10.1. Tujuan radiator- menghilangkan panas dari perangkat semikonduktor, yang memungkinkan Anda mengurangi suhu sambungan pn dan dengan demikian mengurangi dampaknya terhadap parameter pengoperasian perangkat. Radiator pelat, sirip, dan pin digunakan. Untuk meningkatkan pembuangan panas, yang terbaik adalah memasang perangkat semi-konduktor langsung ke radiator. Jika isolasi listrik perangkat dari sasis diperlukan, radiator dipasang ke sasis melalui isolasi gasket. Kemampuan radiator memancarkan panas bergantung pada tingkat kehitaman bahan (atau permukaannya) dari mana radiator dibuat:
Semakin tinggi tingkat kegelapannya, pembuangan panasnya akan semakin efisien.
10.2. Sematkan radiatornya- heat sink yang sangat efektif untuk perangkat semikonduktor. Untuk membuatnya membutuhkan lembaran duralumin dengan ketebalan 4-6 mm dan kawat aluminium dengan diameter 3-5 mm.
Pada permukaan pelat radiator yang telah diproses sebelumnya, lokasi lubang untuk pin, terminal transistor (atau dioda) dan sekrup pemasangan ditandai dengan pukulan tengah. Jarak antara pusat lubang (pitch) untuk peniti dalam satu baris dan antar baris harus sama dengan 2-2,5 kali diameter kawat aluminium yang digunakan. Diameter lubang dipilih sehingga kawat masuk ke dalamnya dengan celah sekecil mungkin. Di sisi sebaliknya, lubang ditenggelamkan hingga kedalaman 1-1,5 mm.
Mandrel dibuat dari batang baja dengan panjang 80-100 mm dan diameter B-10 mm, yang di ujung batang dibor lubang dengan diameter 0,1 mm lebih besar dari diameter kawat. Kedalaman lubang harus sama dengan tinggi pin radiator di masa depan.
Beras. 10.1. Crimper untuk pin radiator
Kemudian jumlah pin blank yang dibutuhkan dipotong. Untuk melakukan ini, sepotong kawat dimasukkan ke dalam lubang di mandrel dan dipotong dengan pemotong kawat sehingga panjang ujung yang menonjol dari mandrel lebih besar 1-1,5 mm dari ketebalan pelat. Mandrel dijepit dalam lubang dengan lubang menghadap ke atas, pin kosong dimasukkan ke dalam lubang, di ujung yang menonjol di mana pelat ditempatkan menghadap ke bawah dan dipaku dengan pukulan ringan palu, mencoba mengisi ceruk countersunk. Semua pin dipasang dengan cara ini.
Heatsink pin juga dapat dibuat menggunakan metode yang sedikit berbeda dengan memasang pin pada lubang di pelat dasar. Crimp baja dibuat, gambarnya untuk pin dengan diameter 3 dan panjang hingga 45 mm ditunjukkan pada Gambar. 10.1. Bagian kerja dari crimp harus dikeraskan. Pin dimasukkan ke dalam lubang dasar radiator, alas diletakkan pada landasan, crimp dipasang di atas pin dan dipukul dengan palu. Alur berbentuk cincin terbentuk di sekitar pin, dan pin itu sendiri terpasang erat di dalam lubang.
Jika perlu membuat radiator dua sisi, maka diperlukan dua kerutan seperti itu: pin dimasukkan ke salah satunya, dipasang pada landasan dengan lubang menghadap ke atas, alas radiator berulir, dan yang kedua crimp diletakkan di atas. Dengan memukul crimp atas dengan palu, pin dipasang pada kedua sisi sekaligus. Metode ini dapat digunakan untuk memproduksi radiator dari paduan aluminium dan tembaga. Terakhir, pin dapat dipasang dengan menggunakan solder. Untuk melakukan ini, gunakan kawat tembaga atau kuningan dengan diameter 2-4 mm sebagai bahannya. Salah satu ujung pin dikalengkan dengan panjang 1-2 mm lebih besar dari ketebalan pelat. Diameter lubang pada pelat harus sedemikian rupa sehingga pin kaleng dapat masuk ke dalamnya tanpa banyak usaha.
Fluks cair disuntikkan ke dalam lubang di alasnya (Tabel 9.2), pin dimasukkan dan masing-masing disolder dengan besi solder yang kuat. Di akhir pekerjaan, radiator dicuci dengan aseton.
Beras. 10.2. Heatsink untuk transistor yang kuat
10.3. Radiator tembaga lembaran Tebal 1-2mm dapat dibuat untuk transistor kuat seperti P210, KT903 dan lainnya dalam paket serupa. Untuk melakukan ini, sebuah lingkaran dengan diameter 60 mm dipotong dari tembaga, dan lubang ditandai di tengah benda kerja untuk memasang transistor dan kabelnya. Kemudian pada arah radial, lingkaran tersebut dipotong 20 mm dengan gunting logam, membaginya menjadi 12 bagian keliling kelilingnya. Setelah memasang transistor, setiap sektor diputar 90° dan ditekuk ke atas.
10.4. Radiator untuk transistor yang kuat tipe KT903, KT908 dan lain-lain dalam wadah serupa dapat dibuat dari lembaran aluminium setebal 2 mm (Gbr. 10.2). Dimensi radiator yang ditentukan memberikan luas permukaan radiasi yang cukup untuk menghilangkan daya pada transistor hingga 16 W.
Beras. 10.3. Radiator untuk transistor daya rendah: a-scan; b - pandangan umum
10.5. Radiator untuk transistor daya rendah dapat dibuat dari lembaran tembaga merah atau kuningan setebal 0,5 mm sesuai dengan gambar pada Gambar. 10.3. Setelah semua pemotongan dilakukan, alat untuk membesarkan lubang digulung menjadi tabung menggunakan mandrel dengan diameter yang sesuai. Kemudian benda kerja dipasang erat pada badan transistor dan ditekan dengan cincin pegas, setelah sebelumnya menekuk telinga pemasangan samping. Cincin itu terbuat dari kabel baja dengan diameter 0,5-1 mm. Anda bisa menggunakan perban kawat tembaga sebagai pengganti cincin. Kemudian telinga samping ditekuk ke bawah, potongan "bulu" benda kerja ditekuk ke luar hingga sudut yang diinginkan - dan radiator siap.
10.6. Radiator untuk transistor seri KT315, KT361 dapat dibuat dari potongan tembaga, aluminium atau timah dengan lebar 2-3 mm lebih besar dari lebar rumah transistor (Gbr. 10.4). Transistor direkatkan ke radiator dengan epoksi atau lem lain dengan konduktivitas termal yang baik. Untuk kontak termal yang lebih baik antara rumah transistor dan radiator, perlu untuk menghilangkan lapisan cat dari rumah pada titik kontak, dan memasangnya ke dalam radiator dan merekatkannya dengan celah seminimal mungkin. Pasang transistor dengan radiator pada papan, seperti biasa, dengan tepi bawah radiator menyentuh papan. Jika lebar strip adalah 7 mm, dan tinggi radiator (terbuat dari lembaran logam kaleng setebal 0,35 mm) adalah 22 mm, maka dengan daya disipasi 500 mW, suhu radiator di tempat transistor berada direkatkan tidak melebihi 55°C.
10,7. Radiator terbuat dari logam “rapuh”, misalnya dari lembaran duralumin, dibuat dalam bentuk satu set pelat (Gbr. 10.5). Saat membuat gasket dan pelat radiator, perlu dipastikan tidak ada gerinda pada tepi lubang dan tepi pelat. Permukaan kontak antara gasket dan pelat diampelas dengan hati-hati dengan amplas berbutir halus, letakkan di atas kaca datar. Jika rumah transistor tidak perlu diisolasi dari badan perangkat, maka radiator dapat dipasang di dinding badan perangkat atau di partisi internal tanpa gasket isolasi, yang memastikan perpindahan panas lebih efisien.
10.8. Pemasangan dioda tipe D226 pada radiator atau di atas pelat pendingin. Dioda diamankan menggunakan flensa. Terminal katoda digigit di bagian paling bawah dan bagian bawahnya dibersihkan secara menyeluruh dengan amplas berbutir halus sampai diperoleh permukaan yang bersih dan rata. Jika perlu meninggalkan terminal katoda, bor lubang di radiator untuk terminal, lepaskan pernis dari bawah dengan aseton dan dengan hati-hati kikir sisi (rim) dioda rata dengan bagian bawah untuk kontak termal yang lebih baik dari dioda dengan radiator.
10.9. Kontak termal yang lebih baik antara transistor dan heatsink akan memberikan disipasi daya yang lebih besar pada transistor.
Terkadang, terutama saat menggunakan radiator cor, menghilangkan rongga dan ketidaksempurnaan permukaan lainnya pada titik kontak termal (untuk memperbaikinya) bisa jadi sulit, dan terkadang tidak mungkin. Dalam hal ini, paking timah akan membantu. Pelat timah digulung atau diratakan dengan hati-hati di antara dua batang datar halus hingga ketebalan kira-kira 10,5 mm dan penjarak dipotong sesuai ukuran dan bentuk yang diperlukan. Kedua sisi dibersihkan dengan amplas berbutir halus, dipasang di bawah transistor dan rakitan dikompresi erat dengan sekrup. Gasket tidak boleh lebih tebal dari 1 mm, karena konduktivitas termal timbal rendah.
10.10. Menghitamnya radiator aluminium. Untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panas radiator, permukaannya biasanya dibuat matte dan berwarna gelap. Cara yang terjangkau menghitam - perawatan radiator dalam larutan besi klorida berair.
Untuk menyiapkan larutan, diperlukan bubuk besi klorida dan air dengan volume yang sama. Radiator dibersihkan dari debu dan kotoran, dihilangkan lemaknya secara menyeluruh dengan bensin atau aseton dan direndam dalam larutan. Simpan dalam larutan selama 5-10 menit. Warna radiatornya abu-abu tua. Pemrosesan harus dilakukan di tempat yang berventilasi baik atau di luar ruangan.
TAHUKAH KAMU?
10.11.
Rezim termal transistor daya rendah dapat dikurangi dengan menempatkan torus (“roda kemudi”) pada badan logam transistor - spiral yang dipilin dari kawat tembaga, kuningan atau perunggu dengan diameter 0,5-1,0 mm.
10.12.
Radiatornya bagus mungkin badan logam perangkat atau partisi internalnya.
10.13.
Kerataan bantalan kontak radiator diperiksa dengan mengolesi dasar transistor dengan sedikit cat dan mengoleskannya pada permukaan bantalan kontak. Area kontak yang menonjol. Bantalan radiator akan diwarnai.
10.14.
Untuk memastikan kontak termal yang baik, permukaan transistor yang berdekatan dengan unit pendingin dapat dilumasi dengan pelumas yang tidak mengeringkan, seperti silikon. Ini akan mengurangi ketahanan termal kontak satu setengah hingga dua kali lipat.
10.15.
Untuk meningkatkan kondisi pendinginan, radiator harus diposisikan agar tidak mengganggu aliran udara konveksi: sirip radiator vertikal, dan sisi tempat transistor berada harus berada di samping, dan bukan di bawah atau di atas.
Tentang perlindungan diagram kelistrikan dari polaritas catu daya yang salah menggunakan transistor efek medan, saya ingat bahwa saya telah lama memiliki masalah yang belum terselesaikan dalam memutuskan sambungan baterai secara otomatis dari pengisi daya ketika pengisi daya dimatikan. Dan saya menjadi penasaran apakah pendekatan serupa dapat diterapkan dalam kasus lain, di mana, sejak dahulu kala, dioda juga digunakan sebagai elemen penutup.
Artikel ini merupakan panduan khas pembuatan sepeda, karena... berbicara tentang pengembangan sirkuit yang fungsinya telah lama diterapkan di jutaan perangkat jadi. Oleh karena itu, permintaan tersebut tidak memperlakukan materi ini sebagai sesuatu yang sepenuhnya bermanfaat. Sebaliknya, ini hanyalah kisah tentang bagaimana sebuah perangkat elektronik lahir: dari pengenalan akan suatu kebutuhan hingga prototipe yang berfungsi melalui semua rintangan.
Untuk apa semua ini?
Saat mencadangkan catu daya DC bertegangan rendah, cara termudah untuk menyertakan baterai timbal-asam adalah sebagai penyangga, cukup paralel dengan catu daya, seperti yang dilakukan pada mobil sebelum mobil memiliki otak yang kompleks. Meskipun baterai tidak beroperasi dalam mode paling optimal, baterai selalu terisi daya dan tidak memerlukan peralihan daya apa pun saat tegangan listrik pada input catu daya dimatikan atau dihidupkan. Di bawah ini kita akan membahas lebih rinci tentang beberapa masalah inklusi tersebut dan upaya untuk menyelesaikannya.Latar belakang
Hanya 20 tahun yang lalu, isu seperti ini tidak ada dalam agenda. Alasannya adalah sirkuit catu daya utama (atau pengisi daya), yang mencegah baterai mengalir ke sirkuit keluarannya ketika tegangan listrik dimatikan. Mari kita lihat skema paling sederhana blok dengan penyearah setengah gelombang:Jelas sekali bahwa dioda yang sama yang menyearahkan tegangan bolak-balik belitan listrik juga akan mencegah pelepasan baterai ke belitan sekunder transformator ketika tegangan suplai listrik dimatikan. Rangkaian penyearah jembatan gelombang penuh, meskipun kurang jelas, memiliki sifat yang persis sama. Dan bahkan penggunaan penstabil tegangan parametrik dengan penguat arus (seperti sirkuit mikro 7812 yang banyak digunakan dan analognya) tidak mengubah situasi:
Memang, jika Anda melihat rangkaian sederhana dari stabilizer semacam itu, menjadi jelas bahwa persimpangan emitor dari transistor keluaran memainkan peran dioda penutup yang sama, yang menutup ketika tegangan pada keluaran penyearah hilang, dan mempertahankan daya baterai masih utuh.
Namun, dalam beberapa tahun terakhir semuanya berubah. Catu daya transformator dengan stabilisasi parametrik telah digantikan oleh konverter tegangan AC/DC switching yang lebih kompak dan lebih murah, yang memiliki efisiensi dan rasio daya/berat yang jauh lebih tinggi. Namun dengan semua kelebihannya, catu daya ini memiliki satu kelemahan: rangkaian keluarannya memiliki desain rangkaian yang jauh lebih kompleks, yang biasanya tidak memberikan perlindungan apa pun terhadap aliran balik arus dari rangkaian sekunder. Akibatnya, ketika sumber seperti itu digunakan dalam sistem berbentuk “BP -> baterai penyangga -> beban”, ketika tegangan listrik dimatikan, baterai mulai mengalir secara intensif ke sirkuit keluaran catu daya.
Cara paling sederhana (dioda)
Solusi paling sederhana adalah dengan menggunakan dioda penghalang Schottky yang terhubung ke kabel positif yang menghubungkan catu daya dan baterai:
Namun, permasalahan utama dari solusi tersebut telah disuarakan dalam artikel yang disebutkan di atas. Selain itu, pendekatan ini mungkin tidak dapat diterima karena baterai timbal-asam 12 volt memerlukan tegangan minimal 13,6 volt untuk beroperasi dalam mode buffer. Dan hampir setengah volt yang jatuh pada dioda dapat membuat tegangan ini tidak dapat dicapai jika dikombinasikan dengan catu daya yang ada (persis dengan kasus saya).
Semua ini memaksa kita untuk mencari cara alternatif peralihan otomatis, yang harus memiliki sifat berikut:
- Penurunan tegangan maju rendah saat dihidupkan.
- Kemampuan untuk menahan, tanpa pemanasan yang signifikan, arus searah yang dikonsumsi dari catu daya oleh beban dan baterai penyangga saat dihidupkan.
- Penurunan tegangan balik yang tinggi dan konsumsi mandiri di luar kondisi yang rendah.
- Biasanya dalam keadaan mati, sehingga ketika baterai yang terisi daya dihubungkan ke sistem yang awalnya tidak diberi energi, baterai tidak mulai kosong.
- Transisi otomatis ke keadaan hidup ketika tegangan listrik diterapkan, terlepas dari keberadaan dan tingkat pengisian daya baterai.
- Transisi otomatis tercepat ke keadaan mati jika listrik padam.
Solusi naif (relai DC)
Saat menganalisis persyaratan, siapa pun yang sedikit “tahu” akan mendapatkan ide untuk menggunakan relai elektromagnetik untuk tujuan ini, yang mampu menutup kontak secara fisik menggunakan Medan gaya, diciptakan oleh arus kontrol pada belitan. Dan dia bahkan mungkin akan mencoret-coret sesuatu seperti ini di serbet:
Dalam rangkaian ini, kontak relai yang biasanya terbuka menutup hanya ketika arus mengalir melalui belitan yang terhubung ke output catu daya. Namun jika ditelusuri daftar persyaratannya, ternyata rangkaian ini tidak sesuai dengan poin 6. Lagi pula, jika kontak relai pernah ditutup, hilangnya tegangan listrik tidak akan menyebabkan pembukaannya karena alasan bahwa belitan (dan dengan itu seluruh rangkaian keluaran catu daya) tetap terhubung ke baterai melalui kontak yang sama! Ada kasus umpan balik positif yang khas, ketika rangkaian kontrol memiliki koneksi langsung dengan rangkaian eksekutif, dan sebagai hasilnya, sistem memperoleh sifat pemicu bistable.
Oleh karena itu, pendekatan yang naif seperti itu bukanlah solusi terhadap masalah tersebut. Selain itu, jika Anda menganalisis situasi saat ini secara logis, Anda dapat dengan mudah sampai pada kesimpulan bahwa dalam interval “BP -> baterai penyangga”, dalam kondisi ideal, tidak ada solusi lain selain katup yang menghantarkan arus dalam satu arah. Memang benar, jika kita tidak menggunakan sinyal kontrol eksternal apa pun, maka apa pun yang kita lakukan pada titik ini di sirkuit, elemen switching apa pun, setelah dihidupkan, akan membuat listrik yang dihasilkan oleh baterai tidak dapat dibedakan dari listrik yang dihasilkan oleh baterai. Sumber Daya listrik.
Bundaran (relai AC)
Setelah menyadari semua permasalahan pada poin sebelumnya, orang yang “menggeledah” biasanya memiliki ide baru untuk menggunakan catu daya itu sendiri sebagai katup penghantar satu arah. Mengapa tidak? Lagi pula, jika catu daya bukan perangkat yang dapat dibalik, dan tegangan baterai yang disuplai ke keluarannya tidak menghasilkan tegangan bolak-balik sebesar 220 volt pada masukan (seperti yang terjadi dalam 100% kasus di rangkaian nyata), maka perbedaan ini dapat terjadi. digunakan sebagai sinyal kontrol untuk elemen switching:
Bingo! Semua persyaratan terpenuhi dan satu-satunya hal yang diperlukan untuk ini adalah relai yang mampu menutup kontak ketika tegangan listrik diterapkan padanya. Ini mungkin relai AC khusus yang dirancang untuk tegangan listrik. Atau relai biasa dengan catu daya mininya sendiri (rangkaian step-down bebas transformator apa pun dengan penyearah sederhana sudah cukup di sini).
Kami bisa saja merayakan kemenangan ini, tapi saya tidak menyukai keputusan ini. Pertama, Anda perlu menghubungkan sesuatu secara langsung ke jaringan, yang tidak baik dari sudut pandang keamanan. Kedua, fakta bahwa relai ini harus mengalihkan arus yang signifikan, mungkin hingga puluhan ampere, dan ini membuat keseluruhan desain tidak sepele dan kompak seperti yang terlihat pada awalnya. Dan ketiga, bagaimana dengan transistor efek medan yang nyaman?
Solusi pertama (FET + pengukur tegangan baterai)
Pencarian solusi yang lebih elegan untuk masalah ini membawa saya pada kesadaran akan fakta bahwa baterai yang beroperasi dalam mode buffer pada tegangan sekitar 13,8 volt, tanpa “pengisian ulang” eksternal, dengan cepat kehilangan tegangan aslinya bahkan tanpa adanya beban. . Jika mulai melepaskan daya dari catu daya, maka pada menit pertama ia kehilangan setidaknya 0,1 volt, yang lebih dari cukup untuk fiksasi yang andal dengan pembanding sederhana. Secara umum, idenya adalah ini: gerbang transistor efek medan komutasi dikendalikan oleh komparator. Salah satu input komparator dihubungkan ke sumber tegangan stabil. Input kedua dihubungkan ke pembagi tegangan catu daya. Selain itu, koefisien pembagian dipilih sehingga tegangan pada keluaran pembagi ketika catu daya dihidupkan kira-kira 0,1..0.2 volt lebih tinggi dari tegangan sumber yang distabilkan. Akibatnya, ketika catu daya dihidupkan, tegangan dari pembagi akan selalu berlaku, tetapi ketika jaringan dimatikan, ketika tegangan baterai turun, tegangan tersebut akan berkurang sebanding dengan penurunan ini. Setelah beberapa waktu, tegangan pada keluaran pembagi akan lebih kecil dari tegangan stabilizer dan komparator akan memutus rangkaian menggunakan transistor efek medan.Diagram perkiraan perangkat tersebut:
Seperti yang Anda lihat, input langsung komparator dihubungkan ke sumber tegangan stabil. Tegangan sumber ini, pada prinsipnya, tidak penting, yang utama adalah tegangan input yang diizinkan dari komparator, tetapi akan lebih mudah jika tegangannya kira-kira setengah dari tegangan baterai, yaitu sekitar 6 volt. Masukan terbalik dari komparator dihubungkan ke pembagi tegangan catu daya, dan keluarannya dihubungkan ke gerbang transistor switching. Ketika tegangan pada masukan terbalik melebihi tegangan pada masukan maju, keluaran komparator menghubungkan gerbang transistor efek medan ke ground, menyebabkan transistor menyala dan menyelesaikan rangkaian. Setelah mematikan jaringan, setelah beberapa waktu tegangan baterai turun, bersamaan dengan itu tegangan pada input terbalik dari komparator turun, dan ketika berada di bawah level pada input langsung, komparator “merobek” gerbang transistor dari tanah dan dengan demikian memutus sirkuit. Selanjutnya, ketika catu daya “hidup kembali”, tegangan pada input terbalik akan langsung naik ke level normal dan transistor akan terbuka kembali.
Untuk implementasi praktis rangkaian ini, saya menggunakan chip LM393 yang saya miliki. Ini adalah pembanding ganda yang sangat murah (kurang dari sepuluh sen secara eceran), tetapi pada saat yang sama ekonomis dan memiliki karakteristik yang cukup baik. Ini memungkinkan tegangan catu daya hingga 36 volt, memiliki koefisien transmisi minimal 50 V/mV, dan inputnya memiliki impedansi yang cukup tinggi. MOSFET saluran-P berdaya tinggi pertama yang tersedia secara komersial, FDD6685, digunakan sebagai transistor switching. Setelah beberapa percobaan, rangkaian saklar praktis berikut diturunkan:
Di dalamnya, sumber abstrak tegangan stabil diganti dengan penstabil parametrik yang sangat nyata yang terdiri dari resistor R2 dan dioda zener D1, dan pembagi dibuat berdasarkan resistor pemangkas R1, yang memungkinkan Anda untuk menyesuaikan koefisien pembagian ke yang diinginkan. nilai. Karena input komparator memiliki impedansi yang sangat signifikan, nilai resistansi redaman pada stabilizer bisa lebih dari seratus kOhm, yang memungkinkan meminimalkan arus bocor, dan juga total konsumsi perangkat. Nilai resistor pemangkas tidak kritis sama sekali dan dapat dipilih dalam kisaran sepuluh hingga beberapa ratus kOhm tanpa konsekuensi apa pun terhadap kinerja rangkaian. Karena rangkaian keluaran komparator LM393 dibuat berdasarkan rangkaian kolektor terbuka, resistor beban R3 dengan resistansi beberapa ratus kOhm juga diperlukan untuk penyelesaian fungsionalnya.
Menyesuaikan perangkat dilakukan dengan mengatur posisi penggeser resistor pemangkas ke posisi di mana tegangan pada kaki 2 sirkuit mikro melebihi tegangan pada kaki 3 sekitar 0,1..0.2 volt. Untuk pengaturannya sebaiknya tidak menggunakan multimeter pada rangkaian impedansi tinggi, tetapi cukup dengan mengatur slider resistor ke posisi bawah (sesuai diagram), sambungkan catu daya (kami belum menghubungkan baterai), dan, dengan mengukur tegangan pada pin 1 sirkuit mikro, gerakkan kontak resistor ke atas. Segera setelah tegangan turun tajam ke nol, penyetelan awal dapat dianggap selesai.
Anda tidak boleh berusaha mematikan dengan perbedaan tegangan minimum, karena hal ini pasti akan menyebabkan pengoperasian rangkaian yang salah. Sebaliknya, pada kondisi nyata, Anda harus sengaja menurunkan sensitivitasnya. Faktanya adalah bahwa ketika beban dihidupkan, tegangan pada input rangkaian pasti turun karena stabilisasi yang tidak ideal pada catu daya dan resistansi terbatas dari kabel penghubung. Hal ini dapat mengarah pada fakta bahwa perangkat yang terlalu sensitif akan menganggap penarikan tersebut sebagai pemutusan catu daya dan memutus sirkuit. Akibatnya, catu daya hanya akan tersambung ketika tidak ada beban, dan baterai harus bekerja sepanjang waktu. Benar, ketika baterai sedikit habis, dioda internal transistor efek medan akan terbuka dan arus dari catu daya akan mulai mengalir ke rangkaian melaluinya. Tapi ini akan menyebabkan transistor menjadi terlalu panas dan baterai akan beroperasi dalam mode undercharge yang berkepanjangan. Secara umum, kalibrasi akhir harus dilakukan di bawah beban nyata, memantau tegangan pada pin 1 sirkuit mikro dan pada akhirnya menyisakan sedikit margin untuk keandalan.
Kerugian signifikan dari skema ini adalah kompleksitas kalibrasi yang relatif dan kebutuhan untuk menoleransi potensi kehilangan energi baterai untuk memastikan pengoperasian yang benar.
Kelemahan terakhir menghantui saya dan setelah beberapa refleksi membawa saya pada ide untuk mengukur bukan tegangan baterai, tetapi secara langsung arah arus dalam rangkaian.
Solusi kedua (transistor efek medan + pengukur arah arus)
Untuk mengukur arah arus, beberapa sensor pintar dapat digunakan. Misalnya, sensor Hall yang mencatat vektor medan magnet di sekitar konduktor dan memungkinkan Anda menentukan tidak hanya arah, tetapi juga kekuatan arus tanpa memutus rangkaian. Namun, karena kurangnya sensor tersebut (dan pengalaman dengan perangkat tersebut), diputuskan untuk mencoba mengukur tanda penurunan tegangan pada saluran transistor efek medan. Tentu saja, dalam keadaan terbuka, resistansi saluran diukur dalam seperseratus ohm (inilah tujuan keseluruhan idenya), namun, bagaimanapun, ini cukup terbatas dan Anda dapat mencoba memainkannya. Argumen tambahan yang mendukung solusi ini adalah tidak diperlukannya penyesuaian yang halus. Kami hanya akan mengukur polaritas penurunan tegangan, dan bukan nilai absolutnya.Menurut perhitungan yang paling pesimistis, dengan resistansi saluran terbuka transistor FDD6685 sekitar 14 mOhm dan sensitivitas diferensial komparator LM393 dari kolom “min” sebesar 50 V/mV, kita akan mendapatkan ayunan tegangan penuh sebesar 12 volt. pada keluaran komparator dengan arus yang melalui transistor lebih dari 17 mA. Seperti yang Anda lihat, nilainya cukup nyata. Dalam praktiknya, resistansi saluran transistor dalam kondisi nyata, dengan mempertimbangkan pemasangan, tidak mungkin kurang dari 25 mOhm, dan resistansi saluran transistor dalam kondisi nyata, dengan mempertimbangkan pemasangan, tidak mungkin kurang dari 25 mOhm. ayunan tegangan kontrol pada gerbang tidak boleh melebihi tiga volt.
Implementasi abstraknya akan terlihat seperti ini:
Di sini input komparator dihubungkan langsung ke bus positif di sisi berlawanan dari transistor efek medan. Ketika arus melewatinya masuk arah yang berbeda, tegangan pada masukan komparator pasti akan berbeda, dan tanda perbedaannya akan sesuai dengan arah arus, dan besarnya akan sesuai dengan kekuatannya.
Sepintas, rangkaiannya ternyata sangat sederhana, tetapi di sini muncul masalah dengan catu daya ke komparator. Itu terletak pada kenyataan bahwa kita tidak dapat memberi daya pada sirkuit mikro langsung dari sirkuit yang sama yang seharusnya diukur. Menurut lembar data, tegangan maksimum pada input LM393 tidak boleh lebih tinggi dari tegangan suplai dikurangi dua volt. Jika ambang batas ini terlampaui, komparator tidak lagi memperhatikan perbedaan tegangan pada input langsung dan terbalik.
Ada dua solusi potensial untuk masalah ini. Yang pertama, jelas, adalah meningkatkan tegangan suplai komparator. Hal kedua yang terlintas dalam pikiran, jika Anda berpikir sedikit, adalah mengurangi tegangan kontrol secara merata menggunakan dua pembagi. Berikut tampilannya:
Skema ini menawan dengan kesederhanaan dan keringkasannya, namun sayangnya, hal ini tidak dapat dilakukan di dunia nyata. Faktanya adalah kita berhadapan dengan perbedaan tegangan antara input komparator hanya beberapa milivolt. Pada saat yang sama, penyebaran resistansi resistor bahkan pada kelas akurasi tertinggi adalah 0,1%. Dengan rasio pembagian minimum yang dapat diterima sebesar 2 hingga 8 dan impedansi pembagi yang wajar sebesar 10 kOhm, kesalahan pengukuran akan mencapai 3 mV, yang beberapa kali lebih besar daripada penurunan tegangan pada transistor pada arus 17 mA. Penggunaan "tuner" di salah satu pembagi dihilangkan karena alasan yang sama, karena tidak mungkin untuk memilih resistansinya dengan akurasi lebih dari 0,01% bahkan ketika menggunakan resistor multi-putaran yang presisi (plus jangan lupa tentang waktu dan penyimpangan suhu). Selain itu, seperti yang sudah ditulis di atas, secara teoritis rangkaian ini tidak memerlukan kalibrasi sama sekali karena sifatnya yang hampir “digital”.
Berdasarkan semua hal di atas, dalam praktiknya satu-satunya pilihan yang tersisa adalah meningkatkan tegangan suplai. Pada prinsipnya, hal ini tidak menjadi masalah, mengingat ada sejumlah besar sirkuit mikro khusus yang memungkinkan Anda membuat konverter stepup untuk tegangan yang diperlukan hanya dengan menggunakan beberapa bagian. Namun kompleksitas perangkat dan konsumsinya akan meningkat hampir dua kali lipat, yang ingin saya hindari.
Ada beberapa cara untuk membuat konverter penambah daya rendah. Misalnya, sebagian besar konverter terintegrasi menggunakan tegangan induksi mandiri dari induktor kecil yang dihubungkan secara seri dengan sakelar “daya” yang terletak langsung pada chip. Pendekatan ini dibenarkan untuk konversi yang relatif kuat, misalnya, untuk menyalakan LED dengan arus puluhan miliampere. Dalam kasus kita, ini jelas mubazir, karena kita hanya perlu menyediakan arus sekitar satu miliampere. Rangkaian penggandaan tegangan DC menggunakan sakelar kontrol, dua kapasitor, dan dua dioda jauh lebih cocok untuk kita. Prinsip pengoperasiannya dapat dipahami dari diagram:
Pada saat pertama, ketika transistor dimatikan, tidak ada hal menarik yang terjadi. Arus dari bus daya melewati dioda D1 dan D2 ke output, akibatnya tegangan melintasi kapasitor C2 bahkan sedikit lebih rendah daripada tegangan yang disuplai ke input. Namun, jika transistor terbuka, kapasitor C1, melalui dioda D1 dan transistor, akan terisi hampir sesuai tegangan suplai (dikurangi penurunan langsung pada D1 dan transistor). Nah kalau transistornya kita tutup kembali, ternyata kapasitor bermuatan C1 dihubungkan seri dengan resistor R1 dan sumber listrik. Akibatnya, tegangannya akan bertambah hingga tegangan sumber listrik dan, setelah mengalami kerugian pada resistor R1 dan dioda D2, akan mengisi C2 hingga hampir dua kali lipat Uin. Setelah ini, seluruh siklus dapat dimulai kembali. Akibatnya, jika transistor berpindah secara teratur, dan ekstraksi energi dari C2 tidak terlalu besar, dari 12 volt Anda mendapatkan sekitar 20 dengan biaya hanya lima bagian (tidak termasuk kunci), di antaranya tidak ada satu pun belitan. atau elemen dimensi.
Untuk mengimplementasikan pengganda seperti itu, selain elemen yang telah terdaftar, kita memerlukan generator osilasi dan kuncinya sendiri. Ini mungkin tampak seperti banyak detail, namun kenyataannya tidak, karena kita sudah memiliki hampir semua yang kita butuhkan. Saya harap Anda tidak lupa bahwa LM393 berisi dua pembanding? Dan bagaimana dengan fakta bahwa sejauh ini kita hanya menggunakan salah satunya? Bagaimanapun juga, komparator juga merupakan penguat, artinya jika dirangkul dengan positif masukan Oleh arus bolak-balik, itu akan berubah menjadi generator. Pada saat yang sama, transistor keluarannya akan membuka dan menutup secara teratur, menjalankan peran kunci pengganda dengan sempurna. Inilah yang kami dapatkan ketika kami mencoba mengimplementasikan rencana kami:
Pada awalnya, gagasan untuk memberi daya pada generator dengan tegangan yang sebenarnya dihasilkan selama pengoperasian mungkin tampak sangat liar. Namun, jika Anda melihat lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa generator awalnya menerima daya melalui dioda D1 dan D2, yang cukup untuk memulai. Setelah pembangkitan terjadi, pengganda mulai beroperasi, dan tegangan suplai perlahan meningkat menjadi sekitar 20 volt. Proses ini memakan waktu tidak lebih dari satu detik, setelah itu generator, dan bersamaan dengan itu komparator pertama, menerima daya yang secara signifikan melebihi tegangan operasi rangkaian. Ini memberi kita kesempatan untuk secara langsung mengukur perbedaan tegangan pada sumber dan saluran transistor efek medan dan mencapai tujuan kita.
Berikut adalah diagram terakhir dari saklar kami:
Tidak ada lagi yang perlu dijelaskan, semuanya sudah dijelaskan di atas. Seperti yang Anda lihat, perangkat tidak berisi satu pun elemen penyesuaian dan, jika dipasang dengan benar, segera mulai bekerja. Selain elemen aktif yang sudah dikenal, hanya dua dioda yang telah ditambahkan, di mana Anda dapat menggunakan dioda berdaya rendah apa pun dengan tegangan balik maksimum minimal 25 volt dan arus maju maksimum 10 mA (misalnya, arus searah maksimum menggunakan 1N4148, yang dapat disolder dari motherboard lama).
Sirkuit ini diuji pada papan tempat memotong roti, dan terbukti berfungsi penuh. Parameter yang diperoleh sepenuhnya sesuai dengan harapan: peralihan seketika di kedua arah, tidak adanya respons yang tidak memadai saat menghubungkan beban, konsumsi arus dari baterai hanya 2,1 mA.
Salah satu opsi tata letak papan sirkuit cetak juga disertakan. 300 dpi, lihat dari samping bagian-bagiannya (oleh karena itu Anda perlu mencetak dalam gambar cermin). Transistor efek medan dipasang pada sisi konduktor.
Perangkat rakitan, benar-benar siap untuk dipasang:
Saya menyambungkannya dengan cara lama, jadi ternyata agak bengkok, namun demikian, perangkat ini telah menjalankan fungsinya secara teratur selama beberapa hari di sirkuit dengan arus hingga 15 ampere tanpa ada tanda-tanda terlalu panas.
TENTANG RADIATOR
Unit pendingin (radiator) untuk penguat daya memainkan peran penting dalam karakteristik operasionalnya, pertama-tama menentukan keandalan penguat dan, sebagai suatu peraturan, memiliki karakteristiknya sendiri. Yang utama adalah pasangan:
-resistensi termal
- daerah pendingin.
Tanpa mempelajari ilmu fisika secara mendalam, ketahanan termal radiator adalah laju di mana titik pemanas akan memindahkan panasnya ke permukaan pendingin - tulang rusuk. Parameter ini jarang diperhitungkan, itulah sebabnya amplifier buatan sendiri sering gagal. Gambar 18 secara skematis menunjukkan proses pemanasan unit pendingin dari flensa transistor daya.
Gambar 18 Distribusi panas di dalam dasar penahan beban unit pendingin.
Jika ketebalan alas penyangga adalah 3 mm, panas dari flensa dengan cepat mencapai sisi belakang dan kemudian menyebar agak lambat, karena ketebalan material terlalu kecil. Akibatnya terjadi pemanasan lokal yang cukup banyak, dan bidang pendingin (sirip) tetap dingin. Dengan ketebalan dasar penyangga 8 mm, panas dari flensa mencapai sisi belakang radiator jauh lebih lambat, karena bagian radiator perlu dipanaskan pada bidang horizontal. Dengan cara ini, pemanasan terjadi lebih merata dan bidang pendingin mulai memanas lebih merata.
Tentu saja, kita dapat menggali banyak rumus dan mempostingnya di sini, tetapi ini matematika yang terlalu “berat”, jadi kita hanya akan memikirkan perkiraan hasil perhitungannya.
Ketebalan dasar pendukung untuk amplifier AB harus 1 mm untuk setiap 10 W daya keluaran amplifier, tetapi tidak kurang dari 2 mm. Untuk daya di atas 100 W, ketebalan alas penyangga harus minimal 9 mm + 1 mm untuk setiap 50 W melebihi 100 W. Untuk penguat daya dengan catu daya multi-level (G dan H), ketebalan alas pendukung harus dihitung dengan cara yang sama, namun daya penguat dibagi dengan jumlah level daya harus diambil sebagai daya awal.
|
KEKUATAN |
KETEBALAN |
BAGAIMANA DIHITUNG |
|
|
KELAS |
MINIMUM | ||
| 40 W / 10 = 4mm | |||
| 40 W / 10 = 6mm | |||
| 150 W - 100 W = 50 W melebihi batas 100 W, maka 9 mm + 1 mm = 10 mm | |||
| 300 W - 100 W = 200 W melebihi batas 100 W, maka 9 mm + (200/50) = 9 mm + 4 mm = 13 mm | |||
| 600 W - 100 W = 500 W melebihi batas 100 W, maka 9 mm + (500/50) = 9 mm + 10 mm = 19 mm | |||
| 900 W - 100 W = 800 W melebihi batas 100 W, maka 9 mm + (800/50) = 9 mm + 16 mm = 25 mm | |||
|
KELAS |
500/2 = 250 W - daya maksimum yang dikeluarkan satu tingkat, 250 - 100 = 150 - selisih antara alas 100 W, 150/50 = 3 - ketebalan tambahan pada alas 9 mm, 9 +3 = ketebalan 12 mm dasar pendukung radiator. | ||
| 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 | |||
Sifat perhitungan bertahap untuk daya di atas 100 W disebabkan oleh fakta bahwa amplifier tersebut sudah menggunakan beberapa transistor yang dihubungkan secara paralel, yang menghilangkan panas secara merata di berbagai tempat di dasar pendukung radiator. Untuk kelas G dan H, daya dibagi 2 karena justru karena perubahan tegangan suplai (koneksi level kedua) daya yang dilepaskan berkurang, yang hilang hanya ketika level sinyal mencapai nilai tertentu.
Area pendinginan dihitung murni secara matematis dengan mengukur dimensi utama radiator - Gambar 19
Gambar 20 Perhitungan area pendinginan heat sink
Dalam rumus ini:
a - ketebalan alas penahan beban berlipat ganda karena memiliki kontak dengan media pendingin (dalam hal ini udara) di kedua sisi;
b dan d - pada dasarnya tinggi sirip, kedua sisi digunakan, karena keduanya bersentuhan dengan media pendingin;
c - Lebar puncak tulang rusuk dapat diabaikan;
d adalah jarak antara sirip radiator;
e adalah panjang bagian belakang radiator;
n adalah jumlah sirip pada radiator;
h adalah ketinggian radiator.
Proyeksi pengikat dan pasang surut tambahan juga dapat dihitung, tetapi biasanya luasnya dapat diabaikan dibandingkan dengan pasang surut utama, sehingga dapat diabaikan. Rumus ini juga tidak memperhitungkan luas ujung rusuknya.
|
KEKUATAN |
AREA RADIATOR DI |
AREA RADIATOR DI |
|
| KELAS AB | |||
| KELAS G | |||
| KELAS H | |||
Anda tidak perlu takut dengan area pendinginan yang besar, karena lembaran aluminium berukuran 10 x 10 cm dan tebal 0,5 cm memiliki total luas pendinginan 10 x 10 = 100 persegi. cm, dua sisi, jadi 100 x 2 = 200 persegi .cm, ditambah 4 sisi ujung dengan luas 0,5 x 10 = 5 menambah 20 cm persegi lagi dan sebagai hasilnya kita mendapatkan 200 + 20 = 220 cm, dan radiator yang ditunjukkan pada Gambar 27 (dimensi 17 x 5,5 x 11,5 cm) memiliki luas pendinginan 3900 cm persegi, jadi perhitungannya termasuk memanaskan radiator hingga 80 derajat saat memainkan komposisi tersulit.
Pertanyaan itu harus segera dijawab MENGAPA UNTUK KELAS G Dan H AREA RADIATOR HAMPIR DUA KALI LEBIH KECIL DAN MENGAPA G KURANG DARI H?
Untuk mendapatkan jawaban yang lebih mudah dipahami, ada baiknya kembali ke rangkaian Gambar 7-13 dan membacanya kembali - daya maksimum hilang hanya pada saat sinyal keluaran melewati nilai amplitudo yang sama dengan setengah tegangan suplai, di lain waktu. saat itu bertambah atau berkurang. Ketika ditenagai oleh dua tingkat, daya yang dihamburkan meningkat hingga mencapai setengah dari catu daya “lantai” pertama, kemudian menurun dan, setelah mencapai nilai yang hampir sama dengan catu daya “lantai” pertama, kembali mulai meningkat menjadi maksimal, karena lantai listrik kedua (kelas H) dinyalakan secara bertahap, dan 2 kali lebih besar dari “lantai” pertama. Namun, setelah “lantai” kedua dinyalakan, daya berkurang seiring dengan meningkatnya sinyal keluaran. Akibatnya, dalam satu setengah siklus sinyal sinusoidal, transistor akhir akan menghilangkan daya maksimum dua kali, tetapi akan melebihi nilai dibandingkan dengan kelas AB hanya beberapa persen. Untuk kelas G, proses pemanasan agak berbeda dari H, karena sambungan daya "lantai" kedua tidak terjadi secara bertahap, tetapi daya yang dihamburkan dari transistor terminal didistribusikan dengan lancar, meskipun tidak merata - yang ketiga " lantai” memiliki beban yang lebih berat dibandingkan yang pertama. Sampai amplitudo sinyal keluaran mencapai nilai penyalaan lantai dua, transistor terminal beroperasi dalam mode normal, dan ketika lantai dua dinyalakan, mereka menghilangkan daya, tetapi tidak secara signifikan, karena sebagai aturan, perbedaan yang diharapkan antara lantai pertama dan kedua adalah 15-18 V. ketika transistor lantai dua dihidupkan kekuatan tertinggi Merekalah yang menghilangkan dan ini terjadi pada saat mereka dihidupkan, dan ketika amplitudo sinyal keluaran meningkat, daya yang hilang berkurang. Dengan kata lain, area pendinginan amplifier G kurang dari H justru karena pelepasan panas terjadi di berbagai tempat radiator - saat lantai pertama berfungsi, beberapa transistor memanas, segera setelah lantai dua menyala, mereka mulai mendingin, dan transistor lain yang terletak di lokasi radiator lain memanas.
Jika tidak ada radiator dengan area pendinginan yang sesuai, maka pendinginan paksa dapat dilakukan dengan memasang kipas dari peralatan komputer pada radiator (Gambar 21).
Gambar 21 Penampilan penggemar komputer
Saat membeli kipas angin, Anda harus memperhatikan tulisan di stikernya. Selain pabrikan, kipas juga menunjukkan konsumsi tegangan dan arus, yang menentukan kinerja kipas. Pada Gambar 22, di sebelah kiri adalah motor berkecepatan rendah yang senyap (arus 0,08A), yang hampir tidak terdengar, tetapi juga menghasilkan aliran pendinginan yang agak lemah, dan di sebelah kanan adalah peniup angin yang berdengung (konsumsi arus 0,3A) . Disarankan untuk menggunakan kipas berperforma tinggi untuk penguat daya, karena kinerja selalu dapat dikurangi dengan mengurangi kecepatan putaran (mengurangi tegangan suplai), namun tidak selalu memungkinkan untuk meningkatkannya, atau, lebih tepatnya, sangat jarang. Ada beberapa opsi untuk kontrol kipas.
Gambar 22 Di sebelah kiri adalah senyap performa rendah, di sebelah kanan adalah senandung performa tinggi.
Saat memilih kipas, selain performa, Anda juga harus menentukan dimensinya, karena ukuran yang ada di pasaran sudah cukup banyak, dan MTBF berbeda untuk setiap orang, karena beberapa pabrikan menggunakan bantalan biasa (poros impeler berputar dalam liner bubuk perunggu), dan beberapa menggunakan bantalan bola, yang tentu saja bekerja lebih lama dan tidak mudah tersumbat oleh debu.
Mungkin ada beberapa opsi untuk aliran udara; misalnya, mari kita lihat dua opsi yang paling populer.
Pilihan pertama, yang pada dasarnya banyak digunakan dalam teknologi komputer, adalah ketika kipas dipasang di sisi sirip, dan aliran udara diarahkan tepat di antara sirip pendingin (Gambar 23).
Gambar 23 Memasang kipas pada sisi sirip radiator
Yang kurang populer di kalangan peralatan komputer, namun cukup populer di kalangan peralatan industri adalah metode pipa. Pada opsi ini, dua radiator diputar dengan siripnya saling berhadapan, dan aliran udara diarahkan di antara sirip-sirip tersebut melalui kipas yang terletak di ujung radiator (Gambar 24).
Gambar 24 Merakit terowongan angin dari dua radiator identik.
Opsi ini agak lebih disukai untuk perlengkapan audio, karena satu kipas dapat “meniup” radiator yang agak panjang, ketika transistor terletak pada satu radiator. struktur n-p-n, dan di sisi lain - p-n-p, Anda dapat melakukannya tanpa gasket isolasi listrik, yang akan mengurangi hambatan termal antara badan transistor dan radiator. Tentu saja, radiator perlu diisolasi dari rumahannya, dan metode ini dapat diterima untuk amplifier yang menggunakan pengikut emitor sebagai tahap keluaran (LANZAR, HOLTON)
Omong-omong, radiator prosesor yang digunakan di komputer dirancang untuk pendinginan paksa dan, meskipun memiliki area pendinginan yang cukup besar, penggunaan tanpa kipas tidak disarankan. Faktanya adalah jarak antara sirip radiator SANGAT kecil dan sirkulasi udara alami menjadi sulit, akibatnya perpindahan panas turun hampir 2,5...3 kali lipat. Menggunakan kipas dengan konsumsi arus 0,13A, satu radiator dari prosesor P-IV mampu mengatasi panas dari dua buah amplifier STONECOLD yang terpasang di atasnya dengan daya keluaran masing-masing 140 W.
Meringkas semua hal di atas, kita dapat menarik kesimpulan berikut:
- saat memilih radiator, Anda harus memperhatikan tidak hanya area pendinginan, tetapi juga ketebalan alas pendukung;
- penguat daya dengan catu daya dua tingkat memanas hampir 2 kali lebih sedikit daripada amplifier kelas AB pada daya keluaran yang sama;
-Jika area pendinginan tidak mencukupi, sebaiknya gunakan pendinginan paksa (kipas) dengan kinerja yang dapat disesuaikan.
TENTANG TRANSISTOR PADA RADIATOR
Sekalipun transistor dipilih dengan benar dan luas radiator dihitung dengan benar, masih ada satu masalah lagi - memasang transistor pada radiator dengan benar.
Pertama-tama, Anda harus memperhatikan permukaan radiator tempat transistor atau sirkuit mikro dipasang - tidak boleh ada lubang tambahan di sana, permukaannya harus halus dan tidak dilapisi cat. Jika permukaan radiator tertutup cat, maka harus dihilangkan ampelas, dan saat cat dihilangkan, butiran kertas akan mengecil dan bila tidak ada bekas cat yang tersisa, permukaan perlu diampelas beberapa saat dengan amplas halus.
Cukup nyaman menggunakan alat tambahan khusus untuk mesin pemotong (penggiling) sebagai tempat amplas, atau menggunakan penggiling. Opsi yang memungkinkan nozel ditunjukkan pada gambar.
Gambar 25 Disk ini bagus untuk menghilangkan cat lama dan meratakan permukaan
radiator di tempat-tempat di mana "sirip yang tidak perlu" dihilangkan, penggilingan "kasar".
Selama pemrosesan radiator Perlu amankan dalam wadah dengan ukuran yang sesuai.
Gambar 26 Perlengkapan ini bagus untuk “menyelesaikan” penggilingan, tetapi tidak disarankan menggunakan mesin pemotong - aluminium “menempel” di amplas dan sangat sulit untuk memegang mesin di tangan Anda - Anda dapat terluka. Bentuk noselnya sendiri cukup pas di tangan dan pengamplasan manual tidak menimbulkan ketidaknyamanan, dan jika Anda memasang sekrup ke dalam nosel dan membungkusnya dengan pita listrik, pekerjaan akan menyenangkan.
Jika hanya sebagian sirip radiator yang perlu dilepas, roda pemotong dibuat pada alas penyangga, kemudian sirip di alas dipotong dengan roda pemotong berdiameter kecil dan pecahan “ekstra” dipatahkan. mati. Setelah itu, dengan mengamankan radiator pada alat wakil, gunakan kikir besar atau roda gerinda (berbeda dari roda pemotong dalam ketebalan yang jauh lebih besar) untuk meratakan titik patah tulang rusuk dengan permukaan alas penyangga. Kemudian alat gerinda disiapkan. Untuk membuatnya digunakan balok kayu dengan permukaan rata. Lebar balok harus sedikit lebih kecil dari lebar rusuk yang dilepas, dan tingginya harus kira-kira 2 kali tinggi rusuk yang dilepas - ini akan membuatnya lebih nyaman untuk dipegang di tangan Anda). Kemudian potongan karet direkatkan pada kedua sisi balok yang “berfungsi” (Anda dapat membeli perban karet di apotek atau sepotong ban dalam di tempat vulkanisasi). Karet tidak boleh melar, lem yang digunakan ditujukan untuk karet atau berbahan dasar poliuretan. Kemudian amplas berbutir kasar direkatkan pada salah satu sisi balok untuk pengamplasan kasar, dan amplas berbutir halus untuk “finishing” direkatkan pada sisi lainnya. Ini menciptakan perangkat penggilingan dua sisi yang memungkinkan Anda menggiling permukaan radiator dengan cepat tanpa banyak usaha. Jika Anda menggunakan amplas berbahan dasar kertas yang dijual di dealer mobil, Anda memerlukannya lebih banyak - amplas tersebut diampelas lebih intensif daripada yang dijual di toko perangkat keras (berbasis tangga), namun, toko mobil memiliki pilihan yang jauh lebih banyak. ukuran butiran - mulai dari butiran yang cukup kasar hingga penggilingan "nol".
Gambar 27 Radiator dari sentral telepon “kuno” disiapkan untuk memasang dua amplifier UM7293
Panjang radiator 170 mm, area pendinginan 4650 cm persegi - nilai yang dihitung untuk daya total 150 W (2 x 75) adalah 3900 cm persegi.
Seringkali transistor perlu dipasang ke radiator melalui gasket isolasi. Memotong mika tidak menjadi masalah, namun kesalahpahaman sering muncul dengan pengencang berinsulasi. Rumah transistor TO-126, TO-247, TO-3PBL (TO-264) dirancang secara struktural sedemikian rupa sehingga pengikatan berinsulasi tidak diperlukan - di dalam rumahan, di lubang pemasangan, kontak listrik dengan flensa tidak akan terjadi terjadi. Namun rumah TO-220, TO-204AA tidak dapat berfungsi tanpa pengencang berinsulasi.
Anda dapat keluar dari situasi ini dengan membuat sendiri pengencang tersebut, menggunakan sekrup dan ring biasa (Gambar 28-a). Benang dililitkan pada sekrup di dekat kepala (sebaiknya kapas, tetapi menemukannya saat ini cukup sulit). Panjang belitan tidak boleh melebihi 3,5 mm, pertambahan diameter tidak boleh lebih dari 3,7 mm (Gambar 28-b). Selanjutnya, benang diresapi dengan SUPERGLUE, sebaiknya KEDUA atau SUPERMOMENT. Benang harus dibasahi dengan hati-hati agar lem tidak mengenai benang yang berdekatan.
Saat lem mengering, perlu dibuat "konduktor" - perangkat yang memungkinkan Anda menormalkan ketinggian lapisan isolasi yang terletak di dalam flensa transistor. Untuk melakukan ini, perlu mengebor lubang di bagian plastik, aluminium atau textolite (ketebalan benda kerja minimal 3 mm, maksimum tidak penting, tetapi tidak masuk akal untuk mengambil lebih dari 5 mm), sebaiknya pada mesin bor (sehingga sudut relatif terhadap bidang benda kerja akan tepat 90° , yang tidak kalah pentingnya), dengan diameter 2,5 mm. Kemudian ceruk dengan diameter 4,2 mm dibor hingga kedalaman 1,2...1,3 mm, disarankan untuk mengebor ceruk dengan tangan agar tidak berlebihan dengan kedalamannya. Kemudian benang M3 dipotong ke dalam lubang 2,5 mm (Gambar 28-c).
Gambar 28
Kemudian mesin cuci dipasang pada sekrup dan disekrup ke dalam “jig” sampai benang yang direkatkan berhenti di dalam ceruk, mesin cuci ditempatkan pada bidang benda kerja dan LEM SUPER diaplikasikan dengan kepala ke titik kontak antara sekrup. sekrup dan mesin cuci di sekeliling seluruh kontak (Gbr. 29-a). Segera setelah lem mengering, benang dililitkan pada alur yang dihasilkan, dibasahi dengan SUPERGLUE dari waktu ke waktu hingga benang sejajar dengan diameter kepala sekrup. Idealnya, benang di dekat mesin cuci harus sedikit lebih besar, mis. lapisan plastik yang dihasilkan akan berbentuk kerucut terpotong (Gambar 29-b). Segera setelah lem mengering, dan ini akan memakan waktu sekitar 10 menit (lem mengering lebih lambat di dalam belitan), Anda dapat membuka sekrupnya (Gambar 29-c) dan memasang transistor pada radiator (Gambar 30), jangan lupa rawat flensa transistor dan lokasi pemasangan pada radiator dengan pasta konduktif termal, misalnya KPT-8. Omong-omong, beberapa situs untuk overclocking prosesor IBM melakukan pengujian pada konduktivitas termal berbagai pasta termal - KPT-8 secara konsisten muncul di tempat kedua di mana-mana, dan dengan mempertimbangkan fakta bahwa harganya beberapa kali lebih murah daripada pemenangnya, ternyata menjadi pemimpin dalam rasio harga-kualitas.
Gambar 29
Gambar 30 Mengencangkan transistor TO-220 menggunakan sekrup isolasi buatan sendiri.
Rumah transistor TIA TO-247 dapat dipasang pada radiator menggunakan lubang yang tersedia di dalamnya, dan pengencang isolasi tidak diperlukan, namun, saat merakit amplifier daya tinggi, mengebor dan memasang benang pada dasar penahan beban yang tebal cukup membosankan. - dengan empat pasang ujung, perlu menyiapkan 8 lubang dan itu hanya amplifier 400-500 watt. Selain itu, silumin, duralumin, dan terlebih lagi aluminium, bahkan saat mengebor, menempel pada ujung tombak, yang menyebabkan kerusakan pada bor, tetapi lebih baik tidak menyebutkan berapa banyak keran yang rusak saat memotong benang.
Oleh karena itu, terkadang lebih mudah untuk menggunakan strip tambahan yang akan menekan SEMUA transistor dengan struktur yang sama sekaligus, dan menggunakan sekrup yang lebih tebal sebagai pengencang dan lebih sedikit sekrup yang diperlukan.Salah satu opsi pengikatan ditunjukkan pada Gambar 31. Seperti yang bisa terlihat dari foto, 6 transistor ditekan hanya dengan tiga sekrup dan tenaganya jauh lebih besar jika masing-masing ditekan dengan sekrupnya sendiri. Dalam hal perbaikan (amit-amit, tentu saja) akan lebih mudah untuk melepaskannya.
Gambar 31 Memasang transistor pada radiator menggunakan strip.
Arti dari gaya penjepit adalah ketika mengencangkan sekrup sadap sendiri untuk logam (digunakan untuk mengencangkan lembaran logam, dijual di semua toko perangkat keras, lebih baik segera melepas karet dari mesin cuci - tetap akan patah), strip bertumpu pada satu sisi pada sekrup M3 dengan spacer yang terbuat dari sekrup M4. Tinggi total struktur ini ternyata sedikit lebih besar dari ketebalan rumah transistor, secara harfiah sebesar 0,3...0,8 mm, yang menyebabkan sedikit kemiringan batang dan dengan tepi kedua menekan transistor di tengah. dari perumahan.
Oleh karena itu, ketika memilih strip, lebarnya harus dihitung berdasarkan:
- dari tepi ke tengah lubang dengan sekrup M3 3-4 mm
- dari tengah lubang dengan sekrup M3 ke tengah lubang dengan sekrup sadap sendiri 6-7 mm
- dari tengah lubang sekrup ke tepi transistor 1-2 mm
- dari tepi transistor ke tengah badannya ±2 mm.
Lebar strip dalam mm tidak ditunjukkan dengan sengaja, karena transistor dapat dipasang di hampir semua paket dengan cara ini.
Batangannya bisa dibuat dari fiberglass, yang potongannya biasanya tergeletak di kalangan amatir radio. Dengan ketebalan textolite 1,5 mm, untuk mengencangkan penutup TO-220, textolite harus dilipat menjadi tiga, saat memasang penutup TO-247 - menjadi empat, saat memasang penutup TO-3PBL - menjadi lima. Textolite dibersihkan dari foil jika dilapisi foil, baik secara mekanis atau dengan etsa. Kemudian diampelas dengan amplas paling kasar dan direkatkan dengan lem epoksi, sebaiknya dibuat di Dzerzhinsk. Setelah bidang diampelas dan dilapisi dengan lem, strip dilipat dan ditempatkan di bawah mesin pres atau dijepit dengan alat penjepit, dengan mempertimbangkan fakta bahwa kelebihan lem masih akan menetes di suatu tempat, kemudian tempat yang lebih baik Untuk melindungi dari kemungkinan terjatuh, masukkan kantong plastik ke dalamnya, yang kemudian bisa Anda buang.
Lem harus berpolimerisasi setidaknya selama satu hari pada suhu kamar; tidak ada gunanya mempercepat polimerisasi dengan meningkatkan mata bor - lem menjadi rapuh, tetapi pemanasan, sebaliknya, mengurangi waktu pengerasan lem tanpa mengubah sifat fisik lem lem. Anda bisa menghangatkannya dengan pengering rambut biasa jika Anda tidak memiliki lemari pengering.
Dianjurkan untuk memberikan kekakuan tambahan pada papan di satu sisi dengan melipat potongan textolite tambahan secara vertikal menjadi dua.
Setelah lem epoksi mengering, pada titik kontak mekanis strip dengan badan transistor, perlu menempelkan selembar kertas lanskap yang dilipat menjadi tiga atau empat (lebar strip yang dihasilkan adalah 5-8 mm, tergantung pada badan transistor), setelah sebelumnya melapisi seluruh benda kerja dengan lem poliuretan (TOP-TOP, MOMENT-CRYSTAL). Lapisan kertas ini akan memberikan elastisitas yang diperlukan untuk pengepresan yang seragam tanpa mengurangi gaya menekan wadah ke radiator (Gambar 32).
Sebagai bahan untuk batang penjepit, tidak hanya fiberglass yang dapat digunakan, tetapi juga profil sudut atau duralumin atau bahan lain yang cukup kuat.
Gambar 32
Sedikit saran teknologi - meskipun sekrup sadap sendiri berbentuk bor dan saat mengencangkan besi lembaran tidak memerlukan pengeboran saat mengebor radiator, di tempat sekrup sadap sendiri disekrup, lebih baik untuk mengebor lubang dengan diameter 3 mm, karena ketebalan aluminium jauh lebih besar daripada bahan yang digunakan untuk sekrup sadap sendiri ini dan aluminium menempel cukup kuat ke ujung tombak (Anda cukup memutar kepala saat mencoba mengencangkan sekrup sekrup sadap sendiri ke dalam aluminium atau silumin tanpa mengebor).
Penggunaan strip pemasangan juga dapat dilakukan ketika memasang transistor “kaliber berbeda” pada radiator menggunakan sedikit penebalan strip pada titik kontak dengan casing yang lebih tipis, dan mengingat fakta bahwa transistor lebih tipis dan biasanya lebih sedikit panasnya, maka kurangnya ketebalan dapat dikompensasi dengan meletakkannya dalam beberapa lapisan pita karet busa dua sisi.
Ada satu lagi masalah yang belum terselesaikan - kekuatan catu daya, tapi tentang itu
Sekarang kami berharap power amplifier buatan sendiri akan lebih jarang mati....
Halaman ini disiapkan berdasarkan materi dari sejumlah BESAR situs tentang teknik pemanas, teknik audio, situs tentang overclocking prosesor komputer dan metode pendinginan, melalui pengukuran dan perbandingan amplifier daya versi pabrik, pesan dan korespondensi dari pengunjung BESI SOLDER dan Forum PERALATAN AUDIO KECIL digunakan.
= ([Suhu di titik panas, grC] - [Suhu pada titik dingin, grC]) / [Disipasi daya, W]
Artinya jika daya termal X W datang dari titik panas ke titik dingin, dan hambatan termalnya adalah Y grC / W, maka beda suhunya adalah X * Y grC.
Rumus untuk menghitung pendinginan elemen daya
Untuk kasus penghitungan pelepasan panas suatu elemen daya elektronik dapat dirumuskan sebagai berikut:
[Suhu kristal elemen daya, grC] = [Suhu sekitar, grC] + [Disipasi daya, W] *
Di mana [ Ketahanan termal total, grC/W] = + [Resistansi termal antara casing dan radiator, grC/W] + (untuk kasus dengan radiator),
atau [ Ketahanan termal total, grC/W] = [Resistansi termal antara kristal dan casing, grC/W] + [Resistansi termal antara housing dan lingkungan, grC/W] (untuk casing tanpa radiator).
Dari hasil perhitungan, kita harus memperoleh suhu kristal sedemikian rupa sehingga kurang dari suhu maksimum yang diijinkan yang ditentukan dalam buku referensi.
Dimana saya bisa mendapatkan data untuk perhitungan?
Resistansi termal antara die dan case untuk elemen daya biasanya diberikan di buku referensi. Dan itu ditetapkan seperti ini:
Jangan bingung dengan buku referensi yang memuat satuan ukuran K/W atau K/W. Artinya nilai yang diberikan dalam Kelvin per Watt, dalam grZ per W akan sama persis, yaitu X K/W = X grZ/W.
Biasanya, buku referensi memberikan nilai semaksimal mungkin dari nilai ini, dengan mempertimbangkan variasi teknologi. Ini yang kita butuhkan, karena kita harus melakukan perhitungan untuk kemungkinan terburuk. Misalnya, ketahanan termal maksimum yang mungkin antara kristal dan badan transistor efek medan daya SPW11N80C3 adalah 0,8 GHz/W,
Ketahanan termal antara casing dan heatsink tergantung pada tipe perumahan. Nilai maksimum tipikal diberikan dalam tabel:
| KE-3 | 1.56 |
| KE-3P | 1.00 |
| KE-218 | 1.00 |
| TO-218FP | 3.20 |
| KE-220 | 4.10 |
| KE-225 | 10.00 |
| KE-247 | 1.00 |
| DPACK | 8.33 |
Paking isolasi. Berdasarkan pengalaman kami, paking isolasi yang dipilih dan dipasang dengan benar menggandakan ketahanan termal.
Ketahanan termal antara casing/heatsink dan lingkungan. Resistansi termal ini cukup mudah dihitung dengan akurasi yang dapat diterima untuk sebagian besar perangkat.
[Ketahanan termal, grC/W] = [120, (grC * cm persegi) / W] / [Luas radiator atau bagian logam badan elemen, sq. cm].
Perhitungan ini cocok untuk kondisi dimana elemen dan radiator dipasang tanpa menciptakan kondisi khusus untuk aliran udara alami (konveksi) atau buatan. Koefisien itu sendiri dipilih berdasarkan pengalaman praktis kami.
Spesifikasi sebagian besar radiator memuat ketahanan termal antara radiator dan lingkungan. Jadi dalam perhitungannya perlu menggunakan nilai ini. Nilai ini harus dihitung hanya jika data tabel pada radiator tidak dapat ditemukan. Kami sering menggunakan radiator bekas untuk merakit sampel pengembangan, jadi formula ini sangat membantu kami.
Untuk kasus dimana panas dihamburkan melalui kontak papan sirkuit tercetak, area kontak juga dapat digunakan dalam perhitungan.
Untuk kasus ketika panas dihamburkan melalui terminal elemen elektronik (biasanya dioda dan dioda zener dengan daya yang relatif rendah), luas terminal dihitung berdasarkan diameter dan panjang terminal.
[Area terminal, persegi. cm.] = Pi * ([ Panjang timah kanan, cm.] * [Diameter terminal kanan, cm.] + [Panjang sadapan kiri, cm.] * [Diameter terminal kiri, cm.])
Contoh penghitungan pembuangan panas dari dioda zener tanpa radiator
Misalkan sebuah dioda zener mempunyai dua terminal dengan diameter 1 mm dan panjang 1 cm, biarkan dioda 0,5 W. Kemudian:
Luas terminal akan menjadi sekitar 0,6 meter persegi. cm.
Resistansi termal antara casing (terminal) dan lingkungan adalah 120 / 0,6 = 200.
Resistansi termal antara kristal dan wadah (terminal) dapat diabaikan dalam kasus ini, karena resistansinya jauh lebih kecil dari 200.
Mari kita asumsikan bahwa suhu maksimum di mana perangkat akan dioperasikan adalah 40 grC. Maka suhu kristal = 40 + 200 * 0,5 = 140 grC, yang dapat diterima untuk sebagian besar dioda zener.
Perhitungan online heat sink - radiator
Harap dicatat bahwa untuk radiator pelat Anda perlu menghitung luas kedua sisi pelat. Untuk jejak PCB yang digunakan untuk pembuangan panas, hanya satu sisi yang perlu diambil, karena sisi lainnya tidak bersentuhan dengan lingkungan. Untuk radiator jarum, perlu memperkirakan luas satu jarum dan mengalikan luas ini dengan jumlah jarum.
Perhitungan online pembuangan panas tanpa radiator
Beberapa elemen dalam satu radiator.
Jika beberapa elemen dipasang pada satu heatsink, maka perhitungannya seperti ini. Pertama, kita menghitung suhu radiator menggunakan rumus:
[Suhu radiator, grC] = [Suhu sekitar, grC] + [Resistansi termal antara radiator dan lingkungan, grC/W] * [Kekuatan total, W]
[Suhu kristal, grC] = [Suhu radiator, grC] + ([Resistansi termal antara kristal dan badan elemen, grC/W] + [Resistansi termal antara badan elemen dan radiator, grC/W]) * [Daya yang dihamburkan oleh elemen, W]
Seringkali, ketika merancang perangkat yang kuat menggunakan transistor daya, atau menggunakan penyearah yang kuat dalam suatu rangkaian, kita dihadapkan pada situasi di mana kita perlu membuang banyak daya termal, diukur dalam satuan dan terkadang puluhan watt.
Misalnya, transistor IGBT FGA25N120ANTD dari Fairchild Semiconductor, jika dipasang dengan benar, secara teoritis mampu menyalurkan sekitar 300 watt daya termal melalui wadahnya pada suhu wadah 25 °C! Dan jika suhu casingnya 100 °C, maka transistor akan mampu mengalirkan daya 120 watt, yang juga cukup banyak. Namun agar badan transistor dapat memindahkan panas tersebut, pada prinsipnya perlu disediakan kondisi pengoperasian yang baik agar tidak terbakar sebelum waktunya.
Semua sakelar daya diproduksi dalam wadah yang dapat dengan mudah dipasang pada unit pendingin eksternal - radiator. Dalam kebanyakan kasus, permukaan logam dari kunci atau perangkat lain di rumah terminal dihubungkan secara elektrik ke salah satu terminal perangkat ini, misalnya, ke kolektor atau saluran pembuangan transistor.
Jadi, tugas radiator justru menjaga transistor, dan terutama sambungan operasinya, pada suhu tidak melebihi suhu maksimum yang diizinkan.
Andrey Povny