Мощна транзисторна диагностична станция
В радиолюбителската практика при проектирането се използват използвани полеви и биполярни мощни високоволтови транзистори. Една проста проверка на междуелектродните връзки с омметър не винаги позволява да се определи тяхната работоспособност. Това устройство позволява при безопасно захранване да се тестват много параметри на транзисторите и да се отхвърлят.
Въведение: Основната неизправност в случай на повреда на радиоелектронни устройства е повредата на силовия транзистор в захранващите устройства. Пасивни и активни системи за защита на транзистора от импулсен шум, прилагане на препоръки за избор на индуктивни елементи, възстановяване на енергия.
Натрупването на енергия в магнитната верига и прехвърлянето й към товара става по време на периодите на превключване на ключовия транзистор. Използването на високоволтови мощни полеви и биполярни транзистори в едноциклични преобразуватели налага определени условия за тяхната диагностика преди инсталиране вместо повреден транзистор.
Устройството е предназначено за предварителна диагностика и бракуване на полеви и биполярни транзистори с права и обратна проводимост.
Тестови параметри : 1) определяне на работното състояние на изпитвания транзистор. 2) Определете коефициента на пренос на ток. 3) регулиране на мощността в товара чрез широчинно-импулсен контролер. 4) проучете температурните условия на празен ход и под товар. 5) Проучете изходната мощност спрямо честотата на инвертора. 6) тест за високо напрежение.
Изследването на транзисторите се извършва при намалено захранващо напрежение с галванична изолация от мрежата. Светодиодните и стрелковите контролни индикатори ви позволяват да определите техническото състояние на изпитвания транзистор.
Заимпулсно изследване на транзистора, веригата осигурява таймер в режим на генератор с биполярен изходен сигнал. Използването на захранване с плавна настройка на напрежението също намалява вероятността от повреда на радиоелементите на веригата и дава възможност за диагностика на транзистори в различни режими на захранващо напрежение.
За намаляване на смущенията, създавани от инвертора от страна на мрежата, е монтиран двусекционен филтър. Схемата на тестовата станция се основава на обратен импулсен инвертор. В режим на съхранение на енергия транзисторният ключ е затворен, когато мощността се прехвърли към товара, транзисторният ключ се отваря за кратко време.
Характеристики на уреда : Мрежово напрежение 220V Захранващо напрежение 12 -36 волта Честота на инвертора 5 - 23 kHz Максимален транзисторен ток 2A. Вид на транзистора - полев и биполярен. Режим - прекъсващ ток. Работен цикъл 1-100.
Устройството представлява еднотактов инвертор на напрежение с обратно включване на токоизправителния диод. Изходното напрежение се регулира чрез промяна на продължителността на отвореното състояние на ключовия транзистор на електронния ключ.
Основните компоненти на тестовия инвертор на мощния транзистор включват: - мрежов понижаващ токоизправител с филтър за шум на преобразувателя. - генератор на импулсен работен цикъл с контролер на ширината на импулса. - едноцикличен преобразувател на ключов транзистор. - усилвател на претоварване на защитната верига на ключовия транзистор. - стабилизиран регулатор на захранващото напрежение на инвертора. - изходен токоизправител на веригата за натоварване с филтър. - устройства за индикация на техническото състояние на изпитвания транзистор.
Описание на работата на елементите на схемата:
Генераторът на правоъгълни импулси е направен нааналогов интегриран таймер (1) на чип с общо предназначение DA1. Микросхемата има стабилна работа в широк диапазон от захранващи напрежения и има мощни изходи.
Използването на вграден таймер прави много лесно изпълнението на импулсен генератор. Процесът на зареждане-разреждане на външния кондензатор C1 протича циклично. Регулаторът на работния цикъл R1 ви позволява да променяте работния цикъл на импулсите на генератора. Зареждането на кондензатора C1 става през веригата VD1, R1, R2. Освобождаване през веригата R2R1VD2R4R3. Честотата на генератора не се променя. Регулира се само ширината на импулса.
Съотношението на интервала на високо ниво към пълния период се нарича работен цикъл или работен цикъл и зависи от времето за зареждане и разреждане на кондензатора C1. Инверторът използва осцилаторна верига с импулсен регулатор на работния цикъл, базиран на резистор R1 и кондензатор C1, и регулатор на честотата на преобразуване, базиран на резистор R5. Честотата на генератора се променя с промяна на напрежението на пин 5 на DA1 - модификации на нивото на напрежение на превключващите компаратори (праг). На изходи 3 и 7 на таймера DA1 сигналите са с противоположни нива, по-точно, когато изходът 3DA1 е висок, изходът 7DA1 е затворен, а когато изходът 3DA1 е нисък, изход 7 е отворен и късо към минуса на захранването.
Генераторът на импулси на таймера DA1 се захранва от стабилизатора DA2, необходимостта от инсталиране на който е да се намали напрежението на източника на захранване до паспортните стойности.
Транзисторният ключ на инвертора е направен на изследвания полев или биполярен мощен транзистор VT1. Клемите за свързване на транзистора се извеждат от външната страна на корпуса на устройството. Обозначение: ХТ1-К/С съответства на изхода на колектора на биполярен транзистор с обратна проводимост или на изтичане на полеви транзистор N-проводимост, XT2 –B/G база и порта, съответно, XT3-E/I емитер и източник, съответно. При проверка на транзистори с пряка проводимост изводите на XT1 и XT3 трябва да се сменят.
Импулс с положителна полярност от изхода 3DA1 през резистор R4 се подава към входа на изследвания транзистор VT1, транзисторът се отваря, токовият импулс преминава в първичната верига на трансформатора T3, трансформаторът влиза в режим на насищане. Проверката на транзисторите с директна проводимост се извършва по схемата: отваряне на транзистора през резистор R3 (захранване минус източник на захранване), затваряне - с високо ниво от изход 3 DA1 , В този случай трансформаторът T3 ще бъде в емитерната верига на изследвания транзистор с директна проводимост.
Обратното напрежение на първичната намотка на трансформатора Т3 се гаси от амортисьорната верига VD6, R10, C6. Диодът на токоизправител VD7 на вторичното напрежение, затворен по време на предния ход на импулса, се отваря по време на обратния ход и токът, създаден от енергията на трансформатора T3, натрупан в магнитната верига, влиза в товара - лампата EL1.
Светодиодният индикатор HL 2 и лампата ви позволяват визуално да определите наличието на напрежение при товара и мощността. Транзисторите VT1, VT2, поради краткосрочния тестов режим, не изискват мощни радиатори.
Инверторните вериги се захранват от стабилизиран източник на ток на трансформатор T2, токоизправител VD4 и изглаждащ филтър на кондензатори C5C8. Регулаторът на напрежението на транзистора VT2 ви позволява плавно да повишавате напрежението в инверторните вериги при определяне на характеристиките.
Светодиодът HL1 показва наличието на захранващо напрежение на инвертора. На входа на мрежовото устройство е инсталиран входен високочестотен филтър, кондензаторът C2 елиминира асиметричните смущения, дроселът на трансформатора T1 елиминира симетричнитесмущения, възникващи в процеса на преобразуване на енергия.
Намотките на трансформатора Т1 са навити в различни секции и включени във фаза.Следователно полученият магнитен поток в магнитната верига на индуктора е нула, което прави възможно използването на магнитната верига без магнитна междина. Дори при малък брой навивки такъв дросел има голямо съпротивление на симетричния ток на смущение (3).
Изходният високочестотен трансформатор Т3 е източник на смущения поради наличието на индуктивност на утечка и появата на пренапрежения. За да се намали нивото на смущения, първичната намотка на високочестотния трансформатор се шунтира от верига, състояща се от високоскоростен диод VD6 и натоварване - резистор R10 с филтърен кондензатор C6. Обратните удари на напрежението след изправяне от диода VD6 се използват като топлина на резистора R10.
Вторични напреженови вериги : Енергията на преобразувателя по време на обратната трансформация се изправя от мощен високочестотен диод VD7 с използване върху товара - лампа EL1. Кондензаторът C9 при паралелно свързване към диода VD7 елиминира импулсния шум по време на преобразуване на ток от диода. LED HL2 показва наличието на напрежение върху товара.
Радиокомпоненти: Във веригата се използват фабрично произведени радиокомпоненти, ние ще заменим аналоговия таймер NE555 с KR1006VI1. Ще заменим транзистора KT827B с композитен транзистор, състоящ се от KT312B и KT819B.
Трансформаторът T3 се използва от захранването на телевизор или монитор, можете също да използвате домашен трансформатор на феритен прът или пръстен 40 * 4 * 35. Броят на завъртанията на първичната намотка е 45-50 с диаметър 0,31 mm, тип PEL, вторичната е 15 навивки 3 * PEL 0,31. Предварително подгответе пръстена за жицата, като го увиете с лакирана кърпа.
Изходен трансформатор Т2захранване тип TN или CCI с мощност 100-120 вата, за вторично напрежение 32-36 волта при ток 1-3 ампера. Напрежението и контролът на напрежението във веригата се извършва с помощта на външен тестер или авометър. На предния панел са монтирани регулатори на коефициент на запълване - R1 и честота - R6, регулатор - светодиоди "Power" HL1, HL2, мрежов ключ -SA2 и предпазител FU1. Транзисторът VT2 се отстранява от печатната платка към отделен радиатор. Конекторите за свързване на транзистора VT1 се отстраняват от корпуса.
Ред на сглобяване : Тестовата инверторна верига на мощния транзистор е сглобена върху печатна платка от фибростъкло 115 * 65. Трансформаторът Т2 с филтър е монтиран отделно в корпуса. Настройката на устройството започва с проверка на окабеляването на веригата, напрежението на захранването, настройка на захранващото напрежение на инвертора.
Определяне на работното състояние на изследвания транзистор : Изследваният транзистор VT1 се свързва към клемите XT1-XT3 с посочените препоръки. светенето на светодиодите HL1 - HL2 се контролира, ако това се случи, транзисторът работи. Рязкото увеличение на тока или липсата му показва неправилна връзка или неизползваем транзистор.
Определяне на коефициента на пренос на ток : Входният ток на изпитвания транзистор е ограничен от резистори R3, R4. Яркостта на лампата зависи от усилването на транзистора.
Мощността в товара се контролира от резистора R1 - работният цикъл, докато мощността на товара ще се променя плавно.
Промяната на честотата на генератора също влияе върху мощността на инвертора, колкото по-висока е честотата, толкова по-висока е мощността при същите размери на импулсния трансформатор T3. Плавната промяна в честотния диапазон зависи от позицията на плъзгача на резистора R6 - "Честота".
Температурно изследванережим на изследвания транзистор без товар и под товар, се осъществява с контактен термометър - тестер тип 830. Температурата при продължително включване с ток 1000 mA не трябва да надвишава 65 градуса по Целзий.
Тестът за импулсно напрежение с високо напрежение се извършва непрекъснато, когато има преобразуване. Амплитудата на импулсното напрежение може да се определи с цифров тестер или осцилоскоп на преобразувателния трансформатор. Ако има междуелектродни микроразрушения в изследвания транзистор, високоволтовите импулси скоро ще деактивират напълно такъв транзистор, токът ще се увеличи рязко и в критично състояние веригата ще бъде изключена от защитните вериги.
Заключение: Изследванията, проведени с "инвертора за тестване на мощен транзистор", показаха надеждността на веригата. Напрежението на вторичната верига достигна 26 волта, без значително нагряване на тествания транзистор, при ниски честоти се наблюдава слабо скърцане на намотките на трансформатора.
Работното състояние на платката извън корпуса е на снимката.
Литература: 1) И. П. Шелестов. Радиолюбители: полезни схеми. Характеристики на използването на аналогови интегрални таймери.стр.108. Солон-Прес. Москва 2003. 2) С. Косенко. Характеристики на работата на индуктивни елементи в едноциклични преобразуватели. Радио No7, 2005, с. 30-32. 3) М. Дорофеев. Намаляване на нивото на смущения от импулсни захранвания. Радио No9, 2006, с. 38-40.