Tubo regulador de voltaje
Un tubo regulador de voltaje ( tubo VR ) es un componente electrónico que se utiliza como regulador de derivación para mantener un voltaje constante a un nivel predeterminado.
Físicamente, estos dispositivos se parecen a los tubos de vacío , pero hay dos diferencias principales:
- Sus sobres de vidrio están llenos de una mezcla de gases y
- Tienen un cátodo frío ; el cátodo no se calienta con un filamento para emitir electrones.
Eléctricamente, estos dispositivos se parecen a los diodos Zener , con las siguientes diferencias principales:
- Dependen de la ionización del gas , en lugar de la descomposición de Zener.
- La tensión de alimentación no regulada debe estar entre un 15% y un 20% por encima de la tensión de salida nominal para garantizar que se inicie la descarga.
- La salida puede ser mayor que la nominal si la corriente a través del tubo es demasiado baja.
Cuando se aplica suficiente voltaje a través de los electrodos, el gas se ioniza , formando una descarga luminiscente alrededor del electrodo del cátodo . El tubo VR actúa entonces como un dispositivo de resistencia negativa ; a medida que aumenta la corriente a través del dispositivo, también aumenta la cantidad de ionización, lo que reduce la resistencia del dispositivo a un mayor flujo de corriente. De esta manera, el dispositivo conduce suficiente corriente para mantener el voltaje a través de sus terminales en el valor deseado.
Debido a que el dispositivo conduciría una cantidad casi ilimitada de corriente, debe haber algún medio externo para limitar la corriente. Por lo general, esto lo proporciona una resistencia externa aguas arriba del tubo VR. El tubo de VR luego conduce cualquier porción de la corriente que no fluya hacia la carga aguas abajo, manteniendo un voltaje aproximadamente constante a través de los electrodos del tubo de VR. El voltaje de regulación del tubo VR solo estaba garantizado cuando se conducía una cantidad de corriente dentro del rango permitido. En particular, si la corriente a través del tubo es demasiado baja para mantener la ionización, el voltaje de salida puede elevarse por encima de la salida nominal, hasta el voltaje de suministro de entrada. Si la corriente a través del tubo es demasiado alta, puede entrar en una descarga de arco. modo en el que el voltaje será significativamente más bajo que el nominal y el tubo puede dañarse.
Algunos tubos reguladores de voltaje contenían pequeñas cantidades de radionúclidos para producir una ionización más confiable. [1]
El tubo Corona VR es una versión de alto voltaje que se llena con hidrógeno a una presión cercana a la atmosférica y está diseñado para voltajes que van desde 400 V a 30 kV a decenas de microamperios. Tiene forma coaxial ; el electrodo cilíndrico exterior es el cátodo y el interior es el ánodo. La estabilidad del voltaje depende de la presión del gas.
Un tubo regulador de voltaje de hidrógeno exitoso, de 1925, fue el tubo Raytheon , que permitía que las radios de la época funcionaran con corriente alterna en lugar de baterías.
Modelos específicos
En Estados Unidos, los tubos VR recibieron números de pieza de tubos RETMA . Al carecer de un calentador (filamento), los números de pieza del tubo comenzaban con " 0 " (cero).
En Europa, los tubos VR recibieron números de pieza bajo el sistema profesional (" ZZ1xxx ") y bajo un sistema dedicado .
En la URSS, los estabilizadores de descarga luminiscente recibieron una designación en cirílico con un número de serie de desarrollo. [2] Por ejemplo, "СГ21Б", "СГ204К" y es decir, [2]
Los tubos VR solo estaban disponibles en ciertos voltajes. Los modelos comunes fueron:
Tubos de base octal, corriente de 5 a 40 mA : [3]
- 0A3 - 75 voltios
- 0B3 - 90 voltios
- 0C3 - 105 voltios (la mejor regulación de estos cuatro)
- 0D3 - 150 voltios
Tubos en miniatura, corriente de 5 a 30 mA:
- 0A2 - 150 voltios
- 0B2 - 108 voltios (la mejor regulación de estos tres)
- 0C2 - 72 voltios
Tubos en miniatura, corriente de 1 a 10 mA:
- 85A2 - 85 voltios (equivalentes: 0G3, CV449, CV4048, QS83 / 3, QS1209)
Voltaje de referencia 1,5–3,0 mA de corriente:
- 5651 - 87 voltios (la referencia de voltaje más popular jamás hecha)
- 5651A - 85,5 voltios
Tubos subminiatura:
- Varios modelos, como el 991 [4], que se asemejaban a las lámparas de neón , pero estaban optimizados para una regulación de voltaje más precisa.
Tubos de corona en miniatura, corriente de 5 a 55 µA:
- CK1022 1 kV [5]
Tubos corona subminiatura con extremos de cable:
- CK1037 (6437) 700 voltios, 5–125 µA [6]
- CK1038 900 voltios, 5–55 µA [7]
- CK1039 (6438) 1,2 kV, 5–125 µA [8]
Consideraciones de diseño
Algunos tubos reguladores de voltaje tienen un puente interno conectado entre dos de los pines. Este puente se puede utilizar en serie con el devanado secundario del transformador. Luego, si se quitara el tubo, en lugar de dejar el voltaje sin regular, la salida se apagaría.
Debido a que la descarga luminiscente es un proceso "estadístico", se introduce una cierta cantidad de ruido eléctrico en el voltaje regulado a medida que varía el nivel de ionización. En la mayoría de los casos, esto se puede filtrar fácilmente colocando un pequeño condensador en paralelo con el tubo VR o usando una red de desacoplamiento RC aguas abajo del tubo VR. Sin embargo, una capacitancia demasiado grande (> 0.1μF para un 0D3, por ejemplo) y el circuito formará un oscilador de relajación , arruinando definitivamente la regulación de voltaje y posiblemente causando que el tubo falle catastróficamente.
Los tubos VR se pueden operar en serie para rangos de voltaje mayores. No pueden funcionar en paralelo : debido a variaciones de fabricación, la corriente no se repartiría equitativamente entre varios tubos en paralelo. (Tenga en cuenta el comportamiento equivalente con diodos Zener conectados en serie y en paralelo).
En la actualidad, los tubos de realidad virtual han sido reemplazados casi en su totalidad por reguladores de estado sólido basados en diodos Zener y diodos de ruptura de avalancha .
Información del tubo VR
Los tubos VR que funcionan correctamente se iluminan durante el funcionamiento normal. El color del resplandor varía según la mezcla de gases utilizada para llenar los tubos.
Aunque carecen de calentador, los tubos de realidad virtual a menudo se calientan durante el funcionamiento debido a la caída de corriente y voltaje a través de ellos.
Referencias
- ^ Tubos de electrones
- ^ a b (en ruso) http://library.tuit.uz/skanir_knigi/book/baz.lek.elektronike/baz.lek.po.elek2.htm Archivado el 30 de diciembre de 2013 en la Lección 4 de Wayback Machine de Tashkent Universidad de Tecnologías de la Información
- ^ Tubos luminosos de General Electric
- ^ 991 hoja de datos
- ^ Hoja de datos CK1022
- ^ 6437 / CK1037 hoja de datos
- ^ Hoja de datos CK1038
- ^ Hoja de datos 6438 / CK1039
- Avería eléctrica
- Tubos de vacio
- Regulacion de voltaje
