Sfera-perm.ru

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

Регулируемые интегральные стабилизаторы тока

Интегральные стабилизаторы положительного напряжения

Компенсационные стабилизаторы положительного напряжения популярной серии «78хх» были разработаны в 1976 г. на фирме Texas Instruments. В дальнейшем появились их модификации (Табл. 6.3) и аналогичные разработки других фирм. Выходные напряжения стандартизованы согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.7; 2.8; 3.0; 3.3; 4; 5; 6; 8; 9; 12; 15; 18; 24 В. Изготовители различаются по первым буквам в названии, например, L7812 (STMicroelectronics), КА7805 (Samsung), NJM78L03 (NJRCorporation), LM7805 (Fairchild), UTC7805 (UnisonicTechnologies). Встранах СНГ эти стабилизаторы известны по микросхемам серии КР142ЕНхх.

Важный нюанс. Допустимое падение напряжения между входом и выходом стабилизатора (£/Вх-вых) зависит от тока нагрузки. Так, например, для микросхем серии «7805» оно составляет 1 В при токе 20 мА и 2 В при токе 1 А. В кратких справочных данных обычно указывают только последний параметр (2 В/1 А), а полные нагрузочные характеристики приводятся только в графиках даташитов. Следовательно, внимательно их изучая, можно избежать ненужной перестраховки.

Все современные интегральные стабилизаторы имеют защиту от короткого замыкания в нагрузке, от температурного перегрева кристалла и от выхода рабочей точки из зоны безопасной работы [6-17].

Кроме стабилизаторов фиксированного напряжения существуют интегральные регулируемые стабилизаторы. Первые их образцы разработал Роберт Добкин (Robert Dobkin) в 1977 г. на фирме National Semiconductor. Типичными представителями этого направления являются микросхемы серии «317», выходное напряжение которых определяется делителем на двух резисторах.

На Рис. 6.6, а…р показаны схемы регулируемых и нерегулируемых интегральных стабилизаторов положительного напряжения.

Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (начало):

а) типовая схема включения интегрального стабилизатора DAL Серия микросхем «78Lxx» идеально подходит для несложных любительских конструкций, содержащих МК и имеющих ток потребления до 100 мА. Встроенная в DA1 защита от короткого замыкания ограничивает выходной ток на уровне 0.1…0.2 А, что во многих случаях спасает МК при аварии. Входное напряжение фильтруют элементы L1, C1, С2, причём катушка индуктивности может отсутствовать. Конденсаторы C1, С4 устанавливают вблизи (0…70 мм) от выводов стабилизатора DA1, чтобы предотвратить самовозбуждение последнего. Ёмкость конденсатора С2 должна быть в несколько раз больше, чем ёмкость конденсатора СЗ, иначе надо ставить защитный диод VD1 (показан пунктиром). Главное, чтобы при выключении питания выходное напряжение +5 В снижалось по времени быстрее, чем входное +6.5…+15 В (для этого и увеличивают ёмкость конденсатора С2), иначе может выйти из строя микросхема DA1. Если нет уверенности, то подобный диод рекомендуется ставить и в других аналогичных схемах;

б) стабилизатор DA1 (фирма Maxim/Dallas) не относится к серии «78хх». Он отличается названием и функциональностью. В частности, в микросхеме DA1 имеется вход для выключения стабилизатора (вывод 4) и вход для плавного регулирования напряжения (вывод 5). Микросхемы МАХ603 и МАХ604 взаимозаменяемые и обеспечивают соответственно +5 и +3.3 В на выходе;

в) LDO-стабилизатор на микросхеме DA1 с максимальным током нагрузки 1 А (аналог К1184ЕН1). В семействе LM2940 существуют микросхемы с выходным напряжением 5; 8; 9; 10; 12; 15 В, а в семействе LP2950 — с напряжением 3.0; 3.3; 5 В;

г) UltraLDO-стабилизатор на микросхеме DA1 в SMD-корпусе. Напряжение UВХ-вых не более 0.12 В при токе нагрузки 50 мА и не более 7 мВ при токе нагрузки 1 мА. Существуют модификации данного стабилизатора с выходным напряжением согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.85; 3.0; 3.2; 3.3; 3.6; 3.8; 4.0; 4.7; 4.85; 5.0 В;

Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (продолжение):

д) регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме DAI серии «317».

е) напряжение +13 В получается сложением двух напряжений стабилизаторов DAI и DA2

ж) индикатор HL1 светится зелёным цветом при нормальном напряжении батареи/аккумулятора GB1 в пределах 6.8…9 В. Ниже 6.8 В его свечение прекращается, что является сигналом к замене батареи или подзарядке аккумулятора;

з) стандартный приём увеличения выходного напряжения стабилизатора DA1 на 0.1…0.3 В. Это может потребоваться при некондиционных параметрах микросхемы DA I или для тестирования работы МК при повышенном питании. Резистором R1 в небольших пределах регулируется выходное напряжение на линейном участке ВАХ диода VD1 (ток 5… 10 мА). Резистор RI не обязателен, если микросхему DAI серии «78LC05», «78-L05» заменить аналогичной из серии «7805», имеющей потребление тока через вывод GND в пределах 3…8 мА;

и) стабилизатор напряжения DAI дополнен усилителем тока на звуковой микросхеме DA2, которая используется как повторитель напряжения с нагрузкой до 3 А. Питание микросхемы DA2должно быть повышенным +9…+12 В, хотя и не обязательно стабилизированным;

Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (продолжение):

к) высокое входное напряжение 60 В сначала понижается до 23 В (DA1), а затем до 5 В (DA2). Разность напряжений между входом и выходом микросхемы DAI не должна превышать 40 В. При большом токе нагрузки может потребоваться установка микросхем DAI, DA2 на радиаторы;

Читайте так же:
Мощные импульсные стабилизаторы тока схема

л) резистором RI плавно подстраивается напряжение в верхнем, более мощном канале. Если средний вывод резистора RI в результате вращения его движка электрически соединится с общим проводом, то в двух каналах будут идентичные напряжения +5 В. Стабилизаторы DAI, DA2 могут иметь как одинаковые, так и разные выходные напряжения;

м) блок питания с условным названием «Ступенька» состоит из последовательно включённых стабилизаторов напряжения DA1…DA3. Ток нагрузки, просуммированный по трём цепям + 12, +9 и +5 В, не должен превышать максимально допустимого тока для микросхемы DA1

н) получение двух одинаковых напряжений от одного общего источника +7…+15 В. Это полезно, например, для развязки аналоговых и цифровых цепей МК или для отдельного питания высокочувствительного входного усилителя;

Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (окончание):

о) получение трёх разных стабилизированных напряжений для питания процессорного ядра, а также внутренней и внешней периферии у новых современных МК. Помехозащитный фильтр FBI (фирма Murata Manufacturing) имеет малые габариты. Он может быть заменён однозвенным LC-фильтром на дискретных элементах;

п) получение хорошо стабилизированного напряжения +5 В и «квазистабилизированного» напряжения +2.8…+3.2 В. Диоды VD1…VD3 снижают выходное напряжение, но оно будет зависеть от протекающего через них тока и температуры окружающей среды. Диодов может быть не три, а два, причем как обычных, так и диодов Шоттки. Резистор R1 служит для начальной нагрузки потоку, чтобы зафиксировать рабочую точку диодов на крутой вертикальной ветви ВАХ, начиная с 10 мА;

р) двухканальный стабилизатор напряжения DA1 (фирма STMicroelectronics) обеспечивает питанием сразу два выходных тракта +5.1 и +12 В. Ток нагрузки в каждом канале может составлять 0.75… 1 А.

Источник:
Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

Линейные стабилизаторы напряжения — назначение, основные параметры и схемы включения

Пожалуй ни одна электронная плата не обходится сегодня хотя бы без одного источника стабильного постоянного напряжения. И очень часто именно линейные стабилизаторы напряжения в виде микросхем служат в качестве таких источников. В отличие от выпрямителя с трансформатором, у которого напряжение так или иначе зависит от тока нагрузки и может немного колебаться по разным причинам, интегральная микросхема — стабилизатор (регулятор) способна дать постоянное напряжение в точно определенном диапазоне токов нагрузки.

Данные микросхемы строятся на основе полевых или биполярных транзисторов, непрерывно работающих в активном режиме. Кроме регулирующего транзистора, на кристалле микросхемы линейного стабилизатора установлена еще и схема управления им.

Исторически, прежде чем появилась возможность изготавливать такие стабилизаторы в виде микросхем, стоял вопрос о решении проблемы температурной стабильности параметров, ведь с нагревом в процессе работы, параметры узлов микросхемы изменялись бы.

Решение пришло в 1967 году, когда американский инженер-электронщик Роберт Видлар предложил такую схему стабилизатора, в которой регулировочный транзистор включался бы между источником нестабилизированного входного напряжения и нагрузкой, а в схеме управления присутствовал бы усилитель ошибки с термокомпенсированным источником опорного напряжения. В итоге популярность линейных интегральных стабилизаторов на рынке электронных компонентов взлетела до небес.

Взгляните на рисунок ниже. Здесь изображена упрощенная схема линейного стабилизатора напряжения (такого как например LM310 или 142ЕНхх). В данной схеме неинвертирующий операционный усилитель с отрицательной обратной связью по напряжению, с помощью своего выходного тока управляет степенью отпирания регулирующего транзистора VT1, включенного по схеме с общим коллектором — эмиттерный повторитель.

Сам операционный усилитель получает питание от входного источника в форме однополярного положительного напряжения. И хотя отрицательное напряжение здесь для питания не подойдет, напряжение питания ОУ можно без проблем удвоить, не опасаясь перегрузки или пробоя.

Суть в том, что глубокая отрицательная обратная связь нивелирует нестабильность входного напряжения, величина которого в данной схеме может достигать 30 вольт. Так, фиксированные выходные напряжения варьируются от 1,2 до 27 вольт, в зависимости от модели микросхемы.

Микросхема стабилизатора традиционно имеет три вывода: вход, общий и выход. На рисунке приведена типичная схема дифференциального усилителя в составе микросхемы, где для получения опорного напряжения применен стабилитрон.

В низковольтных стабилизаторах опорное напряжение получают на ширине запрещенной зоны, как это и предложил впервые Видлар в своем первом линейном интегральном стабилизаторе LM109. В цепи отрицательной обратной связи установлен делитель на резисторах R1 и R2, посредством действия которого выходное напряжение оказывается как раз пропорциональным опорному в соответствии с формулой Uвых= Uvd(1 + R2/R1).

Встроенные в стабилизатор резистор R3 и транзистор VT2 служат для ограничения выходного тока, так что если напряжение на токоограничительном резисторе превысит 0,6 вольт, то транзистор VT2 мгновенно откроется, чем вызовет ограничение тока базы главного регулировочного транзистора VT1. Получается, что выходной ток в нормальном рабочем режиме стабилизатора ограничен величиной 0,6/R3. А рассеиваемая регулировочным транзистором мощность будет зависеть от входного напряжения, и окажется равна 0,6(Uвх — Uвых)/R3.

Читайте так же:
Стабилизатор тока с малым падением напряжения схема

Если по какой-то причине на выходе интегрального стабилизатора случится короткое замыкание, то нельзя допустить, чтобы рассеиваемая на кристалле мощность оставалась бы как прежде пропорциональной разности напряжений и обратно пропорциональной сопротивлению резистора R3. Поэтому в схеме присутствуют защитные элементы — стабилитрон VD2 и резистор R5, работа которых ставит уровень защиты по току в зависимость от разности напряжений Uвх-Uвых.

На приведенном графике можно видеть, что максимальный выходной ток зависит от напряжения выхода, таким образом микросхема линейного стабилизатора надежно защищена от перегрузки. Когда разность напряжений Uвх-Uвых превысит напряжение стабилизации стабилитрона VD2, делитель на резисторах R4 и R5 создаст в базе транзистора VT2 достаточный ток для его отпирания, что в свою очередь приведет к усилению ограничения тока базы регулировочного транзистора VT1.

Самые новые модели линейных стабилизаторов, такие как ADP3303, оснащены тепловой защитой от перегрузок, когда при нагреве кристалла до 165°С выходной ток резко снижается. Конденсатор на приведенной выше схеме необходим для частотной коррекции.

Кстати, о конденсаторах. Ко входу и выходу интегральных стабилизаторов принято подключать конденсаторы минимальной емкости 100нф, чтобы избежать ложного срабатывания внутренних цепей микросхемы. Между тем, существуют так называемые бесконденсаторные стабилизаторы (cap-free), наподобие REG103, для которых нет необходимости в установке стабилизирующих конденсаторов на входе и выходе.

Помимо линейных стабилизаторов с фиксированным напряжением выхода, встречаются и стабилизаторы с регулируемым выходным напряжением стабилизации. В них делитель на резисторах R1 и R2 отсутствует, а база транзистора VT4 выведена на отдельную ножку микросхемы для присоединения внешнего делителя, как например у микросхемы 142ЕН4.

Более совершенные стабилизаторы, у которых ток потребления схемы управления снижен до нескольких десятков микроампер, такие как LM317, имеют всего три вывода. Справедливости ради отметим, что встречаются сегодня и высокоточные регуляторы напряжения вроде TPS70151, которые благодаря наличию нескольких дополнительных выводов позволяют реализовать защиту от падения напряжения на соединительных проводах, управление отключением нагрузки и т. д.

Выше мы поговорили о стабилизаторах положительного, относительно общего провода, напряжения. Подобные схемы используются и для стабилизации отрицательных напряжений, достаточно лишь изолировать гальванически вывод входного напряжения от общей точки. Вывод выхода соединяется тогда с общей точкой выхода, а точка отрицательного выхода будет точкой минуса входа, соединенной с общей точкой микросхемы стабилизатора. Весьма удобны стабилизаторы напряжения отрицательной полярности наподобие 1168ЕНхх.

Если необходимо получить сразу два напряжения (положительной и отрицательной полярности), то и для этой цели существуют специальные стабилизаторы, дающие симметричные стабилизированные положительное и отрицательное напряжения одновременно, достаточно лишь подать на входы положительное и отрицательное входные напряжения. Примером такого двухполярного стабилизатора может служить КР142ЕН6.

На рисунке выше приведена его упрощенная схема. Здесь дифференциальный усилитель №2 управляет транзистором VT2 так, чтобы соблюдалось равенство -UвыхR1/(R1 + R3)=-Uоп. А усилитель №1 управляет транзистором VT1 так, чтобы потенциал в точке соединения резисторов R2 и R4 оставался нулевым. Если при этом резисторы R2 и R4 равны, то и выходные напряжения (положительное и отрицательное) останутся симметричными.

Для независимой регулировки баланса между двумя (положительным и отрицательным) выходными напряжениями, можно подключить к специальным выводам микросхемы дополнительные подстроечные резисторы.

Наименьшее падение напряжения, характерное для приведенных выше схем линейных стабилизаторов, составляет 3 вольта. Это достаточно много для устройств, питаемых от аккумуляторов или батареек, и желательно вообще падение напряжения минимизировать. Для данной цели выходной транзистор делается pnp-типа, чтобы ток коллектора дифференциального каскада был бы одновременно базовым током регулирующего транзистора VT1. Минимальное падение напряжения теперь составит порядка 1 вольта.

Аналогичным образом работают стабилизаторы отрицательного напряжения с минимальным падением. К примеру, стабилизаторы серии 1170ЕНхх имеют на себе падение напряжения около 0,6 вольт, и не перегреваются будучи выполнены в корпусе ТО-92 при токах нагрузки до 100 мА. Сам стабилизатор расходует при этом не более 1,2 мА.

Подобные стабилизаторы относятся к категории low-drop. Еще меньшее падение напряжения достигнуто на стабилизаторах на базе МОП-транзисторов (порядка 55 мВ при токе потребления микросхемы 1 мА) вроде микросхемы MAX8865.

Некоторые модели стабилизаторов с целью снижения энергопотребления устройств в режиме ожидания оснащены выводами Shutdown – при подаче на этот вывод логического уровня — потребление стабилизатора снижается практически до нуля (линейка LT176x).

Говоря об интегральных линейных стабилизаторах, отмечают их эксплуатационные характеристики, а также динамические и точностные параметры.

Параметры точности — это коэффициент стабилизации, точность установления выходного напряжения, выходное сопротивление и температурный коэффициент напряжения. Каждый из этих параметров указан в документации, с ними связана точность выходного напряжения в зависимости от входного напряжения и от текущей температуры кристалла.

Динамические параметры, такие как коэффициент подавления пульсаций и полное выходное сопротивление задаются для различных частот изменения тока нагрузки и входного напряжения.

Эксплуатационные характеристики, такие как диапазон входных напряжений, номинальное выходное напряжение, максимальный ток нагрузки, максимальная мощность рассеяния, максимальная разность напряжений входа и выхода при максимальном токе нагрузки, ток холостого хода, диапазон рабочих температур, — все эти параметры влияют на выбор того или иного стабилизатора для той или иной схемы.

Читайте так же:
Для чего предназначен стабилизатор тока

Вот типовые и наиболее популярные схемы включения линейных стабилизаторов:

Если необходимо повысить выходное напряжение линейного стабилизатора с фиксированным выходным напряжением, к общему выводу добавляют последовательно стабилитрон:

Для повышения максимально допустимого выходного тока, параллельно стабилизатору включают более мощный транзистор, превращая регулировочный транзистор внутри микросхемы в часть составного транзистора:

При необходимости стабилизировать ток, стабилизатор напряжения включают по следующей схеме.

В этом случае падение напряжения на резисторе окажется равным напряжению стабилизации, что приведет к значительным потерям если напряжение стабилизации велико. В связи с этим более целесообразным станет выбор в пользу стабилизатора на возможно меньшее выходное напряжение, как КР142ЕН12 на 1,2 вольта.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Расчет стабилизаторов на специализированных интегральных микросхемах

Интегральные стабилизаторы напряжения не­прерывного действия серии К142ЕН выпуска­ются трех типов: с регулируемым выходным напряжением К142ЕН1-4, с фиксированным вы­ходным напряжением К142ЕН5А, Б; с двухполярным входным и выходным напряжением К142ЕН6.

Интегральные стабилизаторы с регулируемым выходным напряжением требуют подключения внешнего делителя ОС, элементов частотной коррекции и резисторов цепи защиты.

Наибольшее распространение получили ма­ломощные стабилизаторы серии К142ЕН1,2 и стабилизаторы средней мощности К142ЕН3,4.

Маломощные интегральные стабилизаторы це­лесообразно применять при выходных напряже­ниях от 3 до 30 В и малых токах нагрузки,05 . 0,1 А. Подключение к маломощным интеграль­ным стабилизаторам внешнего мощного регули­рующего транзистора позволяет получить на выходе значительно большие токи нагрузки. Ин­тегральные стабилизаторы средней мощности целесообразно применять при токах до 1 А.

Основные данные стабилизаторов серии К142ЕН1-4 приведены в таблице 12.4. На рисунке.38 показана типовая схема включения интеграль­ных стабилизаторов К142ЕН1,2 при малых токах нагрузки. Делитель R1-R3 выбирается из условий, что­бы его ток был не менее 1,5 мА. Сопротивление резистора R3 нижнего плеча принимаем равным 1,2 кОм.

С помощью резистора R2 осуществляется регулировка выходного напряжения.

Приняв ток делителя равным 2 мА, находим сопротивления резисторов R1 и R2, кОм:

R1=(UВЫХUВЫХ(-)-2,4)/2;

,

где UBbIX— номинальное выходное напряжение; UBЫХ(+), UВЫХ(-)-пределы регулировки выход­ного напряжения в сторону повышения и пони­жения.

Узел защиты стабилизатора содержит рези­стор R4 и делитель R5, R6. Ток делителя прини­маем равным 0,3 мА, а сопротивление резистора R5 равным 2 кОм. Сопротивление резистора R6, кОм, определяется по формуле

Сопротивление R4, Ом, определяется исходя из тока срабатывания защиты IЗАЩ, A; R4 0,7/IЗАЩ. Ток срабатывания защиты не должен превышать максимальный ток IН.max, указанный в таблице 12.4.

При коротком замыкании к регулирующему транзистору микросхемы будет приложено вход­ное напряжение и на интегральной схеме будет выделяться мощность Р = IЗАЩ UВХ.max. Значение этой мощности не должно превышать предель­но допустимую мощность МС, указанную в таблице 12.4. С помощью конденсаторов С1, С2 обеспечивается устойчивая работа микросхемы:

при UВХ 0,1 мкФ; С1 > 5 . 10 мкф;

при Uвых > 5 В С2 > 100 пФ; C1 > 1 мкФ.

Входные напряжения определяются из фор­мул

;

;

,

где берется из таблицы 8.

Максимальное входное напряжение для мик­росхемы К142ЕН1,2 не должно превышать зна­чений, указанных в таблице 12.4.

Таблица 12.4 — Параметры микросхемы с регулируемым выходным напряжением

ПараметрТип микросхемы
К142ЕН1К142ЕН2К142ЕН3К142ЕН4
Максимальное выходное напряжение UBxmax, В
Минимальное входное напряжение UBXmin, В9,59,5
Предельные значения выходного напряжения, В3. 1212. 303. 303. 30
Максимальный ток нагрузки IHmax, A0,150,15
Потребляемый микросхемой ток, мА
Максимальная мощность рассеяния МС при температуре корпуса до 4- 80 °С0,80,8
Минимальное падение напряжения на регулирующем транзисторе микросхемы UKЭmin, В4/2,5 *4/2,5 *
* Значения UKЭmin даны при раздельном питании регулирующего элемента (вывод 16) и цепи управления микросхемы (вывод 4).

Для уменьшения потерь мощности на регули­рующем транзисторе и одновременно повыше­ния коэффициента стабилизации цепь управле­ния, включающую источник опорного напряже­ния, питают от отдельного параметрического стабилизатора (выводы 4,8 на рисунке 38), а силовую часть (выводы 16,8) от своего выпрямителя.

Минимальное напряжение на регулирующем транзисторе может быть уменьшено до 2,5 вме­сто 4 В, когда выводы 4 и 16 микросхемы объединены.

Коэффициент стабилизации при раздельном питании входов увеличивается приблизительно на порядок.

При питании выводов 4,8 от отдельного па­раметрического стабилизатора необходимо, чтобы U4,8>UВЫХ.МАХ, а также UBЫХ.min (0,037Тк — 6,65)/(1 — 0,0155Тк),

где Тк — температура корпуса микросхемы, °С, при которой должна срабатывать тепловая за­щита.

Сопротивление резистора R1, кОм,

Напряжение управления выбирается от 0,9 до 40 В.

Читайте так же:
Регулируемый стабилизатор напряжения с регулируемым ограничением тока

Сопротивление датчика тока R4, Ом,

Для микросхемы данного типа ток срабаты­вания защиты не должен превышать 1 А.

Интегральные стабилизаторы с фиксирован­ным напряжением серий К142ЕН5А, Б имеют выходное напряжение 5 или 6 В в зависимости от типа микросхемы. Стабилизаторы содержат за­щиту от перегрузок по току и тепловую защиту, срабатывающую при температуре кристалла до + 175°С.

На выходе стабилизатора необходимо вклю­чить конденсатор С1 > 10 мкФ для обеспечения устойчивости при импульсном изменении тока нагрузки.

Данные интегральных стабилизаторов с фик­сированным выходным напряжением приведены в таблице 12.59, а на рисунке 41 показана типовая схема его включения.

Таблица 12.5 – Параметры микросхемы с фиксированным выходным напряжением

Регулируемые интегральные стабилизаторы тока

  • Статьи
  • Усилители мощности
  • Светодиоды
  • Блоки питания
  • Начинающим
  • Радиопередатчики
  • Разное
  • Ремонт
  • Шокеры
  • Компьютер
  • Микроконтроллеры
  • Разработки
  • Обзоры и тесты
  • Обратная связь
  • Форум
    • Усилители мощности
    • Шокеры
    • Качеры, катушки Тэсла
    • Блоки питания
    • Светодиоды
    • Начинающим
    • Жучки
    • Микроконтроллеры
    • Устройства на ARDUINO
    • Программирование
    • Радиоприемники
    • Датчики и ИМ
    • Вопросы и ответы
  • Online расчёты
  • Умный дом
  • Видео
  • RSS
  • Приём статей
    • Статьи
    • Усилители мощности
    • Светодиоды
    • Блоки питания
    • Начинающим
    • Радиопередатчики
    • Разное
    • Ремонт
    • Шокеры
    • Компьютер
    • Микроконтроллеры
    • Разработки
    • Обзоры и тесты
    • Обратная связь
  • Форум
    • Усилители мощности
    • Шокеры
    • Качеры, катушки Тэсла
    • Блоки питания
    • Светодиоды
    • Начинающим
    • Жучки
    • Микроконтроллеры
    • Устройства на ARDUINO
    • Программирование
    • Радиоприемники
    • Датчики и ИМ
    • Вопросы и ответы
  • Online расчёты
  • Умный дом
  • Видео
  • RSS
  • Приём статей
  • Три схемы простых регуляторов тока

    В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях.

    Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

    Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения.

    Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

    Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов. Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток.

    Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

    Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему.

    Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

    Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения.

    Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне.

    Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

    Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока.

    Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

    Читайте так же:
    Чем отличаются стабилизаторы тока от стабилизаторов напряжения

    Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

    Интегральный линейный стабилизатор напряжения

    Представленная на рис. 1 схема стабилизатора может быть выполнена в виде интегральной схемы. Такие схемы выпускаются промышленностью (например, серии m А78хх, LM310, 142ЕНхх, TPS77xxx и др.) на несколько значений стандартных выходных напряжений: от 1,2 до 27 В. В этом исполнении схема имеет только три внешних вывода: вход, выход и массу (общий вывод). Требования, предъявляемые к регулирующему усилителю, не очень высоки, поэтому, как правило, достаточно простейшей схемы дифференциального усилителя, показанной на рис. 2. Для получения опорного напряжения могут быть использованы различные способы. На рис. 2 в качестве источника опорного напряжения (ИОН) показан символический стабилитрон VD1. Реально в низковольтных стабилизаторах используется ИОН на ширине запрещенной зоны. Впервые его применил Р. Видлар в одном из первых трехвыводных стабилизаторов LM109. За счет отрицательной обратной связи, образуемой делителем напряжения R1, R2, выходное напряжение стабилизатора устанавливается равным

    Рис. 2. Типовая упрощенная схема интегрального стабилизатора напряжения

    Интегральный стабилизатор напряжения имеет встроенную систему ограничения выходного тока. Для этого в схему включены резистор R3 и транзистор VT2. Если падение напряжения на R3 превысит величину, равную приближенно 0,6 В, транзистор VT2 откроется и предотвратит дальнейшее увеличение базового тока транзистора VТ1, поэтому величина выходного тока стабилизатора ограничена уровнем

    При этом мощность, рассеиваемая на выходном регулирующем транзисторе VT1, равна

    В случае короткого замыкания эта мощность значительно превысит предельную мощность для регулирующего транзистора, т.к. при этом выходное напряжение упадет от номинальной величины до нуля. Чтобы снизить мощность, рассеиваемую в этом случае транзистором, одновременно с уменьшением выходного напряжения нужно уменьшать уровень ограничения тока. При таком способе ограничения тока внешняя характеристика стабилизатора имеет неустойчивый участок. Она изображена на рис. 3. В случае значительного увеличения напряжения на регулирующем транзисторе происходит быстрый рост мощности, рассеиваемой на его коллекторном переходе. Это обусловлено тем, что соответственно возрастает разность напряжений (Uвх — Uвых), которая входит в выражение для мощности (1). Защита выходного транзистора от перегрева в этом случае достигается тем, что уровень ограничения тока Iвых.макс делают зависимым от разности напряжений (Uвх — Uвых). В схеме на рис. 2 для этой цели служат резистор R5 и стабилитрон VD2.

    Рис. 3. Внешняя характеристика стабилизатора напряжения с защитой от перегрузки по току

    Если разность напряжений (Uвх — Uвых) остается меньшей, чем напряжение стабилизации стабилитрона VD2, через резистор R5 ток не течет. В этом случае уровень ограничения тока остается равным 0,6В/R3. Если же эта разность превысит величину напряжения стабилизации стабилитрона, то вследствие образования делителя напряжения на резисторах R5, R4 появляется положительное напряжение, приложенное к эмиттерному переходу транзистора VT2. При этом транзистор VT2 будет открываться при соответственно меньших токах через регулирующий транзистор VT1.

    В последних моделях ИМС стабилизаторов напряжения все шире применяется тепловая защита от перегрузок. Так например, ADP3303 снабжен схемой, которая резко снижает выходной ток при нагреве кристалла до температуры 165°С.

    Конденсатор Ск осуществляет необходимую частотную коррекцию схемы. В качестве дополнительной меры по предотвращению самовозбуждения следует включать на входе и выходе стабилизаторов конденсаторы емкостью 0,1. 10 мкФ. В последнее время на рынке появились стабилизаторы, так называемые, «Cap-free», которые не требуют подключения конденсаторов параллельно выходу. Примером может служить REG103 фирмы Burr-Brown.

    Кроме стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением выпускаются также регулируемые стабилизаторы напряжения (например, 142ЕН3 или 1168ЕН1). В схемах таких стабилизаторов отсутствует делитель напряжения R1, R2, а база транзистора VT4 подключена к выводу микросхемы для соединения с внешним делителем напряжения. Значительная часть ИМС регулируемых стабилизаторов ( m А78G, 142ЕН4 и др.) имеет как минимум 4 вывода, поскольку ток собственного потребления микросхемы составляет единицы миллиампер и зависит от нагрузки. Поэтому его нельзя замкнуть через цепь внешнего делителя напряжения, поскольку это вызовет изменение напряжения на делителе при изменении тока нагрузки. Совершенствование схемотехники ИМС стабилизаторов позволило снизить этот ток до десятков микроампер и избавиться от четвертого вывода (LM317, LT1085 и др.).

    В то же время, наличие специального вывода для подключения цепи обратной связи по напряжению позволяет обеспечить высокую стабильность напряжения на удаленной нагрузке (сделать его независимым от падения напряжения на соединительных проводах). Поэтому наряду с трехвыводными, выпускаются ИМС стабилизаторов с большим числом выводов (например, ADР3331, TPS70151 и др.) которые наряду со входом обратной связи имеют также управляющие входы для отключения нагрузки от стабилизатора и некоторые другие.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector