοριφέρ και/ή να το φυσήξετε με ένα ισχυρό ρεύμα αέρα, αλλά και πάλι το αποτέλεσμα θα παραμείνει μέτριο. Λοιπόν, δεν προορίζονται για αυτό, τι μπορείτε να κάνετε. Επιπλέον, το θέμα δεν διευκολύνεται από το γεγονός ότι ο κρύσταλλος είναι αρκετά βαθιά κάτω από την επιφάνεια.

Εάν η συσκευασία χρησιμοποιεί σύνδεση καλωδίων του τύπου που περιγράφεται στην ενότητα TSOP, τότε το υλικό του σώματος θα πρέπει να είναι υψηλότερο κατά το πάχος των καλωδίων και ένα μικρό περιθώριο από πάνω τους, για ηλεκτρική μόνωση. Εάν τα καλώδια έχουν εσοχή βαθιά μέσα στη θήκη, βρίσκονται γύρω από τον κρύσταλλο (δείτε την εικόνα στην ενότητα QFN), τότε απαιτείται ακόμα ένα σημαντικό περιθώριο πάνω από τον κρύσταλλο, επειδή τα καλώδια της σύνδεσης κρύσταλλου προς μόλυβδο ανεβαίνουν ελαφρώς πάνω η πλάκα ημιαγωγών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν δοκίμασα ξεχωριστά μια τέτοια κοινή διάταξη όπως το drMOS - δεν έχει νόημα. Αυτό εξακολουθεί να είναι το ίδιο "TSOP", σύμφωνα με τη μέθοδο σύνδεσης καλωδίων τροφοδοσίας (και επομένως το πάχος του επάνω καλύμματος πάνω από τον κρύσταλλο). και QFN, με τη μέθοδο απαγωγής θερμότητας PCB.

Και για απαγωγή θερμότητας μέσω της πλάκας στο κάτω μέρος. Μια συνηθισμένη θήκη, χωρίς ένθετα, είναι κάπως ανυψωμένη πάνω από την σανίδα και εκπέμπει πολύ κακή θερμότητα από το κάτω μέρος. Το κενό δεν αφέθηκε για την ιδιαίτερη ζημιά κανενός, απαιτείται τεχνολογικά - μπορεί να υπάρχουν τοπικά ελαττώματα στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (προστατευτική μάσκα, σημάνσεις, ανάγλυφο της πλακέτας πολλαπλών στρώσεων) και υπάρχει διακύμανση στις παραμέτρους κατά τη διαμόρφωση των καλωδίων και κατασκευή της συσκευασίας.

Το κύριο καθήκον του πακέτου SMD είναι να εγγυηθεί την ασφαλή εφαρμογή των καλωδίων, όλων των καλωδίων, στα μαξιλαράκια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Ως εκ τούτου, υπάρχει ένα κενό μεταξύ της υπόθεσης και του πίνακα. Είναι μικρό, αλλά οι θερμομονωτικές του ιδιότητες είναι «καλές». Εάν το εξάρτημα παράγει πολλή θερμότητα, τότε μπορεί να εφαρμοστεί μια τροποποιημένη έκδοση της θήκης, με μια μεταλλική πλάκα στο κάτω μέρος. Σε αυτή την περίπτωση, ο κρύσταλλος ημιαγωγών είναι τοποθετημένος σε αυτήν την πλάκα, διαφορετικά δεν έχει νόημα να περιφράξεις τον κήπο. Η λύση είναι καλή, αλλά γιατί δεν είναι κοινή; Αν ξεχάσουμε το ελαφρώς αυξημένο κόστος της θήκης και τη συσκευασία του κρυστάλλου, τότε παραμένει ένα πολύ σοβαρό πρόβλημα - ο «μεταλλικός» πάτος παρεμβαίνει στη δρομολόγηση της πλακέτας.

Δεν μπορείτε απλώς να τοποθετήσετε μια τέτοια θήκη στον πίνακα, η προστατευτική μάσκα δεν μπορεί να εγγυηθεί την απουσία βραχυκυκλώματος. Ακόμα κι αν στρίψετε τα χέρια των τεχνολόγων και τα φορέσετε, εξακολουθεί να είναι κακό - στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, όλα τα κυκλώματα είναι γραμμές και έχουν μια πολύ συγκεκριμένη αντίσταση. Και επειδή το κάτω μέταλλο είναι ακριβώς πάνω από τους αγωγούς, η αντίσταση θα αλλάξει και δεν θα ταιριάζει με την υπολογιζόμενη. Εάν η σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος αλλάξει κατά το μήκος του, τότε εμφανίζονται μερικές τοπικές ανακλάσεις και το σχήμα του σήματος παραμορφώνεται.

Επομένως, εάν χρησιμοποιείται θήκη με μέταλλο στο κάτω μέρος, τότε η αντίστοιχη περιοχή της σανίδας πρέπει να απομονωθεί από το ίχνος. Συνήθως, εάν υπάρχει μέταλλο στο κάτω μέρος, τότε καταλαμβάνει ένα σημαντικό μέρος του, το οποίο αναπόφευκτα επηρεάζει την ποιότητα των κυκλωμάτων ανίχνευσης - απλά υπάρχει λιγότερος χώρος. Επομένως, αν και τα ίδια τα ένθετα είναι χρήσιμα, δεν τίθενται για αντικειμενικούς λόγους. Ωστόσο, αξίζει να σημειωθεί - στα μικροκυκλώματα, οι κρύσταλλοι ημιαγωγών εγκαθίστανται συχνά σε πλάκες διανομής θερμότητας, απλά δεν είναι ορατοί, απομονωμένοι στη θήκη. Αυτό βελτιώνει την απαγωγή θερμότητας και εξωτερικά η θήκη φαίνεται παραδοσιακή.

Παρεμπιπτόντως, κάποτε κοίταξα τα τσιπ SDRAM σε μια συσκευασία TSOP - χρησιμοποιούσαν έναν τεράστιο κρύσταλλο ημιαγωγών, που κάλυπτε ολόκληρο τον χώρο της συσκευασίας. Ο κρύσταλλος τοποθετήθηκε σε μια λεπτή πλάκα χαλκού. Τα μικροκυκλώματα μνήμης είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στην τοπική θέρμανση, επομένως η εισαγωγή μιας πλάκας είναι απολύτως δικαιολογημένη.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων, έχουν συσσωρευτεί ορισμένα γενικά συμπεράσματα, ήρθε η ώρα να τα συγκεντρώσουμε σε ένα μέρος.

Οι τύποι θήκης επηρεάζουν τον μηχανισμό ψύξης. Εάν η συσκευασία δεν παρέχει απαγωγή θερμότητας στην πλακέτα (TSOP, SOIC και παρόμοια), τότε δεν πρέπει να βασίζεστε στην αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας μέσω της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Στην περίπτωση μιας θήκης με ανεπτυγμένη επιφάνεια, μπορείτε να βασιστείτε στη ροή αέρα. Διαφορετικά, θα πρέπει να εγκαταστήσετε ένα επιπλέον ψυγείο.

Τα θερμικά επιθέματα είναι κακά, η επιβλαβής ουσία τους αντανακλάται ξεκάθαρα στις μετρήσεις. Σε πολλές περιπτώσεις, η εισαγωγή αυτού του στοιχείου οδηγεί σε χειρότερο αποτέλεσμα από ό,τι χωρίς καθόλου καλοριφέρ. Δυστυχώς, όταν χρησιμοποιείτε ένα ομαδικό καλοριφέρ που είναι κοινό σε πολλές περιπτώσεις, αυτό το κακό δεν μπορεί να απαλλαγεί - τουλάχιστον λίγο, αλλά οι θήκες διαφέρουν σε πάχος και το θερμικό μαξιλάρι έχει σχεδιαστεί για να αντισταθμίζει τη διαφορά. Κάποιες περιπτώσεις απλώς επιβάλλουν τη χρήση θερμικών μαξιλαριών, επειδή έχουν μεταλλική κορυφή που έχει ηλεκτρική επαφή με το κύκλωμα.

Τα τοπικά καλοριφέρ είναι καλύτερα από τα ομαδικά καλοριφέρ, επειδή δεν απαιτούν τη χρήση θερμικών μαξιλαριών, αλλά το μέγεθος και το σχήμα ενός τέτοιου ψυγείου πρέπει να είναι κατάλληλα - μεγάλος όγκος (ακριβέστερα, μια επιφάνεια), σπάνιες και ψηλές βελόνες ή πτερύγια. Το συνηθισμένο μέγεθος εξαρτήματος είναι 5x5 ... 10x10 mm, γεγονός που καθιστά δύσκολη την επιλογή ενός αξιοπρεπούς ψυγείου. Κοιτάξτε τα αποτελέσματα των δοκιμών, τα θερμαντικά σώματα 10 cm 2 ... 20 cm 2 δεν μπορούν να έχουν σημαντικό αποτέλεσμα χωρίς εξαναγκασμένη ροή αέρα, και πρόκειται ήδη για πολύ μεγάλες κατασκευές.

Εάν ένα εξάρτημα υπερθερμανθεί, είναι πιο αποτελεσματικό να εφαρμόσετε ροή αέρα παρά να εγκαταστήσετε μια ψύκτρα. Ο λόγος είναι ασήμαντος - μια μεγάλη θερμική αντίσταση μέσω του επάνω καλύμματος. Οι θήκες απλά δεν είναι σχεδιασμένες για απαγωγή θερμότητας μέσω της κορυφής. Ας μην μιλήσουμε ακόμα για τη συσκευασία DirectFET, γιατί δεν είναι πολύ διαδεδομένη. Είναι κρίμα.

10.1. Σκοπός των καλοριφέρ- αφαιρέστε τη θερμότητα από συσκευές ημιαγωγών, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μείωση της θερμοκρασίας των συνδέσεων p-n και επομένως τη μείωση της επίδρασής της στις παραμέτρους λειτουργίας των συσκευών. Χρησιμοποιούνται ελασματοειδή, ραβδωτά και πείρο καλοριφέρ. Για να βελτιωθεί η απαγωγή θερμότητας, είναι καλύτερα να προσαρμόζεται απευθείας στο ψυγείο μια ημιαγώγιμη συσκευή. Εάν είναι απαραίτητη η ηλεκτρική απομόνωση της συσκευής από το πλαίσιο, το ψυγείο τοποθετείται στο πλαίσιο μέσω μονωτικών παρεμβυσμάτων. Η ικανότητα ακτινοβολίας θερμότητας του ψυγείου εξαρτάται από το βαθμό μαύρης του υλικού (ή της επιφάνειάς του) από το οποίο είναι κατασκευασμένο το ψυγείο:

Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός μαύρης, τόσο πιο αποτελεσματική θα είναι η διάχυση της θερμότητας.

10.2. ψύκτρα pin- μια πολύ αποτελεσματική ψύκτρα για συσκευές ημιαγωγών. Για την κατασκευή του απαιτείται φύλλο ντουραλουμίου πάχους 4-6 mm και σύρμα αλουμινίου διαμέτρου 3-5 mm.
Στην επιφάνεια της προεπεξεργασμένης πλάκας ψυγείου, οι οπές για τους πείρους, τα καλώδια των τρανζίστορ (ή των διόδων) και οι βίδες στερέωσης επισημαίνονται με μια κεντρική διάτρηση. Η απόσταση μεταξύ των κέντρων των οπών (βήμα) για τους πείρους στη σειρά και μεταξύ των σειρών πρέπει να είναι ίση με 2-2,5 διαμέτρους του χρησιμοποιούμενου σύρματος αλουμινίου. Η διάμετρος των οπών επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε το σύρμα να εισέρχεται σε αυτές με το μικρότερο δυνατό κενό. Στην πίσω πλευρά, οι οπές βυθίζονται σε βάθος 1-1,5 mm.
Ένας άξονας είναι κατασκευασμένος από μια χαλύβδινη ράβδο μήκους 80-100 mm και διαμέτρου V-10 mm, για την οποία ανοίγεται μια οπή με διάμετρο 0,1 mm μεγαλύτερη από τη διάμετρο του σύρματος στο άκρο της ράβδου. Το βάθος της οπής πρέπει να είναι ίσο με το ύψος των μελλοντικών ακίδων του ψυγείου.

Ρύζι. 10.1. Πρεσάρισμα για καρφίτσες ψυγείου

Στη συνέχεια κόβεται ο απαιτούμενος αριθμός κενών καρφίτσας. Για να γίνει αυτό, ένα κομμάτι σύρμα εισάγεται στην τρύπα του μανδρελιού και κόβεται με συρματοκόπτες έτσι ώστε το μήκος του άκρου που προεξέχει από τον άξονα να είναι 1-1,5 mm μεγαλύτερο από το πάχος της πλάκας. Ο άξονας συσφίγγεται σε μέγγενη με την τρύπα προς τα πάνω, εισάγεται στην τρύπα ένα τυφλό πείρου, στο προεξέχον άκρο της οποίας τοποθετείται μια πλάκα στην μπροστινή πλευρά και καρφώνεται με ελαφρά χτυπήματα σφυριού, προσπαθώντας να γεμίσει την εσοχή του αντιβυθίσματος. Έτσι, εγκαθίστανται όλες οι ακίδες.
Η ψύκτρα με πείρο μπορεί επίσης να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας έναν ελαφρώς διαφορετικό τρόπο εισαγωγής των ακίδων στις οπές της πλάκας βάσης. Κατασκευάζεται ένα χαλύβδινο πρεσάρισμα, το σχέδιο του οποίου για πείρους με διάμετρο 3 και μήκος έως 45 mm φαίνεται στο σχ. 10.1. Το τμήμα εργασίας της πτυχής πρέπει να σκληρύνει. Ο πείρος εισάγεται στην τρύπα στη βάση του ψυγείου, η βάση τοποθετείται στο αμόνι, τοποθετείται μια πτύχωση στην κορυφή του πείρου και χτυπιέται με ένα σφυρί. Γύρω από τον πείρο σχηματίζεται μια δακτυλιοειδής αυλάκωση και η ίδια η καρφίτσα είναι σφιχτά φυτεμένη στην τρύπα.
Εάν είναι απαραίτητο να φτιάξετε ένα καλοριφέρ διπλής όψης, τότε απαιτούνται δύο τέτοιες πτυχώσεις: εισάγεται ένας πείρος σε ένα από αυτά, τοποθετείται στο αμόνι με την τρύπα προς τα πάνω, η βάση του καλοριφέρ είναι τεντωμένη και η δεύτερη πτυχή τοποθετείται μπλουζα. Με ένα χτύπημα σφυριού στην επάνω πτυχή, ο πείρος στερεώνεται και από τις δύο πλευρές ταυτόχρονα. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η κατασκευή καλοριφέρ τόσο από κράματα αλουμινίου όσο και από κράματα χαλκού. Και τέλος, οι ακίδες μπορούν να εγκατασταθούν χρησιμοποιώντας συγκόλληση. Για να το κάνετε αυτό, πάρτε ως υλικό σύρμα χαλκού ή ορείχαλκου με διάμετρο 2-4 mm. Το ένα άκρο του πείρου επικασσιτερώνεται για μήκος μεγαλύτερο από το πάχος της πλάκας κατά 1-2 mm. Η διάμετρος των οπών στην πλάκα πρέπει να είναι τέτοια ώστε οι κονσερβοποιημένες ακίδες να χωρούν σε αυτές χωρίς ιδιαίτερη προσπάθεια.
Ροή υγρού εισάγεται στις οπές βάσης (Πίνακας 9.2), εισάγονται πείροι και καθένα από αυτά συγκολλάται με ένα ισχυρό συγκολλητικό σίδερο. Στο τέλος της εργασίας, το ψυγείο πλένεται με ασετόν.

Ρύζι. 10.2. Καλοριφέρ για ένα ισχυρό τρανζίστορ

10.3. Καλοριφέρ από φύλλο χαλκούΠάχος 1-2mm μπορεί να κατασκευαστεί για ισχυρά τρανζίστορ όπως P210, KT903 και άλλα σε παρόμοιες περιπτώσεις. Για να γίνει αυτό, κόβεται ένας κύκλος με διάμετρο 60 mm από χαλκό, σημειώνονται οπές στο κέντρο του τεμαχίου εργασίας για την τοποθέτηση του τρανζίστορ και των καλωδίων του. Στη συνέχεια, στην ακτινική κατεύθυνση, κόβεται ένας κύκλος με ψαλίδι για μέταλλο κατά 20 mm, χωρίζοντάς τον σε 12 μέρη κατά μήκος της περιφέρειας. Μετά την εγκατάσταση του τρανζίστορ, κάθε τομέας στρέφεται κατά 90° και κάμπτεται προς τα πάνω.

10.4. Καλοριφέρ για τρανζίστορ υψηλής ισχύοςτύπου KT903, KT908 και άλλα σε παρόμοιες περιπτώσεις μπορούν να κατασκευαστούν από φύλλο αλουμινίου πάχους 2 mm (Εικ. 10.2). Οι υποδεικνυόμενες διαστάσεις του ψυγείου παρέχουν το εμβαδόν της επιφάνειας ακτινοβολίας επαρκή για απαγωγή ισχύος στο τρανζίστορ έως και 16 W.

Ρύζι. 10.3. Καλοριφέρ για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος: a-scan; β- γενική άποψη

10.5. Καλοριφέρ για τρανζίστορ χαμηλής ισχύοςμπορεί να κατασκευαστεί από φύλλο κόκκινου χαλκού ή ορείχαλκου πάχους 0,5 mm σύμφωνα με τα σχέδια στο σχ. 10.3. Αφού γίνουν όλα τα κοψίματα, το κοπτικό τυλίγεται σε σωλήνα χρησιμοποιώντας έναν άξονα κατάλληλης διαμέτρου. Στη συνέχεια, το τεμάχιο εργασίας τοποθετείται σφιχτά στη θήκη του τρανζίστορ και πιέζεται με δακτύλιο ελατηρίου, έχοντας προηγουμένως λυγίσει τα πλευρικά αυτιά στερέωσης. Ο δακτύλιος είναι κατασκευασμένος από χαλύβδινο σύρμα με διάμετρο 0,5-1 mm. Αντί για δακτύλιο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια ταινία από σύρμα χαλκού. Στη συνέχεια, τα πλευρικά αυτιά κάμπτονται προς τα κάτω, τα εγχάρακτα "φτερά" του τεμαχίου εργασίας κάμπτονται προς τα έξω στην επιθυμητή γωνία - και το ψυγείο είναι έτοιμο.

10.6. Καλοριφέρ για τρανζίστορ σειρά KT315, KT361μπορεί να κατασκευαστεί από μια λωρίδα χαλκού, αλουμινίου ή κασσίτερου με πλάτος 2-3 mm περισσότερο από το πλάτος της θήκης του τρανζίστορ (Εικ. 10.4). Το τρανζίστορ είναι κολλημένο στο ψυγείο με εποξειδική ή άλλη κόλλα με καλή θερμική αγωγιμότητα. Για καλύτερη θερμική επαφή μεταξύ της θήκης του τρανζίστορ και του ψυγείου, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε τη βαφή από τη θήκη στα σημεία επαφής και να την τοποθετήσετε στο ψυγείο και να την κολλήσετε με το ελάχιστο δυνατό κενό. Τοποθετήστε το τρανζίστορ με την ψύκτρα στην πλακέτα, ως συνήθως, ενώ τα κάτω άκρα της ψύκτρας θα πρέπει να ακουμπούν πάνω στην πλακέτα. Εάν το πλάτος της λωρίδας είναι 7 mm και το ύψος του ψυγείου (από επικασσιτερωμένο φύλλο πάχους 0,35 mm) είναι 22 mm, τότε σε ισχύ διασκορπισμού 500 mW, η θερμοκρασία του ψυγείου στο σημείο όπου βρίσκεται το τρανζίστορ κολλημένο δεν υπερβαίνει τους 55 °C.

10,7. Εύθραυστη μεταλλική ψύκτραγια παράδειγμα, από φύλλο duralumin, κατασκευάζονται με τη μορφή ενός συνόλου πλακών (Εικ. 10.5). Κατά την κατασκευή παρεμβυσμάτων και πλακών ψυγείου, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν γρέζια στις άκρες των οπών και στις άκρες των πλακών. Οι επιφάνειες επαφής των παρεμβυσμάτων και των πλακών τρίβονται προσεκτικά σε λεπτόκοκκο γυαλόχαρτο, τοποθετώντας το σε ένα επίπεδο γυαλί. Εάν δεν απαιτείται η απομόνωση του περιβλήματος του τρανζίστορ από το περίβλημα της συσκευής, τότε το ψυγείο μπορεί να τοποθετηθεί στον τοίχο του περιβλήματος της συσκευής ή σε ένα εσωτερικό χώρισμα χωρίς μονωτικά παρεμβύσματα, γεγονός που εξασφαλίζει πιο αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας.

10.8. Δίοδοι τοποθέτησης τύπου D226 στο ψυγείοή σε ψύκτρα. Οι δίοδοι στερεώνονται με φλάντζα. Ο αγωγός καθόδου δαγκώνεται στην ίδια τη βάση και ο πυθμένας καθαρίζεται προσεκτικά σε λεπτόκοκκο γυαλόχαρτο μέχρι να επιτευχθεί μια καθαρή, ομοιόμορφη επιφάνεια. Εάν είναι απαραίτητο να φύγετε από τον ακροδέκτη της καθόδου, τότε ανοίγετε μια τρύπα στο ψυγείο για τον ακροδέκτη, το βερνίκι αφαιρείται από το κάτω μέρος με ασετόν και η άκρη (στεφάνι) της διόδου γεμίζεται προσεκτικά στο ίδιο επίπεδο με το κάτω μέρος για καλύτερη θερμική επαφή μεταξύ της διόδου και του ψυγείου.

10.9. Βελτίωση θερμικής επαφήςμεταξύ του τρανζίστορ και της ψύκτρας θα παρέχει περισσότερη απαγωγή ισχύος στο τρανζίστορ.
Μερικές φορές, ειδικά όταν χρησιμοποιείτε χυτά καλοριφέρ, είναι δύσκολο, και μερικές φορές ακόμη και αδύνατο, να αφαιρεθούν τα κελύφη και άλλα ελαττώματα της επιφάνειας στο σημείο της θερμικής επαφής (για να βελτιωθεί). Σε αυτή την περίπτωση, μια φλάντζα μολύβδου θα βοηθήσει. Η πλάκα μολύβδου τυλίγεται προσεκτικά ή ισιώνεται ανάμεσα σε δύο λείες επίπεδες ράβδους σε πάχος περίπου 10,5 mm και η φλάντζα κόβεται στο απαιτούμενο μέγεθος και σχήμα. Και οι δύο πλευρές του καθαρίζονται με λεπτόκοκκο γυαλόχαρτο, τοποθετημένο κάτω από το τρανζίστορ και το συγκρότημα συμπιέζεται σφιχτά με βίδες. Το παρέμβυσμα δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 1 mm, καθώς η θερμική αγωγιμότητα του μολύβδου είναι χαμηλή.

10.10. Μαύρισμα καλοριφέρ αλουμινίου.Για τη βελτίωση της απόδοσης μεταφοράς θερμότητας του ψυγείου, η επιφάνειά του γίνεται συνήθως ματ και σκούρα. Προσιτός τρόποςμαύρισμα - επεξεργασία του ψυγείου σε υδατικό διάλυμα χλωριούχου σιδήρου.
Για την παρασκευή του διαλύματος απαιτείται ίσος όγκος σκόνης χλωριούχου σιδήρου και νερού. Το ψυγείο καθαρίζεται από σκόνη, βρωμιά, απολιπαίνεται καλά με βενζίνη ή ακετόνη και βυθίζεται σε διάλυμα. Διατηρήστε το διάλυμα για 5-10 λεπτά. Το χρώμα του ψυγείου είναι σκούρο γκρι. Η επεξεργασία πρέπει να πραγματοποιείται σε καλά αεριζόμενο χώρο ή σε εξωτερικούς χώρους.

ΤΟ ΗΞΕΡΕΣ?

10.11. Το θερμικό καθεστώς των τρανζίστορ χαμηλής ισχύος μπορεί να διευκολυνθεί με την τοποθέτηση ενός torus ("τιμόνι") στη μεταλλική θήκη του τρανζίστορ - μια σπείρα στριμμένη από σύρμα χαλκού, ορείχαλκου ή μπρούτζου με διάμετρο 0,5-1,0 mm.
10.12. Μια καλή ψύκτρα μπορεί να είναι η μεταλλική θήκη της συσκευής ή τα εσωτερικά της διαφράγματα.
10.13. Η επιπεδότητα του μαξιλαριού της ψύκτρας ελέγχεται αλείφοντας τη βάση του τρανζίστορ με λίγη μπογιά και απλώνοντάς την στην επιφάνεια του μαξιλαριού. Προεξέχουσες περιοχές επαφής. τα τακάκια του καλοριφέρ θα βαφτούν.
10.14. Για να εξασφαλιστεί καλή θερμική επαφή, η επιφάνεια του τρανζίστορ δίπλα στο ψυγείο μπορεί να λιπαίνεται με λιπαντικό που δεν στεγνώνει, όπως η σιλικόνη. Αυτό θα μειώσει τη θερμική αντίσταση της επαφής κατά μιάμιση έως δύο φορές.
10.15. Για να βελτιωθούν οι συνθήκες ψύξης, το ψυγείο πρέπει να τοποθετηθεί έτσι ώστε να μην παρεμβαίνει στις ροές αέρα μεταφοράς: τα πτερύγια του ψυγείου είναι κάθετα και η πλευρά στην οποία βρίσκεται το τρανζίστορ πρέπει να βρίσκεται στο πλάι και όχι κάτω ή πάνω.

Υπάρχει μια τέτοια παράμετρος όπως η θερμική αντίσταση. Δείχνει πόσους βαθμούς θερμαίνεται ένα αντικείμενο αν απελευθερωθεί σε αυτό 1 W ισχύος. Δυστυχώς, αυτή η παράμετρος δίνεται σπάνια σε βιβλία αναφοράς τρανζίστορ. Για παράδειγμα, για ένα τρανζίστορ στη συσκευασία TO-5, η θερμική αντίσταση είναι 220°C ανά 1 W. Αυτό σημαίνει ότι εάν απελευθερωθεί ισχύς 1 watt στο τρανζίστορ, θα θερμανθεί κατά 220°C. Εάν επιτρέψουμε τη θέρμανση σε όχι περισσότερο από 100 ° C, για παράδειγμα, κατά 80 ° C σε σχέση με τη θερμοκρασία δωματίου, τότε παίρνουμε ότι δεν πρέπει να απελευθερωθούν περισσότερα από 80/220 \u003d 0,36 W στο τρανζίστορ. Στο μέλλον, θα θεωρήσουμε αποδεκτή τη θέρμανση του τρανζίστορ ή του θυρίστορ όχι περισσότερο από 80 ° C.

Υπάρχει ένας πρόχειρος τύπος για τον υπολογισμό της θερμικής αντίστασης μιας ψύκτρας Q = 50/ VS °C/W, (1) όπου S είναι η επιφάνεια της ψύκτρας, εκφρασμένη σε τετραγωνικά εκατοστά. Από εδώ, η επιφάνεια μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο S = 2.
Εξετάστε, ως παράδειγμα, τον υπολογισμό της θερμικής αντίστασης της δομής που φαίνεται στο σχήμα. Ο σχεδιασμός της ψύκτρας αποτελείται από 5 πλάκες αλουμινίου συναρμολογημένες σε συσκευασία. Ας υποθέσουμε ότι W = 20 cm, D = 10 cm και ύψος (δεν φαίνεται στο σχήμα) 12 cm, κάθε "προεξοχή" έχει επιφάνεια 10x12 = 120 cm2 και λαμβάνοντας υπόψη και τις δύο πλευρές 240 cm2. Δέκα "προεξοχές" έχουν επιφάνεια 2400 cm2 και η πλάκα έχει δύο πλευρές x 20 x 12 = 480 cm2. Σύνολο παίρνουμε S=2880 cm2. Σύμφωνα με τον τύπο (1), υπολογίζουμε Q=0,93°C/W. Με επιτρεπόμενη θέρμανση 80 ° C, λαμβάνουμε ισχύ διασποράς 80 / 0,93 \u003d 90 W.

Τώρα ας κάνουμε τον αντίστροφο υπολογισμό.
Ας υποθέσουμε ότι χρειάζεστε ένα τροφοδοτικό με τάση εξόδου 12 V και ρεύμα 10 A. Μετά τον ανορθωτή, έχουμε 17 V, επομένως, η πτώση τάσης στο τρανζίστορ είναι 5 V, που σημαίνει ότι η ισχύς σε αυτό είναι 50 W. Με επιτρεπτή θέρμανση στους 80°C, επιτυγχάνουμε την απαιτούμενη θερμική αντίσταση Q=80/50=1,6°C/W. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τον τύπο (2), προσδιορίζουμε S = 1000 cm2.

Βιβλιογραφία
Αρ. Κατασκευαστής 4/2000

Παρόμοια άρθρα

Συνδέσου με:

Τυχαία άρθρα

20.09.2014
Γενικές πληροφορίεςσχετικά με την ηλεκτρική καλωδίωση Η ηλεκτρική καλωδίωση είναι μια συλλογή από καλώδια και καλώδια με τα σχετικά εξαρτήματα, τις δομές στήριξης και προστασίας. Η κρυφή ηλεκτρική καλωδίωση έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την ανοιχτή καλωδίωση: είναι ασφαλέστερη και πιο ανθεκτική, προστατεύεται από μηχανικές βλάβες, υγιεινή και δεν γεμίζει τοίχους και οροφές. Αλλά είναι πιο ακριβό και πιο δύσκολο να αντικατασταθεί αν χρειαστεί. …
27.09.2014
Με βάση το K174UN7, είναι δυνατή η συναρμολόγηση όχι σύνθετη γεννήτριαμε 3 υπο-εύρη: 20…200, 200…2000 και 2000…20000Hz. Το POS καθορίζει τη συχνότητα των παραγόμενων ταλαντώσεων, είναι χτισμένο στα στοιχεία R1-R4 και C1-C6. Το κύκλωμα αρνητικής ανάδρασης που μειώνει τη μη γραμμική παραμόρφωση του σήματος και σταθεροποιεί το πλάτος του σχηματίζεται από μια αντίσταση R6 και μια λάμπα πυρακτώσεως H1. Με τις υποδεικνυόμενες βαθμολογίες του κυκλώματος ...

Περί προστασίας ηλεκτρικά κυκλώματααπό τη λάθος πολικότητα του τροφοδοτικού χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου, θυμήθηκα ότι είχα ένα άλυτο πρόβλημα για πολύ καιρό αυτόματη απενεργοποίησημπαταρία από Φορτιστήςόταν το τελευταίο απενεργοποιείται. Και έγινα περίεργος αν ήταν δυνατόν να εφαρμοστεί παρόμοια προσέγγιση σε άλλη περίπτωση, όπου επίσης, από αμνημονεύτων χρόνων, χρησιμοποιήθηκε μια δίοδος ως στοιχείο κλειδώματος.

Αυτό το άρθρο είναι ένας τυπικός οδηγός ποδηλασίας, γιατί. μιλά για την ανάπτυξη ενός κυκλώματος, η λειτουργικότητα του οποίου έχει εφαρμοστεί εδώ και καιρό σε εκατομμύρια έτοιμες συσκευές. Επομένως, το αίτημα δεν ισχύει για αυτό το υλικό ως κάτι εντελώς χρηστικό. Αντίθετα, είναι απλώς μια ιστορία για το πώς ηλεκτρονική συσκευή: από την συνειδητοποίηση της ανάγκης σε ένα λειτουργικό πρωτότυπο μέσα από όλα τα εμπόδια.

Για τι είναι όλο αυτό;

Όταν υπάρχει περιττή παροχή ρεύματος χαμηλής τάσης συνεχές ρεύμαο ευκολότερος τρόπος για να ενεργοποιήσετε μια μπαταρία μολύβδου-οξέος είναι ως buffer, ακριβώς παράλληλα με την πηγή ρεύματος, όπως γινόταν στα αυτοκίνητα πριν αποκτήσουν πολύπλοκους "εγκεφάλους". Η μπαταρία, αν και δεν λειτουργεί στην πιο βέλτιστη λειτουργία, είναι πάντα φορτισμένη και δεν απαιτεί καμία εναλλαγή ρεύματος όταν η τάση του δικτύου είναι απενεργοποιημένη ή ενεργοποιημένη στην είσοδο PSU. Παρακάτω, αναλυτικότερα για ορισμένα από τα προβλήματα μιας τέτοιας ένταξης και μια προσπάθεια επίλυσής τους.

Ιστορικό

Πριν από περίπου 20 χρόνια, αυτό το θέμα δεν ήταν στην ημερήσια διάταξη. Ο λόγος για αυτό ήταν το κύκλωμα ενός τυπικού τροφοδοτικού δικτύου (ή φορτιστή), το οποίο εμπόδιζε την αποφόρτιση της μπαταρίας στα κυκλώματα εξόδου της όταν η τροφοδοσία ήταν απενεργοποιημένη. Ας δούμε το απλούστερο κύκλωμαμπλοκ με ανόρθωση μισού κύματος:

Είναι προφανές ότι η ίδια δίοδος που διορθώνει την εναλλασσόμενη τάση της περιέλιξης του δικτύου θα εμποδίσει επίσης την εκφόρτιση της μπαταρίας στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή όταν η τάση τροφοδοσίας είναι απενεργοποιημένη. Το κύκλωμα γέφυρας ανορθωτή πλήρους κύματος, αν και κάπως λιγότερο προφανές, έχει ακριβώς τις ίδιες ιδιότητες. Και ακόμη και η χρήση ενός παραμετρικού ρυθμιστή τάσης με έναν ενισχυτή ρεύματος (όπως το ευρέως διαδεδομένο τσιπ 7812 και τα ανάλογα του) δεν αλλάζει την κατάσταση:

Πράγματι, αν κοιτάξετε ένα απλοποιημένο διάγραμμα ενός τέτοιου σταθεροποιητή, γίνεται σαφές ότι η διασταύρωση εκπομπού του τρανζίστορ εξόδου παίζει το ρόλο της ίδιας διόδου διακοπής, η οποία κλείνει όταν η τάση στην έξοδο του ανορθωτή αποτύχει και διατηρεί το φόρτιση μπαταρίας ασφαλής και υγιής.

Ωστόσο, σε τα τελευταία χρόνιατα πάντα έχουν αλλάξει. Τα τροφοδοτικά μετασχηματιστών με παραμετρική σταθεροποίηση έχουν αντικατασταθεί από πιο συμπαγείς και φθηνούς μετατροπείς τάσης AC/DC μεταγωγής, οι οποίοι έχουν πολύ υψηλότερη απόδοση και αναλογία ισχύος/βάρους. Αλλά με όλα τα πλεονεκτήματα, αυτά τα τροφοδοτικά έχουν ένα μειονέκτημα: τα κυκλώματα εξόδου τους έχουν ένα πολύ πιο περίπλοκο κύκλωμα, το οποίο συνήθως δεν παρέχει προστασία από τη ροή αντίστροφου ρεύματος από το δευτερεύον κύκλωμα. Ως αποτέλεσμα, όταν χρησιμοποιείτε μια τέτοια πηγή σε ένα σύστημα της μορφής "PSU -> buffer μπαταρία -> φορτίο", όταν η τάση δικτύου είναι απενεργοποιημένη, η μπαταρία αρχίζει να εκφορτίζεται εντατικά στα κυκλώματα εξόδου του PSU.

Ο απλούστερος τρόπος (δίοδος)

Η απλούστερη λύση είναι να χρησιμοποιήσετε μια δίοδο φραγμού Schottky που περιλαμβάνεται στο σπάσιμο του θετικού καλωδίου που συνδέει το PSU και την μπαταρία:

Ωστόσο, τα κύρια προβλήματα μιας τέτοιας λύσης έχουν ήδη εκφραστεί στο άρθρο που αναφέρθηκε παραπάνω. Επιπλέον, αυτή η προσέγγιση μπορεί να είναι απαράδεκτη λόγω του γεγονότος ότι μια μπαταρία μολύβδου-οξέος 12 volt χρειάζεται τάση τουλάχιστον 13,6 βολτ για να λειτουργήσει σε λειτουργία buffer. Και σχεδόν το μισό βολτ που πέφτει στη δίοδο μπορεί να κάνει αυτή την τάση εντελώς ανέφικτη σε συνδυασμό με το υπάρχον τροφοδοτικό (απλώς η περίπτωσή μου).

Όλα αυτά μας αναγκάζουν να αναζητήσουμε εναλλακτικούς τρόπους αυτόματης εναλλαγής, οι οποίοι θα πρέπει να έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες:

Μικρή πτώση τάσης προς τα εμπρός στην κατάσταση ενεργοποίησης.
Η ικανότητα να αντέχει, χωρίς σημαντική θέρμανση, το συνεχές ρεύμα που καταναλώνεται από τη μονάδα τροφοδοσίας από το φορτίο και την προσωρινή μπαταρία σε κατάσταση ενεργοποίησης.
Υψηλή αντίστροφη πτώση τάσης και χαμηλή αυτοκατανάλωση όταν είναι απενεργοποιημένη.
Κατάσταση κανονικά εκτός λειτουργίας, έτσι ώστε όταν μια φορτισμένη μπαταρία συνδέεται σε ένα σύστημα που είχε αρχικά απενεργοποιηθεί, να μην αρχίζει να αποφορτίζεται.
Αυτόματη μετάβαση στην κατάσταση ενεργοποίησης όταν εφαρμόζεται η τάση δικτύου, ανεξάρτητα από την παρουσία και το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας.
Η ταχύτερη αυτόματη μετάβαση στην κατάσταση απενεργοποίησης σε περίπτωση διακοπής ρεύματος.

Εάν η δίοδος ήταν μια ιδανική συσκευή, τότε θα πληρούσε όλες αυτές τις προϋποθέσεις χωρίς κανένα πρόβλημα, αλλά η σκληρή πραγματικότητα θέτει υπό αμφισβήτηση τα σημεία 1 και 2.

Αμελής λύση (ρελέ DC)

Κατά την ανάλυση των απαιτήσεων, όποιος έχει έστω και λίγο «γνώση» θα σκεφτεί να χρησιμοποιήσει ένα ηλεκτρομαγνητικό ρελέ για το σκοπό αυτό, το οποίο είναι ικανό να κλείνει φυσικά τις επαφές χρησιμοποιώντας ένα μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα ρεύμα ελέγχου στην περιέλιξη. . Και, πιθανότατα, θα σκιαγραφήσει ακόμη και κάτι τέτοιο σε μια χαρτοπετσέτα:

Σε αυτό το κύκλωμα, οι κανονικά ανοιχτές επαφές ρελέ κλείνουν μόνο όταν το ρεύμα διέρχεται από την περιέλιξη που είναι συνδεδεμένη στην έξοδο του τροφοδοτικού. Ωστόσο, εάν περάσετε από τη λίστα απαιτήσεων, αποδεικνύεται ότι αυτό το κύκλωμα δεν αντιστοιχεί στην παράγραφο 6. Εξάλλου, εάν οι επαφές του ρελέ ήταν κάποτε κλειστές, η απώλεια τάσης δικτύου δεν θα οδηγήσει στο άνοιγμά τους, για το λόγο αυτό ότι το τύλιγμα (και μαζί του όλο το κύκλωμα εξόδου του PSU) παραμένει συνδεδεμένο με την μπαταρία μέσω των ίδιων επαφών! Υπάρχει μια τυπική περίπτωση θετικής ανάδρασης, όταν το κύκλωμα ελέγχου συνδέεται απευθείας με το εκτελεστικό κύκλωμα, και ως αποτέλεσμα, το σύστημα αποκτά τις ιδιότητες μιας δισταθερής σκανδάλης.

Επομένως, μια τόσο αφελής προσέγγιση δεν είναι λύση στο πρόβλημα. Επιπλέον, αν αναλύσουμε λογικά την τρέχουσα κατάσταση, μπορούμε εύκολα να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι στο διάστημα «PSU -> buffer battery», υπό ιδανικές συνθήκες, δεν μπορεί να υπάρξει άλλη λύση από μια βαλβίδα που να μεταφέρει ρεύμα προς μία κατεύθυνση. Πράγματι, εάν δεν χρησιμοποιήσουμε κανένα εξωτερικό σήμα ελέγχου, τότε ανεξάρτητα από το τι κάνουμε σε αυτό το σημείο του κυκλώματος, οποιοδήποτε από τα στοιχεία μεταγωγής μας, μόλις ενεργοποιηθεί, θα κάνει την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την μπαταρία να μην διακρίνεται από την ηλεκτρική ενέργεια. που δημιουργείται από το μπλοκθρέψη.

Παράκαμψη (ρελέ AC)

Αφού συνειδητοποιήσει όλα τα προβλήματα της προηγούμενης παραγράφου, ένα άτομο που «ψαχνίζει» συνήθως έρχεται με μια νέα ιδέα να χρησιμοποιήσει το ίδιο το τροφοδοτικό ως αγώγιμη βαλβίδα μονής κατεύθυνσης. Γιατί όχι? Σε τελική ανάλυση, εάν το PSU δεν είναι αναστρέψιμη συσκευή και η τάση της μπαταρίας που παρέχεται στην έξοδό του δεν δημιουργεί τάση AC 220 βολτ στην είσοδο (όπως συμβαίνει στο 100% των περιπτώσεων πραγματικών κυκλωμάτων), τότε αυτή η διαφορά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σήμα ελέγχου για το στοιχείο μεταγωγής:

Λοταρία! Όλες οι απαιτήσεις πληρούνται και το μόνο που χρειάζεται για αυτό είναι ένα ρελέ ικανό να κλείνει τις επαφές όταν εφαρμόζεται τάση δικτύου. Αυτό μπορεί να είναι ένα ειδικό ρελέ AC με ονομαστική τάση δικτύου. Ή ένα συνηθισμένο ρελέ με το δικό του mini-PSU (εδώ αρκεί οποιοδήποτε κύκλωμα υποβιβασμού χωρίς μετασχηματιστή με απλό ανορθωτή).

Θα ήταν δυνατό να πανηγυρίσουμε τη νίκη, αλλά δεν μου άρεσε αυτή η απόφαση. Αρχικά, πρέπει να συνδέσετε κάτι απευθείας στο δίκτυο, κάτι που δεν είναι καλό από άποψη ασφάλειας. Δεύτερον, το γεγονός ότι αυτό το ρελέ πρέπει να αλλάζει σημαντικά ρεύματα, πιθανώς έως και δεκάδες αμπέρ, και αυτό κάνει το όλο σχέδιο να μην είναι τόσο ασήμαντο και συμπαγές όσο φαίνεται αρχικά. Και τρίτον, τι γίνεται με ένα τόσο βολικό τρανζίστορ πεδίου;

Πρώτη λύση (FET + μετρητής τάσης μπαταρίας)

Η αναζήτηση μιας πιο κομψής λύσης στο πρόβλημα με οδήγησε στη συνειδητοποίηση του γεγονότος ότι μια μπαταρία που λειτουργεί σε buffer mode με τάση περίπου 13,8 volt, χωρίς εξωτερική «επαναφόρτιση», χάνει γρήγορα την αρχική της τάση ακόμη και αν δεν υπάρχει φορτώνω. Εάν αρχίσει να εκφορτίζεται στο PSU, τότε στο πρώτο λεπτό του χρόνου χάνει τουλάχιστον 0,1 βολτ, το οποίο είναι υπεραρκετό για αξιόπιστη στερέωση από τον απλούστερο συγκριτή. Γενικά, η ιδέα είναι η εξής: η πύλη του FET μεταγωγής ελέγχεται από έναν συγκριτή. Μία από τις εισόδους σύγκρισης είναι συνδεδεμένη σε μια σταθερή πηγή τάσης. Η δεύτερη είσοδος συνδέεται με το διαιρέτη τάσης του τροφοδοτικού. Επιπλέον, ο λόγος διαίρεσης επιλέγεται έτσι ώστε η τάση στην έξοδο του διαιρέτη όταν το PSU είναι ενεργοποιημένο να είναι περίπου 0,1..0.2 βολτ υψηλότερη από την τάση της σταθεροποιημένης πηγής. Ως αποτέλεσμα, όταν το PSU είναι ενεργοποιημένο, η τάση από το διαχωριστή θα υπερισχύει πάντα, αλλά όταν το δίκτυο είναι απενεργοποιημένο, καθώς πέφτει η τάση της μπαταρίας, θα μειωθεί ανάλογα με αυτήν την πτώση. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η τάση στην έξοδο του διαιρέτη θα είναι μικρότερη από την τάση του σταθεροποιητή και ο συγκριτής θα διακόψει το κύκλωμα χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Ένα παράδειγμα διαγράμματος μιας τέτοιας συσκευής:

Όπως μπορείτε να δείτε, η άμεση είσοδος του συγκριτή συνδέεται με μια σταθερή πηγή τάσης. Η τάση αυτής της πηγής, κατ 'αρχήν, δεν είναι σημαντική, το κύριο πράγμα είναι να είναι εντός των επιτρεπόμενων τάσεων εισόδου του συγκριτή, αλλά είναι βολικό όταν είναι περίπου η μισή τάση της μπαταρίας, δηλαδή περίπου 6 βολτ. Η αντίστροφη είσοδος του συγκριτή συνδέεται με το διαιρέτη τάσης PSU και η έξοδος συνδέεται στην πύλη του τρανζίστορ μεταγωγής. Όταν η τάση στην ανεστραμμένη είσοδο υπερβαίνει αυτή της άμεσης εισόδου, η έξοδος σύγκρισης συνδέει την πύλη του FET με τη γείωση, προκαλώντας την ενεργοποίηση του τρανζίστορ και το κλείσιμο του κυκλώματος. Μετά από διακοπή ρεύματος, μετά από λίγο, η τάση της μπαταρίας πέφτει, μαζί με αυτήν πέφτει η τάση στην αντίστροφη είσοδο του συγκριτή και όταν είναι κάτω από το επίπεδο στην άμεση είσοδο, ο συγκριτής «σκίζει» την πύλη του τρανζίστορ από το έδαφος και έτσι να σπάσει το κύκλωμα. Στο μέλλον, όταν το τροφοδοτικό «ζωντανεύει» ξανά, η τάση στην ανεστραμμένη είσοδο θα ανέβει αμέσως σε ένα κανονικό επίπεδο και το τρανζίστορ θα ανοίξει ξανά.

Για πρακτική εφαρμογήΓια αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιήθηκε το τσιπ LM393 που έχω. Πρόκειται για ένα πολύ φθηνό (λιγότερο από δέκα σεντς στη λιανική), αλλά ταυτόχρονα οικονομικό και αρκετά καλή απόδοση διπλής σύγκρισης. Δέχεται τάσεις έως 36 βολτ, έχει λόγο μεταφοράς τουλάχιστον 50 V / mV και οι είσοδοι του έχουν αρκετά υψηλή σύνθετη αντίσταση. Το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο υψηλής ισχύος P-channel MOSFET FDD6685 χρησιμοποιήθηκε ως τρανζίστορ μεταγωγής. Μετά από πολλά πειράματα, αυτό πρακτικό σχήμαδιακόπτης:

Σε αυτό, η αφηρημένη πηγή μιας σταθερής τάσης αντικαθίσταται από έναν πολύ πραγματικό παραμετρικό σταθεροποιητή από μια αντίσταση R2 και μια δίοδο zener D1 και ο διαχωριστής κατασκευάζεται με βάση μια αντίσταση συντονισμού R1, η οποία σας επιτρέπει να ρυθμίσετε τον συντελεστή διαίρεσης στην επιθυμητή τιμή. Δεδομένου ότι οι είσοδοι του συγκριτή έχουν πολύ σημαντική σύνθετη αντίσταση, η αντίσταση απόσβεσης στον σταθεροποιητή μπορεί να είναι μεγαλύτερη από εκατό kOhm, γεγονός που ελαχιστοποιεί το ρεύμα διαρροής και ως εκ τούτου τη συνολική κατανάλωση της συσκευής. Η τιμή της αντίστασης συντονισμού δεν είναι καθόλου κρίσιμη και χωρίς συνέπειες για την απόδοση του κυκλώματος, μπορεί να επιλεγεί στην περιοχή από δέκα έως αρκετές εκατοντάδες kOhm. Λόγω του γεγονότος ότι το κύκλωμα εξόδου του συγκριτή LM393 είναι κατασκευασμένο σύμφωνα με ένα ανοιχτό κύκλωμα συλλέκτη, απαιτείται επίσης μια αντίσταση φορτίου R3 με αντίσταση αρκετών εκατοντάδων kOhm για τη λειτουργική του ολοκλήρωση.

Η ρύθμιση της συσκευής μειώνεται στη ρύθμιση της θέσης του κινητήρα με αντίσταση κοπής σε μια θέση στην οποία η τάση στο σκέλος 2 του μικροκυκλώματος υπερβαίνει εκείνη στο σκέλος 3 κατά περίπου 0,1..0,2 βολτ. Για να το ρυθμίσετε, είναι καλύτερα να μην μπείτε σε κυκλώματα υψηλής αντίστασης με ένα πολύμετρο, αλλά απλώς ρυθμίζοντας το ρυθμιστικό της αντίστασης στην κάτω (σύμφωνα με το διάγραμμα) θέση, συνδέστε το τροφοδοτικό (δεν συνδέουμε την μπαταρία ακόμα), και, μετρώντας την τάση στον πείρο 1 του μικροκυκλώματος, μετακινήστε την επαφή της αντίστασης προς τα πάνω. Μόλις η τάση πέσει απότομα στο μηδέν, προρύθμισημπορεί να θεωρηθεί ολοκληρωμένη.

Δεν πρέπει να προσπαθείτε να απενεργοποιείτε σε ελάχιστη διαφορά τάσης, γιατί αυτό θα οδηγήσει αναπόφευκτα σε εσφαλμένη λειτουργία του κυκλώματος. Σε πραγματικές συνθήκες, αντίθετα, είναι απαραίτητο να υποτιμηθεί σκόπιμα η ευαισθησία. Το γεγονός είναι ότι όταν το φορτίο είναι ενεργοποιημένο, η τάση στην είσοδο του κυκλώματος πέφτει αναπόφευκτα λόγω ατελούς σταθεροποίησης στο PSU και της πεπερασμένης αντίστασης των καλωδίων σύνδεσης. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στο γεγονός ότι μια υπερβολικά ευαίσθητη συσκευή θα θεωρήσει μια τέτοια διακοπή λειτουργίας ως διακοπή λειτουργίας του PSU και θα σπάσει το κύκλωμα. Ως αποτέλεσμα, το PSU θα συνδεθεί μόνο όταν δεν υπάρχει φορτίο και η μπαταρία θα πρέπει να λειτουργεί τον υπόλοιπο χρόνο. Είναι αλήθεια ότι όταν η μπαταρία είναι λίγο αποφορτισμένη, η εσωτερική δίοδος του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου θα ανοίξει και το ρεύμα από το PSU θα αρχίσει να ρέει στο κύκλωμα μέσω αυτού. Αλλά αυτό θα οδηγήσει σε υπερθέρμανση του τρανζίστορ και στο γεγονός ότι η μπαταρία θα λειτουργεί στη λειτουργία μακράς φόρτισης. Γενικά, η τελική βαθμονόμηση πρέπει να πραγματοποιείται υπό πραγματικό φορτίο, ελέγχοντας την τάση στον ακροδέκτη 1 του μικροκυκλώματος και αφήνοντας ένα μικρό περιθώριο αξιοπιστίας ως αποτέλεσμα.

Σημαντικά μειονεκτήματα αυτού του σχήματος είναι η σχετική πολυπλοκότητα της βαθμονόμησης και η ανάγκη να αντέξει την πιθανή απώλεια ισχύος της μπαταρίας προκειμένου να λειτουργήσει σωστά.

Το τελευταίο μειονέκτημα στοίχειωσε και μετά από κάποια σκέψη με οδήγησε στην ιδέα να μετρήσω όχι την τάση της μπαταρίας, αλλά απευθείας την κατεύθυνση του ρεύματος στο κύκλωμα.

Δεύτερη λύση (τρανζίστορ εφέ πεδίου + μετρητής κατεύθυνσης ρεύματος)

Κάποιος δύσκολος αισθητήρας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της κατεύθυνσης του ρεύματος. Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας Hall που καταγράφει το διάνυσμα μαγνητικού πεδίου γύρω από τον αγωγό και σας επιτρέπει να προσδιορίσετε όχι μόνο την κατεύθυνση, αλλά και την ισχύ του ρεύματος χωρίς να διακόψετε το κύκλωμα. Ωστόσο, λόγω της έλλειψης ενός τέτοιου αισθητήρα (και εμπειρίας με τέτοιες συσκευές), αποφασίστηκε να προσπαθήσουμε να μετρήσουμε το σημάδι της πτώσης τάσης στο κανάλι FET. Φυσικά, στην ανοιχτή κατάσταση, η αντίσταση του καναλιού μετριέται σε εκατοστά του ωμ (αυτή είναι η όλη ιδέα για αυτό), αλλά, ωστόσο, είναι αρκετά πεπερασμένη και μπορείτε να δοκιμάσετε να παίξετε σε αυτό. Ένα πρόσθετο επιχείρημα υπέρ αυτής της λύσης είναι η απουσία ανάγκης λεπτής προσαρμογής. Εξάλλου, θα μετρήσουμε μόνο την πολικότητα της πτώσης τάσης και όχι την απόλυτη τιμή της.

Σύμφωνα με τους πιο απαισιόδοξους υπολογισμούς, με αντίσταση ανοιχτού καναλιού του τρανζίστορ FDD6685 περίπου 14 mΩ και διαφορική ευαισθησία του συγκριτή LM393 από τη στήλη "min" των 50 V / mV, θα έχουμε πλήρη ταλάντευση τάσης 12 βολτ. στην έξοδο του συγκριτή σε ρεύμα διαμέσου του τρανζίστορ λίγο πάνω από 17 mA. Όπως μπορείτε να δείτε, η αξία είναι αρκετά πραγματική. Στην πράξη, θα πρέπει να είναι περίπου μια τάξη μεγέθους μικρότερο, επειδή η τυπική ευαισθησία του συγκριτή μας είναι 200 V/mV, η αντίσταση του καναλιού τρανζίστορ σε πραγματικές συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη την εγκατάσταση, είναι απίθανο να είναι μικρότερη από 25 mΩ , και η αιώρηση της τάσης ελέγχου στην πύλη δεν πρέπει να υπερβαίνει τα τρία volt.

Η αφηρημένη υλοποίηση θα μοιάζει κάπως έτσι:

Εδώ οι είσοδοι σύγκρισης συνδέονται απευθείας στον θετικό δίαυλο στις αντίθετες πλευρές του τρανζίστορ εφέ πεδίου. Όταν το ρεύμα διέρχεται από αυτό σε διαφορετικές κατευθύνσεις, οι τάσεις στις εισόδους του συγκριτή αναπόφευκτα θα διαφέρουν και το πρόσημο της διαφοράς θα αντιστοιχεί στην κατεύθυνση του ρεύματος και το μέγεθος στη δύναμή του.

Με την πρώτη ματιά, το κύκλωμα αποδεικνύεται εξαιρετικά απλό, αλλά εδώ υπάρχει πρόβλημα με την τροφοδοσία του συγκριτή. Βρίσκεται στο γεγονός ότι δεν μπορούμε να τροφοδοτήσουμε το μικροκύκλωμα απευθείας από τα ίδια κυκλώματα που πρέπει να μετρήσει. Σύμφωνα με το δελτίο δεδομένων, μέγιστη τάσηστις εισόδους του LM393 δεν πρέπει να είναι υψηλότερη από την τάση τροφοδοσίας μείον δύο βολτ. Εάν ξεπεραστεί αυτό το όριο, ο συγκριτής σταματά να παρατηρεί τη διαφορά τάσης μεταξύ της άμεσης και της αντίστροφης εισόδου.

Υπάρχουν δύο πιθανές λύσεις στο πρόβλημα. Το πρώτο, προφανές, είναι η αύξηση της τάσης τροφοδοσίας του συγκριτή. Το δεύτερο πράγμα που σου έρχεται στο μυαλό, αν το σκεφτείς λίγο, είναι να χαμηλώσεις εξίσου τις τάσεις ελέγχου χρησιμοποιώντας δύο διαχωριστές. Δείτε πώς μπορεί να μοιάζει:

Αυτό το σχέδιο αιχμαλωτίζει με την απλότητα και τη συνοπτικότητα του, αλλά, δυστυχώς, δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί στον πραγματικό κόσμο. Γεγονός είναι ότι έχουμε να κάνουμε με διαφορά τάσης μεταξύ των εισόδων σύγκρισης μόλις λίγων millivolt. Ταυτόχρονα, η εξάπλωση των αντιστάσεων των αντιστάσεων ακόμη και της υψηλότερης κατηγορίας ακρίβειας είναι 0,1%. Με την ελάχιστη αποδεκτή αναλογία διαίρεσης 2 προς 8 και μια λογική πλήρη αντίστασηΔιαιρέτης 10 kΩ, το σφάλμα μέτρησης θα φτάσει τα 3 mV, το οποίο είναι αρκετές φορές υψηλότερο από την πτώση τάσης στο τρανζίστορ σε ρεύμα 17 mA. Η χρήση «τριμερ» σε ένα από τα διαχωριστικά αποκλείεται για τον ίδιο λόγο, επειδή δεν είναι δυνατό να επιλεγεί η αντίστασή του με ακρίβεια μεγαλύτερη από 0,01% ακόμη και όταν χρησιμοποιείται αντίσταση πολλαπλών στροφών ακριβείας (συν , μην ξεχνάτε τη μετατόπιση χρόνου και θερμοκρασίας). Επιπλέον, όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω, θεωρητικά αυτό το κύκλωμα δεν πρέπει να βαθμονομηθεί καθόλου λόγω της σχεδόν «ψηφιακής» φύσης του.

Με βάση τα παραπάνω, στην πράξη υπάρχει μόνο μια επιλογή με αύξηση της τάσης τροφοδοσίας. Κατ 'αρχήν, αυτό δεν είναι ένα τέτοιο πρόβλημα, δεδομένου ότι υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός εξειδικευμένων μικροκυκλωμάτων που σας επιτρέπουν να δημιουργήσετε έναν μετατροπέα κλιμάκωσης για την επιθυμητή τάση με λίγα μόνο εξαρτήματα. Τότε όμως η πολυπλοκότητα της συσκευής και η κατανάλωσή της σχεδόν θα διπλασιαστεί, κάτι που θα θέλαμε να αποφύγουμε.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να δημιουργήσετε έναν μετατροπέα ενίσχυσης χαμηλής ισχύος. Για παράδειγμα, οι περισσότεροι ενσωματωμένοι μετατροπείς υποθέτουν τη χρήση μιας αυτοεπαγωγικής τάσης ενός μικρού επαγωγέα συνδεδεμένου σε σειρά με έναν διακόπτη "τροφοδοσίας" που βρίσκεται απευθείας στο τσιπ. Αυτή η προσέγγιση δικαιολογείται με μια σχετικά ισχυρή μετατροπή, για παράδειγμα, για την τροφοδοσία ενός LED με ρεύμα δεκάδων milliamps. Στην περίπτωσή μας, αυτό είναι σαφώς περιττό, επειδή είναι απαραίτητο να παρέχεται ρεύμα μόνο περίπου ενός milliamp. Ένα κύκλωμα διπλασιασμού τάσης DC με κλειδί ελέγχου, δύο πυκνωτές και δύο διόδους είναι πολύ πιο κατάλληλο για εμάς. Η αρχή της λειτουργίας του μπορεί να γίνει κατανοητή σύμφωνα με το σχήμα:

Την πρώτη στιγμή, όταν το τρανζίστορ είναι κλειστό, δεν συμβαίνει τίποτα ενδιαφέρον. Το ρεύμα από τη ράγα ισχύος μέσω των διόδων D1 και D2 εισέρχεται στην έξοδο, με αποτέλεσμα η τάση στον πυκνωτή C2 να είναι ακόμη ελαφρώς χαμηλότερη από την τάση που παρέχεται στην είσοδο. Ωστόσο, εάν το τρανζίστορ ανάψει, ο πυκνωτής C1 ρέει μέσω της διόδου D1 και το τρανζίστορ φορτίζει σχεδόν στην τάση τροφοδοσίας (μείον την εμπρόσθια πτώση κατά μήκος του D1 και του τρανζίστορ). Τώρα, αν κλείσουμε ξανά το τρανζίστορ, αποδεικνύεται ότι ο φορτισμένος πυκνωτής C1 είναι συνδεδεμένος σε σειρά με την αντίσταση R1 και το τροφοδοτικό. Ως αποτέλεσμα, η τάση του θα προστεθεί στην τάση του τροφοδοτικού και, έχοντας υποστεί κάποιες απώλειες στην αντίσταση R1 και στη δίοδο D2, θα φορτίσει το C2 σχεδόν στο διπλάσιο Uin. Μετά από αυτό, ολόκληρος ο κύκλος μπορεί να ξεκινήσει από την αρχή. Ως αποτέλεσμα, εάν το τρανζίστορ αλλάζει τακτικά και η εξαγωγή ενέργειας από το C2 δεν είναι πολύ μεγάλη, λαμβάνονται περίπου 20 βολτ από 12 βολτ με κόστος μόνο πέντε εξαρτημάτων (χωρίς να υπολογίζουμε το κλειδί), μεταξύ των οποίων δεν υπάρχει ούτε ένα περιέλιξη ή συνολικό στοιχείο.

Για να εφαρμόσουμε έναν τέτοιο διπλασιαστή, εκτός από τα στοιχεία που αναφέρονται ήδη, χρειαζόμαστε μια γεννήτρια ταλαντώσεων και το ίδιο το κλειδί. Μπορεί να φαίνεται ότι πρόκειται για πολλές λεπτομέρειες, αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι, γιατί έχουμε ήδη σχεδόν όλα όσα χρειαζόμαστε. Ελπίζω να μην έχετε ξεχάσει ότι το LM393 περιέχει δύο συγκριτές; Και το γεγονός ότι έχουμε χρησιμοποιήσει μόνο ένα από αυτά μέχρι στιγμής; Άλλωστε, ένας συγκριτής είναι και ενισχυτής, που σημαίνει ότι αν τον αγκαλιάσεις με ένα θετικό ανατροφοδότησηΜε εναλλασσόμενο ρεύμα, θα μετατραπεί σε γεννήτρια. Ταυτόχρονα, το τρανζίστορ εξόδου του θα ανοίγει και θα κλείνει τακτικά, παίζοντας τέλεια το ρόλο ενός κλειδιού διπλασιασμού. Να τι παίρνουμε όταν προσπαθούμε να εφαρμόσουμε τα σχέδιά μας:

Αρχικά, η ιδέα της τροφοδοσίας της γεννήτριας με την τάση που πραγματικά παράγει κατά τη λειτουργία μπορεί να φαίνεται μάλλον άγρια. Ωστόσο, αν ρίξετε μια πιο προσεκτική ματιά, μπορείτε να δείτε ότι αρχικά η γεννήτρια λαμβάνει ισχύ μέσω των διόδων D1 και D2, κάτι που είναι αρκετό για να ξεκινήσει. Αφού συμβεί η παραγωγή, ο διπλασιαστής αρχίζει να λειτουργεί και η τάση τροφοδοσίας αυξάνεται σταδιακά στα 20 βολτ περίπου. Αυτή η διαδικασία δεν διαρκεί περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο, μετά το οποίο η γεννήτρια, και μαζί της ο πρώτος συγκριτής, λαμβάνουν ισχύ που είναι σημαντικά υψηλότερη από την τάση λειτουργίας του κυκλώματος. Αυτό μας δίνει την ευκαιρία να μετρήσουμε απευθείας τη διαφορά τάσης μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης του τρανζίστορ πεδίου και να πετύχουμε τον στόχο μας.

Εδώ είναι το τελικό σχηματικό σχήμα του διακόπτη μας:

Δεν υπάρχει τίποτα να εξηγηθεί σε αυτό, όλα περιγράφονται παραπάνω. Όπως μπορείτε να δείτε, η συσκευή δεν περιέχει ούτε ένα στοιχείο συντονισμού και, εάν συναρμολογηθεί σωστά, αρχίζει να λειτουργεί αμέσως. Εκτός από τα ήδη γνωστά ενεργά στοιχεία, έχουν προστεθεί μόνο δύο δίοδοι, για τις οποίες μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιεσδήποτε δίοδοι χαμηλής κατανάλωσης με μέγιστη αντίστροφη τάση τουλάχιστον 25 βολτ και μέγιστο προς τα εμπρός ρεύμα 10 mA (για παράδειγμα, το ευρέως διαδεδομένο 1N4148, το οποίο μπορεί να συγκολληθεί από μια παλιά μητρική πλακέτα).

Αυτό το κύκλωμα δοκιμάστηκε σε breadboard, όπου αποδείχθηκε πλήρως λειτουργικό. Οι λαμβανόμενες παράμετροι είναι πλήρως συνεπείς με τις προσδοκίες: άμεση εναλλαγή και στις δύο κατευθύνσεις, καμία ανεπαρκής απόκριση όταν είναι συνδεδεμένο το φορτίο, η κατανάλωση ρεύματος από την μπαταρία είναι μόνο 2,1 mA.

Επισυνάπτεται επίσης μία από τις επιλογές διάταξης PCB. 300 dpi, προβολή από το πλάι των λεπτομερειών (άρα πρέπει να εκτυπώσετε μέσα καθρέφτης). Τρανζίστορ εφέ πεδίουτοποθετημένο στο πλάι των αγωγών.

Συναρμολογημένη συσκευή, πλήρως έτοιμη για εγκατάσταση:

Το εκτρέφω με τον παλιομοδίτικο τρόπο, έτσι αποδείχθηκε λίγο στραβό, αλλά παρ 'όλα αυτά, η συσκευή εκτελεί τακτικά τις λειτουργίες της σε ένα κύκλωμα με ρεύμα έως και 15 αμπέρ για αρκετές ημέρες χωρίς σημάδια υπερθέρμανσης.