СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 3/2016

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 72 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2016 а б ные со стороны дорожек, но укреплён- ные навесным монтажом (резистор R1 номиналом 10 кОм и конденсатор C8 номиналом 1,0 мкФ / 100 В). Резистор R12 укреплён на карболи- товом четырёхконтактном клеммнике ПС12-4, к клеммам которого также при- паяны два провода (белого цвета) непо- средственно от стока и истока транзи- стора (см. рис. 9а). Эти провода долж- ны иметь сечение не менее 1–1,5 мм 2 . К соответствующим контактам клемм- ника также припаян «земляной» провод от платымаркиМГТФ. На обратной сто- роне платы виден токоизмерительный резистор, к которому с двух сторон при- паяны скобыиз медного одножильного провода диаметром 0,7 мм. Каждая скоба пропущена через два отверстия в плате и припаяна к соответствующим дорож- кам. Аналогичным образом укреплён танталовый конденсатор 10 мкФ / 35 В, расположенный рядом с микросхемой ОУ. У оптрона неиспользуемые выводы (3 и 5) удалены. Сток транзистора сое- динён с соответствующим контактом токоизмерительного резистора прово- дом сечением не менее 1…1,5 мм 2 . Плата фильтра отрицательного напряжения получилась такого же раз- мера (см. рис. 10). Внешне фотографии фильтра отрицательного напряжения мало отличаются от фильтра положи- тельного напряжения, поэтому не ста- нем их приводить. И СПЫТАНИЯ УСТРОЙСТВ Проверка работы устройств прово- дилась путём подключения к их выхо- дам двух мощных резисторов номина- лом 5 Ом и одного резистора номина- лом 10 Ом. При подключении резистора 10 Ом выходное напряжение соответ- ствовало примерно 25 В, что даёт ток около 2,5 А. При подключении резисто- ра 5 Ом выходное напряжение падало до 23 В, что даёт ток около 4,6 А. При параллельном подключении двух рези- сторов по 5 Ом напряжение снижалось до 21,5 В, что даёт ток 8,6 А. При парал- лельном подключении всех трёх рези- сторов (общее сопротивление 2 Ом) выходное напряжение снижалось при- мерно до 20 В, что даёт ток 10 А. Этот режим использовался для проверки функционирования защиты по току. При тестировании наблюдались осциллограммы входного и выходного напряжений, подключённых к входам двухканального цифрового осцилло- графа. При этом входы осциллографа были переключены в режим измерения переменного напряжения (AC), чтобы можно было сравнивать размах пуль- саций входного и выходного напряже- ний устройств. Одна из осциллограмм, соответствующая работе фильтра поло- жительного напряжения при токе 8,6 А, приведена на рисунке 11. Осциллограмма жёлтого цвета (1 ка- нал) соответствует входному напряже- нию, цвета морской волны (2 канал) – выходному напряжению. Фиолетовым цветомпоказан спектр входного напря- жения, полученный с помощью БПФ. Вертикальное разрешение для входно- гонапряжения составляет 0,5В/деление («500mV» наосциллограмме), для выход- ного напряжения – 20 мВ/деление («20 mV»), горизонтальная развёртка составляет 2мс/деление («Time 2.000mS»). Разрешение по частоте составляет 125 Гц/деление («125.0Hz/div»). На экран осциллографа выведены размах пульсаций входного напряже- ния («Vpp(1) = 1.24 V»), размах пульса- ций выходного напряжения («Vpp(2) = = 50.4 mV») и измеренная частота пуль- саций входногонапряжения («Freq(1) = = 99.60 Hz»). На осциллограмме вид- но, что размах пульсаций выходно- го напряжения (  50 мВ = 0,05 В) мень- ше размаха пульсаций входногонапря- жения (  1,25 В) в 1,25 В / 0,05 В = 25 раз. Если считать относительную погреш- ность выходнойпульсационной состав- ляющей 50 мВ относительно напряже- ния питания, то она составляет 0,05 В / 21,5 В = 0,00233 или 0,233%  0,25%. Фор- ма осциллограммыпульсаций входного напряжения близка к пилообразной (или треугольной). Этот вывод будет исполь- зован далее. В спектре сигнала входно- го напряжения основная гармоника соответствует примерно 100 Гц, однако имеется гармоника 200 Гц (с меньшим весовымкоэффициентом) и гармоника 350 Гц с ещё меньшимвесовымкоэффи- циентом. Также можно отметить 50-гер- цовую составляющую. Вформе выходного напряжения мож- но заметить верхнюю (положительную) часть синусоиды и двугорбую кривую рядом с ней. Такая форма напряжения возникает, когда с помощью резисто- ра R3 (см. рис. 3) настраивается выход- ное напряжение фильтра. Если, напри- мер, R3 = 150 кОм, то форма пульсаций выходного напряжения близка к сину- соиде, а абсолютное значение выход- ного напряжения на 1,5…2 В ниже минимального входного напряжения (то есть ниже его среднего значения минус отрицательная амплитуда пуль- сационной составляющей [1]). При этом транзистор рассеивает мощность, рав- ную проходящему току, умноженному на эти 1,5…2 В (при токе 8,6 А энергия составляет 8,6 А × 2 В = 17,2 Вт), поэтому сильно нагревается. По мере увеличе- ния R3 в середине синусоиды возникает горб, амплитуда которого увеличивает- ся, а выходное напряжение возрастает. При равенстве выходного напряжения входному минус амплитуда пульсаций (при R3 = 180 кОм, это R5 на рисунке 6), форма пульсаций становится такой же, как на рисунке 11, и транзистор рассе- ивает только энергию пульсационной составляющей входного напряжения. Как известно, действующее значение пилообразного (или треугольного) сиг- нала, как на рисунке 11 (жёлтый), мень- ше его амплитудного значения в 3 раз. Если размах пульсаций входного напря- жения составляет 1,25 В (см. рис. 11), то его амплитуда будет в два раза меньше. Рис. 8. Вариант разводки платы фильтра положительного напряжения Рис. 9. Фотография устройства фильтра положительного напряжения: а – вид со стороны расположения дорожек; б – вид с обратной стороны