10.1. Namjena radijatora- uklonite toplinu iz poluvodičkih uređaja, što vam omogućuje smanjenje temperature p-n spojeva i time smanjite njezin utjecaj na radne parametre uređaja. Koriste se pločasti, rebrasti i igličasti radijatori. Da bi se poboljšala disipacija topline, najbolje je pričvrstiti poluvodički uređaj izravno na radijator. Ako je potrebno električno odvajanje uređaja od kućišta, radijator se na kućište pričvršćuje izolacijskim brtve. Sposobnost emitiranja topline radijatora ovisi o stupnju crnila materijala (ili njegove površine) od kojeg je radijator izrađen:
Što je veći stupanj crnila, to će odvođenje topline biti učinkovitije.
10.2. Pin radijator-vrlo učinkovit hladnjak za poluvodičke uređaje. Za izradu vam je potreban duraluminijski lim debljine 4-6 mm i aluminijska žica promjera 3-5 mm.
Na površini prethodno obrađene ploče radijatora, mjesta rupa za igle, terminale tranzistora (ili diode) i vijke za pričvršćivanje označena su središnjim probijačem. Razmak između središta rupa (pitch) za igle u nizu i između redova treba biti jednak 2-2,5 promjera upotrijebljene aluminijske žice. Promjer rupa je odabran tako da žica uđe u njih sa najmanjim mogućim razmakom. Na poleđini su rupe upuštene do dubine od 1-1,5 mm.
Izrađuje se trn od čelične šipke duljine 80-100 mm i promjera B-10 mm, za koju se na kraju šipke izbuši rupa promjera 0,1 mm većeg od promjera žice. Dubina rupe treba biti jednaka visini budućih klinova radijatora.
Riža. 10.1. Krimper za igle radijatora
Zatim se izreže potreban broj praznih igala. 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 steže u škripac s rupom prema gore, u rupu se umetne šiljak na čiji se stršeći kraj postavi ploča s licem prema dolje i zakiva se laganim udarcima čekića, pokušavajući popuniti upušteno udubljenje. Svi pinovi su instalirani na ovaj način.
Hladnjak s iglama također se može izraditi malo drugačijom metodom ugradnje igala u rupe na osnovnoj ploči. Izrađuje se čelični nabor, čiji je crtež za igle promjera 3 i duljine do 45 mm prikazan na sl. 10.1. Radni dio nabora treba očvrsnuti. Zatik se umetne u rupu u podnožju radijatora, podnožje se postavi na nakovanj, na vrh zatika stavi se krimp i udari se čekićem. Oko klina se oblikuje prstenasti utor, a sam klin je čvrsto postavljen u rupu.
Ako je potrebno napraviti dvostrani radijator, bit će potrebna dva takva stezanja: u jedan od njih umetne se igla, ugradi se na nakovanj s rupom prema gore, baza radijatora ima navoj, a drugi crimp se stavlja na vrh. Udaranjem čekića po gornjem rubu, klin se fiksira s obje strane odjednom. Ova metoda se može koristiti za proizvodnju radijatora i od aluminijskih i od bakrenih legura. Konačno, igle se mogu postaviti lemljenjem. Da biste to učinili, kao materijal koristite bakrenu ili mjedenu žicu promjera 2-4 mm. Jedan kraj igle je kalajisan na duljinu veću od debljine ploče za 1-2 mm. Promjer rupa na ploči mora biti takav da u njih bez puno napora stanu pokositrene igle.
Tekući fluks se ubrizgava u rupe u podnožju (tablica 9.2), pinovi se umetnu i svaki od njih se zalemi snažnim lemilicom. Na kraju rada, radijator se opere acetonom.
Riža. 10.2. Hladnjak za snažan tranzistor
10.3. Radijator od bakrenog lima Za snažne tranzistore kao što su P210, KT903 i drugi u sličnim kućištima mogu se napraviti debljine 1-2 mm. Da biste to učinili, krug promjera 60 mm izrezan je iz bakra, au sredini obratka označene su rupe za pričvršćivanje tranzistora i njegovih vodova. Zatim, u radijalnom smjeru, krug se izreže 20 mm metalnim škarama, dijeleći ga na 12 dijelova po obodu. Nakon ugradnje tranzistora, svaki sektor je okrenut za 90° i savijen prema gore.
10.4. Radijator za snažne tranzistore tip KT903, KT908 i drugi u sličnim slučajevima mogu biti izrađeni od aluminijskog lima debljine 2 mm (slika 10.2). Navedene dimenzije radijatora osiguravaju površinu zračenja dovoljnu za disipaciju snage na tranzistoru do 16 W.
Riža. 10.3. Radijator za tranzistor male snage: a-scan; b - opći pogled
10.5. Radijator za tranzistore male snage mogu se izraditi od crvenog bakrenog lima ili mesinga debljine 0,5 mm prema crtežima na sl. 10.3. Nakon što su napravljeni svi rezovi, razvrtalo se pomoću trna odgovarajućeg promjera smota u cijev. Zatim se obradak čvrsto postavi na tijelo tranzistora i pritisne opružnim prstenom, prethodno savijenim bočnim ušima za pričvršćivanje. Prsten je napravljen od čelična žica promjera 0,5-1 mm. Umjesto prstena, možete koristiti zavoj od bakrene žice. Zatim se bočne uši savijaju prema dolje, izrezano "perje" izratka se savija prema van do željenog kuta - i radijator je spreman.
10.6. Radijator za tranzistore serije KT315, KT361 može se izraditi od trake bakra, aluminija ili kositra širine 2-3 mm od širine kućišta tranzistora (sl. 10.4). Tranzistor je zalijepljen u radijator epoksidom ili drugim ljepilom dobre toplinske vodljivosti. Radi boljeg toplinskog kontakta između kućišta tranzistora i radijatora, potrebno je sa kućišta na dodirnim mjestima skinuti premaz boje, te ga ugraditi u radijator i zalijepiti sa što manjim razmakom. Postavite tranzistor s radijatorom na pločicu, kao i obično, tako da donji rubovi radijatora dodiruju pločicu. Ako je širina trake 7 mm, a visina radijatora (od pokositrenog lima debljine 0,35 mm) 22 mm, tada će uz snagu rasipanja od 500 mW temperatura radijatora na mjestu gdje se nalazi tranzistor. je zalijepljen ne prelazi 55 °C.
10.7. Radijator od "lomljivog" metala, na primjer, od duraluminijskog lima, izrađenog u obliku skupa ploča (slika 10.5). Prilikom izrade brtvila i ploča radijatora, potrebno je osigurati da na rubovima rupa i na rubovima ploča nema neravnina. Kontaktne površine brtvila i ploča pažljivo su brušene fino zrnatim brusnim papirom, stavljajući ga na ravno staklo. Ako nije potrebno izolirati kućište tranzistora od tijela uređaja, radijator se može montirati na zid tijela uređaja ili na unutarnju pregradu bez izolacijskih brtvila, što osigurava učinkovitiji prijenos topline.
10.8. Montaža dioda tipa D226 na radijator ili na ploču hladnjaka. Diode su pričvršćene prirubnicom. Katodni terminal se odgrize pri samom dnu i dno se temeljito očisti sitnozrnatim brusnim papirom dok se ne dobije čista, ravna površina. Ako je potrebno ostaviti katodni terminal, tada izbušite rupu u radijatoru za terminal, uklonite lak s donje strane acetonom i pažljivo isturpijajte bočnu stranu (obod) diode u ravnini s dnom radi boljeg toplinskog kontakta diode. dioda s radijatorom.
10.9. Poboljšan toplinski kontakt između tranzistora i rashladnog tijela osigurat će veću disipaciju snage na tranzistoru.
Ponekad, posebno kada se koriste lijevani radijatori, uklanjanje šupljina i drugih površinskih nedostataka na mjestu toplinskog kontakta (kako bi se to poboljšalo) može biti teško, a ponekad i nemoguće. U ovom slučaju pomoći će vam olovna brtva. Olovna ploča se pažljivo uvalja ili spljošti između dvije glatke ravne šipke na debljinu od približno 10,5 mm, a odstojnik se izreže na potrebnu veličinu i oblik. Obje strane se čiste fino zrnatim brusnim papirom, postavljaju se ispod tranzistora i sklop se čvrsto stisne vijcima. Brtva ne smije biti deblja od 1 mm, jer je toplinska vodljivost olova niska.
10.10. Crnjenje aluminijskih radijatora. Kako bi se povećala učinkovitost prijenosa topline radijatora, njegova površina obično je matirana i tamna. Pristupačan način crnjenje - obrada 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 otopini 5-10 minuta. Boja radijatora je tamno siva. Obrada se mora obaviti u dobro prozračenom prostoru ili na otvorenom.
DALI SI ZNAO?
10.11.
Toplinski režim tranzistora male snage može se ublažiti postavljanjem torusa ("volana") na metalno tijelo tranzistora - spirale upletene od bakrene, mjedene ili brončane žice promjera 0,5-1,0 mm.
10.12.
Dobar radijator može biti metalno tijelo uređaja ili njegove unutarnje pregrade.
10.13.
Ravnost kontaktna pločica Radijator se provjerava tako da se baza tranzistora namaže malom bojom i nanese na površinu kontaktne pločice. Izbočena područja kontakta. Jastučići radijatora bit će obojeni.
10.14.
Kako bi se osigurao dobar toplinski kontakt, površina tranzistora u blizini hladnjaka može se podmazati mazivom koje se ne suši, poput silikona. To će smanjiti toplinski otpor kontakta za jedan i pol do dva puta.
10.15.
Da bi se poboljšali uvjeti hlađenja, radijator mora biti postavljen tako da ne smeta konvekcijskim strujanjima zraka: peraje radijatora su okomite, a strana na kojoj se nalazi tranzistor treba biti sa strane, a ne ispod ili iznad.
O zaštiti električni dijagrami zbog netočnog polariteta napajanja pomoću tranzistora s efektom polja, sjetio sam se da već dugo imam neriješen problem automatskog odspajanja baterije od punjača kada je potonji bez napona. I postao sam znatiželjan je li moguće primijeniti sličan pristup u drugom slučaju, gdje se od davnina također koristila dioda kao zaporni element.
Ovaj je članak tipičan vodič za izradu bicikla, jer... govori o razvoju sklopa čija je funkcionalnost odavno implementirana u milijune 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 podupirete niskonaponsko istosmjerno napajanje, najlakši način uključivanja olovne baterije je kao međuspremnik, jednostavno paralelno s glavnim napajanjem, kao što se radilo u automobilima prije nego što su imali složene mozgove. Iako baterija ne radi u najoptimalnijem načinu rada, uvijek je napunjena i ne zahtijeva nikakvo uključivanje ili isključivanje mrežnog napona na ulazu napajanja. U nastavku ćemo detaljnije govoriti o nekim problemima takve inkluzije i pokušaju njihova rješavanja.Pozadina
Prije samo 20 godina takvo pitanje nije bilo na dnevnom redu. Razlog tome bio je strujni krug tipičnog mrežnog napajanja (ili punjača), koji je sprječavao pražnjenje baterije u svoje izlazne krugove kada je mrežni napon isključen. Da vidimo najjednostavnija shema blok s poluvalnim ispravljanjem:Sasvim je očito da će ista dioda koja ispravlja izmjenični napon mrežnog namota također spriječiti pražnjenje baterije na sekundarni namot transformatora kada je mrežni napon isključen. Krug punovalnog mosnog ispravljača, iako nešto manje očit, ima potpuno ista svojstva. Pa čak i uporaba parametarskog stabilizatora napona s 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 zaporne diode, koja se zatvara kada se izgubi napon na izlazu ispravljača i zadržava napunjenost baterije netaknuta.
Međutim, posljednjih godina sve se promijenilo. Transformatorska napajanja s parametričkom stabilizacijom zamijenjena su kompaktnijim i jeftinijim sklopnim pretvaračima AC/DC napona, koji imaju znatno veću učinkovitost i omjer snaga/težina. Ali uz sve prednosti, ovi izvori napajanja imaju jedan nedostatak: njihovi izlazni krugovi imaju mnogo složeniji dizajn strujnog kruga, koji obično ne pruža nikakvu zaštitu od povratnog toka struje iz sekundarnog kruga. Kao rezultat toga, kada se takav izvor koristi u sustavu oblika "BP -> međuspremnik -> opterećenje", kada se mrežni napon isključi, baterija se počinje intenzivno prazniti u izlazne krugove napajanja.
Najjednostavniji način (dioda)
Najjednostavnije rješenje je korištenje diode Schottky barijere spojene na pozitivnu žicu koja povezuje napajanje i bateriju:
Međutim, glavni problemi takvog rješenja već su izneseni u gore spomenutom članku. Osim toga, ovaj pristup može biti neprihvatljiv zbog činjenice da 12-voltna olovna baterija zahtijeva napon od najmanje 13,6 volti za rad u međuspremniku. A skoro pola volta koji padne na diodu taj napon može učiniti jednostavno nedostižnim u kombinaciji s postojećim napajanjem (baš moj slučaj).
Sve nas to tjera da tražimo alternativne načine automatskog prebacivanja, koji bi trebali imati sljedeća svojstva:
- Mali prednji pad napona kada je uključen.
- Sposobnost da izdrži, bez značajnog zagrijavanja, istosmjernu struju koju iz napajanja troši opterećenje i međuspremnik baterija kada su uključeni.
- Visok povratni pad napona i niska vlastita potrošnja izvan stanja.
- Normalno isključeno stanje, tako da kada se napunjena baterija spoji na sustav koji je u početku bio bez napona, ne počinje se prazniti.
- Automatski prijelaz u uključeno stanje kada se priključi mrežni napon, bez obzira na prisutnost i razinu napunjenosti baterije.
- Najbrži mogući automatski prijelaz u isključeno stanje u slučaju nestanka struje.
Naivno rješenje (DC relej)
Prilikom analize zahtjeva, svatko tko je iole “upućen” doći će na ideju da za tu svrhu koristi elektromagnetski relej koji je sposoban fizički zatvoriti kontakte pomoću magnetsko polje, koju stvara upravljačka struja u namotu. A vjerojatno će čak i naškrabati nešto poput ovoga na salveti:
U ovom krugu normalno otvoreni kontakti releja se zatvaraju samo kada struja teče kroz namot spojen na izlaz napajanja. Međutim, ako prođete kroz popis zahtjeva, ispada da ovaj krug ne odgovara točki 6. Uostalom, ako su kontakti releja jednom zatvoreni, gubitak mrežnog napona neće dovesti do njihovog otvaranja iz razloga što namot (a s njim i cijeli izlazni krug napajanja) ostaje spojen na bateriju preko istih kontakata! Postoji tipičan slučaj pozitivne povratne sprege, kada upravljački krug ima izravnu vezu s izvršnim krugom, i kao rezultat toga, sustav dobiva svojstva bistabilnog okidača.
Dakle, takav naivan pristup nije rješenje problema. Štoviše, ako logično analizirate trenutnu situaciju, lako možete doći do zaključka da u intervalu “BP -> međuspremna baterija”, pod idealnim uvjetima, jednostavno ne može biti drugog rješenja osim ventila koji vodi struju u jednom smjeru. Doista, ako ne koristimo nikakav vanjski upravljački signal, tada bez obzira na to što radimo u ovoj točki kruga, bilo koji od naših preklopnih elemenata, nakon što se uključi, učinit će električnu energiju koju stvara baterija nerazlučivom od električne energije koju stvara baterija. napajanje.
Kružni tok (AC relej)
Nakon što shvati sve probleme iz prethodne točke, "čeprkajuća" osoba obično dolazi na novu ideju korištenja samog napajanja kao jednosmjernog vodljivog ventila. Zašto ne? Uostalom, ako napajanje nije reverzibilni uređaj, a napon baterije koji se dovodi na njegov izlaz ne stvara izmjenični napon od 220 volti na ulazu (kao što se događa u 100% slučajeva u stvarnim krugovima), tada ta razlika može koristiti kao upravljački signal za sklopni element:
Bingo! Svi zahtjevi su zadovoljeni i jedino što je potrebno za to je relej koji može zatvoriti kontakte kada se na njega dovede mrežni napon. To može biti poseban AC relej dizajniran za mrežni napon. Ili obični relej s vlastitim mini-napajanjem (ovdje je dovoljan bilo koji silazni krug bez transformatora s jednostavnim ispravljačem).
Mogli smo slaviti pobjedu, ali nije mi se svidjela ova odluka. Prvo, morate nešto spojiti izravno na mrežu, što nije dobro sa sigurnosne točke gledišta. Drugo, činjenica da ovaj relej mora prebacivati značajne struje, vjerojatno do nekoliko desetaka ampera, i to čini cijeli dizajn ne tako trivijalnim i kompaktnim kako bi se moglo činiti u početku. I treće, što je s tako prikladnim tranzistorom s efektom polja?
Prvo rješenje (FET + mjerač napona baterije)
Potraga za elegantnijim rješenjem problema dovela me do spoznaje da baterija koja radi u međuspremniku na naponu od oko 13,8 volti, bez vanjskog "punjenja", brzo gubi izvorni napon čak i u odsutnosti opterećenja . Ako se počne prazniti na napajanju, tada u prvoj minuti gubi najmanje 0,1 volta, što je više nego dovoljno za pouzdanu fiksaciju jednostavnim komparatorom. Općenito, ideja je sljedeća: vratima komutirajućeg tranzistora s efektom polja upravlja komparator. Jedan od ulaza komparatora spojen je na stabilni izvor napona. Drugi ulaz je spojen na razdjelnik napona napajanja. Štoviše, koeficijent dijeljenja je odabran tako da je napon na izlazu razdjelnika kada je napajanje uključeno približno 0,1...0,2 volta više od napona stabiliziranog izvora. Kao rezultat toga, kada je napajanje uključeno, napon iz razdjelnika će uvijek prevladavati, ali kada je mreža bez napona, kako napon baterije pada, smanjit će se proporcionalno ovom padu. Nakon nekog vremena napon na izlazu razdjelnika bit će manji od napona stabilizatora, a komparator će prekinuti strujni krug pomoću tranzistora s efektom polja.Približan dijagram takvog uređaja:
Kao što vidite, izravni ulaz komparatora spojen je na izvor stabilnog napona. Napon ovog izvora, u načelu, nije važan, glavna stvar je da je unutar dopuštenih ulaznih napona komparatora, ali je prikladno kada je približno pola napona baterije, odnosno oko 6 volti. Inverzni ulaz komparatora spojen je na djelitelj napona napajanja, a izlaz na vrata sklopnog tranzistora. Kada napon na inverznom ulazu premaši onaj na ulazu naprijed, izlaz komparatora povezuje vrata tranzistora s efektom polja na masu, uzrokujući da se tranzistor uključi i dovrši krug. Nakon isključivanja mreže, nakon nekog vremena pada napon baterije, a s njim pada i napon na inverznom ulazu komparatora, a kada je ispod razine na izravnom ulazu, komparator "kida" vrata tranzistora iz zemlju i time prekida strujni krug. Nakon toga, kada napajanje ponovno "oživi", napon na inverznom ulazu će odmah porasti na normalnu razinu i tranzistor će se ponovno otvoriti.
Za praktičnu implementaciju ovog sklopa koristio sam LM393 čip koji sam imao. Ovo je vrlo jeftin (manje od deset centi u maloprodaji), ali u isto vrijeme ekonomičan i ima dosta dobre karakteristike, dvostruki komparator. Omogućuje 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-a velike snage, FDD6685, uzet je kao prekidački tranzistor. Nakon nekoliko eksperimenata, izveden je sljedeći praktični sklop prekidača:
U njemu se apstraktni izvor stabilnog napona zamjenjuje vrlo stvarnim parametarskim stabilizatorom koji se sastoji od otpornika R2 i zener diode D1, a razdjelnik je napravljen na temelju otpornika za podešavanje R1, koji vam omogućuje podešavanje koeficijenta dijeljenja na željeni vrijednost. Budući da ulazi komparatora imaju vrlo značajnu impedanciju, vrijednost otpora prigušenja u stabilizatoru može biti veća od stotinu kOhma, što omogućuje minimiziranje struje curenja, a time i ukupne potrošnje uređaja. Vrijednost otpornika za podešavanje 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 krugu otvorenog kolektora, za njegovu funkcionalnu dovršenost također je potreban otpornik opterećenja R3 s otporom od nekoliko stotina kOhma.
Podešavanje uređaja svodi se na postavljanje klizača otpornika trimera na položaj u kojem napon na nozi 2 mikro kruga premašuje napon na nozi 3 za približno 0,1...0,2 volta. Za postavljanje je bolje ne koristiti multimetar u krugovima visoke impedancije, već jednostavno postavljanjem klizača otpornika u donji položaj (prema dijagramu), spojiti napajanje (još ne spajamo bateriju), i, mjereći napon na pinu 1 mikro kruga, pomaknite kontakt otpornika prema gore. Čim napon naglo padne na nulu, predpodešavanje se može smatrati završenim.
Ne biste trebali težiti isključivanju s minimalnom razlikom napona, jer će to neizbježno dovesti do neispravnog rada kruga. U stvarnim uvjetima, naprotiv, morate namjerno smanjiti osjetljivost. Činjenica je da kada je opterećenje uključeno, napon na ulazu kruga neizbježno pada zbog neidealne stabilizacije u napajanju i konačnog otpora spojnih žica. To može dovesti do činjenice da će pretjerano osjetljivi uređaj takvo smanjenje smatrati prekidom napajanja i prekinuti strujni krug. Kao rezultat toga, napajanje će biti spojeno 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 podpunjenja. Općenito, konačna kalibracija mora se provesti pod stvarnim opterećenjem, prateći napon na pinu 1 mikro kruga i na kraju ostavljajući malu marginu za pouzdanost.
Značajni nedostaci ove sheme su relativna složenost kalibracije i potreba da se toleriraju potencijalni gubici energije baterije kako bi se osigurao ispravan rad.
Posljednji nedostatak me proganjao i nakon malo razmišljanja doveo me do ideje da ne mjerim napon baterije, već izravno smjer struje u krugu.
Drugo rješenje (tranzistor s efektom polja + mjerač smjera struje)
Za mjerenje smjera struje mogao bi se koristiti neki pametni senzor. Na primjer, Hallov senzor koji registrira vektor magnetskog polja oko vodiča i omogućuje određivanje ne samo smjera, već i jačine struje bez prekidanja kruga. Međutim, zbog nedostatka takvog senzora (i iskustva s takvim uređajima), odlučeno je pokušati izmjeriti predznak pada napona na kanalu tranzistora s efektom polja. Naravno, u otvorenom stanju, otpor kanala se mjeri u stotinkama ohma (za to je cijela ideja), ali, svejedno, prilično je konačan i možete pokušati igrati na njemu. Dodatni argument u prilog ovom rješenju je da nema potrebe za finim podešavanjem. Mjerit ćemo samo polaritet pada napona, a ne njegovu apsolutnu vrijednost.Prema najpesimističnijim izračunima, uz otpor otvorenog kanala tranzistora FDD6685 od oko 14 mOhm i diferencijalnu osjetljivost komparatora LM393 iz stupca "min" od 50 V/mV, imat ćemo puni zamah napona od 12 volti na izlazu komparatora sa strujom kroz tranzistor nešto iznad 17 mA. Kao što vidite, vrijednost je sasvim stvarna. U praksi bi trebao biti otprilike red veličine manji, jer je tipična osjetljivost našeg komparatora 200 V/mV, otpor kanala tranzistora u stvarnim uvjetima, uzimajući u obzir instalaciju, vjerojatno neće biti manji od 25 mOhm, a kolebanje upravljačkog napona na vratima ne smije premašiti tri volta.
Apstraktna implementacija izgledala bi otprilike ovako:
Ovdje su ulazi komparatora spojeni izravno na pozitivnu sabirnicu na suprotnim stranama tranzistora s efektom polja. Kada kroz njega prolazi struja različitih smjerova, naponi na ulazima komparatora će se neizbježno razlikovati, a znak razlike će odgovarati smjeru struje, a veličina će odgovarati njegovoj snazi.
Na prvi pogled, krug se pokazuje izuzetno jednostavnim, ali ovdje nastaje problem s napajanjem komparatora. Leži u činjenici da ne možemo napajati mikro krug izravno iz istih krugova koje bi trebao mjeriti. Prema podatkovnoj tablici, maksimalni napon na ulazima LM393 ne bi trebao biti veći od napona napajanja minus dva volta. Ako se prekorači ovaj prag, komparator prestaje primjećivati razliku u naponima na izravnim i inverznim ulazima.
Dva su potencijalna rješenja za ovaj problem. Prvi, očiti, je povećanje napona napajanja komparatora. Druga stvar koja mi pada na pamet, ako malo razmislite, je ravnomjerno smanjivanje upravljačkih napona pomoću dva razdjelnika. Evo kako bi to moglo izgledati:
Ova shema osvaja svojom jednostavnošću i jezgrovitošću, ali je, nažalost, neizvediva u stvarnom svijetu. Činjenica je da imamo posla s razlikom napona između ulaza komparatora od samo nekoliko milivolti. Istodobno, raspon otpora otpornika čak i najviše klase točnosti iznosi 0,1%. S minimalnim prihvatljivim omjerom dijeljenja od 2 do 8 i razumnom impedancijom razdjelnika od 10 kOhm, pogreška 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 eliminirana je iz istog razloga, jer nije moguće odabrati njegov otpor s točnošću većom od 0,01% čak i kada se koristi precizni otpornik s više krugova (plus ne zaboravite o vremenskom i temperaturnom pomaku). Osim toga, kao što je već gore napisano, teoretski ovaj krug uopće ne bi trebao trebati kalibraciju zbog svoje gotovo "digitalne" prirode.
Na temelju svega rečenog u praksi ostaje jedino povećanje napona napajanja. U principu, to nije takav problem, s obzirom na to da postoji ogroman broj specijaliziranih mikro krugova koji vam omogućuju da izgradite stepup pretvarač za potrebni napon koristeći samo nekoliko dijelova. Ali tada će se kompleksnost uređaja i njegova potrošnja gotovo udvostručiti, što bih volio izbjeći.
Postoji nekoliko načina za izgradnju pretvarača pojačanja male snage. Na primjer, većina integriranih pretvarača koristi napon samoindukcije malog induktora spojenog u seriju s prekidačem za napajanje koji se nalazi izravno na čipu. Ovaj pristup je opravdan za relativno snažnu pretvorbu, na primjer, za napajanje LED-a strujom od desetaka miliampera. U našem slučaju, to je očito suvišno, jer trebamo osigurati samo struju od oko jednog miliampera. Za nas je puno prikladniji krug za udvostručenje istosmjernog napona koji koristi upravljačku sklopku, dva kondenzatora i dvije diode. Načelo 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, napunit će se gotovo do napona napajanja (minus izravni pad na D1 i tranzistoru). Sada, ako ponovno zatvorimo tranzistor, ispada da je nabijeni kondenzator C1 spojen u seriju s otpornikom R1 i izvorom napajanja. Kao rezultat toga, njegov napon će se dodati naponu izvora napajanja i, pretrpjevši neke gubitke u otporniku R1 i diodi D2, napunit će C2 do gotovo dvostrukog Uin. Nakon toga, cijeli ciklus se može započeti ispočetka. Kao rezultat toga, ako se tranzistor redovito prebacuje, a izvlačenje energije iz C2 nije preveliko, od 12 volti dobijete oko 20 po cijeni od samo pet dijelova (ne računajući ključ), među kojima nema niti jednog namota ili dimenzijski element.
Za realizaciju takvog duplera, osim već navedenih elemenata, potreban nam je generator oscilacija i sam ključ. Možda se čini da ima puno detalja, ali zapravo nije, jer gotovo sve što nam treba već imamo. Nadam se da nisi zaboravio da LM393 sadrži dva komparatora? A što je s činjenicom da smo do sada koristili samo jedan od njih? Uostalom, komparator je također i pojačalo, što znači da ako ga prihvatite s pozitivnim Povratne informacije Po naizmjenična struja, pretvorit će se u generator. Istodobno, njegov izlazni tranzistor će se redovito otvarati i zatvarati, savršeno obavljajući ulogu ključa duplera. Ovo dobivamo kada pokušamo provesti naš plan:
Isprva se ideja o napajanju generatora naponom koji on zapravo proizvodi tijekom rada može činiti prilično ludom. Međutim, ako bolje pogledate, možete vidjeti da generator u početku dobiva napajanje preko dioda D1 i D2, što je dovoljno za njegovo pokretanje. Nakon što dođe do generiranja, dupler počinje raditi, a napon napajanja glatko raste na približno 20 volti. Ovaj proces ne traje više od jedne sekunde, nakon čega generator, a zajedno s njim i prvi komparator, dobivaju snagu koja znatno premašuje radni napon kruga. To nam daje mogućnost izravnog mjerenja razlike napona na sorsu i odvodu tranzistora s efektom polja i postizanje našeg cilja.
Evo konačnog dijagrama našeg prekidača:
O tome se nema više što objašnjavati, 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 koje diode male snage s maksimalnim obrnutim naponom od najmanje 25 volti i maksimalnom prednjom strujom od 10 mA (na primjer, široka korišten 1N4148, koji se može odlemiti sa stare matične ploče).
Ovaj sklop je testiran na matičnoj ploči, gdje se pokazao kao potpuno funkcionalan. Dobiveni parametri u potpunosti odgovaraju očekivanjima: trenutno prebacivanje u oba smjera, nema neadekvatnog odziva pri priključivanju opterećenja, potrošnja struje iz baterije je samo 2,1 mA.
Također je uključena jedna od opcija rasporeda tiskanih ploča. 300 dpi, pogled sa strane dijelova (zato trebate ispisivati u zrcalu). Tranzistor s efektom polja montiran je na strani vodiča.
Sastavljen uređaj, potpuno spreman za ugradnju:
Spojio sam ga na starinski način, pa je ispalo malo krivo, ali svejedno uređaj već nekoliko dana uredno obavlja svoje funkcije u strujnom krugu 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:
- toplinska otpornost
- prostor za hlađenje.
Ne ulazeći u duboku fiziku, toplinski otpor radijatora je brzina kojom će točka grijanja svoju toplinu predati rashladnim površinama - rebrima. Ovaj parametar se uzima u obzir prilično rijetko, zbog čega domaća pojačala često ne uspijevaju. Slika 18 shematski prikazuje procese zagrijavanja hladnjaka od prirubnice tranzistora snage.
Slika 18 Distribucija topline unutar nosive baze hladnjaka.
Kada je debljina nosive baze 3 mm, toplina s prirubnice brzo dolazi do stražnje strane, a zatim se širi prilično sporo, jer je debljina materijala premala. Kao rezultat, dolazi do jakog lokalnog zagrijavanja, a rashladne ploče (rebra) ostaju hladne. Uz debljinu nosive baze od 8 mm, toplina s prirubnice znatno sporije dolazi do stražnje strane radijatora, jer je potrebno zagrijati dijelove radijatora u vodoravnoj ravnini. Na taj način dolazi do ravnomjernijeg zagrijavanja i ravnine za hlađenje počinju se ravnomjernije zagrijavati.
Mogli bismo, naravno, iskopati hrpu formula i objaviti ih ovdje, ali ovo je previše "teška" matematika, pa ćemo se zadržati samo na približnim rezultatima izračuna.
Debljina nosive baze za AB pojačala treba biti 1 mm za svakih 10 W izlazna snaga pojačala, ali ne manja od 2 mm. Za snage iznad 100 W, debljina nosive baze mora biti najmanje 9 mm + 1 mm za svakih 50 W preko 100 W. Za pojačala snage s višerazinskim napajanjem (G i H), debljinu nosive baze treba izračunati na sličan način, ali kao početnu snagu treba uzeti snagu pojačala podijeljenu s brojem razina snage.
|
VLAST |
DEBLJINA |
KAKO PRORAČUNATO |
|
|
RAZRED |
MINIMUM | ||
| 40 W / 10 = 4 mm | |||
| 40 W / 10 = 6 mm | |||
| 150 W - 100 W = 50 W preko granice od 100 W, dakle 9 mm + 1 mm = 10 mm | |||
| 300 W - 100 W = 200 W preko granice od 100 W, dakle 9 mm + (200 / 50) = 9 mm + 4 mm = 13 mm | |||
| 600 W - 100 W = 500 W preko granice od 100 W, dakle 9 mm + (500 / 50) = 9 mm + 10 mm = 19 mm | |||
| 900 W - 100 W = 800 W preko granice od 100 W, dakle 9 mm + (800 / 50) = 9 mm + 16 mm = 25 mm | |||
|
RAZRED |
500 / 2 = 250 W - najveća snaga koju oslobađa jedna razina, 250 - 100 = 150 - razlika između baze 100 W, 150 / 50 = 3 - dodatna debljina baze 9 mm, 9 +3 = 12 mm debljine potpornu bazu 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 izračuna za snage iznad 100 W je zbog činjenice da takva pojačala već koriste nekoliko paralelno spojenih tranzistora, koji ravnomjerno rasipaju toplinu na različitim mjestima nosive baze radijatora. Za klase G i H snaga se dijeli s 2 jer upravo zbog promjene napona napajanja (priključak druge razine) opada oslobođena snaga koja se rasipa tek kada razina signala dosegne određenu vrijednost.
Područje hlađenja izračunava se čisto matematički mjerenjem glavnih dimenzija radijatora - Slika 19
Slika 20 Izračun područja hlađenja hladnjaka
U ovoj formuli:
a - debljina nosive baze se udvostručuje jer ima obostrani kontakt s rashladnim medijem (u ovom slučaju zrakom);
b i d - u biti visina peraje, koriste se obje strane, jer obje imaju kontakt s rashladnim medijem;
c - Širina vrha rebra može se zanemariti;
d je udaljenost između rebara hladnjaka;
e - duljina stražnje strane radijatora;
n je broj rebara na hladnjaku;
h je visina radijatora.
Također se mogu računati ispupčenja za pričvršćivanje i dodatne oseke, ali u pravilu je njihova površina zanemariva u odnosu na glavnu, pa se može zanemariti. Ova formula također ne uzima u obzir područje krajeva rebara.
|
VLAST |
PODRUČJE RADIJATORA AT |
PODRUČJE RADIJATORA AT |
|
| RAZRED AB | |||
| RAZRED G | |||
| RAZRED H | |||
Ne treba se bojati velikih rashladnih površina, jer aluminijski lim 10 x 10 cm i debljine 0,5 cm ima ukupnu rashladnu površinu 10 x 10 = 100 sq. cm, dvije strane, dakle 100 x 2 = 200 sq. .cm, plus 4 krajnje stranice s površinom 0,5 x 10 = 5 dodaje još 20 cm2 i kao rezultat dobivamo 200 + 20 = 220 cm, a radijator prikazan na slici 27 (dimenzije 17 x 5,5 x 11,5 cm) ima prostor za hlađenje od 3900 sq cm, pa Štoviše, izračuni uključuju zagrijavanje radijatora do 80 stupnjeva pri sviranju najtežih kompozicija.
Na pitanje treba odmah odgovoriti ZAŠTO ZA NASTAVU G I H POVRŠINA RADIJATORA JE SKORO DVA PUTA MANJA I ZAŠTO DA G MANJE OD H?
Da biste dobili razumljiviji odgovor, vrijedi se vratiti na niz slika 7-13 i ponovno ga pročitati - maksimalna snaga se rasipa samo u trenucima kada izlazni signal prijeđe vrijednost amplitude jednaku polovici napona napajanja, u drugim trenutaka se ili povećava ili smanjuje. Kada se napaja s dvije razine, rasipana snaga raste dok ne dosegne polovicu napajanja prvog "kata", zatim se smanjuje i, nakon što je dosegla vrijednost gotovo jednaku napajanju prvog "kata", ponovno počinje rasti do maksimum, budući da se drugi kat snage (klasa H) uključuje stepenasto i 2 puta je veći od prvog "kata". Međutim, nakon uključivanja drugog "kata", snaga se smanjuje kako izlazni signal raste. Posljedično, u jednom poluciklusu sinusoidnog signala, krajnji tranzistori će dvaput raspršiti maksimalnu snagu, ali će ona premašiti vrijednost u odnosu na klasu AB samo za nekoliko postotaka. Za klasu G, procesi grijanja su nešto drugačiji od H, budući da se povezivanje drugog „kata” snage ne događa u koracima, već glatko, a raspršena snaga terminalnih tranzistora raspoređuje se, iako ne ravnomjerno - treći “ kat” ima veće opterećenje od prvog. Sve dok amplituda izlaznog signala ne dosegne vrijednost uključivanja drugog kata, terminalni tranzistori rade u normalnom načinu rada, a kada je drugi kat uključen, rasipaju snagu, ali ne značajno, jer u pravilu očekivana razlika između prvog i drugog kata je 15-18 V. kada su uključeni tranzistori drugog kata najveća moć Oni su ti koji se rasipaju i to se događa u trenutku kada su uključeni, a kako se povećava amplituda izlaznog signala, disipirana snaga opada. Drugim riječima, područje hlađenja pojačala G je manje od H upravo zbog činjenice da se oslobađanje topline događa na različitim mjestima radijatora - dok prvi kat radi, neki tranzistori se zagrijavaju, čim drugi kat kada se uključi, počinju se hladiti, a drugi tranzistori smješteni na drugom mjestu zagrijavaju radijator.
Ako nema radijatora s odgovarajućim rashladnim područjem, tada možete koristiti prisilno hlađenje ugradnjom ventilatora iz računalne opreme na radijatore (slika 21).
Slika 21 Izgled ljubitelji računala
Pri kupnji ventilatora obratite pozornost na natpise na njihovim naljepnicama. Osim proizvođača, ventilatori označavaju napon i struju potrošnje, što određuje učinak ventilatora. Na slici 22 lijevo je tihi sporohodni motor (struja 0,08A), koji je gotovo nečujan, ali također proizvodi prilično slab protok hlađenja, a desno je puhalo koje bruji (struja potrošnje 0,3A) . Za pojačala snage preporuča se koristiti ventilatore visokih performansi, jer se performanse uvijek mogu smanjiti smanjenjem brzine vrtnje (smanjenjem napona napajanja), ali nije uvijek moguće povećati, točnije, vrlo rijetko. Postoji nekoliko opcija za kontrolu ventilatora.
Slika 22 Lijevo je tiho niskoučinkovito, desno zujanje visokih performansi.
Kod odabira ventilatora, osim o učinku, treba se odlučiti i za dimenzije, budući da na tržištu već ima dosta veličina, a MTBF je za svakog drugačiji, jer neki proizvođači koriste klizne ležajeve (osovina impelera se okreće u brončane obloge u prahu), a neki koriste kuglične ležajeve, koji naravno rade mnogo duže i manje su osjetljivi na začepljenje prašinom.
Može postojati nekoliko opcija za protok zraka; na primjer, pogledajmo dvije najpopularnije.
Prva opcija, koja se u računalnoj tehnici uvelike koristi, je kada se ventilator ugrađuje sa strane rebara, a strujanje zraka usmjerava samo između rebara za hlađenje (slika 23).
Slika 23 Ugradnja ventilatora na stranu rebra hladnjaka
Manje popularna među računalnom opremom, ali prilično popularna među industrijskom opremom, je metoda cijevi. Kod ove opcije dva su radijatora okrenuta rebrima jedno prema drugome, a strujanje zraka između rebara usmjerava ventilator koji se nalazi na kraju radijatora (slika 24).
Slika 24 Sastavljanje zračnog tunela od dva identična radijatora.
Ova je opcija donekle poželjnija za audio opremu, budući da jedan ventilator može "propuhati" prilično dugačak radijator, kada se tranzistori nalaze na jednom radijatoru n-p-n strukture, a s druge strane - p-n-p, možete bez električnih izolacijskih brtvila, što će smanjiti toplinski otpor između tijela tranzistora i radijatora. Naravno, radijatore je potrebno izolirati od kućišta, a ova metoda je prihvatljiva za pojačala koja kao izlazni stupanj koriste emiterske pratioce (LANZAR, HOLTON)
Usput, radijatori procesora koji se koriste u računalima dizajnirani su za prisilno hlađenje i, unatoč činjenici da imaju prilično velika područja hlađenja, nije preporučljivo koristiti ih bez ventilatora. Činjenica je da je razmak između rebara radijatora JAKO mali i prirodna cirkulacija zraka je otežana, zbog čega prijenos topline pada gotovo 2,5...3 puta. Koristeći ventilator s potrošnjom struje od 0,13 A, jedan radijator iz procesora P-IV može se nositi s toplinom iz dva STONECOLD pojačala instalirana na njemu s izlaznom snagom od 140 W svaki.
Sumirajući sve gore navedeno, možemo izvući sljedeće zaključke:
- pri odabiru radijatora treba obratiti pozornost ne samo na područje hlađenja, već i na debljinu nosive baze;
- pojačala snage s dvorazinskim napajanjem zagrijavaju se gotovo 2 puta manje od pojačala klase AB pri istim izlaznim snagama;
-ako nema dovoljno prostora za hlađenje, moćno je koristiti prisilno hlađenje (ventilatore) s podesivim učinkom.
O TRANZISTORIMA NA RADIJATORIMA
Čak i ako su tranzistori pravilno odabrani i površina radijatora je ispravno izračunata, ostaje još jedan problem - ispravno postavljanje tranzistora na radijator.
Prije svega, obratite pozornost na površinu radijatora na kojoj su ugrađeni tranzistori ili mikro krugovi - 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 šmirgl papir, a kako se boja skida, zrnatost papira bi se trebala smanjivati i kada više nema tragova boje, potrebno je površinu neko vrijeme polirati finim brusnim papirom.
Prilično je prikladno koristiti posebne nastavke za stroj 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 su uklonjene "nepotrebne peraje", "grubo" brušenje.
Tijekom obrade radijatora Obavezno učvrstite u škripcu odgovarajuće veličine.
Slika 26. Ovaj dodatak je dobar za "završno" brušenje, ali korištenje stroja za rezanje nije preporučljivo - aluminij se "zalijepi" za brusni papir i vrlo je teško držati stroj u rukama - možete se ozlijediti. Sam oblik mlaznice prilično udobno leži u ruci i ručno brušenje ne stvara nikakve neugodnosti, a ako u mlaznicu uvrnete vijak i omotate je selotejpom, posao će biti pravo zadovoljstvo.
Ako je potrebno ukloniti samo dio rebara hladnjaka, na nosivu bazu se napravi kotač za rezanje, zatim se rezni kotačić malog promjera zareže na rebrima u podnožju i lome se "dodatni" fragmenti isključeno. Nakon toga, pričvrstite radijator u škripac, upotrijebite ili veliku turpiju ili brusni kotač (od reznog kotača se razlikuje po mnogo većoj debljini) kako biste izravnali lomne točke rebara s površinom potporne baze. Zatim se priprema alat za mljevenje. Za njegovu izradu koristi se drvena greda s ravnom površinom. Širina grede trebala bi biti nešto manja od širine uklonjenih rebara, a visina bi trebala biti otprilike 2 puta veća od visine uklonjenih rebara - to će ga učiniti praktičnijim za držanje u ruci). Zatim se na obje "radne" strane grede lijepe gumene trake (gumeni zavoj možete kupiti u ljekarni ili komad zračnice u vulkanizerskim kabinama). Guma se ne smije rastezati, ljepilo koje se koristi je namijenjeno za gumu ili ima poliuretansku podlogu. Zatim se na jednu stranu grede zalijepi krupnozrnati brusni papir za grubo brušenje, a na drugu sitnozrnati brusni papir za "završnu obradu". To stvara dvostrani brusni uređaj koji vam omogućuje brzo mljevenje površine radijatora bez puno napora. Ako koristite papirnati brusni papir koji se prodaje u autokućama, trebat će vam ga malo više - brusi se intenzivnije od onog koji se prodaje u trgovinama željezarijom (po principu ljestvi), međutim, autotrgovine imaju puno veći izbor veličine zrna - u rasponu od prilično grubih zrna do mljevenja "nula".
Slika 27 Radijator iz "drevne" telefonske centrale pripremljen je za ugradnju dva pojačala UM7293
Dužina radijatora je 170 mm, površina hlađenja 4650 cm2 - izračunata vrijednost za ukupnu snagu od 150 W (2 x 75) je 3900 cm2.
Vrlo često je potrebno pričvrstiti tranzistore na radijatore kroz izolacijske brtve. Rezanje tinjca nije problem, ali često nastaju nesporazumi s izoliranim spojnicama. Kućišta tranzistora TO-126, TO-247, TO-3PBL (TO-264) konstrukcijski su dizajnirana na takav način da nije potrebno izolirano pričvršćivanje - unutar kućišta, u montažnoj rupi, električni kontakt s prirubnicom neće pojaviti se. Ali kućišta TO-220, TO-204AA ne mogu bez izoliranih spojnih elemenata.
Iz ove situacije možete izaći tako da sami napravite takve pričvrsne elemente, koristeći obične vijke i podloške (Slika 28-a). Navoji su namotani oko vijka u blizini glave (po mogućnosti pamuk, ali danas ih je prilično teško pronaći). Duljina namota ne smije biti veća od 3,5 mm, povećanje promjera ne smije biti veće od 3,7 mm (Slika 28-b). Zatim se niti impregniraju SUPERLJEPILO, po mogućnosti SECOND ili SUPERMOMENT. Konce treba pažljivo navlažiti kako ljepilo ne bi došlo na susjedni konac.
Dok se ljepilo suši, potrebno je napraviti "dirigent" - 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 tekstolitnom dijelu (debljina obratka je najmanje 3 mm, maksimum nije važan, ali nema smisla uzimati više od 5 mm), po mogućnosti bušilica(pa će kut u odnosu na ravninu izratka biti točno 90°, što nije nevažno), promjera 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 navoj M3 urezuje u rupu od 2,5 mm (slika 28-c).
Slika 28
Potom se na vijak stavlja podloška i uvrće u “šablonu” dok se zalijepljeni navoji ne zaustave unutar udubljenja, podloška se postavlja na ravninu obratka i glavom se nanosi SUPER LJEPILO na dodirne točke između vijak i podlošku po cijelom obodu kontakta (slika 29-a). Čim se ljepilo osuši na dobiveni utor se namotaju konci koji se povremeno kvase SUPERLJEPILOM dok se navoji ne poravnaju s promjerom glave vijka.Idealno bi bilo da navoj kod podloške bude nešto veći,tj. dobivena plastična košuljica imat će oblik krnjeg stošca (slika 29-b). Čim se ljepilo osuši, a to će zahtijevati oko 10 minuta (ljepilo se sporije suši unutar namota), možete odvrnuti vijak (slika 29-c) i instalirati tranzistor na radijator (slika 30), ne zaboravljajući tretirati prirubnicu tranzistora i mjesto ugradnje na radijator toplinskom vodljivom pastom, na primjer KPT-8. Usput, nekoliko mjesta za overclocking IBM procesora provelo je testove toplinske vodljivosti raznih toplinskih pasta - KPT-8 se stalno pojavljuje na drugom mjestu posvuda, a uzimajući u obzir činjenicu da košta nekoliko puta manje od pobjednika, ispada biti lider u omjeru cijene i kvalitete.
Slika 29
Slika 30 Pričvršćivanje tranzistora TO-220 pomoću domaćeg izolacijskog vijka.
Kućišta tranzistora TIA TO-247 mogu se ugraditi na radijator pomoću rupa koje su u njima dostupne, a izolacijski pričvršćivači nisu potrebni, međutim, pri sastavljanju pojačala velike snage, bušenje i narezivanje navoja u debeloj nosivoj podlozi prilično je zamorno - sa četiri para krajeva, morate pripremiti 8 rupa i to je samo pojačalo 400-500 vata. Štoviše, silumin, duraluminij, a još više aluminij, čak i pri bušenju, lijepe se za reznu oštricu, što dovodi do loma svrdla, ali bolje je ne spominjati koliko je slavina slomljeno pri rezanju navoja.
Stoga je ponekad lakše koristiti dodatne letvice koje će pritisnuti SVE tranzistore iste strukture odjednom, a koristiti deblje vijke kao pričvrsne elemente i bit će ih potrebno puno manje. Jedna od mogućnosti pričvršćivanja prikazana je na slici 31. Kako se može Kao što se vidi sa slike, 6 tranzistora je pritisnuto sa samo tri vijka i puno više sile ako bi svaki od njih bio pritisnut svojim vijkom. U slučaju popravka (ne daj Bože, naravno) bit će puno 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 trgovinama željezarijom, bolje je odmah ukloniti gumu s podloške - ionako će se slomiti), traka naliježe s jedne strane na vijak M3 s odstojnicima izrađenim od vijaka M4. Ukupna visina ove strukture ispada da je nešto veća od debljine kućišta tranzistora, doslovno za 0,3 ... 0,8 mm, što dovodi do blagog iskrivljenja šipke i svojim drugim rubom pritišće tranzistor u sredini kućišta.
Stoga, pri odabiru trake, njezinu širinu treba izračunati na temelju:
- od ruba do sredine rupe vijkom M3 3-4 mm
- od sredine rupe vijkom M3 do sredine rupe samoreznim vijkom 6-7 mm
- od sredine otvora za vijak do ruba tranzistora 1-2 mm
- od ruba tranzistora do sredine njegovog tijela ±2 mm.
Širina trake u mm nije namjerno naznačena jer se na ovaj način tranzistori mogu montirati u gotovo svako kućište.
Šipka se može izraditi od stakloplastike, čije trake obično leže među radioamaterima. S debljinom tekstolita od 1,5 mm, za pričvršćivanje kućišta TO-220, tekstolit se mora presavijati na tri, pri pričvršćivanju kućišta TO-247 - u četiri, pri pričvršćivanju kućišta TO-3PBL - u pet. Tekstolit se čisti od folije ako je foliran, mehanički ili jetkanjem. Zatim se brusi najgrubljim brusnim papirom i lijepi epoksidnim ljepilom, po mogućnosti Dzerzhinsk. Nakon što su ravnine izbrušene i premazane ljepilom, trake se savijaju i stavljaju pod prešu ili stežu u škripac, vodeći računa da će višak ljepila još negdje kapnuti, a zatim bolje mjesto Kako biste se zaštitili od mogućih padova, stavite unutra plastičnu vrećicu koju možete baciti.
Ljepilo mora polimerizirati najmanje jedan dan na sobnoj temperaturi; ne vrijedi ubrzavati polimerizaciju povećanjem svrdla - ljepilo postaje krhko, ali zagrijavanje, naprotiv, smanjuje vrijeme stvrdnjavanja ljepila bez promjene fizičkih svojstava ljepilo. Možete ga zagrijati običnim sušilom za kosu ako nemate sušilicu.
Preporučljivo je dati dasci dodatnu krutost s jedne strane okomitim preklapanjem dodatnih traka tekstolita u dvije.
Nakon što se epoksi ljepilo osuši, na mjesto mehaničkog kontakta trake s tijelom tranzistora potrebno je zalijepiti traku pejzažnog papira presavijenu na tri ili četiri (širina dobivene trake je 5-8 mm, ovisno na kućište tranzistora), prethodno premazavši cijeli obradak poliuretanskim ljepilom (TOP-TOP, MOMENT-CRYSTAL). Ovaj sloj papira će osigurati elastičnost potrebnu za ravnomjerno pritiskanje bez smanjenja napora pritiska kućišta na radijator (Slika 32).
Kao materijal za steznu šipku može se koristiti ne samo stakloplastika, već i kut ili duraluminijski profil ili drugi dovoljno jak materijal.
Slika 32
Mali tehnološki savjet - unatoč činjenici da samorezni vijci imaju oblik bušilice i pri pričvršćivanju željeznog lima ne zahtijevaju bušenje pri bušenju radijatora, na mjestima gdje se samorezni vijak uvija, bolje je bušiti rupe promjera 3 mm, budući da je debljina aluminija puno veća od materijala za koji su ovi samorezni vijci dizajnirani, a aluminij se prilično čvrsto lijepi za rezni rub (možete jednostavno okrenuti glavu kada pokušavate zavrnuti samorezni vijak u aluminij ili silumin bez bušenja).
Korištenje montažnih letvica moguće je izvesti i kod ugradnje “drugokalibarskih” tranzistora na radijator pomoću malih zadebljanja trake na mjestima kontakta s tanjim kućištima, a s obzirom na to da su tranzistori tanji i obično se manje zagrijavaju, Nedostatak debljine može se nadoknaditi polaganjem u nekoliko slojeva dvostrane trake od pjenaste gume.
Postoji još jedno neriješeno pitanje - snaga napajanja, ali o tome
Sada se nadamo da će domaća pojačala snage umrijeti mnogo rjeđe....
Stranica je pripremljena na temelju materijala s OGROMNOG broja stranica o toplinskoj tehnici, audio tehnici, stranica o overclockingu računalnih procesora i metodama hlađenja, kroz mjerenja i usporedbe tvorničkih verzija pojačala snage, poruka i dopisivanja posjetitelja LEMILICE i Korišteni su forumi A LITTLE AUDIO EQUIPMENT.
= ([Temperatura na žarištu, grC] - [Temperatura na hladnoj točki, grC]) / [Rasipanje snage, W]
To znači da ako toplinska snaga X W dolazi od vruće točke do hladne točke, a toplinski otpor je Y grC / W, tada će temperaturna razlika biti X * Y grC.
Formula za izračunavanje hlađenja elementa snage
Za slučaj izračuna odvođenja topline elektroničkog energetskog elementa, isti se može formulirati na sljedeći način:
[Temperatura kristala elementa snage, grC] = [Temperatura okoline, grC] + [Rasipanje snage, W] *
Gdje [ Ukupni toplinski otpor, grC / W] = + [Toplinski otpor između kućišta i radijatora, grC / W] + (za slučaj s radijatorom),
ili [ Ukupni toplinski otpor, grC / W] = [Toplinski otpor između kristala i kućišta, grC / W] + [Toplinski otpor između kućišta i okoline, grC / W] (za slučaj bez radijatora).
Kao rezultat izračuna, moramo dobiti temperaturu kristala tako da bude manja od najveće dopuštene navedene u referentnoj knjizi.
Gdje mogu dobiti podatke za izračun?
Toplinski otpor između matrice i kućišta za elemente snage obično se daje u priručniku. I označava se ovako:
Neka vas ne zbuni činjenica da priručnik sadrži mjerne jedinice K/W ili K/W. To znači da je ova vrijednost dana u Kelvinima po Wattu, u grZ po W bit će potpuno ista, odnosno X K/W = X grZ/W.
Tipično, referentne knjige daju najveću moguću vrijednost ove vrijednosti, uzimajući u obzir tehnološke varijacije. To je ono što nam treba, jer moramo izvršiti izračune za najgori slučaj. Na primjer, najveći mogući toplinski otpor između kristala i tijela SPW11N80C3 tranzistora s efektom polja je 0,8 GHz/W,
Toplinski otpor između kućišta i hladnjaka ovisi o vrsti stanovanja. Tipične maksimalne vrijednosti dane su u tablici:
| 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 |
Izolacijska brtva. Prema našem iskustvu, pravilno odabrana i postavljena izolacijska brtva udvostručuje toplinski otpor.
Toplinski otpor između kućišta/hladnjaka i okoline. Ovaj toplinski otpor prilično je lako izračunati s točnošću prihvatljivom za većinu uređaja.
[Toplinska otpornost, grC / W] = [120, (grC * sq. cm) / W] / [Površina radijatora ili metalnog dijela tijela elementa, sq. cm].
Ovaj proračun je prikladan za uvjete u kojima se elementi i radijatori ugrađuju bez stvaranja posebnih uvjeta za prirodno (konvekcija) ili umjetno strujanje zraka. Sam koeficijent odabran je iz našeg praktičnog iskustva.
Specifikacija većine radijatora sadrži toplinski otpor između radijatora i okoline. Dakle, u izračunima je potrebno koristiti ovu vrijednost. Ovu vrijednost treba izračunati samo ako se ne mogu pronaći tablični podaci o radijatoru. Često koristimo rabljene radijatore za sastavljanje razvojnih uzoraka, pa nam ova formula puno pomaže.
Za slučaj kada se toplina odvodi kroz kontakte tiskane pločice, kontaktna površina se također može koristiti u proračunu.
Za slučaj kada se toplina raspršuje kroz terminale elektroničkog elementa (obično diode i zener diode relativno male snage), površina terminala izračunava se na temelju promjera i duljine terminala.
[Površina terminala, sq. cm.] = Pi * ([ Duljina desnog izvoda, cm.] * [Promjer desnog terminala, cm.] + [Duljina lijevog izvoda, cm.] * [Promjer lijevog terminala, cm.])
Primjer izračunavanja uklanjanja topline iz zener diode bez radijatora
Neka zener dioda ima dva izvoda promjera 1 mm i duljine 1 cm, neka rasipa 0,5 W. Zatim:
Površina terminala bit će oko 0,6 četvornih metara. cm.
Toplinski otpor između kućišta (stezaljki) i okoline bit će 120 / 0,6 = 200.
Toplinski otpor između kristala i kućišta (stezaljki) u ovom slučaju može se 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 topline potrebno je uzeti samo jednu stranu, jer druga nije u kontaktu s okolinom. Za igličaste radijatore potrebno je približno procijeniti površinu jedne igle i pomnožiti ovu površinu s brojem igala.
Online izračun odvođenja topline bez radijatora
Nekoliko elemenata na jednom radijatoru.
Ako je nekoliko elemenata ugrađeno na jedan hladnjak, tada izračun izgleda ovako. Prvo izračunavamo temperaturu radijatora pomoću formule:
[Temperatura radijatora, grC] = [Temperatura okoline, grC] + [Toplinski otpor između radijatora i okoline, grC / W] * [Ukupna snaga, W]
[Temperatura kristala, grC] = [Temperatura radijatora, grC] + ([Toplinski otpor između kristala i tijela elementa, grC / W] + [Toplinski otpor između tijela elementa i radijatora, grC / W]) * [Snaga koju rasipa element, W]
Često, kada projektiramo snažan uređaj koji koristi tranzistore snage ili pribjegavamo korištenju snažnog ispravljača u krugu, suočeni smo sa situacijom u kojoj je potrebno raspršiti veliku toplinsku snagu, mjerenu u jedinicama, a ponekad i desecima vati.
Na primjer, IGBT tranzistor FGA25N120ANTD tvrtke Fairchild Semiconductor, ako je ispravno instaliran, teoretski može isporučiti oko 300 W toplinske snage kroz svoje kućište pri temperaturi kućišta od 25 °C! A ako je temperatura njegovog kućišta 100 °C, tada će tranzistor moći isporučiti 120 vata, što je također dosta. No, da bi tijelo tranzistora moglo predati tu toplinu, u načelu mu je potrebno osigurati odgovarajuće radne uvjete kako ne bi prerano izgorio.
Sve strujne sklopke proizvode se u kućištima koja se lako montiraju na vanjski hladnjak - radijator. U većini slučajeva, metalna površina ključa ili drugog uređaja u kućištu terminala je električno povezana s jednim od terminala ovog uređaja, na primjer, s kolektorom ili odvodom tranzistora.
Dakle, zadatak radijatora je upravo održavanje tranzistora, a uglavnom njegovih radnih spojeva, na temperaturi koja ne prelazi maksimalnu dopuštenu.
Andrej Povni