Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Микросхемы стабилизаторы с током 2 а

Полезные статьи, радиосхемы, конструкции, разработки, рабочие и готовые к повторению

Схема блока питания на кр142ен1, ен2, и типовая схема включения

Внутренняя схема к142ен1 к142ен2

Внутренняя схема кр142ен1 кр142ен1

Микросхемы представляют собой стабилизаторы напряжения компенсационного типа с регулируемым выходным напряжением положительной полярности 3:12 В [К142ЕН 1(А — Г), КР 142ЕН1(А -Г) и 12:30 В [К142ЕН2(А -Г), КР142ЕН2(А-Г)] и током нагрузки 150 мА. Имеют защиту от короткого замыкания и перегрузок и схему дистанционного выключения внешним сигналом. Для регулировки выходного напряжения применяется внешний делитель. Для повышения стабильности в К142ЕН2(А-Г), КР142ЕН2(А-Г) предусмотрен вывод для подключения внутреннего источника опорного напряжения к внешнему источнику питания. Содержат 24 интегральных элемента. Корпуса К142ЕН1(А-Г) и К142ЕН2(А-Г) типов 402.16-7 и 4112.16-15, КР142ЕН(А-Г) и КР142ЕН2(А-Г) — типа 2102.14-1. Масса микросхем в корпусах 402.16-7 и 4112.16-15 не более 1,4 г, в корпусе 2102.14-1 — не более 1,2 г.

Назначение выводов микросхем:

К142ЕН1(А-Г) и К142ЕН2(А-Г): 2 — фильтрация; 4 — вход 2; 6 — опорное напряжение, не инвертирующий выключатель; 8 — общий (-Uп); 9 — выключатель инвертирующий, ; 10, 11 — защита по току; 12 — регулировка выхода; 13 — выход 1; 14 — выход 2; 16 — вход 1.

КР142ЕН1(А-Г) и КР142ЕН2(А-Г): 1, 2 — защита по току; 3 — обратная связь; 4 — вход дифференциального усилителя; 5 — опорное напряжение не инвертирующий выключатель; 6, 9 — не используются; 7 — общий (- Uп); 8 — выход 1; 10 — выход 2; 11 — вход 2; 12 — вход 1; 13 — коррекция; 14 — выключатель инвертирующий.

Выключатель, можно использовать для включения, выключения, подключения датчика температуры, сигнала ограничения по току и КЗ, различных защит стабилизатора.

Краткие характеристики микросхем стабилизаторов к142ен1, к142ен2, кр142ен1, кр142ен2

Типовая схема включения к142ен1, 2

Схема включения К142ЕН1 и К142ЕН2 в состав стабилизатора напряжения с источником опорного напряжения, питающегося от внешнего стабилизированного источника напряжения

Схема включения К142Ен1 и К142ЕН2 с использованием внутренней схемы защиты от коротких замыканий в цепи нагрузки (R1, R2 — делитель в цепи базы транзистора защиты; R5 — резистор-датчик схемы защиты; R1 = 2 кОм, R2 = (Uвых + 0,5 В)/0,3 мА, кОм; R5 = 0,5 В/Iпор, А, Ом).

Схема включения К142Ен1 и К142ЕН2 в состав стабилизатора напряжения с дистанционным включением — выключением. Для дистанционного включения стабилизатора на вывод 9 микросхемы необходимо подать напряжение положительной полярности; при этом резистор R6 должен быть выбран таким, чтобы ток выключения был в пределах 0,5:3 мА

Принципиальная схема стабилизатора с улучшенными характеристиками

Принципиальная схема стабилизатора напряжения с повышенной нагрузочной способностью. При указанных номиналах резисторов и токе нагрузки 0,5 А напряжение между выводами 10 и 11 равно 0,04 В. Устройство защиты устойчиво срабатывает при Iпор = 1,15 А; в этот момент выходное напряжение стабилизатора скачком уменьшается до 3 В и уже при токе нагрузки Iн = 1,1 А стабилизатор автоматически возвращается в рабочий режим (Iк.з = 70 мА, нестабильность по напряжению 0,2 % при Iн = 0,5 А)

Принципиальная схема стабилизатора напряжения отрицательной полярности. Напряжение стабилизации стабилитрона VD1 выбирается: для К142ЕН1 от 7 до 17 В; для К142Ен2 от 7 до 37 В. Ток, протекающий через резисторы R6, R7, R8, должен быть не менее 1,5 мА. Среднее значение нестабильности по напряжению стабилизатора 0,015 % по току 0,025 %

Принципиальная схема параллельного стабилизатора напряжения

Принципиальная схема стабилизатора напряжения с регулируемым выходным напряжением в широких пределах (обеспечивает регулировку выходного напряжения от нуля до максимального значения, установленного для данных микросхем)

Основные схемы включения К142ЕН1(А — Г), К142ЕН2(А — Г) с внутренней защитой от коротких замыканий: R4 = 0,7 В/0,35 мА ? 2 кОм ; R5 = (Uвых + 0,5 В) / 0,3 мА, кОм (делитель базы транзистора защиты);R6 = 0,5 В / Iпор, Ом (резистор защиты); Iпор — значение Iвых при включении транзистора защиты (при Iвых/Iвых mах = 2,2)

Основные схемы включения КР142ЕН1(А — Г), КР142ЕН2(А — Г) внутренней защитой от коротких замыканий: R4 = 0,7 В/0,35 мА ? 2 кОм ; R5 = (Uвых + 0,5 В) / 0,3 мА, кОм (делитель базы транзистора защиты); R6 = 0,5 В / Iпор, Ом (резистор защиты); Iпор — значение Iвых при включении транзистора защиты (при Iвых/Iвых mах = 2,2)

Схема включения К142ЕН1(А — Г), К142ЕН2(А — Г) при использовании отдельного источника питания схемы управления

Схема включения КР142ЕН1(А — Г), КР142ЕН2(А — Г) при использовании отдельного источника питания схемы управления

Схемы включения К142ЕН1 (А — Г), К142ЕН2 (А — Г) с внешним транзистором для увеличения выходного тока

Читайте так же:
Стабилизатор напряжения с ограничением по току схема

Схемы включения КР142ЕН1 (А — Г), КР142ЕН2(А — Г) с внешним транзистором для увеличения выходного тока

Схемы выключения К142ЕН1(А — Г), К142ЕН2(А — Г) внешним сигналом. R4 выбирается из условия протекания в цепи выключения тока не более 3 мА. Минимальный ток, необходимый для срабатывания схемы, 0,5 мА; SA — ключ для подключения внешнего сигнала

Схемы выключения КР142ЕН1(А — Г), КР142ЕН2(А — Г) внешним сигналом. R4 выбирается из условия протекания в цепи выключения тока не более 3 мА. Минимальный ток, необходимый для срабатывания схемы, 0,5 мА; SA — ключ для подключения внешнего сигнала

Микросхема КР142ЕН14 представляет собой универсальный стабилизатор напряжения компенсационного типа с регулируемым выходным напряжением в пределах 2. 37 В и выходным током до 150 мА. Прибор выполнен по планарно-эпитаксиальной технологии с изоляцией p-n переходом [4]. Стабилизатор имеет встроенное устройство защиты от перегрузки и замыкания выходной цепи — оно работает по принципу ограничения выходного тока. Регулирующий элемент включен в плюсовой провод источника питания

Микросхема оформлена в пластмассовом прямоугольном корпусе 2102.14-1 (рис.36). Масса прибора не более 1 г. Цоколевка микросхемы: выв. 2 и 3 — подключение внешнего резистора — датчика тока системы защиты от перегрузки; выв. 4, 5 — соответственно инвертирующий и неинвертирующий входы внутреннего рис.6 дифференциального усилителя сигнала обратной связи; выв. 6 — подключение резистора, задающего уровень образцового напряжения; выв. 7 — общий; выв. 9 — вывод внутреннего стабилитрона, предназначенного для установки режима умощняющего p-n-p транзистора; выв. 10 — вывод стабилизированного напряжения; выв. 11 — вывод коллектора транзистора внутреннего регулирующего элемента; выв. 12 — вход нестабилизированного напряжения; выв. 13 — подключение конденсатора частотной коррекции усилителя обратной связи; выводы 1, 8 и 14 — свободные. Типовая включения микросхемы для выходного напряжения в пределах 2. 7 В показана на рис.37, а, а для выходного напряжения 7. 37 В — на рис. 37, б. Таким образом, микросхема КР142ЕН14 заменяет собой первые два прибора этой серии — К142ЕН1 и К142ЕН2. Легко видеть, что все узлы микросхемы питаются от общего источника нестабилизированного напряжения — выв. 11 и 12 объединены. Такой способ питания микросхемы принято называть совместным.

MC34063A описание, схема подключения.

Импульсный регулятор напряжения MC34063A (полный российский аналог КР1156ЕУ5) — специально разработанная микросхема для DC-DC преобразователей с минимальным количеством внешних элементов. Микросхема MC34063A применяется в импульсных источниках питания со входным напряжением от 3 до 40В и выходным током до 1,5А:

повышающих (Step-up converter)

понижающих (Step-down converter)

инвертирующих (Voltage inverting converter).

На практике приходилось встречаться только с вариантами источников питания

повышающих – Феликс 02К, цепь формирования 24В из 12В

понижающих – практически все фискальные регистраторы работающие от 24В, принтеры этикеток и прочее оборудование, где входное напряжение питания больше 5 вольт. Поэтому будем рассматривать только первые два варианта использования микросхемы MC34063A.

Рекомендуемая литература.

  1. Datasheet MC34063A на английском (скачать).
  2. Описание работы КР1156ЕУ5 (аналог MC34063A) на русском (cкачать).
  3. И.Л. Кольцов «33 схемы на КР1156ЕУ5» (скачать).
  4. Документ AN920/D. В данном документе приведены формулы для расчета преобразователей DC-DC на базе микросхемы MC34063. Рассмотрен принцип работы. (скачать).

Общее описание.

Мощный электронный ключ на составном транзисторе (VT1 и VT2), который соединен со схемой управления. На нее поступают импульсы синхронизации от генератора, скважность которых зависит от сигнала схемы ограничения по току. Также на схему управления подается сигнал обратной связи с компаратора. Он производит сравнение напряжения обратной связи с напряжением внутреннего источника опорного напряжения. Стабильность параметров выходного напряжения микросхемы полностью обеспечивает источник опорного напряжения, т.к. его напряжение не зависит от изменений температуры окружающей среды и колебания входного напряжения.

Рис. Расположение выводов (pinout) MC34063A

Switch Collector (VT1) Коллектор выходного транзистора.

Switch Emitter (OUT) Эмиттер выходного транзистора.

Timing Capacitor (OSC) Вывод для подключения времязадающего конденсатора.

Ground (Gnd) Общий вывод.

Comparator Inverting Input (CMP) Вход компаратора — инвертирующий .

Vcc (Uin) Напряжение питания (3. 40В).

Ipk Sense (Rt) Вход схемы ограничения тока, сюда подключается токоограничивающий резистор. Ipk пиковый ток через индуктивность, где Ipk Схема подключения.

Микросхема МС34063A имеет два входа, которые можно использовать для стабилизации тока.

Один вход имеет пороговое напряжение 1.25В (5 нога), что для мощной нагрузки не выгодно из-за потерь мощности. Например, при токе 1000 мА имеем потери на резисторе-датчике тока величиной 1.25*1А=1.25Вт, что сопоставимо с потерями мощности на линейном стабилизаторе.

Второй вход микросхемы имеет пороговое напряжение 0.3В (7 нога), и предназначен для защиты встроенного транзистора от перегрузки по току.

Читайте так же:
Как работает стабилизатор переменного тока

Рис. Схема понижения (Step-down converter)

Рис. Схема повышения (Step-up converter)

С2— конденсатор задающий частоту преобразования.

VD1 – быстродействующий диод, практически вся схема зависит от быстродействия этого диода. При использовании диодов Шотки, диод должен выдерживать обратное напряжение вдвое превышающее выходное напряжение.

R1 – Токовый датчик, задает максимальный ток на выходе стабилизатора. При превышении максимального тока – микросхема отключится, фактически является защитой от короткого замыкания (перегрузки) на выходе. Обладает довольно большой рассеиваемой мощностью, от 0,5 Вт до 2Вт, на практике иногда выглядит в виде нескольких параллельно включенных резисторов.

Важное замечание! Опорное напряжение токового входа микросхемы 34063 различается у разных корпусов, с разбросами от 0,25В до 0,45В. . Стандартные расчеты принимаются для опорного напряжения 0,3В. Таким образом если напряжение на шунте станет выше чем 0.3 вольта, микросхема 34063 отключится. (Например резистор R1=1 Ом, тогда при достижении U=1 Ом*0,3А=0,3В сработает защита по току и микросхема отключится. На практике это означает, что при значении резистора R1=1 Ом выходной ток источника питания будет 0,3А).

R2, R3 — делитель напряжения, с помощью которого задается выходное напряжение.

Рис. Выходное напряжение, формула расчета.

Фильтр рассмотрим отдельно, так как именно фильтр является слабым звеном при эксплуатации.

L1 – накопительная и фильтрующая индуктивность. Данную индуктивность настоятельно не рекомендуется уменьшать, так же именно эта индуктивность задает выходной ток, поэтому толщина провода довольно критичный параметр. На практике такая схема фильтра довольно редкое явление, как правило ставится второй LC фильтр, индуктивности включаются встречно.

С3 – принцип такой же как у катушки индуктивности. Несмотря на расчеты, если нет ограничения по размерам, конденсатор на 470 мкФ увидеть здесь довольно редкое явление. А вот конденсатор на 1000 мкФ здесь общепринятый стандарт (рассматриваем схемы Uвх=24В, Uвых=5В). Конденсатор должен быть LOW ESR, однако на практике это довольно редкое явление, ставится обычный конденсатор. Хотя если поднять оборудование 2000-2002 г.в. то там можно встретить LOW ESR конденсаторы в фильтре. Некоторые производители ставят в параллель ВЧ конденсатор, однако это довольно спорное решение.

Конденсатор фильтра для понижающих (Step-down converter) источников питания не является обязательным элементом, при достаточно большой индуктивности фильтра.

Импульсный стабилизатор на микросхеме XL4015

Данный обзор посвящён модулю импульсного стабилизатора, который предлагается интернет-магазинами под названием «5A Lithium Charger CV CC Buck Step Down Power Module LED Driver». Таким образом модуль представляет собой импульсный понижающий преобразователь, предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов в режимах CV (постоянное напряжение) и СС (постоянный ток), а также для питания светодиодов. Стоит данное устройство около 2-х USD. Конструктивно модуль представляет собой печатную плату, на которой установлены все элементы, включая сигнальные светодиоды и органы регулировки. Внешний вид модуля представлен на рис.1.

Чертёж печатной платы представлен на рис. 2.

Согласно спецификации изготовителя модуль имеет следующие технические характеристики:

  • Входное напряжение 6-38 В постоянного тока.
  • Выходное напряжение регулируемое 1.25-36 В постоянного тока.
  • Выходной ток 0-5 А (регулируемый).
  • Мощность в нагрузке до 75 ВА.
  • КПД более 96%.
  • Имеется встроенная защита от перегрева и короткого замыкания в нагрузке.
  • Размеры модуля 61.7х26.2х15 мм.
  • Масса 20 грамм.

Сочетание невысокой цены, малых размеров и высоких технических характеристик вызвало у автора интерес и желание экспериментально определить основные характеристики модуля.
Производитель не приводит схему электрическую принципиальную, по этому её пришлось рисовать самостоятельно. Результат этой работы представлен на рис. 3.

Основой устройства является микросхема DA2 XL4015, представляющая собой оригинальную китайскую разработку. Данная микросхема весьма похожа на популярную LM2596, но отличается улучшенными характеристиками. Видимо это достигается применением в качестве силового ключа мощного полевого транзистора. Описание этой микросхемы приведено в Л1. В данном устройстве микросхема включена в полном соответствии с рекомендациями изготовителя. Переменный резистор “CV” является регулятором выходного напряжения. Цепь регулируемого ограничения выходного тока выполнена на операционном усилителе DA3.1. Этот усилитель сравнивает падение напряжения на токоизмерительном резисторе R9 с регулируемым напряжением, снимаемым с переменного резистора “CC”. С помощью этого резистора можно задать желаемый уровень ограничения тока в нагрузке стабилизатора.

Если заданное значение тока будет превышено, то на выходе усилителя появится сигнал высокого уровня, красный светодиод HL2 откроется и напряжение на входе 2 микросхемы DA2 повысится, что приведёт к снижению напряжения и тока на выходе стабилизатора. Кроме того свечение HL2 будет сигнализировать о том, что модуль работает в режиме стабилизации тока (СС). Конденсатор С5 должен обеспечивать устойчивость узла регулирования тока.

Читайте так же:
Стабилизатор с усилением по току

На втором операционном усилителе DA3.2 собран сигнализатор снижения тока в нагрузке до значения менее 9% от заданного максимального тока. Если ток превышает указанное значение, то светится синий светодиод HL3, в противном случае светится зелёный светодиод HL1. При зарядке литий-ионных аккумуляторов снижение зарядного тока является одним из признаков окончания зарядки.
На микросхеме DA1 собран стабилизатор с выходным напряжением 5В. Это напряжение используется для питания операционного усилителя DA3, также оно используется для формирования опорного напряжения ограничителя тока и сигнализатора снижения тока.

Падение напряжения на токоизмерительном резисторе никак не компенсируется, по этому с ростом тока в нагрузке выходное напряжение стабилизатора снижается. Чтобы уменьшить данный недостаток величина токоизмерительного резистора выбрана достаточно маленькой (0.05 Ома). Из-за этого дрейф операционного усилителя DA3 может вызвать заметную нестабильность как уровня ограничения выходного тока так и уровня срабатывания сигнализатора.
Испытания модуля показали, что выходное сопротивление стабилизатора в режиме стабилизации напряжения (CV) практически полностью определяется токоизмерительным резистором и составляет около 0.06 Ома.
Коэффициент стабилизации напряжения около 400.
Для оценки тепловыделения на вход модуля было подано напряжение 12В. На выходе было установлено напряжение 5В при нагрузке сопротивлением 2.5 Ома (ток 2А). Через 30 минут микросхема DA2, дроссель L1 и диод VD1 нагрелись до 71, 64 и 48 градусов Цельсия соответственно.

Работа в режиме стабилизации тока в нагрузке (СС) сопровождалась переходом микросхемы DA2 в режим формирования пачек импульсов. Частота следования и длительность пачек изменялись в широких пределах в зависимости от величины тока. Эффект стабилизации тока при этом имел место, но пульсации на выходе модуля существенно возрастали. Кроме того работа устройства в режиме СС сопровождалась довольно громким писком, источником которого являлся дроссель L1.
Работа сигнализатора снижения тока нареканий не вызвала. Модуль успешно выдерживал короткое замыкание в нагрузке.

Таким образом модуль работоспособен как в режиме CV, так и в режиме СС, но при его использовании следует учитывать вышеописанные особенности.
Данный обзор написан по результатам исследования одного экземпляра устройства, что делает полученные результаты чисто ориентировочными.
По мнению автора описанный импульсный стабилизатор может быть с успехом использован, если требуется дешёвый, компактный источник питания с удовлетворительными характеристиками.

Микросхемы стабилизаторов напряжения.

Кодовая маркировка микросхем стабилизаторов напряжения

Один из важных узлов радиоэлектронной аппаратуры — стабилизатор напряжения в блоке питания. Еще совсем недавно такие узлы строили на стабилитронах и транзисторах. Общее число элементов стабилизатора было довольно большим, особенно если от него требовались функции регулирования выходного напряжения, защиты от перегрузки и замыкания выхода, ограничения выходного тока на заданном уровне. С появлением специализированных микросхем ситуация изменилась. Микросхемные стабилизаторы напряжения способны работать в широких пределах выходных напряжения и тока, часто имеют встроенную систему защиты от перегрузки по току и от перегревания — как толькс лгемпе- ратура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, происходит ограничение выходного тока. В настоящее время ассортимент отечественных и зарубежных стабилизаторов напряжения настолько широк, что ориентироваться в нем стало уже довольно трудно. Помещенные ниже табл. призваны облегчить предварительный выбор микросхемного стабилизатора для того или иного электронного устройства. В табл. 13.4 представлен перечень наиболее распространенных на отечественном рынке трехвыводных микросхем линейных стабилизаторов напряжения на фиксированное выходное напряжение и их основные параметры. На рис. 13.4 упрощенно показан внешний вид приборов, а также указана их цоколевка. В таблицу включены лишь стабилизаторы с выходным напряжением в пределах от 5 до 27 В — в этот интервал укладывается подавляющее большинство случаев из радиолюбительской практики. Конструктивное оформление зарубежных приборов может отличаться от показанного. Следует иметь в виду, что сведения о рассеиваемой мощности при работе микросхемы с теплоотводом в паспортах приборов обычно не указывают, поэтому в таблицах даны некоторые усредненные ее значения, полученные из графиков, имеющихся в документации. Отметим также, что микросхемы одной серии, но на разные значения напряжения, по рассеиваемой мощности могут различаться. Существует также иная маркировка, например, перед обозначением стабилизаторов групп 78, 79, 78L, 79L, 78М, 79М, перечисленных в таблице, в действительности могут присутствовать одна или две буквы, кодирующие, как правило, фирму-изготовитель. Позади указанных в таблице обозначений также могут быть буквы и цифры, указывающие на те или иные конструктивные или эксплуатационные особенности микросхемы. Типовая схема включения микросхемных стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение показана на рис. 13.5 (а и б).

Читайте так же:
Стабилизатор тока для солнечной батареи

Для всех микросхем керамических или оксидных танталовых конденсаторов емкость входного конденсатора С1 должна быть не менее 2,2 мкФ, для алюминиевых оксидных конденсаторов — не менее 10 мкФ, а выходного конденсатора С2 — не менее 1 и 10 мкФ соответственно. Некоторые микросхемы допускают и меньшую емкость, но указанные значения гарантируют устойчивую работу любых стабилизаторов. Роль входного может исполнять конденсатор сглаживающего фильтра, если он расположен не далее 70 мм от корпуса микросхемы.

Если требуется нестандартное значение стабилизированного выходного напряжения или его плавное регулирование, удобно использовать специализированные регулируемые микросхемные стабилизаторы, поддерживающие напряжение 1,25 В между выходом и управляющим выводом. Их перечень представлен в табл. 13.5.

На рис. 13.6 изображена типовая схема включения для стабилизаторов с регулирующим элементом в плюсовом проводе. Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, который входит в цепь установки уровня выходного напряжения. Обратите внимание на то, что в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение регулируемые конденсаторы не работают без нагрузки. Минимальное значение выходного тока маломощных регулируемых стабилизаторов равно 2,5-5 мА, мощных — 5-10 мА. В большинстве случаев применения стабилизаторов нагрузкой служит резистивный делитель напряжения Rl, R2 на рис. 13.6. По такой схеме можно включать и стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением. Однако, во-первых, потребляемый ими ток значительно больше B-4 мА), и, во- вторых, он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения. По этим причинам максимально возможного коэффициента стабилизации устройства достичь не удастся. Для снижения уровня пульсаций на выходе, особенно при большем выходном напряжении, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор СЗ емкостью 10 мкФ и более. К конденсаторам С1 и С2 требования такие же, как и к соответствующим конденсаторам фиксированных стабилизаторов. Если стабилизатор работает при максимальном выходном напряжении, то при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема оказывается под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может быть выведена из строя. Для защиты микросхемы по выходу в таких ситуациях параллельно ей включают защитный диод VD1. Другой защитный диод VD2 защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора СЗ. Диод быстро разряжает этот конденсатор при аварийном замыкании выходной или входной цепи стабилизатора.

Интегральные стабилизаторы напряжения из серии 142 не всегда имеют полную маркировку типа. В этом случае на корпусе стоит условный код обозначения который и позволяет определить тип микросхемы.

Примеры расшифровки кодовой маркировки на корпусе микросхем:

Микросхемы стабилизаторов с приставкой КР вместо К имеют те же параметры и отличаются только конструкцией корпуса. При маркировке этих микросхем часто используют укороченное обозначение, например вместо КР142ЕН5А наносят КРЕН5А.

Включение в схему стабилизатора tl431: описание и проверка элемента мультиметром

  1. Схема включения и принцип работы
  2. Цоколевка и технические параметры
  3. Характеристика TL431
  4. Проверка стабилизатора
  5. Стабилизатор тока на tl431
  6. ЗУ для мобильного телефона

Выпуск интегральной микросхемы начался с далекого 1978 года и продолжается по сегодняшний день. Микросхема дает возможность изготовить различные виды сигнализации и зарядные устройства для повседневного применения. Микросхема tl431 нашла широкое применение в бытовых приборах: мониторах, магнитофонах, планшетах. TL431 — это своего рода программируемый стабилизатор напряжения.

Схема включения и принцип работы

Принцип работы довольно прост. В стабилизаторе есть постоянная величина опорного напряжения, и если подаваемое напряжение меньше этого номинала, то транзистор будет закрыт и не допустит прохождение тока. Это отчетливо можно наблюдать на следующей схеме.

Если же эту величину превысить, регулируемый стабилитрон откроет P-N переход транзистора, и ток потечет дальше к диоду, от плюса к минусу. Выходное напряжение будет постоянным. Соответственно, если ток упадет ниже величины опорного напряжения, управляемый операционный усилитель закроется.

Цоколевка и технические параметры

Операционный усилитель выпускается в разных корпусах. Изначально это был корпус ТО-92, но со временем его сменил более новый вариант SOT-23. Ниже изображена распиновка и виды корпусов начиная с самого «древнего» и заканчивая обновлённой версией.

На рисунке можно наблюдать, что у tl431 цоколевка изменяется в зависимости от типа корпуса. У tl431 имеются отечественные аналоги КР142ЕН19А, КР142ЕН19А. Существуют и зарубежные аналоги tl431: KA431AZ, KIA431, LM431BCM, AS431, 3s1265r, которые ничем не уступают отечественному варианту.

Характеристика TL431

Этот операционный усилитель работает с напряжением от 2,5 до 36В. Ток работы усилителя колеблется от 1А до 100 мА, но есть один важный нюанс: если требуется стабильность в работе стабилизатора, то сила тока не должна опускаться ниже 5 мА на входе. У тл431 имеется величина опорного напряжения, которая определяется по 6-й букве в маркировке:

  • Если буквы нет, то точность равняется — 2%.
  • Буква А в маркировке свидетельствует о — 1% точности.
  • Буква В говорит о — 0,5% точности.
Читайте так же:
Стабилизатор частоты вращения двигателя постоянного тока 1

Более развернутая техническая характеристика изображена на рис.4

В описании tl431A можно увидеть, что величина тока довольна мала и составляет заявленные 100мА, а величина мощности, которую рассеивают эти корпуса, не превышает сотен милливатт. Этого мало. Если предстоит работать с более серьезными токами, то будет правильнее воспользоваться мощными транзисторами с улучшенными параметрами.

Проверка стабилизатора

Сразу возникает уместный вопрос о том, как проверить tl431 мультиметром. Как показывает практика, одним мультиметром проверить не получится. Для проверки tl431 мультиметром следует собрать схему. Для этого понадобятся: три резистора (один из них подстроечный), светодиод или лампочка, источник постоянного тока 5В.

Резистор R3 необходимо подобрать таким образом, чтобы он ограничил ток до 20мА в цепи питания. Его номинал составляет примерно 100Ом. Резисторы R2 и R3 выполняют роль балансира. Как только напряжение будет 2,5 В на управляющем электроде, то переход светодиода откроется, и напряжение пойдет через него. Эта схема хороша тем, что светодиод выполняет роль индикатора.

Источник постоянного тока — 5В является фиксированным, а управлять микросхемой tl431 можно с помощью переменного резистора R2. Когда питание на микросхему не подается, то диод не горит. После того как сопротивление изменяется при помощи подстроечного резистора, светодиод загорается. После этого мультиметр нужно включить в режим измерения постоянного тока и замерить напряжение на управляющем выводе, которое должно составлять 2,5. Если напряжение присутствует и светодиод горит, то элемент можно считать рабочим.

Стабилизатор тока на tl431

На базе операционного усилителя тока tl431 можно создать простой стабилизатор. Для создания нужной величины U этого понадобятся три резистора. Необходимо высчитать номинал запрограммированного напряжения стабилизатора. Расчет можно произвести при помощи формулы: Uвых=Vref( 1 + R1/R2 ). Согласно формуле U на выходе зависит от величины R1 и R2. Чем больше сопротивление R1 и R2, тем ниже напряжение выходного каскада. Получив номинал R2, величину R1 можно высчитать следующим образом: R1=R2( Uвых/Vref – 1 ). Регулируемый стабилизатор возможно включить тремя способами.

Необходимо учесть немаловажный нюанс: сопротивление R3 можно рассчитать по той формуле, по которой рассчитывался номинал R2 и R2. В выходной каскад не стоит устанавливать полярный или неполярный электролит, во избежание помех на выходе.

ЗУ для мобильного телефона

Стабилизатор можно применить как своеобразный ограничитель тока. Это свойство будет полезным в устройствах для зарядки мобильного телефона.

Если напряжение в выходном каскаде не достигнет 4,2 В, происходит ограничение тока в цепях питания. После достижения заявленных 4,2 В стабилизатор уменьшает величину напряжения — следовательно, падает и величина тока. За ограничение величины тока в схеме отвечают элементы схемы VT1 VT2 и R1-R3. Сопротивление R1 шунтирует VT1. После превышения показателя в 0,6 В элемент VT1 открывается и постепенно ограничивает подачу напряжения на биполярный транзистор VT2.

На базе транзистора VT3 резко уменьшается величина тока. Происходит постепенное закрытие переходов. Напряжение падает, что приводит к падению силы тока. Как только U подходит к отметке 4,2 В, стабилизатор tl431 начинает уменьшать его величину в выходных каскадах устройства, и заряд прекращается. Для изготовления устройства необходимо использовать следующий набор элементов:

  • DA1 – TL431K — если нет в наличии этого элемента, то его можно заменить на tl4311, tl783ckc ;
  • R1 – 2,2 Ом;
  • R2 – 470 Ом;
  • R3 – 100 кОм;
  • R4 – 15 кОм;
  • R5 – 22 кОм;
  • R6 – 680 Ом;
  • VT1, VT2 – BC857B;
  • VT3 – az431 или az339p ;
  • VT4 – BSS138.

Необходимо обратить особое внимание на транзистор az431. Для равномерного уменьшения напряжения в выходных каскадах желательно поставить транзистор именно az431, datasheet биполярного транзистора можно наблюдать в таблице.

Именно этот транзистор плавно уменьшает напряжение и силу тока. Вольт-амперные характеристики этого элемента хорошо подходят для решения поставленной задачи.

Операционный усилитель TL431 является многофункциональным элементом и дает возможность конструировать различные устройства: зарядные для мобильных телефонов, системы сигнализации и многое другое. Как показывает практика, операционный усилитель обладает хорошими характеристиками и не уступает зарубежным аналогам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector