Стабилизатор напряжения на IGBT транзисторе.

 

Странно, но нигде в сети не встречал схем низковольтных стабилизаторов на IGBT транзисторах. Возможно оттого, что они позиционируюся для высоковольтных применений, возможно оттого, что вполне хватает обычных мосфетов. А ведь существуют не только дискретные IGBT транзисторы в обычных стандартных корпусах, но и очень удобные сборки, предназначенные для построения полумостовых преобразователей и схем для управления двигателями. Достоинства таких модулей - большая площадь радиатора, изолированная подложка, удобное крепление проводов под болт. В некоторых модулях, помимо транзисторов, есть сборки дискретных диодов, предназначенные для построения трёхфазных выпрямителей...

По схемотехнике стабилизатор на IGBT транзисторе ничем не отличается от схемы на mosfet, единственное отличие - значительно большее падение при полностью открытом транзисторе, порядка 0.8в., но это может иметь значение только при работе схемы в ключевом режиме, в схеме линейного стабилизатора это абсолютно некритично. Более того, зависимость тока через транзистор от напряжения на затворе имеет лучшую линейность, нежели у ключевых мосфетов.

Ниже представлена макетная схема стабилизатора.

Принципиальная схема :

Собственно стабилизатор - схема на IGBT транзисторе и TL431. В применённой сборке, имеются два транзистора, но используется только один. Так как максимальный ток транзистора составляет 150А, то вряд ли он выйдет из строя при КЗ на выходе стабилизатора, зато гарантированно выжгет нагрузку. Именно поэтому применена простейшая схема защиты от КЗ, обесточивающая нагрузку при КЗ на выходе, даже кратковременном. Для этого в схеме используется нормальнозамкнутое твердотельное оптореле, которое шунтирует источник опорного напряжения. При подаче питания напряжение на выходе стабилизатора будет отсуствовать, так как TL431 зашунтирован реле. Для включения стабилизатора необходимо кратковременно нажать кнопку "Пуск". Реле срабатывает, стабилизатор запускается, выходное напряжение через R5 поступает на светодиод реле и поддерживает реле во включенном состоянии и при отпускании кнопки "Пуск".  При КЗ на выходе напряжение пропадает, реле "отпускает" и шунтирует параллельный стабилизатор, транзистор запирается и находится в таком состоянии до следующего запуска.

В качестве выпрямителя используется трехфазный мост с максимальным током 60А, включенный по двухфазной схеме. Удобный корпус, изолированная подложка для крепления на радиатор, выводы под болт. Разумеется, падение на таком мосту выше, чем на самодельном из диодов Шоттки, но при входном переменном напряжении 20в этим можно пожертвовать в пользу удобства конструктива и простоты монтажа. Так как входное напряжение до стабилизатора достаточно велико, необходимости в отдельном источнике повышенного питания для затворных цепей нет. При желании получить большую экономичность стабилизатора необходимо применить повышающий преобразователь или умножитель напряжения.    

 

 

 Детали, конструкция и настройка:

 

Все детали указаны на принципиальной схеме. Затвор транзистора подключён коротким отрезком провода МГТФ.

Настройка сводится к установке выходного напряжения стабилизатора при помощи VR1. Подстроечник лучше применить проволочный  для обеспечения стабильности.

В реальной конструкции выходное напряжение для работы стабилизатора следует снимать не с контакта модуля, а с выходной клеммы устройства. Для этого следует отделить выводы резисторов R4 и R5 от эмиттера транзистора, для этого эти точки специально сделаны на плате соединёнными узкими дорожками.

 

 

   

 

R1ZH © 2021