10.1. Namjena radijatora- uklanjanje topline iz poluvodičkih uređaja, što vam omogućava da smanjite temperaturu p-n spojeva i time smanjite njen utjecaj na radne parametre uređaja. Koriste se pločasti, rebrasti i pin radijatori.Za poboljšanje odvođenja toplote najbolje je poluprovodnički uređaj pričvrstiti direktno na radijator.Ako je potrebna električna izolacija uređaja od šasije, radijator se na šasiju pričvršćuje izolacijom brtve. Sposobnost radijatora da emituje toplotu zavisi od stepena crnila materijala (ili njegove površine) od kojeg je radijator napravljen:
Što je veći stepen crnila, efikasnije će biti rasipanje toplote.
10.2. Pin radijator-veoma efikasan hladnjak za poluprovodničke uređaje. Da biste ga napravili, potreban vam je lim od duraluminija debljine 4-6 mm i aluminijska žica promjera 3-5 mm.
Na površini prethodno obrađene radijatorske ploče, položaji rupa za pinove, tranzistorske (ili diodne) terminale i montažne vijke označeni su središnjim probojom. Udaljenost između središta rupa (razmak) za igle u nizu i između redova treba biti jednaka 2-2,5 puta prečniku upotrijebljene aluminijske žice. Promjer rupa je odabran tako da žica ulazi u njih s najmanjim mogućim razmakom. Na poleđini su rupe upuštene na dubinu od 1-1,5 mm.
Od čelične šipke dužine 80-100 mm i prečnika B-10 mm izrađuje se trn, za koji se na kraju šipke izbuši rupa prečnika 0,1 mm većeg od prečnika žice. Dubina rupe trebala bi biti jednaka visini budućih klinova radijatora.
Rice. 10.1. Krimper za klinove radijatora
Zatim se izrezuje potreban broj praznih iglica. Da biste to učinili, komad žice se umetne u rupu na trnu i odsječe rezačima žice tako da duljina kraja koji strši iz trna bude 1-1,5 mm veća od debljine ploče. Trn se stegne u škripac s rupom okrenutom prema gore, u rupu se umetne čionik, na čiji se izbočeni kraj postavlja ploča licem prema dolje i zakiva laganim udarcima čekića, pokušavajući ispuniti udubljeno udubljenje. Sve igle se postavljaju na ovaj način.
Hladnjak sa iglicama se također može napraviti korištenjem malo drugačijeg načina ugradnje pinova u rupe na osnovnoj ploči. Izrađuje se čelični preklop, čiji je crtež za igle promjera 3 i dužine do 45 mm prikazan na Sl. 10.1. Radni dio krimpa treba očvrsnuti. Zatik se ubacuje u rupu na bazi radijatora, postolje se postavlja na nakovanj, na vrh igle se stavlja krimp i udara se čekićem. Oko igle se formira prstenasti žljeb, a sam klin je čvrsto postavljen u rupu.
Ako je potrebno napraviti dvostrani radijator, tada će biti potrebna dva takva stezanja: u jedan od njih se umetne igla, postavljena na nakovanj s rupom okrenutom prema gore, baza radijatora je s navojem, a druga na vrh se stavlja krimp. Udaranjem čekićem po gornjoj pločici, klin se fiksira s obje strane odjednom. Ova metoda se može koristiti za proizvodnju radijatora i od aluminijskih i od legura bakra. Konačno, igle se mogu instalirati pomoću lemljenja. Da biste to učinili, koristite bakrenu ili mesinganu žicu promjera 2-4 mm kao materijal. Jedan kraj igle je kalajisan na dužinu veću od debljine ploče za 1-2 mm. Promjer rupa na ploči treba biti takav da se kalajisane igle uklapaju u njih bez puno napora.
Tečni fluks se ubrizgava u rupe na bazi (tabela 9.2), ubacuju se pinovi i svaki od njih se lemi snažnim lemilom. Na kraju rada radijator se ispere acetonom.
Rice. 10.2. Rashladni element za snažan tranzistor
10.3. Radijator od bakra Debljine 1-2 mm mogu se napraviti za moćne tranzistore kao što su P210, KT903 i drugi u sličnim pakovanjima. Da biste to učinili, iz bakra je izrezan krug promjera 60 mm, a u sredini radnog komada su označene rupe za pričvršćivanje tranzistora i njegovih vodova. Zatim, u radijalnom smjeru, krug se isječe 20 mm metalnim škarama, dijeleći ga na 12 dijelova po obodu. Nakon ugradnje tranzistora, svaki sektor se okreće za 90° i savija prema gore.
10.4. Radijator za snažne tranzistore tip KT903, KT908 i drugi u sličnim slučajevima mogu se izraditi od aluminijumskog lima debljine 2mm (sl. 10.2). Navedene dimenzije radijatora osiguravaju površinu zračenja dovoljnu za disipaciju snage na tranzistoru do 16 W.
Rice. 10.3. Radijator za tranzistor male snage: a-scan; b - opšti pogled
10.5. Radijator za tranzistore male snage može se napraviti od lima crvenog bakra ili mesinga debljine 0,5 mm u skladu sa crtežima na sl. 10.3. Nakon što su svi rezovi napravljeni, razvrtač se namota u cijev pomoću trna odgovarajućeg promjera. Zatim se radni komad čvrsto postavlja na tijelo tranzistora i pritisne opružnim prstenom, prethodno savijajući bočne montažne uši. Prsten je napravljen od čelična žica prečnika 0,5-1 mm. Umjesto prstena možete koristiti zavoj od bakrene žice. Zatim se bočne uši savijaju prema dolje, izrezano "perje" radnog komada savija se prema van do željenog kuta - i radijator je spreman.
10.6. Radijator za tranzistore serije KT315, KT361 može se napraviti od trake od bakra, aluminijuma ili kalaja širine 2-3 mm od širine kućišta tranzistora (slika 10.4). Tranzistor je zalijepljen u radijator epoksidnim ili drugim ljepilom dobre toplinske provodljivosti. Za bolji termički kontakt između kućišta tranzistora i radijatora, potrebno je ukloniti premaz boje sa kućišta na mjestima dodira, ugraditi ga u radijator i zalijepiti sa što manjim razmakom. Instalirajte tranzistor sa radijatorom na ploču, kao i obično, tako da donje ivice radijatora dodiruju ploču. Ako je širina trake 7 mm, a visina radijatora (od kalajisanog lima debljine 0,35 mm) 22 mm, tada se sa snagom disipacije od 500 mW temperatura radijatora na mjestu gdje je tranzistor zalijepljen ne prelazi 55°C.
10.7. Radijator od "lomljivog" metala, na primjer, od lima duralumin, napravljenog u obliku seta ploča (slika 10.5). Prilikom izrade brtvi i ploča radijatora potrebno je osigurati da na rubovima rupa i na rubovima ploča nema neravnina. Kontaktne površine brtvi i ploča pažljivo su brušene fino zrnatim brusnim papirom, stavljajući ga na ravno staklo. Ako nije potrebno izolirati kućište tranzistora od tijela uređaja, tada se radijator može montirati na zid tijela uređaja ili na unutarnju pregradu bez izolacijskih brtvi, što osigurava efikasniji prijenos topline.
10.8. Montaža dioda tipa D226 na radijator ili na ploči hladnjaka. Diode su pričvršćene pomoću prirubnice. Katodni terminal se odgrize na samom dnu, a dno se temeljito očisti sitnozrnatim brusnim papirom dok se ne dobije čista, ravna površina. Ako je potrebno napustiti katodni terminal, onda izbušite rupu u radijatoru za terminal, uklonite lak sa dna acetonom i pažljivo odbrusite stranu (obruč) diode u ravni sa dnom radi boljeg termičkog kontakta dioda sa radijatorom.
10.9. Poboljšan termički kontakt između tranzistora i hladnjaka će osigurati veće rasipanje snage na tranzistoru.
Ponekad, posebno kada se koriste liveni radijatori, uklanjanje šupljina i drugih površinskih nesavršenosti na mestu termičkog kontakta (kako bi se to poboljšalo) može biti teško, a ponekad i nemoguće. U ovom slučaju, olovna brtva će pomoći. Olovna ploča se pažljivo valja ili spljošti između dvije glatke ravne šipke do debljine od približno 10,5 mm i odstojnik se izrezuje na potrebnu veličinu i oblik. Obje strane su očišćene fino zrnatim brusnim papirom, ugrađenim ispod tranzistora i sklop je čvrsto stisnut vijcima. Zaptivka ne bi trebalo da bude deblja od 1 mm, jer je toplotna provodljivost olova niska.
10.10. Zacrnjenje aluminijumskih radijatora. Da bi se povećala efikasnost prijenosa topline radijatora, njegova površina je obično mat i tamna. Pristupačan način zacrnjenje - tretman radijatora u vodenoj otopini željeznog klorida.
Za pripremu otopine potrebna je jednaka količina praha željeznog klorida i vode. Radijator se očisti od prašine i prljavštine, temeljito odmasti benzinom ili acetonom i uroni u otopinu. Držite u rastvoru 5-10 minuta. Boja radijatora je tamno siva. Obrada se mora obaviti u dobro provetrenom prostoru ili na otvorenom.
DA LI STE ZNALI?
10.11.
Toplinski režim tranzistora male snage može se ublažiti postavljanjem torusa („upravljača“) na metalno tijelo tranzistora - spirale upletene od bakrene, mesingane ili brončane žice promjera 0,5-1,0 mm.
10.12.
Dobar radijator može biti metalno tijelo uređaja ili njegove unutrašnje pregrade.
10.13.
Ravnost kontakt podloga Radijator se provjerava tako što se bazu tranzistora namaže s malo boje i nanese na površinu kontaktne pločice. Izbočena područja kontakta. Jastučići hladnjaka će biti obojeni.
10.14.
Da bi se osigurao dobar termički kontakt, površina tranzistora pored hladnjaka može se podmazati mazivom koji se ne suši, kao što je silikon. To će smanjiti toplinski otpor kontakta za jedan i pol do dva puta.
10.15.
Da bi se poboljšali uslovi hlađenja, radijator mora biti postavljen tako da ne ometa konvekcijske tokove vazduha: rebra radijatora su vertikalna, a strana na kojoj se nalazi tranzistor treba da bude sa strane, a ne ispod ili iznad.
O zaštiti električni dijagrami od pogrešnog polariteta napajanja pomoću tranzistora s efektom polja, sjetio sam se da već dugo imam neriješen problem automatskog isključivanja baterije iz punjača kada je potonji bez napona. I postao sam znatiželjan da li je moguće primijeniti sličan pristup u drugom slučaju, gdje se od pamtivijeka dioda koristila i kao element za zatvaranje.
Ovaj članak je tipičan vodič za izgradnju bicikala, jer... govori o razvoju kola čija je funkcionalnost odavno implementirana u milione gotovih uređaja. Stoga zahtjev ne tretira ovaj materijal kao nešto potpuno utilitarno. Umjesto toga, to je jednostavno priča o tome kako se rađa elektronički uređaj: od prepoznavanja potrebe do prototipa koji radi kroz sve prepreke.
čemu sve ovo?
Kada rezervišete niskonaponsko jednosmerno napajanje, najlakši način da se uključi olovno-kiselinska baterija je kao bafer, jednostavno paralelno sa napajanjem iz mreže, kao što se radilo u automobilima pre nego što su imali složen mozak. Iako baterija ne radi u najoptimalnijem načinu rada, ona je uvijek napunjena i ne zahtijeva nikakvo uključivanje napajanja kada je mrežni napon na ulazu napajanja isključen ili uključen. U nastavku ćemo detaljnije govoriti o nekim od problema ovakvog uključivanja i pokušaju njihovog rješavanja.Pozadina
Prije samo 20 godina takvo pitanje nije bilo na dnevnom redu. Razlog za to je bio strujni krug tipičnog mrežnog napajanja (ili punjača), koji je sprečavao da se baterija isprazni do svojih izlaznih kola kada je mrežni napon isključen. da vidimo najjednostavnija šema blok sa poluvalnim ispravljanjem:Sasvim je očito da će ista dioda koja ispravlja naizmjenični napon mrežnog namota također spriječiti pražnjenje baterije na sekundarnom namotu transformatora kada je mrežni napon isključen. Punovalni mostni ispravljački krug, iako nešto manje očigledan, ima potpuno ista svojstva. Čak i upotreba parametarskog stabilizatora napona sa strujnim pojačalom (kao što je široko rasprostranjeni mikro krug 7812 i njegovi analozi) ne mijenja situaciju:
Doista, ako pogledate pojednostavljeni krug takvog stabilizatora, postaje jasno da emiterski spoj izlaznog tranzistora igra ulogu iste diode za zatvaranje, koja se zatvara kada se izgubi napon na izlazu ispravljača i zadržava napunjenost baterije netaknuta.
Međutim, posljednjih godina sve se promijenilo. Transformatorska napajanja sa parametarskom stabilizacijom zamijenjena su kompaktnijim i jeftinijim prekidačkim AC/DC naponskim pretvaračima, koji imaju mnogo veću efikasnost i omjer snaga/težina. Ali uz sve prednosti, ova napajanja imaju jedan nedostatak: njihova izlazna kola imaju mnogo složeniji dizajn kola, koji obično ne pruža nikakvu zaštitu od povratnog toka struje iz sekundarnog kola. Kao rezultat toga, kada se takav izvor koristi u sistemu oblika "BP -> bafer baterija -> opterećenje", kada je mrežni napon isključen, baterija se počinje intenzivno prazniti u izlazne krugove napajanja.
Najjednostavniji način (dioda)
Najjednostavnije rješenje je korištenje diode s Schottky barijerom spojenom na pozitivnu žicu koja povezuje napajanje i bateriju:
Međutim, glavni problemi takvog rješenja već su izneseni u gore navedenom članku. Osim toga, ovaj pristup može biti neprihvatljiv zbog činjenice da 12-voltna olovno-kiselinska baterija zahtijeva napon od najmanje 13,6 volti za rad u pufer modu. A skoro pola volta koji padne na diodu može učiniti ovaj napon jednostavno nedostižnim u kombinaciji sa postojećim napajanjem (upravo moj slučaj).
Sve nas to tjera da tražimo alternativne načine automatskog prebacivanja, koji bi trebali imati sljedeća svojstva:
- Mali pad napona kada je uključen.
- Sposobnost da izdrži, bez značajnog zagrijavanja, jednosmjernu struju koju troši iz napajanja od strane opterećenja i međuspremne baterije kada je uključen.
- Visok obrnuti pad napona i niska vlastita potrošnja u isključenom stanju.
- Normalno isključeno stanje, tako da kada se napunjena baterija poveže na sistem koji je prvobitno bez napona, ne počne da se prazni.
- Automatski prijelaz u uključeno stanje kada se priključi mrežni napon, bez obzira na prisutnost i nivo napunjenosti baterije.
- Najbrži mogući automatski prijelaz u isključeno stanje u slučaju nestanka struje.
Naivno rješenje (DC relej)
Prilikom analize zahtjeva, svako ko je makar i malo "upoznat" doći će na ideju da u tu svrhu koristi elektromagnetni relej, koji je sposoban fizički zatvoriti kontakte pomoću magnetsko polje, koju stvara kontrolna struja u namotaju. I vjerovatno će čak i naškrabati nešto ovako na salvetu:
U ovom krugu, normalno otvoreni kontakti releja zatvaraju se samo kada struja teče kroz namotaj spojen na izlaz napajanja. Međutim, ako prođete kroz listu zahtjeva, ispada da ovaj krug ne odgovara točki 6. Uostalom, ako su kontakti releja jednom bili zatvoreni, gubitak mrežnog napona neće dovesti do njihovog otvaranja iz razloga što namotaj (a sa njim i cijeli izlazni krug napajanja) ostaje spojen na bateriju preko istih kontakata! Postoji tipičan slučaj pozitivne povratne sprege, kada upravljačko kolo ima direktnu vezu sa izvršnim krugom, i kao rezultat, sistem dobija svojstva bistabilnog okidača.
Dakle, takav naivan pristup nije rješenje problema. Štaviše, ako logično analizirate trenutnu situaciju, lako možete doći do zaključka da u intervalu “BP -> bafer baterija”, u idealnim uslovima, nijedno drugo rešenje osim ventila koji vodi struju u jednom pravcu jednostavno ne može biti. Zaista, ako ne koristimo nikakav vanjski kontrolni signal, onda bez obzira što radimo u ovoj točki u krugu, bilo koji od naših sklopnih elemenata, jednom uključen, učinit će da se električna energija koju stvara baterija ne razlikuje od električne energije koju stvara baterija. napajanje.
Kružni tok (AC relej)
Nakon što shvati sve probleme iz prethodne tačke, osoba koja “prekopava” obično dolazi na novu ideju o korištenju samog napajanja kao jednosmjernog provodnog ventila. Zašto ne? Uostalom, ako napajanje nije reverzibilni uređaj, a napon baterije koji se dovodi na njegov izlaz ne stvara naizmjenični napon od 220 volti na ulazu (kao što se događa u 100% slučajeva u stvarnim krugovima), tada ova razlika može koristiti kao kontrolni signal za sklopni element:
Bingo! Svi zahtjevi su ispunjeni i jedino što je potrebno za to je relej koji može zatvoriti kontakte kada se na njega dovede mrežni napon. Ovo može biti poseban AC relej dizajniran za mrežni napon. Ili običan relej s vlastitim mini napajanjem (ovdje je dovoljan bilo koji niz bez transformatora s jednostavnim ispravljačem).
Mogli smo da slavimo pobedu, ali mi se ova odluka nije svidela. Prvo, potrebno je nešto povezati direktno na mrežu, što nije dobro sa sigurnosne tačke gledišta. Drugo, činjenica da ovaj relej mora prebacivati značajne struje, vjerovatno do nekoliko desetina ampera, a to čini cijeli dizajn ne tako trivijalnim i kompaktnim kao što se u početku moglo činiti. I treće, šta je sa tako pogodnim tranzistorom sa efektom polja?
Prvo rješenje (FET + mjerač napona baterije)
Potraga za elegantnijim rješenjem problema dovela me je do spoznaje da baterija koja radi u bafer modu na naponu od oko 13,8 volti, bez vanjskog „dopunjavanja“, brzo gubi svoj izvorni napon čak i u odsustvu opterećenja. . Ako se počne prazniti na napajanju, tada u prvoj minuti gubi najmanje 0,1 volta, što je više nego dovoljno za pouzdano fiksiranje jednostavnim komparatorom. Generalno, ideja je sledeća: kapija komutacionog tranzistora sa efektom polja kontroliše se komparatorom. Jedan od ulaza komparatora povezan je sa stabilnim izvorom napona. Drugi ulaz je spojen na razdjelnik napona napajanja. Štaviše, koeficijent podjele je odabran tako da napon na izlazu razdjelnika kada je napajanje uključeno bude približno 0,1...0,2 volta veći od napona stabiliziranog izvora. Kao rezultat toga, kada je napajanje uključeno, napon iz razdjelnika će uvijek prevladati, ali kada je mreža bez napona, kako napon baterije pada, on će se smanjiti proporcionalno ovom padu. Nakon nekog vremena, napon na izlazu razdjelnika bit će manji od napona stabilizatora i komparator će prekinuti strujni krug pomoću tranzistora s efektom polja.Približan dijagram takvog uređaja:
Kao što vidite, direktni ulaz komparatora povezan je sa izvorom stabilnog napona. Napon ovog izvora u principu nije bitan, glavna stvar je da je unutar dozvoljenih ulaznih napona komparatora, ali je zgodno kada je otprilike polovina napona baterije, odnosno oko 6 volti. Inverzni ulaz komparatora je spojen na djelitelj napona napajanja, a izlaz je spojen na gejt komutacijskog tranzistora. Kada napon na inverznom ulazu premaši onaj na prednjem ulazu, izlaz komparatora povezuje kapiju tranzistora sa efektom polja na masu, uzrokujući da se tranzistor uključi i završi kolo. Nakon isključivanja mreže, nakon nekog vremena opada napon baterije, zajedno s njim opada i napon na inverznom ulazu komparatora, a kada je ispod nivoa na direktnom ulazu, komparator „čupa“ gejt tranzistora od uzemljenje i time prekida strujni krug. Nakon toga, kada napajanje ponovo "oživi", napon na inverznom ulazu će trenutno porasti na normalan nivo i tranzistor će se ponovo otvoriti.
Za praktičnu implementaciju ovog kola koristio sam LM393 čip koji sam imao. Ovo je vrlo jeftin (manje od deset centi u maloprodaji), ali u isto vrijeme ekonomičan i ima prilično dobre karakteristike, dvostruki komparator. Omogućava napone napajanja do 36 volti, ima koeficijent prijenosa od najmanje 50 V/mV, a njegovi ulazi imaju prilično visoku impedanciju. Prvi od komercijalno dostupnih P-kanalnih MOSFET-ova velike snage, FDD6685, uzet je kao prekidački tranzistor. Nakon nekoliko eksperimenata, izvedeno je sljedeće praktično sklopno kolo:
U njemu je apstraktni izvor stabilnog napona zamijenjen vrlo stvarnim parametarskim stabilizatorom koji se sastoji od otpornika R2 i zener diode D1, a razdjelnik je napravljen na osnovu trim otpornika R1, koji vam omogućava da prilagodite koeficijent podjele na željeni vrijednost. Budući da komparatorski ulazi imaju vrlo značajnu impedanciju, vrijednost otpora prigušivanja u stabilizatoru može biti veća od stotinu kOhma, što omogućava minimiziranje struje curenja, a time i ukupne potrošnje uređaja. Vrijednost trimming otpornika uopće nije kritična i može se odabrati u rasponu od deset do nekoliko stotina kOhma bez ikakvih posljedica za performanse kruga. Zbog činjenice da je izlazni krug komparatora LM393 izgrađen prema otvorenom kolektorskom krugu, za njegovo funkcionalno dovršenje potreban je i otpornik opterećenja R3 s otporom od nekoliko stotina kOhma.
Podešavanje uređaja se svodi na postavljanje klizača trimer otpornika na poziciju u kojoj napon na kraku 2 mikrokola prelazi napon na kraku 3 za otprilike 0,1...0,2 volta. Za postavljanje, bolje je ne koristiti multimetar u krugovima visoke impedancije, već jednostavno postavljanjem klizača otpornika na donji položaj (prema dijagramu), spojite napajanje (još ne povezujemo bateriju), i, mjereći napon na pinu 1 mikrokola, pomaknite kontakt otpornika prema gore. Čim napon naglo padne na nulu, prethodno podešavanje se može smatrati završenim.
Ne biste trebali težiti isključivanju s minimalnom razlikom napona, jer će to neizbježno dovesti do nepravilnog rada kruga. U realnim uslovima, naprotiv, morate namerno da smanjite osetljivost. Činjenica je da kada se opterećenje uključi, napon na ulazu kruga neizbježno pada zbog neidealne stabilizacije u napajanju i konačnog otpora spojnih žica. To može dovesti do činjenice da će pretjerano osjetljiv uređaj smatrati da je takav pad prekid napajanja i prekid strujnog kruga. Kao rezultat toga, napajanje će biti priključeno samo kada nema opterećenja, a baterija će morati raditi ostatak vremena. Istina, kada se baterija malo isprazni, unutarnja dioda tranzistora s efektom polja će se otvoriti i struja iz napajanja će početi teći u krug kroz nju. Ali to će dovesti do pregrijavanja tranzistora i do činjenice da će baterija raditi u dugotrajnom režimu nedovoljnog punjenja. Općenito, konačna kalibracija se mora provesti pod stvarnim opterećenjem, prateći napon na pinu 1 mikrokola i na kraju ostavljajući malu marginu za pouzdanost.
Značajni nedostaci ove šeme su relativna složenost kalibracije i potreba da se tolerišu potencijalni gubici energije baterije kako bi se osigurao ispravan rad.
Posljednji nedostatak me je proganjao i nakon nekog razmišljanja doveo me do ideje da mjerim ne napon baterije, već direktno smjer struje u kolu.
Drugo rješenje (tranzistor sa efektom polja + mjerač smjera struje)
Za mjerenje smjera struje mogao bi se koristiti neki pametan senzor. Na primjer, Hall senzor koji registruje vektor magnetskog polja oko vodiča i omogućava vam da odredite ne samo smjer, već i jačinu struje bez prekidanja strujnog kruga. Međutim, zbog nedostatka takvog senzora (i iskustva sa takvim uređajima), odlučeno je da se pokuša izmjeriti predznak pada napona na kanalu tranzistora s efektom polja. Naravno, u otvorenom stanju, otpor kanala se mjeri u stotinkama oma (za to je cijela ideja), ali je, ipak, prilično konačan i možete pokušati igrati na njemu. Dodatni argument u prilog ovakvom rješenju je da nema potrebe za finim podešavanjima. Mjerit ćemo samo polaritet pada napona, a ne njegovu apsolutnu vrijednost.Prema najpesimističnijim proračunima, sa otporom otvorenog kanala tranzistora FDD6685 od oko 14 mOhm i diferencijalnom osjetljivošću komparatora LM393 iz “min” stupca od 50 V/mV, imat ćemo pun napon od 12 volti. na izlazu komparatora sa strujom kroz tranzistor nešto preko 17 mA. Kao što vidite, vrijednost je sasvim realna. U praksi bi trebalo da bude otprilike za red veličine manje, jer je tipična osetljivost našeg komparatora 200 V/mV, otpor kanala tranzistora u realnim uslovima, uzimajući u obzir instalaciju, verovatno neće biti manji od 25 mOhm, a kolebanje upravljačkog napona na kapiji ne smije biti veće od tri volta.
Apstraktna implementacija bi izgledala otprilike ovako:
Ovdje su ulazi komparatora povezani direktno na pozitivnu magistralu na suprotnim stranama tranzistora sa efektom polja. Kada struja prođe kroz njega u različitim pravcima, naponi na ulazima komparatora će se neizbježno razlikovati, a predznak razlike će odgovarati smjeru struje, a veličina će odgovarati njenoj jačini.
Na prvi pogled, krug se ispostavlja izuzetno jednostavnim, ali ovdje nastaje problem s napajanjem komparatora. Leži u činjenici da ne možemo napajati mikrokolo direktno iz istih kola koje bi trebalo da meri. Prema podacima, maksimalni napon na ulazima LM393 ne bi trebao biti veći od napona napajanja minus dva volta. Ako se ovaj prag prekorači, komparator prestaje da primjećuje razliku u naponima na direktnom i inverznom ulazu.
Postoje dva potencijalna rješenja za ovaj problem. Prvi, očigledan, je povećanje napona napajanja komparatora. Druga stvar koja vam pada na pamet, ako malo razmislite, je da smanjite kontrolne napone podjednako koristeći dva razdjelnika. Evo kako bi to moglo izgledati:
Ova shema očarava svojom jednostavnošću i sažetošću, ali, nažalost, nije izvodljiva u stvarnom svijetu. Činjenica je da imamo posla s razlikom napona između ulaza komparatora od samo nekoliko milivolti. Istovremeno, širenje otpora otpornika čak i najviše klase tačnosti iznosi 0,1%. Sa minimalnim prihvatljivim omjerom podjele od 2 do 8 i razumnom impedancijom djelitelja od 10 kOhm, greška mjerenja će doseći 3 mV, što je nekoliko puta veće od pada napona na tranzistoru pri struji od 17 mA. Upotreba “tunera” u jednom od razdjelnika je eliminirana iz istog razloga, jer nije moguće odabrati njegov otpor s točnošću većom od 0,01% čak ni kada se koristi precizan višeokretni otpornik (plus ne zaboravite o vremenskim i temperaturnim promjenama). Osim toga, kao što je već gore napisano, teoretski ovo kolo uopće ne bi trebalo kalibrirati zbog njegove gotovo "digitalne" prirode.
Na osnovu svega rečenog, u praksi jedina preostala opcija je povećanje napona napajanja. U principu, to i nije toliki problem, s obzirom na to da postoji ogroman broj specijaliziranih mikro krugova koji vam omogućuju da napravite stepup pretvarač za potreban napon koristeći samo nekoliko dijelova. Ali tada će se složenost uređaja i njegova potrošnja gotovo udvostručiti, što bih želio izbjeći.
Postoji nekoliko načina da se napravi pojačivač male snage. Na primjer, većina integriranih pretvarača koristi samoindukcijski napon male induktorice povezane u seriju s prekidačem za napajanje koji se nalazi direktno na čipu. Ovaj pristup je opravdan za relativno moćnu konverziju, na primjer, za napajanje LED diode strujom od desetine miliampera. U našem slučaju, ovo je očigledno suvišno, jer trebamo osigurati struju od samo jednog miliampera. Za nas je mnogo prikladniji krug za udvostručenje istosmjernog napona pomoću kontrolnog prekidača, dva kondenzatora i dvije diode. Princip njegovog rada može se razumjeti iz dijagrama:
U prvom trenutku, kada se tranzistor isključi, ne događa se ništa zanimljivo. Struja iz sabirnice napajanja prolazi kroz diode D1 i D2 do izlaza, zbog čega je napon na kondenzatoru C2 čak i nešto niži od onog koji se dovodi na ulaz. Međutim, ako se tranzistor otvori, kondenzator C1, preko diode D1 i tranzistora, će se napuniti skoro do napona napajanja (minus direktni pad na D1 i tranzistoru). Sada, ako ponovo zatvorimo tranzistor, ispada da je napunjeni kondenzator C1 povezan serijski sa otpornikom R1 i izvorom napajanja. Kao rezultat toga, njegov napon će se dodati naponu izvora napajanja i, nakon što je pretrpio neke gubitke u otporniku R1 i diodi D2, napunit će C2 do gotovo udvostručenog Uin. Nakon toga, cijeli ciklus se može započeti ispočetka. Kao rezultat toga, ako se tranzistor redovno prebacuje, a izvlačenje energije iz C2 nije preveliko, od 12 volti dobijate oko 20 po cijeni od samo pet dijelova (ne računajući ključ), među kojima nema niti jednog namota. ili dimenzionalni element.
Za implementaciju takvog duplera, pored već navedenih elemenata, potreban nam je generator oscilacija i sam ključ. Možda se čini kao puno detalja, ali zapravo nije, jer već imamo gotovo sve što nam treba. Nadam se da niste zaboravili da LM393 sadrži dva komparatora? A šta je sa činjenicom da smo do sada koristili samo jedan od njih? Uostalom, komparator je i pojačalo, što znači da ako ga prihvatite pozitivnim povratne informacije By naizmjenična struja, pretvoriće se u generator. Istovremeno, njegov izlazni tranzistor će se redovno otvarati i zatvarati, savršeno obavljajući ulogu udvostručenog ključa. Evo šta dobijamo kada pokušamo da sprovedemo naš plan:
U početku, ideja o napajanju generatora naponom koji on zapravo proizvodi tokom rada može izgledati prilično divlja. Međutim, ako bolje pogledate, možete vidjeti da generator u početku dobiva struju preko dioda D1 i D2, što je dovoljno da se pokrene. Nakon što dođe do stvaranja, udvostruč počinje da radi, a napon napajanja se glatko povećava na približno 20 volti. Ovaj proces traje ne više od jedne sekunde, nakon čega generator, a zajedno s njim i prvi komparator, primaju snagu koja znatno premašuje radni napon kruga. Ovo nam daje priliku da direktno izmjerimo razliku napona na izvoru i odvodu tranzistora sa efektom polja i postignemo svoj cilj.
Evo konačnog dijagrama našeg prekidača:
Nema više šta da se objašnjava, sve je gore opisano. Kao što vidite, uređaj ne sadrži niti jedan element za podešavanje i, ako je pravilno sastavljen, odmah počinje raditi. Uz već poznate aktivne elemente, dodane su samo dvije diode, za koje možete koristiti bilo koju diodu male snage s maksimalnim povratnim naponom od najmanje 25 volti i maksimalnom strujom naprijed od 10 mA (na primjer, široko korišten 1N4148, koji se može odlemiti sa stare matične ploče).
Ovo kolo je testirano na matičnoj ploči, gdje se pokazalo da je potpuno funkcionalno. Dobijeni parametri u potpunosti odgovaraju očekivanjima: trenutno prebacivanje u oba smjera, bez neodgovarajućeg odziva pri priključenju opterećenja, potrošnja struje iz baterije je samo 2,1 mA.
Jedna od opcija rasporeda štampanih ploča je takođe uključena. 300 dpi, pogled sa strane na delove (zbog toga je potrebno da štampate u ogledalu). Tranzistor sa efektom polja je montiran na strani provodnika.
Sastavljen uređaj, potpuno spreman za ugradnju:
Spojio sam ga na starinski način, pa je ispao malo kriv, ali ipak uređaj već nekoliko dana redovno obavlja svoje funkcije u strujnom kolu do 15 ampera bez ikakvih znakova pregrijavanja.
O RADIJATORIMA
Hladnjak (radijator) za pojačalo snage igra važnu ulogu u njegovim radnim karakteristikama, određujući, prije svega, pouzdanost pojačala i, u pravilu, ima svoje karakteristike. Glavni su par:
-termalna otpornost
- prostor za hlađenje.
Ne ulazimo u duboku fiziku, toplotni otpor radijatora je brzina kojom će tačka grijanja prenijeti svoju toplinu na rashladne površine - rebra. Ovaj parametar se uzima u obzir prilično rijetko, zbog čega domaća pojačala često ne uspijevaju. Slika 18 šematski prikazuje procese zagrijavanja hladnjaka od prirubnice energetskog tranzistora.
Slika 18 Raspodjela topline unutar nosive baze hladnjaka.
Kada je debljina noseće baze 3 mm, toplota sa prirubnice brzo dolazi do zadnje strane, a zatim se prilično sporo širi, jer je debljina materijala premala. Kao rezultat toga, dolazi do dosta lokalnog grijanja, a rashladne ravni (rebra) ostaju hladne. Sa debljinom noseće osnove od 8 mm, toplina sa prirubnice mnogo sporije stiže do stražnje strane radijatora, jer je potrebno zagrijati dijelove radijatora u horizontalnoj ravni. Na taj način se zagrevanje odvija ravnomernije, a ravni hlađenja počinju da se zagrevaju ravnomernije.
Mogli bismo, naravno, iskopati gomilu formula i postaviti ih ovdje, ali ovo je previše "teška" matematika, pa ćemo se zadržati samo na približnim rezultatima proračuna.
Debljina noseće baze za AB pojačala treba da bude 1 mm za svakih 10 W izlazna snaga pojačala, ali ne manja od 2 mm. Za snage iznad 100 W, debljina noseće baze mora biti najmanje 9 mm + 1 mm za svakih 50 W preko 100 W. Za pojačivače snage sa višestepenim napajanjem (G i H), debljinu noseće baze treba izračunati na sličan način, ali kao početnu snagu treba uzeti snagu pojačala podijeljenu sa brojem nivoa snage.
|
POWER |
DEBLJINA |
KAKO IZRAČUNANO |
|
|
CLASS |
MINIMUM | ||
| 40 W / 10 = 4 mm | |||
| 40 W / 10 = 6 mm | |||
| 150 W - 100 W = 50 W prekoračenje granice od 100 W, dakle 9 mm + 1 mm = 10 mm | |||
| 300 W - 100 W = 200 W prekoračenje granice od 100 W, dakle 9 mm + (200 / 50) = 9 mm + 4 mm = 13 mm | |||
| 600 W - 100 W = 500 W prekoračenje granice od 100 W, dakle 9 mm + (500 / 50) = 9 mm + 10 mm = 19 mm | |||
| 900 W - 100 W = 800 W prekoračenje granice od 100 W, dakle 9 mm + (800 / 50) = 9 mm + 16 mm = 25 mm | |||
|
CLASS |
500 / 2 = 250 W - maksimalna snaga koju oslobađa jedan nivo, 250 - 100 = 150 - razlika između postolja 100 W, 150 / 50 = 3 - dodatna debljina baze 9 mm, 9 +3 = 12 mm debljine noseća osnova radijatora. | ||
| 1000 / 2 = 500, 500 - 100 = 400, 400 / 50 = 8, 9 + 8 = 17 mm | |||
| 2000 / = 1000, 1000- 100 = 900, 900 / 50 = 18, 9 + 18 = 27 mm | |||
Postepena priroda proračuna za snage iznad 100 W posljedica je činjenice da ovakva pojačala već koriste nekoliko paralelno povezanih tranzistora, koji ravnomjerno odvode toplinu na različitim mjestima noseće baze radijatora. Za klase G i H snaga se dijeli sa 2 jer se upravo zbog promjene napona napajanja (priključak drugog nivoa) smanjuje oslobođena snaga, koja se rasipa tek kada nivo signala dostigne određenu vrijednost.
Područje hlađenja izračunava se čisto matematički mjerenjem glavnih dimenzija radijatora - Slika 19.
Slika 20 Proračun površine hlađenja hladnjaka
U ovoj formuli:
a - debljina nosive podloge se udvostručuje jer ima kontakt sa rashladnim medijem (u ovom slučaju vazduhom) sa obe strane;
b i d - u suštini visina rebra, koriste se obje strane, jer obje imaju kontakt sa rashladnim medijem;
c - Širina vrha rebra može se zanemariti;
d je rastojanje između rebara hladnjaka;
e - dužina stražnje strane radijatora;
n je broj rebara na radijatoru;
h je visina radijatora.
Mogu se računati i pričvrsne izbočine i dodatne oseke, ali je po pravilu njihova površina zanemarljiva u odnosu na glavnu, pa se može zanemariti. Ova formula također ne uzima u obzir površinu krajeva rebara.
|
POWER |
RADIJATORSKA POVRŠINA AT |
RADIJATORSKA POVRŠINA AT |
|
| CLASS AB | |||
| KLASA G | |||
| KLASA H | |||
Ne treba se plašiti velikih rashladnih površina, jer aluminijumski lim 10 x 10 cm i debljine 0,5 cm ima ukupnu površinu hlađenja 10 x 10 = 100 cm2, dve strane, dakle 100 x 2 = 200 cm2 cm, plus 4 krajnje stranice površine 0,5 x 10 = 5 dodaje još 20 kvadratnih cm i kao rezultat dobijemo 200 + 20 = 220 cm, a radijator prikazan na slici 27 (dimenzije 17 x 5,5 x 11,5 cm) ima površina hlađenja od 3900 kvadratnih cm, tako da, osim toga, proračuni uključuju zagrijavanje radijatora do 80 stepeni pri sviranju najtvrđih kompozicija.
Na pitanje treba odgovoriti odmah ZAŠTO ZA NASTAVU G I H POVRŠINA RADIJATORA JE SKORO DVA PUTA MANJA I ZAŠTO G MANJE OD H?
Da biste dobili razumljiviji odgovor, vrijedi se vratiti na niz slika 7-13 i ponovo ga pročitati - maksimalna snaga se rasipa samo u trenucima kada izlazni signal prođe vrijednost amplitude jednaku polovini napona napajanja, u drugom u trenucima se ili povećava ili smanjuje. Kada se napaja na dva nivoa, rasipana snaga se povećava sve dok ne dostigne polovinu napajanja prvog "kata", zatim se smanjuje i, dostigavši vrijednost skoro jednaku napajanju prvog "kata", ponovo počinje rasti do maksimalno, budući da se drugi energetski sprat (klasa H) uključuje stepenasto, i 2 puta je veći od prvog „kata“. Međutim, nakon što je drugi „sprat“ uključen, snaga se smanjuje kako se povećava izlazni signal. Posljedično, u jednom poluperiodu sinusoidnog signala, konačni tranzistori će dva puta disipirati maksimalnu snagu, ali će ona premašiti vrijednost u odnosu na klasu AB samo za nekoliko posto. Za klasu G, procesi grijanja su nešto drugačiji od H, jer se spajanje drugog "kata" snage ne odvija u koracima, već glatko i rasipana snaga terminalnih tranzistora je raspoređena, iako ne ravnomjerno - treći " pod” ima veće opterećenje od prvog. Sve dok amplituda izlaznog signala ne dostigne vrednost uključivanja drugog sprata, terminalni tranzistori rade u normalnom režimu, a kada je drugi sprat uključen, troše snagu, ali ne značajno, jer se po pravilu očekivana razlika između prvog i drugog sprata je 15-18 V. kada su tranzistori drugog sprata uključeni najveća snaga Oni su ti koji se rasipaju i to se događa u trenutku kada su uključeni, a kako se amplituda izlaznog signala povećava, disipirana snaga se smanjuje. Drugim riječima, površina hlađenja pojačala G je manja od H upravo zbog činjenice da se oslobađanje topline događa na različitim mjestima radijatora - dok prvi sprat radi, neki tranzistori se zagrijavaju, čim se drugi kat pali se oni počinju da se hlade, a ostali tranzistori koji se nalaze na drugom mestu zagrevaju radijator.
Ako ne postoji radijator sa odgovarajućim prostorom za hlađenje, onda možete koristiti prisilno hlađenje ugradnjom ventilatora iz računarske opreme na radijatore (slika 21).
Slika 21 Izgled kompjuterski ventilatori
Prilikom kupovine ventilatora obratite pažnju na natpise na njihovim naljepnicama. Osim proizvođača, ventilatori ukazuju na napon i potrošnju struje, što određuje performanse ventilatora. Na slici 22, lijevo je tihi motor male brzine (struja 0,08A), koji se gotovo ne čuje, ali koji također proizvodi prilično slab tok hlađenja, a desno je brujaći vjetropuhač (potrošnja struje 0,3A) . Preporučuje se upotreba ventilatora visokih performansi za pojačala snage, jer se performanse uvijek mogu smanjiti smanjenjem brzine rotacije (smanjenjem napona napajanja), ali nije uvijek moguće povećati je, tačnije, vrlo rijetko. Postoji nekoliko opcija za kontrolu ventilatora.
Slika 22 Na lijevoj strani je tihi zvuk niskih performansi, na desnoj strani je pjevušenje visokih performansi.
Prilikom odabira ventilatora, osim performansi, treba se odlučiti i za dimenzije, jer već postoji dosta veličina na tržištu, a MTBF je za svakog različit, jer neki proizvođači koriste klizne ležajeve (vratilo radnog kola se okreće u ulošci od bronze u prahu), a neki koriste kuglične ležajeve, koji naravno rade mnogo duže i manje su podložni začepljenju prašinom.
Može postojati nekoliko opcija za protok zraka; na primjer, pogledajmo dvije najpopularnije.
Prva opcija, koja se u suštini široko koristi u kompjuterskoj tehnologiji, je kada je ventilator instaliran sa strane rebara, a strujanje vazduha je usmereno upravo između rashladnih rebara (slika 23).
Slika 23 Postavljanje ventilatora na stranu rebra hladnjaka
Manje popularna među računarskom opremom, ali prilično popularna među industrijskom opremom, je cevna metoda. U ovoj opciji dva radijatora su okrenuta sa rebrima okrenutim jedan prema drugom, a strujanje zraka se usmjerava između rebara pomoću ventilatora koji se nalazi na kraju radijatora (slika 24).
Slika 24 Sastavljanje aerotunela od dva identična radijatora.
Ova opcija je nešto poželjnija za audio opremu, jer jedan ventilator može "produvati" prilično dug radijator, kada se tranzistori nalaze na jednom radijatoru n-p-n strukture, a s druge - p-n-p, možete bez električnih izolacijskih brtvi, što će smanjiti toplinski otpor između tijela tranzistora i radijatora. Naravno, radijatori će morati biti izolovani od kućišta, a ova metoda je prihvatljiva za pojačala koja koriste emiterske sljedbenike kao izlazni stepen (LANZAR, HOLTON)
Inače, radijatori procesora koji se koriste u računarima su dizajnirani za prisilno hlađenje i, uprkos činjenici da imaju prilično velike površine hlađenja, upotreba bez ventilatora nije preporučljiva. Činjenica je da je razmak između rebara hladnjaka VRLO mali i prirodna cirkulacija zraka je otežana, zbog čega prijenos topline opada za gotovo 2,5...3 puta. Koristeći ventilator sa strujnom potrošnjom od 0,13 A, jedan radijator iz P-IV procesora može se nositi s toplinom iz dva STONECOLD pojačala instalirana na njemu sa izlaznom snagom od 140 W svaki.
Sumirajući sve navedeno, možemo izvući sljedeće zaključke:
- pri odabiru radijatora obratite pažnju ne samo na područje hlađenja, već i na debljinu noseće baze;
- pojačala snage sa dvostepenim napajanjem zagrijavaju se skoro 2 puta manje od pojačala klase AB pri istim izlaznim snagama;
-ako nema dovoljno prostora za hlađenje, moćno je koristiti prisilno hlađenje (ventilatore) sa podesivim performansama.
O TRANZISTORIMA NA RADIJATORIMA
Čak i ako su tranzistori pravilno odabrani i pravilno izračunata površina radijatora, ostaje još jedan problem - pravilno postavljanje tranzistora na radijator.
Prije svega, obratite pažnju na površinu radijatora na kojoj su ugrađeni tranzistori ili mikrokrugovi - tamo ne bi trebalo biti dodatnih rupa, površina bi trebala biti glatka i ne prekrivena bojom. Ako je površina radijatora prekrivena bojom, mora se ukloniti brusni papir, a kako se boja skida, zrno papira treba da se smanji i kada ne ostanu tragovi boje potrebno je površinu neko vrijeme polirati finim brusnim papirom.
Prilično je zgodno koristiti posebne nastavke za mašinu za rezanje (brusilicu) kao držač brusnog papira ili koristiti brusilicu. Moguće opcije mlaznice su prikazane na slikama.
Slika 25 Ovaj disk je dobar za uklanjanje stare boje i izravnavanje površine
radijator na mjestima gdje se uklanjaju "nepotrebna peraja", "grubo" brušenje.
Tokom obrade radijatora Neophodno učvrstite u škripcu odgovarajuće veličine.
Slika 26. Ovaj dodatak je dobar za „završno“ brušenje, ali nije preporučljivo koristiti mašinu za sečenje – aluminijum se „štapa“ u brusni papir i veoma je teško držati mašinu u rukama – možete se povrediti. Sam oblik mlaznice prilično udobno leži u ruci i ručno brušenje ne izaziva nikakve neugodnosti, a ako u mlaznicu zašrafite šraf i zamotate ga električnom trakom, rad će biti užitak.
Ako je potrebno ukloniti samo dio rebara hladnjaka, pravi se rezni točak na noseću podlogu, a zatim se reznim točkom malog promjera na podnožju rebra i lome "dodatni" fragmenti isključeno. Nakon toga, učvršćivanjem radijatora u škripac, pomoću velike turpije ili brusnog točka (od reznog se razlikuje po tome što je mnogo deblji), poravnajte mjesta loma rebara s površinom noseće osnove. Zatim se priprema alat za mljevenje. Za njegovu izradu koristi se drvena greda s ravnom površinom. Širina grede bi trebala biti nešto manja od širine uklonjenih rebara, a visina bi trebala biti približno 2 puta veća od visine uklonjenih rebara - to će ga učiniti praktičnijim za držanje u ruci). Zatim se gumene trake lijepe na obje "radne" strane grede (gumeni zavoj možete kupiti u ljekarni ili komad unutrašnje cijevi u vulkanizerskim kabinama). Guma se ne smije rastezati, ljepilo koje se koristi je za gumu ili ima poliuretansku podlogu. Zatim se na jednu stranu grede zalijepi krupnozrnati brusni papir za grubo brušenje, a na drugu fino zrnati brusni papir za "završnu obradu". Ovo stvara dvostrani uređaj za mljevenje koji vam omogućava brzo brušenje površine radijatora bez puno napora. Ako koristite brusni papir na bazi papira koji se prodaje u auto-kućama, trebat će vam ga malo više - brusi se intenzivnije od onog koji se prodaje u željezarama (na ljestvici), međutim, u auto trgovinama je mnogo veći izbor veličina zrna - u rasponu od prilično grubih zrna do mljevenja "nula".
Slika 27 Radijator sa "drevne" telefonske centrale pripremljen je za ugradnju dva pojačala UM7293
Dužina radijatora je 170 mm, površina hlađenja je 4650 kvadratnih cm - izračunata vrijednost za ukupnu snagu od 150 W (2 x 75) je 3900 kvadratnih cm.
Često je potrebno pričvrstiti tranzistore na radijatore kroz izolacijske brtve. Rezanje liskuna nije problem, ali često dolazi do nesporazuma sa izolovanim zatvaračima. Kućišta tranzistora TO-126, TO-247, TO-3PBL (TO-264) su konstruktivno projektovana na način da nije potrebno izolovano pričvršćivanje - unutar kućišta, u montažnom otvoru, električni kontakt sa prirubnicom neće pojaviti. Ali kućišta TO-220, TO-204AA ne mogu bez izolovanih zatvarača.
Iz ove situacije možete se izvući tako da sami napravite takve pričvršćivače, koristeći obične vijke i podloške (slika 28-a). Navoji su namotani oko vijka blizu glave (po mogućnosti pamučni, ali ih je danas prilično teško pronaći). Dužina namotaja ne smije biti veća od 3,5 mm, povećanje promjera ne smije biti veće od 3,7 mm (slika 28-b). Zatim se konci impregniraju SUPERLJEPOM, po mogućnosti DRUGI ili SUPERMOMENT. Konce treba pažljivo navlažiti kako ljepilo ne bi dospjelo na susjedni konac.
Dok se ljepilo suši, potrebno je napraviti "provodnik" - uređaj koji će vam omogućiti normalizaciju visine izolacijske obloge koja se nalazi unutar prirubnice tranzistora. Da biste to učinili, potrebno je izbušiti rupu u plastičnom, aluminijskom ili tekstuolitnom dijelu (debljina radnog komada je najmanje 3 mm, maksimum nije važan, ali nema smisla uzimati više od 5 mm), poželjno bušilica(pa će ugao u odnosu na ravan obratka biti tačno 90°, što nije nevažno), prečnika 2,5 mm. Zatim se izbuši udubljenje promjera 4,2 mm do dubine od 1,2...1,3 mm, preporučljivo je izbušiti udubljenja ručno kako ne biste pretjerali s dubinom. Zatim se M3 navoj urezuje u rupu od 2,5 mm (slika 28-c).
Slika 28
Zatim se na vijak stavlja podloška koja se zašrafi u „šraf“ dok se zalijepljeni navoji ne zaustave unutar udubljenja, podložak se postavi na ravan obratka i SUPER LJEPAK se nanese glavom na kontaktne tačke između otvora. vijak i podlošku duž cijelog perimetra kontakta (Sl. 29-a). Čim se ljepilo osuši, na nastali žljeb se namotaju navoji, koji se s vremena na vrijeme navlaže SUPERGLUOM dok se navoji ne poravnaju sa prečnikom glave šrafa.U idealnom slučaju, navoj u blizini podloške treba da bude nešto veći, tj. rezultirajuća plastična obloga će imati oblik skraćenog konusa (slika 29-b). Čim se ljepilo osuši, a za to će biti potrebno oko 10 minuta (ljepilo se sporije suši unutar namotaja), možete odvrnuti vijak (slika 29-c) i ugraditi tranzistor na radijator (slika 30), ne zaboravljajući za tretiranje prirubnice tranzistora i mjesta ugradnje na radijatoru termoprovodljivom pastom, na primjer KPT-8. Usput, nekoliko lokacija za overklokiranje IBM procesora provelo je testove toplinske provodljivosti raznih termalnih pasta - KPT-8 se stalno svuda pojavljuje na drugom mjestu, a uzimajući u obzir činjenicu da košta nekoliko puta manje od pobjednika, ispada biti lider u odnosu cene i kvaliteta.
Slika 29
Slika 30 Pričvršćivanje tranzistora TO-220 pomoću domaćeg izolacionog zavrtnja.
Kućišta tranzistora TIA TO-247 mogu se ugraditi na radijator koristeći rupe koje su u njima dostupne, a izolacijski pričvršćivači nisu potrebni, međutim, prilikom sastavljanja pojačala velike snage, bušenje i urezivanje navoja u debeloj nosivoj bazi je prilično zamorno - sa četiri para krajeva potrebno je pripremiti 8 rupa i to je samo pojačalo 400-500 vati. Štoviše, silumin, duralumin, a još više aluminij, čak i pri bušenju, lijepe se za reznu ivicu, što dovodi do loma svrdla, ali bolje je i ne spominjati koliko se slavina pokvari pri rezanju navoja.
Stoga je ponekad lakše koristiti dodatne trake koje će pritisnuti SVE tranzistore iste strukture odjednom, a za pričvršćivanje koristiti deblje šrafove i bit će ih potrebno mnogo manje. Jedna od opcija pričvršćivanja je prikazana na slici 31. Kao što može vidi se sa slike, 6 tranzistora je pritisnuto sa samo tri šrafa i silom mnogo više da je svaki od njih pritisnut svojim vijkom. U slučaju popravke (ne daj Bože, naravno) biće mnogo lakše odvrnuti.
Slika 31 Pričvršćivanje tranzistora na radijator pomoću trake.
Značenje sile stezanja je da prilikom zatezanja samoreznog vijka za metal (koristi se za pričvršćivanje lima, prodaje se u svim željeznicama, bolje je odmah ukloniti gumu iz podloške - ionako će se slomiti), traka s jedne strane se oslanja na M3 vijak sa odstojnicima od M4 vijaka. Ukupna visina ove strukture ispada nešto veća od debljine kućišta tranzistora, doslovno za 0,3...0,8 mm, što dovodi do blagog iskošenja šipke i svojom drugom ivicom pritiska tranzistor u sredini kućišta.
Stoga, pri odabiru trake, njegovu širinu treba izračunati na osnovu:
- od ruba do sredine rupe sa M3 vijkom 3-4 mm
- od sredine rupe vijkom M3 do sredine rupe samoreznim vijkom od 6-7 mm
- od sredine rupe za vijak do ivice tranzistora 1-2 mm
- od ivice tranzistora do sredine njegovog tela ±2 mm.
Širina trake u mm nije namjerno naznačena, jer se na ovaj način tranzistori mogu montirati u gotovo bilo koji paket.
Šipka se može napraviti od fiberglasa, čije trake obično leže uokolo među radio-amaterima. Sa debljinom tekstolita od 1,5 mm, za pričvršćivanje kućišta TO-220, tekstolit se mora presavijati na tri, kod pričvršćivanja kućišta TO-247 - na četiri, kod pričvršćivanja kućišta TO-3PBL - na pet. Tekstolit se čisti od folije ako je obložen folijom, bilo mehanički ili jetkanjem. Zatim se brusi najgrubljim brusnim papirom i lijepi epoksidnim ljepilom, po mogućnosti proizvedenim u Dzerzhinsku. Nakon što su plohe brušene i premazane ljepilom, trake se savijaju i stavljaju pod presu ili stežu u škripac, vodeći računa da će višak ljepila ipak negdje kapnuti, a zatim bolje mjesto Da biste se zaštitili od mogućih padova, stavite plastičnu vrećicu, koju možete baciti.
Ljepilo mora polimerizirati najmanje jedan dan na sobnoj temperaturi; ne vrijedi ubrzati polimerizaciju povećanjem burgije - ljepilo postaje krhko, ali zagrijavanje, naprotiv, smanjuje vrijeme stvrdnjavanja ljepila bez promjene fizičkih svojstava lepak. Možete ga zagrijati običnim fenom za kosu ako nemate ormarić za sušenje.
Preporučljivo je dati dasci dodatnu krutost s jedne strane vertikalnim preklapanjem dodatnih traka tekstolita na dvije.
Nakon što se epoksidni ljepilo osuši, na mjesto mehaničkog kontakta trake sa tijelom tranzistora potrebno je zalijepiti traku pejzažnog papira presavijenu na tri ili četiri (širina rezultirajuće trake je 5-8 mm, ovisno na tijelu tranzistora), prethodno premazavši cijeli radni predmet poliuretanskim ljepilom (TOP-TOP, MOMENT-CRYSTAL). Ovaj sloj papira će osigurati elastičnost potrebnu za ravnomjerno presovanje bez smanjenja napora pritiska kućišta na radijator (slika 32).
Kao materijal za steznu šipku može se koristiti ne samo fiberglas, već i ugao ili duralumin profil ili drugi dovoljno jak materijal.
Slika 32
Mali tehnološki savjet - unatoč činjenici da samorezni vijci imaju oblik bušilice i kada pričvršćuju lim ne zahtijevaju bušenje prilikom bušenja radijatora, na mjestima gdje je samorezni vijak bolje je bušiti rupe prečnika 3 mm, jer je debljina aluminijuma mnogo veća od materijala za koji su ovi samorezni vijci dizajnirani i aluminijum se prilično čvrsto drži za reznu ivicu (možete jednostavno da zavrnete glavu kada pokušavate da zavrtite samorezni vijak u aluminijum ili silumin bez bušenja).
Upotreba montažnih traka može se vršiti i kod ugradnje tranzistora „različitog kalibra“ na radijator korišćenjem malih zadebljanja trake na mestima dodira sa tanjim kućištima, a s obzirom na činjenicu da su tranzistori tanji i obično se manje zagrevaju, nedostatak debljine može se nadoknaditi polaganjem u više slojeva dvostrane pjenaste gumene trake.
Postoji još jedno neriješeno pitanje - snaga napajanja, ali o tome
Sada se nadamo da će domaća pojačala umrijeti mnogo rjeđe...
Stranica je pripremljena na osnovu materijala sa OGROMNOG broja sajtova o grejnoj tehnici, audio inžinjeringu, sajtovima o overklokanju računarskih procesora i metodama hlađenja, kroz merenja i poređenja fabričkih verzija pojačala snage, poruke i prepiske posetilaca LEMILAKE i Korišćeni su forumi MALO AUDIO OPREME.
= ([Temperatura na vrućoj tački, grC] - [Temperatura na hladnoj tački, grC]) / [Rasipanje snage, W]
To znači da ako toplinska snaga X W dolazi od vruće do hladne točke, a toplinski otpor je Y grC / W, tada će temperaturna razlika biti X * Y grC.
Formula za izračunavanje hlađenja energetskog elementa
Za slučaj izračunavanja odvođenja topline elektronskog energetskog elementa, isto se može formulirati na sljedeći način:
[Temperatura kristala energetskog elementa, grC] = [Temperatura okoline, grC] + [Rasipanje snage, W] *
Gdje [ Ukupna toplotna otpornost, grC/W] = + [Toplotni otpor između kućišta i radijatora, grC/W] + (za slučaj sa radijatorom),
ili [ Ukupna toplotna otpornost, grC/W] = [Toplotni otpor između kristala i kućišta, grC/W] + [Toplotni otpor između kućišta i okoline, grC/W] (za slučaj bez radijatora).
Kao rezultat proračuna, moramo dobiti temperaturu kristala tako da je manja od maksimalno dozvoljene navedene u priručniku.
Gdje mogu dobiti podatke za obračun?
Toplinska otpornost između matrice i kućišta za energetske elemente se obično navodi u priručniku. I označen je ovako:
Neka vas ne zbuni činjenica da priručnik sadrži mjerne jedinice K/W ili K/W. To znači da je ova vrijednost data u Kelvinima po vatu, u grZ po W će biti potpuno ista, odnosno X K/W = X grZ/W.
Tipično, referentne knjige daju maksimalnu moguću vrijednost ove vrijednosti, uzimajući u obzir tehnološke varijacije. To je ono što nam treba, jer moramo izvršiti proračune za najgori slučaj. Na primjer, maksimalni mogući termički otpor između kristala i tijela SPW11N80C3 tranzistora s efektom polja snage je 0,8 GHz/W,
Toplotni otpor između kućišta i hladnjaka zavisi od tipa stanovanja. Tipične maksimalne vrijednosti su date u tabeli:
| TO-3 | 1.56 |
| TO-3P | 1.00 |
| TO-218 | 1.00 |
| TO-218FP | 3.20 |
| TO-220 | 4.10 |
| TO-225 | 10.00 |
| TO-247 | 1.00 |
| DPACK | 8.33 |
Izolaciona brtva. Prema našem iskustvu, pravilno odabrana i ugrađena izolacijska brtva udvostručuje toplinski otpor.
Toplotni otpor između kućišta/rashladnog elementa i okoline. Ovu toplotnu otpornost je prilično lako izračunati sa tačnošću prihvatljivom za većinu uređaja.
[Toplotni otpor, grC/W] = [120, (grC * sq. cm) / Š] / [Površina radijatora ili metalnog dijela tijela elementa, m2. cm].
Ovaj proračun je pogodan za uslove u kojima se elementi i radijatori ugrađuju bez stvaranja posebnih uslova za prirodni (konvekcija) ili veštački protok vazduha. Sam koeficijent je izabran iz našeg praktičnog iskustva.
Specifikacija većine radijatora sadrži toplinski otpor između radijatora i okoline. Dakle, u proračunima je potrebno koristiti ovu vrijednost. Ovu vrijednost treba izračunati samo ako se ne mogu pronaći tabelarni podaci o radijatoru. Često koristimo rabljene radijatore za sastavljanje razvojnih uzoraka, tako da nam ova formula mnogo pomaže.
U slučaju kada se toplota odvodi kroz kontakte štampane ploče, kontaktna površina se takođe može koristiti u proračunu.
Za slučaj kada se toplota odvodi kroz terminale elektronskog elementa (obično diode i zener diode relativno male snage), površina terminala se izračunava na osnovu prečnika i dužine terminala.
[Površina terminala, kv. cm.] = Pi * ([ Dužina desnog provodnika, cm.] * [Prečnik desnog terminala, cm.] + [Dužina lijevog provodnika, cm.] * [Prečnik lijevog terminala, cm.])
Primjer izračunavanja odvođenja topline iz zener diode bez radijatora
Neka zener dioda ima dva terminala prečnika 1 mm i dužine 1 cm. Neka rasipa 0,5 W. onda:
Površina terminala će biti oko 0,6 kvadratnih metara. cm.
Toplotni otpor između kućišta (terminala) i okoline bit će 120 / 0,6 = 200.
Toplinski otpor između kristala i kućišta (terminala) se u ovom slučaju može zanemariti, jer je mnogo manji od 200.
Pretpostavimo da će maksimalna temperatura na kojoj će uređaj raditi biti 40 grC. Tada je temperatura kristala = 40 + 200 * 0,5 = 140 grC, što je prihvatljivo za većinu zener dioda.
Online proračun hladnjaka - radijatora
Imajte na umu da za pločaste radijatore morate izračunati površinu obje strane ploče. Za PCB tragove koji se koriste za odvođenje toplote, potrebno je uzeti samo jednu stranu, jer druga nije u kontaktu sa okolinom. Za iglene radijatore potrebno je približno procijeniti površinu jedne igle i pomnožiti ovu površinu s brojem igala.
Online proračun odvođenja topline bez radijatora
Nekoliko elemenata na jednom radijatoru.
Ako je nekoliko elemenata ugrađeno na jedan hladnjak, onda proračun izgleda ovako. Prvo izračunavamo temperaturu radijatora pomoću formule:
[Temperatura hladnjaka, grC] = [Temperatura okoline, grC] + [Toplotni otpor između radijatora i okoline, grC/W] * [Ukupna snaga, W]
[Temperatura kristala, grC] = [Temperatura hladnjaka, grC] + ([Toplotni otpor između kristala i tijela elementa, grC/W] + [Toplotni otpor između tijela elementa i radijatora, grC/W]) * [Snaga koju rasipa element, W]
Često, kada dizajniramo moćan uređaj pomoću tranzistora snage, ili pribjegavamo korištenju snažnog ispravljača u krugu, susrećemo se sa situacijom u kojoj je potrebno raspršiti veliku toplinsku snagu, mjerenu u jedinicama, a ponekad i u desetcima vati.
Na primjer, IGBT tranzistor FGA25N120ANTD iz Fairchild Semiconductor-a, ako je pravilno instaliran, teoretski je sposoban da isporuči oko 300 vati toplotne snage kroz svoje kućište pri temperaturi kućišta od 25 °C! A ako je temperatura njegovog kućišta 100 °C, tada će tranzistor moći isporučiti 120 vati, što je također dosta. Ali da bi tijelo tranzistora moglo prenijeti ovu toplinu, u principu, potrebno mu je osigurati odgovarajuće radne uvjete kako ne bi prerano izgorjelo.
Svi prekidači se proizvode u kućištima koja se lako mogu ugraditi na vanjski hladnjak - radijator. U većini slučajeva, metalna površina ključa ili drugog uređaja u kućištu terminala je električni spojena na jedan od terminala ovog uređaja, na primjer, na kolektor ili odvod tranzistora.
Dakle, zadatak radijatora je upravo održavanje tranzistora, i uglavnom njegovih radnih spojeva, na temperaturi koja ne prelazi maksimalno dozvoljenu.
Andrey Povny