Стабилизатор напряжения с источником тока

TL431 схема включения, TL431 цоколевка

TL431 одна из самых массово выпускаемых интегральных микросхем, с начала своего выпуска в 1978 году TL431 устанавливалась в большинство блоков питания компьютеров, ноутбуков, телевизоров, видео-аудио техники и другой бытовой электроники.
TL431 является прецизионным программируемым источником опорного напряжения. Такая популярность обусловлена низкой стоимостью, высокой точностью и универсальностью.

Принцип работы TL431 легко понять по структурной схеме: если напряжение на входе источника ниже опорного напряжения Vref, то и на выходе операционного усилителя низкое напряжение соответственно транзистор закрыт и ток от катода к аноду не протекает (точнее он не превышает 1 мА). Если входное напряжение станет превышать Vref, то операционный усилитель откроет транзистор и от катода к аноду начнет протекать ток.

Самый простейший тип стабилизатора – параметрический, можно легко построить на TL431: для задания напряжения стабилизации понадобятся два резистора R1 и R2, напряжение на которое будет ‘запрограммирована’ TL431 можно определить по формуле:
Uвых=Vref( 1 + R1/R2 ).
Получается чем больше соотношение R1 к R2, тем больше выходное напряжение. Микросхема фактически стабилизирует напряжение на своем входе на уровне 2,5 В. Задавшись значением сопротивления R2 и требуемое выходное напряжение, рассчитать R1 можно по формуле:
R1=R2( Uвых/Vref – 1 ).
В данной схеме R3 рассчитывается точно также, как если бы использовался обычный стабилитрон, т.е. зависит от выходного напряжения, диапазона входного напряжения и диапазона токов нагрузки. Но есть и существенное отличие: в этой схеме на выход не стоит устанавливать конденсатор, так как этот конденсатор может вызвать генерацию паразитных колебаний. В схеме с обычным стабилитроном таких проблем не возникает.

TL431 цоколевка

TL431 выпускается в большом количестве разных корпусов, от древних TO-92 до современных SOT-23.

Также у TL431 имеется отечественный аналог: КР142ЕН19А.

Основные технические характеристики TL431:

• напряжение анод-катод: 2,5…36 вольт;
• ток анод-катод: 1…100 мА (если нужна стабильная работа, то не стоит допускать ток менее 5мА);

Точность опорного источника напряжения TL431 зависит от 6-той буквы в обозначении:

• без буквы — 2%;
• буква A — 1%;
• буква B — 0,5%.

Видно, что TL431 может работать в широком диапазоне напряжений, но вот токовые способности не так велики всего 100 мА, да и мощность рассеиваемая такими корпусами не превышает сотен мили Ватт. Для получения более серьезных токов интегральный стабилитрон стоит использовать как источник опорного напряжения, регулирующую функцию доверив мощным транзисторам.

компенсационный стабилизатор напряжения

Принцип компенсационного стабилизатора на TL431 такой же как и на обычном стабилитроне: разность напряжений между входом и выходом компенсирует мощный биполярный транзистор. Но точность стабилизации получается выше, за счет того что обратная связь берется с выхода стабилизатора. Резистор R1 нужно рассчитывать на минимальный ток 5 мА, R2 и R3 рассчитываются, также как для параметрического стабилизатора.

Чтобы стабилизировать токи на уровне единиц и десятков Ампер одним транзистором в компенсационном стабилизаторе не обойтись, нужен промежуточный усилительный каскад. Оба транзистора работают по схеме с эмиттерного повторителя, т.е. происходит усиление тока, а напряжение не усиливается.
На рисунке представлена реальная схема компенсационного стабилизатора на TL431, в ней появились новые компоненты: резистор R2 ограничивающий ток базы VT1 (например 330 Ом), резистор R3 – компенсирующий обратный ток коллектора VT2 (что особенно актуально при нагреве VT2) (например 4,7 кОм) и конденсатор C1 – повышающий устойчивость работы стабилизатора на высоких частотах (например 0,01 мкФ).

Стабилизатор тока на TL431

Следующая схема представляет собой термостабильный стабилизатор тока. Резистор R2 является своеобразным шунтом на котором с помощью обратной связи поддерживается напряжения 2,5 В. Таким образом если пренебречь током базы по сравнению с током коллектора, то получим ток на нагрузке Iн=2,5/R2. Если значение подставлять в Омах, то ток будет в Амперах, если подставлять в кило Омах, то ток будет в мили Амперах.

Реле времени

TL431 нашел свое применение не только как источник опорного напряжения, а и во многих других применениях. Например благодаря тому что входной ток TL431 составляет 2-4мкА, то на основе этой микросхемы можно построить реле времени: при размыкании контакта S1 C1 начинает медленно заряжаться через R1, а когда напряжение на входе TL431 достигнет 2,5 В выходной транзистор DA1 откроется и через светодиод оптопары PC817 начнет протекать ток, соответственно откроется и фототранзистор и замкнет внешнюю цепь.
В этой схеме резистор R2 ограничивает ток через оптрон и стабилизатор (например 680 Ом), R3 нужен чтобы предупредить зажигание светодиода от тока собственных нужд TL431 (например 2 кОм).

Простое зарядное устройство для литиевого аккумулятора.

Главное отличие зарядного устройства от блока питания – четкое ограничение зарядного тока. Следующая схема имеет два режима ограничения:

• по току;
• по напряжению;

Пока напряжение на выходе меньше 4,2 В ограничивается выходной ток, при достижении напряжением величины 4,2 В начинает ограничиватся напряжение и ток заряда снижается.
На следующей схеме ограничение тока осуществляют транзисторы VT1, VT2 и резисторы R1-R3. Резистор R1 выполняет функцию шунта, когда напряжение на нем превышает 0,6 В (порог открывания VT1), транзистор VT1 открывается и закрывает транзистор VT2. Из-за этого падает напряжение на базе VT3 он начинает закрываться и следовательно снижается выходное напряжение, а это ведет к снижению выходного тока. Таким образом работает обратная связь по току и его стабилизация. Когда напряжение подбирается к уровню 4,2 В в работу начинает вступать DA1 и ограничивать напряжение на выходе зарядного устройства.

А теперь список номиналов компонентов схемы:

• DA1 – TL431C;
• R1 – 2,2 Ом;
• R2 – 470 Ом;
• R3 – 100 кОм;
• R4 – 15 кОм;
• R5 – 22 кОм;
• R6 – 680 Ом (нужен для подстройки выходного напряжения);
• VT1, VT2 – BC857B;
• VT3 – BCP68-25;
• VT4 – BSS138.

32 thoughts on “ TL431 схема включения, TL431 цоколевка ”

К1242ЕР1АП производства «Интеграл» Минск

Я бы не называл малоточность TL431 ее недостатком, это ведь не стабилизатор, как таковой, а источник опорного напряжения для него. Применяя различную периферию можно решать различные задачи по мощности, точности, надежности и т.д. Вот, внешние цепи могут быть любыми, а управляются одним и тем же устройством — TL431. Что и делает ее такой распространенной и востребованной.
Понравилась схема зарядки, где необходима регулировка и по току и по напряжению, применены и биполярный и униполярный транзисторы — каждый в своем режиме.

Да, конденсатор между анодом и катодом этого «стабилитрона» ставить не следует ни в коем случае. Я так столкнулся с самовозбуждением схемы стабилизатора напряжения, когда по неопытности решил, что с конденсатором на выходе источника опорного напряжения на TL431 схема будет работать стабильнее. Поставил конденсатор на 10 нФ, и схема «завелась», выдавая на выходе «кашу» из импульсов вместо постоянного напряжения. Что неудивительно, для операционного усилителя входящего в состав TL431 такой параметр как максимальная емкость нагрузки нужно учитывать как и для всякого другого ОУ.

Уже писал выше, что использовать источник прецизионного опорного напряжения в виде стабилизатора странно. Еще более странно, какой стабильности можно добиться емкостью в десяток нан. Стабильности задаваемого напряжения, шунтируя и устраивая паразитную ОС? Или выходного? Конечно возбудится.

1. Root31.03.2016 в 06:47

А что там было о источнике опорного в виде стабилизатора? Опорное в стабилизаторе применялось в своем прямом назначении, в качестве опорного, с которым сравнивалось выходное 🙂

Думаю в русско язычной литературе вход опорное напряжение надо было назвать- напряжением порога или срабатывания. Интересно производитель пробовал U опр подавать на инвертирующий вход операционного усилителя может и не было само возбуждения.

1. Дмитрий08.11.2016 в 08:21

Транзистор подключенный к выходу ОУ инвертирует сигнал.

Делал в свое время самодельный лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и ограничения по току. Очень понравилась работа МС TL431 как регулятора тока. Практически исполнил регулировку от 0 до 10А, хотя она, действительно мало точная, но как управляющее звено очень даже то, что нужно.

1. Сергей29.02.2020 в 23:43

Класс. Спасибо. Попробую этот вариант

Насчет использования TL431 не только как источника опорного напряжения… Если использовать в задающей цепи терморезистор, то можно, к примеру, прикрепив его на радиатор, регулировать вращение охлаждающего (этот радиатор) кулера. Очень удобно для блоков питания, работающих на динамическую нагрузку и лабораторных. Если же использовать фотоэлементы, то можно, к примеру регулировать подсветку, в зависимости от окружающего освещения. Очень удобно для уличных фонариков на солнечных батареях: светит солнце — заряжаются, село — начинают светить, чем темнее на улице, тем ярче.

1. Вит17.03.2018 в 13:04

Здравствуйте, не могли бы скинуть схему на терморезисторе для кулера, спасибо

1. D13c01.06.2019 в 20:39

А где же цокаллёвка

А можно ли заменить на схеме мощного стабилизатора напряжения дискретные транзисторы сборкой Дарлингтона, например TIP142?

1. admin Автор записи 07.09.2017 в 11:44

1. Игорь12.03.2019 в 14:39

Есть TL432 у нее другая распиновка.

управляющий электрод и катод надо поменять местами

Судя по «напряжение анод-катод: 2,5…36 вольт» Vref=2,5В? А то заострили внимание почему-то только на точности.

а как быстро сгорит vt2 в схеме зарядника, если контакты батареи случайно замкнутся? Или предполагается что R3 в 100к должен спасти ситуацию за счёт не очень высокой беты vt2? При 15 вольтах и средней бете, на нём будет рассеваться не менее 60 ма, это при максимальном токе в 100ма… По уму, последовательно с коллектором, или эмиттером vt2 должен стоять резистор ом в 350 и R3 уменьшен килоом до 5-10..

Нихрена не понял.. хоть бы параметры деталей указали.. так бы хоть чуть было понятнее что где и скоко.. А так хз.. какой транзистор, какой резистор и т.д.

на SOT-23-3 перепутаны местами катод и управляющий вывод.

1. oleg27.10.2019 в 12:14

на TO22/TO226 тоже маркировка не верная катод и управляющий наоборот.

А как ограничивается ток тл431 после окончания процесса зарядки?, через транзистор вт2, тл431 коротит на минус?!

Есть TL431 и TL432 распиновки зеркальные.

Мне одному кажется, что автор этой статьи упустил самое главное — спецификацию на эту микросхему?

1. Михаил30.12.2019 в 19:06

это практическое применение, а спецификация есть в гугле)

Никогда не заморачивался сtl431 .Собирал схемы все работали.А сейчас мне надо в ИБП повысить с19 в до 24в.Все в гугле рекомендуют по плюсу .Тепер спасибо этой статье все получилось.

Автор молодец! Спасибо! Схема на стабилизацию напряжения работает на 100%.С точностью 0,02 вольта. При перепадах переменного напряжения в сети 40 вольт.

Здравствуйте, я правильно понимаю, что К142ЕН19 является отечественным аналогом? А можно как-то умощнить эту интегральную микросхему? Хотя бы даже Ваш пример на составных транзисторах подойдет?

Стабилизатор напряжения с источником тока

• ЖАНРЫ 360
• АВТОРЫ 277 377
• КНИГИ 654 410
• СЕРИИ 25 036
• ПОЛЬЗОВАТЕЛИ 611 676

Стабилизаторы напряжения и тока на ИМС

Задача создания стабильного источника питания встает всякий раз, когда необходимо обеспечить независимость параметров электронного устройства от изменений питающего напряжения. Современная аппаратура, работающая на цифровых и аналоговых микросхемах, всегда предусматривает наличие стабилизаторов напряжения и тока, как правило, нескольких. С распространением интегральных операционных усилителей (ОУ) появилась возможность решить эту задачу просто и эффективно с точностью регулировки и стабильности в диапазоне 0,01…0,5 %, причем ОУ легко встраивать в традиционные стабилизаторы напряжения и тока.

Простейший стабилизатор напряжения представляет собой усилитель постоянного тока, на вход которого подано постоянное напряжение стабилитрона или часть его. Нагрузочная способность такого стабилизатора определяется силой максимального выходного тока ОУ.

Следящие стабилизаторы, как известно, работают на принципе сравнения опорного и выходного напряжений, усиления их разности и управления электропроводностью регулирующего транзистора.

Стабилизатор по схеме рис. 1 выдает напряжение U_вых большее, чем опорное напряжение стабилитрона VD1, а стабилизатор по схеме рис. 2 — меньшее.

Рис. 1.Стабилизатор с делителем выходного напряжения

Рис. 2.Стабилизатор с делителем опорного напряжения

Стабилизаторы питаются от одного источника. С помощью эмиттерного повторителя VT2 увеличивают ток нагрузки, в нашем примере — до 100 мА, но можно и более с составным повторителем на мощном транзисторе. Транзистор VT1 защищает выходной транзистор VT2 от перегрузок по току, причем датчиком тока служит резистор R8 небольшого сопротивления, включенный в цепь эмиттера транзистора VT2. Когда падение напряжения на нем превысит Uб–э=0,6 В, откроется транзистор VT1 и зашунтирует эмиттерный переход транзистора VT2. При токах нагрузки до 10… 15 мА резисторы R7, R8 и транзисторы VT1, VT2 можно не ставить. Отметим, что в стабилизаторах по схемам рис. 1 и 2 входное напряжение не должно превышать максимально допустимой для ОУ суммы напряжений питания.

Если проектируемый источник питания имеет выходное напряжение, не меньшее чем сумма минимально допустимых напряжений питания для имеющегося ОУ, то его лучше включить в стабилизатор таким образом, чтобы усилитель питался стабилизированным напряжением. Схема подобного стабилизатора приведена на рис. 3.

Рис. 3. Улучшенный стабилизатор напряжения:

a — принципиальная схема, б — нагрузочная характеристика

Здесь дополнительно включены несколько элементов, улучшающих работу стабилизатора напряжения. Потенциал выхода О У DA1 смещен в сторону положительного напряжения с помощью стабилитрона VD3 и транзистора VT1. Выходной эммитерный повторитель — составной (VT2, VT3), а к базе защитного транзистора VT4 подключен делитель R4R5, что позволяет создать «падающую» характеристику ограничения тока перегрузки. Ток короткого замыкания не превышает 0,3 А, хотя нормальный рабочий ток составляет 0,5 А. Термоком–пенсированный источник опорного напряжения выполнен на микросхеме К101КТ1А (DA2). Выходное напряжение стабилизатора, равное +15 В, изменяется всего на 0,0002 % при изменении входного напряжения в пределах 19…30 В; при изменении тока нагрузки от нуля до номинального выходное напряжение падает лишь на 0,001 %. В этом стабилизаторе подавление пульсаций входного напряжения частотой 100 Гц составляет 120 дБ. К достоинствам стабилизатора следует отнести также и то, что в отсутствии нагрузки потребляемый ток составляет около 10 мА. При скачкообразном изменении тока нагрузки выходное напряжение устанавливается с погрешностью 0,1 % за время не более 5 мкс.

Практически нулевые пульсации напряжения на выходе может обеспечить стабилизатор по схеме рис. 4.

Рис. 4.Источник питания с компенсированными пульсациями

Если движок переменного резистора R1 находится в верхнем (по схеме) положении, амплитуда пульсаций максимальна. По мере перемещения движка вниз амплитуда будет уменьшаться, так как напряжение пульсаций, поданное на инвертирующий вход ОУ через конденсатор С2, в противофазе складывается с выходным напряжением пульсаций. Примерно в среднем положении движка резистора R1 пульсации будут компенсированы.

Стабилизаторы по приведенным выше схемам рассчитаны на положительное выходное напряжение. Чтобы получить отрицательное, надо в качестве повторителя применить р–n–р транзистор, а также заземлить положительную шину питания ОУ. Но можно поступить по–другому, если в аппаратуре требуются стабилизированные напряжения разной полярности. На рис. 5 приведены две упрощенные схемы соединения стабилизаторов для получения выходных напряжений разного знака.

Рис. 5. Схема образования двуполярного стабилизированного напряжения:

а — на разнополярных стабилизаторах, б — на одинаковых стабилизаторах

В первом случае входная и выходная цепи имеют общую шину. Пусть, например, имеются только положительные стабилизаторы. Тогда в стабилизаторе по второй схеме их можно применить, если оба канала по входным цепям гальванически развязаны, чтобы можно было заземлять положительный полюс нижнего (по схеме) стабилизатора. Источником опорного напряжения для одного из каналов служит стабилитрон, а для второго — выходное напряжение первого стабилизатора. Для этого необходимо включить делитель из двух резисторов между выводами +U_СT и — U_CT стабилизаторов и подвести напряжение средней точки делителя к неинвертирующему входу ОУ второго стабилизатора, заземлив инвертирующий вход ОУ. Тогда выходные напряжения двух стабилизаторов (несимметричные в общем случае) связаны и регулирование напряжений осуществляется одним переменным резистором.

Если для питания устройства используется одна батарея, а необходимы два питающих напряжения с заземленной средней точкой, тр можно применить активный делитель на ОУ с повторителями для увеличения нагрузочной способности (рис. 6).

Рис. 6. Преобразование однополярного напряжения в симметричное двуполярное

Если R1 = R2, то равны и выходные напряжения относительно заземленной средней точки. Через выходные транзисторы VT1 и VT2 протекают полные токи нагрузки, а падения напряжения на участках коллектор — эмиттер равны половине входного напряжения. Зто надо иметь в виду при выборе радиаторов охлаждения.

Ключевые стабилизаторы напряжения зарекомендовали себя наилучшим образом с точки зрения экономичности, так как КПД таких устройств всегда высокий. Несмотря на их сложность по сравнению с линейными стабилизаторами-, только за счет уменьшения размеров теплоотводящего радиатора проходного транзистора ключевой стабилизатор позволяет уменьшить габариты регулируемого мощного источника питания в два–три раза. Недостаток ключевых стабилизаторов заключается в повышенном уровне помех. Однако рациональное конструирование, когда весь блок выполнен в виде экранированного модуля с расположенной непосредственно на теплоотводе мощного транзистора платой управления, позволяет свести помехи к минимуму. Устранить «пролезание» высокочастотных помех в не–стабилизиоованный источник первичного питания и нагрузку можно путем включения последовательно радиочастотных дросселей, рассчитанных на постоянный точ 1…3 А. Имея в виду эти замечания, подготовленный радиолюбитель может браться за создание ключевых стабилизаторов напряжения, в которых с успехом работают интегральные компараторы.

Стабилизаторы

Стабилизатор тока

Стабилизатор что это такое — электронное устройство которое имеет вход и выход по напряжению, но выход при нагрузке не изменяет свое значение. Для этого применяют бареттеры, с табилитроны и более новые версии радио компонентов.

Для стабилизации тока, т. е. для поддержания величины тока в нагрузке неизменной, применяют бареттеры.

Бареттер представляет собой стальную или вольфрамовую проволоку-нить, помещенную в баллон, который заполнен водородом при давлении 50 ÷ 200 мм рт. ст.

Условия охлаждения и нагревания нити бареттера подобраны так, что изменение напряжения на ее зажимах вызывает почти пропорциональное ему изменение сопротивления нити. Таким образом, в известных границах изменение напряжения вызывает очень незначительное изменение тока.

Включая бареттер последовательно с нагрузкой (рис.), получим незначительное изменение тока в цепи при значительном изменении напряжения источника питания. Если сопротивление нагрузки постоянно, то при изменении напряжения сети будет почти стабильным не только ток, но и напряжение на нагрузке.

Рис. Схема в ключения бареттера.

В качестве стабилизирующего элемента можно применить двухэлектродную лампу, работающую в режиме насыщения.

Стабилизатор напряжения

Для получения неизменных постоянных напряжений применяют стабилитроны, представляющие собой приборы тлеющего разряда.

Двухэлектродный стабилитрон имеет стеклянный баллон, в котором находится цилиндрический катод и проволочный анод, расположенный внутри катода. Давление газа в баллоне составляет несколько десятков миллиметров ртутного столба.

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика газоразрядного стабилитрона.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона (рис.2 ) имеет участок аб, который показывает, что падение напряжения остается независимым от тока. Напряжение в пределах, соответствующих рабочему участку аб характеристики, называется напряжением стабилизации U_ст.

Стабилитрон включается параллельно нагрузке r_н, напряжение на которой равно напряжению стабилизации U_ст. Последовательно с разветвленным участком включают балластное сопротивление r_б (рис. 13-59). На нем будет напряжение, равное разности между входным напряжением U_BX и стабилизированным напряжением, так как

где входной ток I _вх = I _ст + I _н

Рис. 3. Схема стабилизатора с газоразрядным стабилитроном.

Увеличение входного напряжения вызывает увеличение тока в стабилитроне, а напряжение на нем останется почти неизменным вследствие увеличения падения напряжения на балластном сопротивлении.

Увеличение тока нагрузки вызовет уменьшение тока в стабилитроне, а напряжение на разветвлении останется почти неизменным. Для работы стабилизатора необходимо иметь входное напряжение большим, чем напряжение стабилизации и ток стабилитрона, лежащим в границах, определяемых рабочим участком вольт-амперной характеристикой стабилитрона.

Для получения больших стабилизированных напряжений применяется последовательное соединение стабилитронов. Стабилитроны изготовляются на напряжения от 70 в и выше на токи от 5 до 40 ма.

Помимо рассмотренных стабилизаторов с газоразрядными стабилитронами, применяются электронные и полупроводниковые стабилизаторы.

Кремниевые стабилитроны применяются для стабилизации напряжения. Они представляют собой разновидность кремниевых диодов.

Рис. 4. Вольт-амперная характеристика кремниевого стабилитрона.

В кремниевых стабилитронах рабочим участком вольт-амперной характеристики (рис. 4) является та часть ее, которая соответствует обратному току, обратному напряжению и расположена примерно параллельно оси тока (на рис. 4 проведена сплошной линией).

Рис. 5. Схема стабилизатора с кремниевым стабилитроном.

На рис. 5 дана схема стабилизатора напряжения с кремниевым стабилитроном, аналогичная схеме с газоразрядным стабилитроном.

Стабилитрон включается в непроводящем направлении. Нагрузка включается параллельно стабилитрону, а последовательно с разветвлением включается балластное сопротивление.

Кремниевые стабилитроны изготовляются на напряжения 7—100 в и токи 20—33 ма.

Статья на тему Стабилизаторы

Похожие страницы:

1. Транзисторы полупроводниковые усилители

Понравилась статья поделись ей

Линейный стабилизатор напряжения с защитой

Линейный стабилизатор напряжения с защитой, стабилизированные источники питания можно найти почти в каждом устройстве, за исключением тех которые с батарейным питанием. Немногие сегодня могут представить себе какую-либо электронику, содержащую микросхемы (логические или аналоговые), без использования стабилизированного источника питания. Что же, это логично, ведь современные стабилизаторы очень дешевы и польза от использования стабилизированного блока питания неоспорима.

Стабилизация может значительно облегчить проектирование любой схемы, потому что мы не зависим от колебаний напряжения, которые следует принимать во внимание. Но мы также можем легко устранить влияние колебаний напряжения питания на функцию схемы с помощью несовершенной фильтрации (что экономит деньги на все еще относительно дорогие электролитические конденсаторы).

Линейный стабилизатор напряжения с защитой позволяет владельцу не беспокоиться о питании и стабилизации при разработке любой схемы, которая в подавляющем большинстве случаев зависит от потребностей разрабатываемого оборудования. Просто дотянитесь до лабораторного источника, установите желаемое значение выходного напряжения и подключите тестируемую схему. Кроме того, лабораторные источники питания имеют ограничение выходного тока либо в виде предохранителя, который защищает питание проверяемой схемы после превышения установленного тока, либо в виде ограничителя тока. Теперь предоставляем схему линейный стабилизатор напряжения с защитой от 2 до 30В и ток до около 2А.

Вся схема основана на проверенной микросхеме серии 723. Это интегрированный стабилизатор, самым большим преимуществам которого является возможность настройки выходного напряжения и тока с очень хорошей стабильностью параметров и низким собственным потреблением энергии. Микросхема содержит свой собственный источник опорного напряжения 7,15 ± 0,2В отделены от других цепей, поэтому он позволяет использовать его в самых разных целях. Кроме того, внутренняя структура имеет усилитель отклонения и выходной транзистор с регулировкой. Сообщается, что стабильность выходного напряжения лучше 1,5 · 10 -4 в диапазоне температур от 0 C до 70 C.

Это, самое простое решение, если мы хотим регулировать напряжение и ток. Напряжение получается с источника опорного напряжения с помощью делителя R2 / R3, и это напряжение к не инвертирующему входу усилителя внутреннего отклонения после фильтрации посредством конденсатора С2. Напряжение для инвертирующего входа (вывод 4) получается с выхода через потенциометр P2 и резистор R6.

Если потенциометр закорочен, выходное напряжение находится непосредственно на инвертирующем входе, поэтому оно должно быть точно 2В, когда усилитель ошибки сбалансирован. При использовании допусков выходное напряжение может находиться в диапазоне от 27В до 40В, что больше не допускается источником. Значение R6 было выбрано таким образом, чтобы даже потенциометр приближался к нижнему пределу значения. Поскольку выходное напряжение еще нужно проверять вольтметром, этот недостаток не так серьезен. Конденсатор C3 компенсирует частотную характеристику внутреннего усилителя, тем самым предотвращая возможность возбуждения, вызванных большим усилением обратной связи.

Выход IO1 (вывод 10) может выдавать ток 150 мА, что недостаточно для наших целей, поэтому необходимо использовать силовой транзистор T1. Конденсатор С4 устраняет возможные возбуждения, которые могут возникнуть в транзисторе. Управление током осуществляется с помощью резисторов R7, R8 в эмиттере T1. Потери, возникающие на этих резисторах, увеличенные напряжением перехода EB, подаются через потенциометр P1 и защитный резистор R4 на внутренний управляющий транзистор.

Для применения ограничителя тока напряжение между выводами 2 и 3 IO1 должно быть больше 0,65В. Следовательно, в крайнем левом положении потенциометра для получения этого напряжения достаточно тока около 20 мА. После этого делитель P1 / R5 устанавливается в нормальное положении, и в результате получается ток около 2А, опять же при номинальных значениях компонентов. Изменяя резистор R5, мы можем влиять на ток. Поскольку нам необходимо достаточное напряжение даже при малых токах, сопротивление R7, R8 не может быть слишком маленьким, но это, в свою очередь, приводит к большим потерям мощности при больших токах. Итак, компромисс из двух резисторов, расположенных параллельно. Перед выходной клеммой подключен диод D3, который должен защищать цепь при выключении или уменьшении выхода от проникновения более высокого напряжения от приборов с большой входной мощностью.

Линейный стабилизатор напряжения с защитой состоит из стандартного выпрямителя с хорошей фильтрацией. Трансформатор должен иметь выходное напряжение 24-28В, тогда блок питания сможет нормально работать. При более высоких напряжениях возникнут проблемы с источником питания микросхемы 723. Она имеет максимально допустимое напряжение всего 40В, и поэтому в ее источник питания установлен резистор R1 и стабилитрон D2 39В. Поэтому с точки зрения надежности и безопасности работы более целесообразно выбирать более низкое напряжение питания и желать использовать максимальное напряжение при максимальном токе. Как видно из представленных рисунков, линейный стабилизатор напряжения с защитой действительно очень простой. Печатные платы и расположение компонентов приведены на рисунках ниже.

После монтажа устанавливаем схему в выбранный подходящий корпус. Здесь нужно так же учитывать охлаждение. Регулирующий транзистор необходимо установить на радиатор достаточных размеров для лучшего охлаждения. Мы просто должны иметь в виду, что в экстремальных условиях — низкое выходное напряжение и большой ток — транзистор вырабатывает более 40Вт, и это тепло должно уйти очень быстро. Температура транзистора может подняться выше допустимого предела, и он может выйти из строя. Может случиться так, что понадобится вентилятор, и тогда может пригодиться простой терморегулятор. Настройка фактически заключается только в проверке параметров. Однако это применимо только в том случае, если во время монтажа не допущено никаких ошибок.

Если мы действительно хотим использовать стабилизатор как лабораторный источник, уместно будет встроить прибор в хороший корпус и выбрать подходящий трансформатор. Из-за того, что каждый будет использовать источник для разных целей, трансформатор не рассматривается, что также относится к корпусу, который может подойти под реально выбранный трансформатор.

Мощный стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Очень часто для питания различных электронных устройств требуются напряжения разной величины — например, чувствительные микроконтроллеры могут питаться (в зависимости от конкретного экземпляра) только строго от 5В, другим микросхемам бывает нужно напряжение 9-12В, а есть и совсем низковольтные устройства, которые требуют уровня питания 3-3,3В. Для повышения напряжения, например, чтобы получить из 3,7В литий-ионного аккумулятора целых 9-12В используются импульсные источники питания — в них напряжение повышается за счёт использования явления самоиндукции в катушке индуктивности. Понижающие же преобразователи можно поделить на два типа: те же импульсные и линейные. Первые обладают высоким КПД, но имеют несколько более сложную схемотехнику с применением индуктивностей и специальных ШИМ-контроллеров. Линейные актуальны в том случае, если нужна простота, миниатюрность и отсутствие каких-либо помех на выходе — ведь линейные стабилизаторы, в отличие от импульсных, наоборот уменьшают пульсации напряжения, в отличие от импульсных, которые их наоборот генерируют за счёт высокой частоты работы. И если импульсные стабилизаторы, как повышающие, так и понижающие, очень удобно использовать в виде готовых модулей, которые по небольшим ценам продаются на Али, то вот линейные стабилизаторы имеет смысл изготавливать своими руками, под заданные параметры.

Существуют специальные микросхемы стабилизаторов, например, серия 78lхх, они имеют на выходе фиксированные значения напряжения, либо LM317, микросхема в корпусе ТО-220, которая позволяет регулировать напряжение на выходе в широких пределах. Казалось бы, зачем выдумывать что-то ещё, если можно просто взять готовую LM317 — но не так всё просто, ведь она имеет один недостаток — выходной ток всего 1,5А. Конечно, этого достаточно для большинства применений линейного стабилизатора, тем более, что уже даже на таком токе он будет сильно нагреваться, но всё же иногда может возникнуть использовать именно мощный линейный стабилизатор с током более 1,5А, например, для подачи стабилизированного питания на аудио-усилитель. Использовать для питания усилителей импульсные источники — не самый лучший вариант по той причине, что помехи от импульсного источника в последствии будут попадать и в звуковой тракт, что явится в виде постороннего шума в звуке. Сделать мощный линейный стабилизатор можно разными путями, например, по схеме, представленной ниже — и использованием мощного полевого транзистора в качестве силового элемента и микросхему TL431 в качестве регулирующего. Такая схема обеспечивает хорошую стабильность выходного напряжения — как пишет автор, напряжение на выходе изменяется лишь на доли вольта в течение большого промежутка времени, а мощный полевой транзистор обеспечивает максимальный ток через нагрузку в 10А и рассеиваемую мощность в 50Вт — при использовании радиатора соответствующих размеров. Схема такого стабилизатора представлена на картинке ниже.

Данные номиналы делителя, указанные на схеме, позволят регулировать напряжение на выходе в диапазоне от 3 до 27В, чего достаточно для большинства применений, но при необходимости этот диапазон можно менять в большую или меньшую сторону, подбирая общее сопротивление переменного резистора RV1. Здесь можно использовать либо полноценный переменный резистор с удобной ручкой для регулировки, либо небольшой подстроечный, например, такие, как на фото ниже. Также имеет смысл установить сюда многооборотный подстроечный резистор, он позволит устанавливать выходное напряжение с высокой точностью.

Конденсатор С3 служит для фильтрации помех в регулировочной части, для большей стабильности выходного напряжения, а С2 — фильтрующий на выходе. Его ёмкость на схеме указана как 22 мкФ, не стоит превышать это значение, слишком большая ёмкость на выходе может привести к неправильной работе схемы, для подавления пульсаций лучше установить большую ёмкость на входе стабилизатора. Для наглядности ниже приведено изображение все трёх электролитических конденсаторов, необходимых для сборки схемы. Обратите внимание, что все они имеют полярность и при впаивании их на плату важно её не перепутать, на схеме минусовые контакты конденсаторов помечены в виде заштрихованной обкладки, а на самих корпусах минусовой вывод отмечен в виде вертикальной полоски. Несоблюдение полярности электролитических конденсаторов обычно приводит к тому, что они начинают быстро разогреваться, а если вовремя не отключить питание от схемы, то вовсе взрываются, разбрасывая вокруг ошмётки бумаги.

Транзистор на схеме можно применить, например, один из следующих вариантов — IRLZ24/32/44, либо аналогичные им. Ключевыми параметрами здесь являются максимальное напряжение и ток через транзистор.

Схема собирается на небольшой печатной плате, рисунок которой для открытия в программе Sprint Layout представлен в архиве в конце статьи, изготовить плату можно методом ЛУТ.

Как можно увидеть, плата имеет довольно миниатюрные размеры, а потому её без труда можно встроить внутрь какого-либо устройства, того же усилителя. Транзистор не спроста стоит на краю плату спинкой в сторону — его необходимо установить на массивный радиатор. Чем больше будут токи, протекающие через стабилизатор, тем сильнее будет нагреваться транзистор, соответственно и большего размера потребуется радиатор. Не лишним будет и активное охлаждение с помощью кулера в особых случаях. Расчёт рассеиваемой на транзисторе мощности достаточно прост — нужно лишь умножить разницу в вольтах между входным напряжением и выходным и умножить её на ток, протекающий в цепи — в результате получится мощность в ваттах. Обратите внимание, что она не должна превышать 50Вт, иначе транзистор может не справится с таким большим тепловыделением.

Готовая плата будет иметь такой вид, как на картинках выше. Для подключения проводов весьма удобно использовать винтовые клеммники.

Таким образом, получился весьма простой и мощный стабилизатор, который обязательно найдёт себе применение в радиолюбительском деле. Удачной сборки! Все вопросы и дополнения пишите в комментариях.