9. Микросхемы-стабилизаторы напряжения
МИКРОСХЕМЫ – СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
Одним из важных узлов любой радиоэлектронной аппаратуры является стабилизатор напряжения питания. Еще совсем недавно такие узлы строились на стабилитронах и транзисторах.
Общее число элементов стабилизатора было довольно значительным, особенно, если от него требовались функции регулировки выходного напряжения, защиты от перегрузки и короткого замыкания, ограничения выходного тока на заданном уровне. С появлением специализированных микросхем ситуация изменилась.
Современные микросхемы стабилизаторов напряжения выпускаются на широкий диапазон выходных напряжений и токов, они имеют встроенную защиту от перегрузки по току и от перегрева – при нагреве кристалла микросхемы свыше допустимой температуры она закрывается и ограничивает выходной ток. В табл.
2 приведен перечень наиболее распространенных на отечественном рынке микросхем линейных стабилизаторов напряжения на фиксированное выходное напряжение и их некоторые параметры, на рис. 92 – разводка выводов.
Буквы хх в обозначении конкретной микросхемы заменяются на одну или две цифры, соответствующие напряжению стабилизации в вольтах, для микросхем серии КР142ЕН – на цифробуквенный индекс, указанный в таблице.
Микросхемы зарубежных изготовителей серий 78хх, 79хх, 78Мхх, 79Мхх, 78Lxx, 79Lxx могут иметь различные префиксы (указывают фирму-изготовитель) и суффиксы, определяющие конструктивное оформление (оно может отличаться от приведенного на рис. 92) и температурный диапазон.
Следует иметь ввиду, что сведения о рассеиваемой мощности при наличии теплоотвода в паспортных данных обычно не указаны, поэтому здесь даны некоторые усредненные величины из графиков, приведенных в документации. Отметим также, что для микросхем одной серии, но на разные напряжения, значения рассеиваемой мощности могут также отличаться друг от друга. Более подробные сведения о некоторых сериях отечественных микросхем можно найти в литературе [10 – 14]. Исчерпывающая информация по микросхемам для линейных источников питания опубликована в [15].
Типовая схема включения микросхем на фиксированное выходное напряжение приведена на рис. 93. Для всех микросхем емкость конденсатора С1 должна быть не менее 2,2 мкФ для керамических или танталовых и не менее 10 мкФ для алюминиевых оксидных
конденсаторов. Емкость конденсатора С2 должна быть не менее 1 и 10 мкФ для аналогичных типов конденсаторов соответственно. Для некоторых микросхем емкости могут быть и меньше, но указанные величины гарантируют устойчивую работу для любых микросхем. В каче
стве С1 может использоваться сглаживающий конденсатор фильтра, если он расположен не далее 70 мм от микросхемы. В [15] можно найти множество схем включения для различных вариантов использования микросхем – для обеспечения большего выходного тока, подстройки выходного напряжения, введения других вариантов защиты, использования микросхем в качестве генератора тока.
Если необходимы нестандартное напряжение стабилизации или плавная регулировка выходного напряжения, удобно использовать трехвыводные регулируемые микросхемы, поддерживающие напряжение 1,25 В между выходом и управляющим выводом. Их параметры приведены в табл. 3, а типовая схема включения для стабилизаторов положительного напряжения – на рис. 94.
Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель, входящий в цепь установки выходного напряжения Uвых. которое определяется по формуле:
где Iпотр – собственный ток потребления микросхемы, составляющий 50…100 мкА. Число 1,25 в этой формуле – это упомянутое выше напряжение между выходом и управляющим выводом, которое поддерживает микросхема в режиме стабилизации.
Следует иметь ввиду, что, в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение, регулируемые микросхемы
без нагрузки не работают. Минимальное значение выходного тока таких микросхем составляет 2,5… 5 мА для маломощных микросхем и 5…10 мА – для мощных. В большинстве применений для обеспечения необходимой нагрузки достаточно тока делителя R1R2.
Принципиально по схеме рис. 94 можно включать и микросхемы с фиксированным выходным на
пряжением, но их собственный ток потребления значительно больше (2…4 мА) и он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения.
Для снижения уровня пульсаций, особенно при высоких выходных напряжениях, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор С2 емкостью 10 мкФ и более. К конденсаторам С1 и CЗ требования такие же, как и к соответствующим конденсаторам для микросхем с фиксированным выходным напряжением.
Диод VD1 защищает микросхему при отсутствии входного напряжения и подключении ее выхода к источнику питания, например, при зарядке аккумуляторных батарей или от случайного замыкания входной цепи при заряженном конденсаторе СЗ. Диод VD2 служит для разрядки конденсатора С2 при замыкании выходной или входной цепи и при отсутствии С2 не нужен.
Приведенные сведения служат для предварительного выбора микросхем, перед проектированием стабилизатора напряжения следует ознакомиться С полными справочными данными, хотя бы для того, чтобы точно знать максимально допустимое входное напряжение, достаточна ли стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения, выходного тока или температуры. Можно отметить, что все параметры микросхем находятся на уровне, достаточном для подавляющего числа случаев применения в радиолюбительской практике.
Заметных недостатков у описанных микросхем два – довольно высокое минимально необходимое напряжение между входом и выходом – 2…3 В и ограничения на максимальные параметры -входное напряжение, мощность рассеяния и выходной ток. Эти недостатки часто не играют роли и с лихвой окупаются простотой применения и низкой ценой микросхем.
Несколько конструкций стабилизаторов напряжения с использованием описанных микросхем рассмотрено далее.
Источник: http://lib.qrz.ru/node/6158
Схема стабилизатора напряжения
Источник: https://electric-220.ru/news/skhema_stabilizatora_naprjazhenija/2017-02-23-1187
Простые стабилизаторы напряжения и их расчёт
В этой статье пойдёт речь о стабилизаторах постоянного напряжения на полупроводниковых приборах. Рассмотрены наиболее простые схемы стабилизаторов напряжения, принципы их работы и правила расчёта. Изложенный в статье материал полезен для конструирования источников вторичного стабилизированного питания.
Начнём с того, что для стабилизации любого электрического параметра должна быть схема слежения за этим параметром и схема управления этим параметром. Для точности стабилизации необходимо наличие «эталона», с которым стабилизируемый параметр сравнивается.
Если в ходе сравнения оказывается, что параметр больше эталонного значения, то схема слежения (назовём её схемой сравнения) даёт команду на схему управления «уменьшить» значение параметра.
И наоборот, если параметр оказывается меньше эталонного значения, то схема сравнения даёт команду на схему управления «увеличить» значение параметра.
На этом принципе работают все схемы автоматического управления всех устройств и систем, которые нас окружают, от утюга, до космического аппарата, разница лишь в способе контроля и управления параметром. Точно так же работает стабилизатор напряжения.
Структурная схема такого стабилизатора изображена на рисунке.
Работу стабилизатора можно сравнить с регулировкой воды, бегущей из водопроводного крана. Человек подходит к крану, открывает его, а потом, наблюдая за потоком воды, регулирует его подачу в большую, или меньшую сторону, добиваясь оптимального для себя потока.
Сам человек выполняет функцию схемы сравнения, в качестве эталона выступает представление человека о том, какой поток воды должен быть, а в качестве схемы управления выступает водопроводный кран, который управляется схемой сравнения (человеком).
Если человек изменит своё представление об эталоне, решив, что поток воды, бегущий из крана недостаточный, то он откроет его больше. В стабилизаторе напряжения точно так же. Если у нас появляется желание изменить выходное напряжение, тогда мы можем изменить эталонное (опорное) напряжение.
Схема сравнения, заметив изменение эталонного напряжения, самостоятельно изменит и выходное напряжение.
Резонным будет вопрос: Зачем нам такое нагромождение схем, если можно на выходе использовать источник уже «готового» эталонного напряжения? Дело в том, что источник эталонного (далее по тексту – опорного) напряжения – слаботочный (низкоамперный), поэтому не способен питать мощную (низкоомную) нагрузку. Такой источник опорного напряжения можно использовать в качестве стабилизатора для питания схем и устройств, потребляющих малый ток – КМОП-микросхем, слаботочных усилительных каскадов и др.
Схема источника опорного напряжения (слаботочного стабилизатора) изображена ниже. По своей сути – это специальный делитель напряжения, описанный в статье Делитель напряжения, отличие его в том, что в качестве второго резистора используется специальный диод – стабилитрон.
В чём особенность стабилитрона? Простыми словами, стабилитрон, это такой диод, который в отличие от обычного выпрямительного диода, при достижении определённого значения обратно приложенного напряжения (напряжения стабилизации) пропускает ток в обратном направлении, а при его дальнейшем повышении, уменьшая своё внутреннее сопротивление, стремится удержать его на определённом значении.
На вольтамперной характеристике (ВАХ) стабилитрона режим стабилизации напряжения изображен в отрицательной области прикладываемого напряжения и тока.
По мере увеличения обратного напряжения, прикладываемого к стабилитрону, он сначала «сопротивляется» и ток, протекающий через него минимален. При определённом напряжении, ток стабилитрона начинает увеличиваться.
Достигается такая точка вольтамперной характеристики (точка 1), после которой дальнейшее увеличение напряжения на делителе «резистор – стабилитрон» не вызывает увеличения напряжения на p-n переходе стабилитрона. На этом участке ВАХ происходит увеличение напряжения лишь на резисторе. Ток, проходящий через резистор и стабилитрон продолжает расти.
От точки 1, соответствующей минимальному току стабилизации, до определённой точки 2 вольтамперной характеристики, соответствующей максимальному току стабилизации стабилитрон работает в требуемом режиме стабилизации (зелёный участок ВАХ).
После точки 2 вольтамперной характеристики стабилитрон теряет свои «полезные» свойства, начинает греться и может выйти из строя. Участок от точки 1 до точки 2 является рабочим участком стабилизации, на котором стабилитрон выступает в качестве регулятора.
Зная, как рассчитывается простейший делитель напряжения на резисторах можно элементарно рассчитать цепь стабилизации (источник опорного напряжения). Как и в делителе напряжения, в цепи стабилизации протекают два тока – ток делителя (стабилизатора) I и ток нагрузочной цепи I . В целях «качественной» стабилизации последний должен быть на порядок меньше первого.
- Напряжение стабилизации U;
- Ток стабилизации I (обычно — средний);
- Минимальный ток стабилизации I;
- Максимальный ток стабилизации I.
Для расчёта стабилизатора, как правило, используются только два первых параметра — U , I , остальные применяются для расчёта схем защиты по напряжению, в которых возможно значительное изменение входного напряжения.
Для повышения напряжения стабилизации можно использовать цепочку из последовательно соединённых стабилитронов, но для этого, допустимый ток стабилизации таких стабилитронов должен быть в пределах параметров I и I , иначе существует вероятность выхода стабилитронов из строя.
Следует добавить, что простые выпрямительные диоды также обладают свойствами стабилизации обратно приложенного напряжения, только значения напряжений стабилизации лежат на более высоких значениях обратно приложенного напряжения.
Значения максимального обратно приложенного напряжения выпрямительных диодов обычно указывается в справочниках, а напряжение при котором проявляется явление стабилизации обычно выше этого значения и для каждого выпрямительного диода, даже одного типа, различно.
Поэтому, используйте выпрямительные диоды в качестве стабилитрона высоковольтного напряжения только в самом крайнем случае, когда не сможете найти необходимый Вам стабилитрон, или сделать цепочку из стабилитронов.
В этом случае, напряжение стабилизации определяется экспериментально. Необходимо соблюдать осторожность при работе с высоким напряжением.
Расчет простейшего стабилизатора напряжения мы проведём с рассмотрением конкретного примера.
Исходные, предъявляемые к схеме параметры:
1. Входное напряжение делителя — U (может быть стабилизированным, а может и нет). Допустим, что U = 25 вольт;
2. Выходное напряжение стабилизации — U (опорное напряжение). Допустим, что нам необходимо получить U = 9 вольт.
Решение:
1. Исходя из необходимого напряжения стабилизации, по справочнику подбирают необходимый стабилитрон. В нашем случае это Д814В.
2. Из таблицы находят средний ток стабилизации — I . По таблице он равен 5 мА.
3. Вычисляют напряжение, падающее на резисторе — U, как разность входного и выходного стабилизированного напряжения.
U = U — U —> U = 25 – 9 = 16 вольт
4. По закону Ома делят это напряжение на ток стабилизации, протекающий через резистор, и получают значение сопротивления резистора.
R1 = U / I —> R1 = 16 / 0,005 = 3200 Ом = 3,2 кОм
Если полученного значения нет в резистивном ряде, выберите ближайший по номиналу резистор. В нашем случае это резистор номиналом 3,3 кОм.
5. Вычисляют минимальную мощность резистора, помножив падение напряжения на нём на протекающий ток (ток стабилизации).
Р = U * I —> Р = 16 * 0,005 = 0,08 Вт
Учитывая, что через резистор кроме тока стабилитрона протекает ещё и выходной ток, поэтому выбирают резистор, мощностью не менее, чем в два раза больше вычисленной. В нашем случае это резистор мощностью не меньшей 0,16 Вт. По ближайшему номинальному ряду (в большую сторону) это соответствует мощности 0,25 Вт.
Вот и весь расчёт.
Как было написано ранее, простейшую цепочку стабилизатора постоянного напряжения можно использовать для питания схем, в которых используют малые токи, а для питания более мощных схем они не годятся.
Одним из вариантов повышения нагрузочной способности стабилизатора постоянного напряжения является использование эмиттерного повторителя. На схеме изображён каскад стабилизации на биполярном транзисторе. Транзистор «повторяет» приложенное к базе напряжение.
Нагрузочная способность такого стабилизатора возрастает на порядок. Недостатком такого стабилизатора, как и простейшей цепочки состоящей из резистора и стабилитрона, является невозможность регулировки выходного напряжения.
Выходное напряжение такого каскада будет меньше напряжения стабилизации стабилитрона на значение падения напряжения на p-n переходе «база – эмиттер» транзистора. В статье Биполярный транзистор, я писал, что для кремниевого транзистора оно равно – 0,6 … 0,7 вольта, для германиевого транзистора – 0,2 … 0,3 вольта. Обычно грубо считают – 0,65 вольта и 0,25 вольта.
Поэтому, например при использовании кремниевого транзистора, напряжении стабилизации стабилитрона равном 9 вольт, выходное напряжение будет на 0,65 вольта меньше, т.е – 8,35 вольта.
Если вместо одного транзистора использовать составную схему включения транзисторов, то нагрузочная способность стабилизатора возрастёт ещё на порядок. Здесь также, как и в предыдущей схеме следует учитывать уменьшение выходного напряжения за счёт его падения на p-n переходах «база – эмиттер» транзисторов.
В данном случае, при использовании двух кремниевых транзисторов, напряжении стабилизации стабилитрона равном 9 вольт, выходное напряжение будет уже на 1,3 вольта меньше (по 0,65 вольт на каждый транзистор), т.е – 7,7 вольта.
Поэтому, при проектировании подобных схем необходимо учитывать такую особенность и подбирать стабилитрон с учётом потерь на переходах транзисторов.
Резистор R2 необходим для «гашения» реактивной (емкостной и индуктивной) составляющей транзистора VT2, оказывающей паразитное влияние на работу транзистора, и обеспечивает надёжное его реагирование на входное воздействие.
Чем меньше сопротивление резистора, тем меньше паразитное влияние, но слишком малое сопротивление может привести к тому, что транзистор VT2 окажется закрытым и в качестве регулирующего элемента окажется только транзистор VT1. Практически, на схемах стабилизаторов, значение резистора R2 рассчитывают редко.
Бывает, радиолюбители даже ставят такие номиналы, которые противоречат нормальной работе схем, а сами радиолюбители даже об этом не подозревают. Поэтому его значение подбирают исходя из максимального расчётного нагрузочного тока. Через этот резистор должен протекать ток, приблизительно в 50 раз меньше максимального нагрузочного тока стабилизатора.
Цифра 50 — это усреднённое значение коэффициента передачи силовых транзисторов, работающих в режиме больших токов. Сопротивление резистора определяется по закону Ома. Значение падения напряжения на переходе «база – эмиттер», (для кремниевого транзистора – 0,65 вольт) делится на максимальный ток нагрузки стабилизатора (например 2,5 ампер).
Полученное значение умножается на 50. Если Вы используете составные транзисторы, то это значение может быть больше на 1 — 2 порядка (не 50, а 500…5000).
R2 = U / Iст.max * 50 —> R2 = 0,65 / 2,5 * 50 = 13 Ом
Рассчитанное таким образом сопротивление позволяет более эффективно гасить реактивную составляющую выходного транзистора и полноценно использовать мощностные способности обоих транзисторов.
Не забывайте производить расчёт требуемой мощности резисторов, иначе всё сгорит в неподходящий момент. Выход из строя резистора R2 может привести к выходу из строя транзисторов и того, что Вы подключите в качестве нагрузки.
Расчёт мощности стандартный, описанный на страничке Резистор.
Основные параметры для транзистора в стабилизаторе напряжения: максимальный ток коллектора, максимальное напряжение «коллектор-эмитер» и максимальная мощность. Все эти параметры всегда имеются в справочниках.
1.
При выборе транзистора необходимо учитывать, что паспортный (по справочнику) максимальный ток коллектора должен быть не менее, чем в полтора раза больше максимального тока нагрузки, который вы хотите получить на выходе стабилизатора.
Это делается для того, чтобы обеспечить запас по току нагрузки при случайных кратковременных бросках нагрузки (например короткого замыкания). При этом следует учесть, чем больше эта разница, тем менее массивный радиатор охлаждения требуется транзистору.
2. Максимальное напряжение «коллектор-эмитер» характеризует способность транзистора выдерживать определённое напряжение между коллектором и эмитером в закрытом состоянии. В нашем случае этот параметр должен также превышать не менее, чем в полтора раза напряжение подводимое к стабилизатору от цепи «трансформатор-выпрямитель-фильтр питания» вашего блока стабилизированного питания.
3. Паспортная выходная мощность транзистора должна обеспечивать работу транзистора в режиме «полуоткрытого» состояния.
Всё напряжение, которое вырабатывается цепочкой «трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания» делится на две нагрузки: собственно нагрузка вашего блока стабилизированного питания и сопротивление коллекторно-эмитерного перехода транзистора.
По обоим нагрузкам течёт один и тот же ток, поскольку они подключены последовательно, а вот напряжение делится.
Из этого следует, что необходимо выбрать такой транзистор, который при заданном токе нагрузки способен выдерживать разницу между напряжением, вырабатываемым цепочкой «трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания» и выходным напряжением стабилизатора. Мощность вычисляется как произведение напряжения на ток (из учебника физики средней школы).
Например: На выходе цепи «трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания» (а значит на входе стабилизатора напряжения) напряжение равно 18 вольт. Нам необходимо получить выходное стабилизированное напряжение 12 вольт, при токе нагрузки 4 ампера.
Находим минимальное значение необходимого паспортного тока коллектора (Iк max):
4 * 1,5 = 6 ампер
Определяем минимальное значение необходимого напряжения «коллектор-эмитер» (Uкэ):
18 * 1,5 = 27 вольт
Находим среднее напряжение, которое в рабочем режиме будет «падать» на переходе «коллектор-эмитер», и тем самым поглощаться транзистором:
18 — 12 = 6 вольт
Определяем потребную номинальную мощность транзистора:
6 * 4 = 24 ватт
При выборе типа транзистора необходимо учитывать, что паспортная (по справочнику) максимальная мощность транзистора должна быть не менее, чем в два — три раза больше номинальной мощности падающей на транзисторе.
Это делается для того, чтобы обеспечить запас по мощности при различных бросках тока нагрузки (а следовательно и изменения падающей мощности).
При этом следует учесть, чем больше эта разница, тем менее массивный радиатор охлаждения требуется транзистору.
В нашем случае необходимо выбрать транзистор с паспортной мощностью (Рк) не менее:
24 * 2 = 48 ватт
Выбираете любой транзистор, удовлетворяющий этим условиям, с учётом, что чем паспортные параметры будут намного больше расчётных, тем меньше по размерам потребуется радиатор охлаждения (а может и вообще не нужен будет). Но при чрезмерном превышении этих параметров учитывайте тот факт, что чем больше выходная мощность транзистора, тем меньше его коэффициент передачи (h21), а это ухудшает коэффициент стабилизации в источнике питания.
В следующей статье мы рассмотрим компенсационный стабилизатор напряжения непрерывного действия. В нём используется принцип контроля выходного напряжения мостовой схемой.
Он обладает меньшей пульсацией выходного напряжения, чем «эмиттерный повторитель», кроме того, он позволяет регулировать выходное напряжение в небольших пределах.
На его основе будет рассчитана простая схема стабилизированного блока питания.
Источник: https://meanders.ru/stabilizator.shtml
Схемы стабилизаторов напряжения и тока
Стабилизированные источники питания необходимы для обеспечения независимости параметров электронного устройства от изменений питающего напряжения. Практически в любой современной аппаратуре имеется стабилизатор напряжения, а то и несколько.
В таких устройствах часто применяются операционные усилители ( ОУ ), с помощью которых решить эту задачу просто и эффективно с точностью регулировки и стабильности в диапазоне 0,01…0,5 %, причём 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 правило, работают на принципе сравнения опорного и выходного напряжений, усиления их разности и управления электропроводностью регулирующего транзистора.
Стабилизатор по схеме Рис.1 выдаёт напряжение Uвых большее, чем опорное напряжение стабилитрона VD1, а стабилизатор Рис.2 — меньшее. 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, причём датчиком тока служит резистор R8 небольшого сопротивления, включённый в цепь эмиттера транзистора VT2. Когда падение напряжения на нём 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 стабилитронах по схемам на Рис.1, 2 входное напряжение не должно превышать максимально допустимой суммы напряжений питания.
На Рис.3а приведена схема подобного стабилизатора в котором ОУ включён таким образом, что он сам питается стабилизированным напряжением. Здесь дополнительно включены несколько элементов, улучшающих работу стабилизатора напряжения.
Потенциал выхода ОУ DA1 смещён в сторону положительного напряжения с помощью стабилитрона VD3 и транзистора VT1. Выходной эмиттерный повторитель — составной ( VT2, VT3 ), а к базе защитного транзистора VT4 подключён делитель R4R5, что позволяет создать «падающую» характеристику ограничения тока перегрузки.
Ток короткого замыкания не превышает 0,3 А. Термокомпенсированный источник опорного напряжения выполнен на микросхеме К101КТ1А (DA2).
Выходное напряжение стабилизатора, равное +15В, 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. 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.
В случае необходимости получения отрицательного выходного напряжения необходимо в качестве повторителя применить p-n-p 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 упрощённые схемы соединения стабилизаторов для получения выходных напряжения разного знака. В первом случае входная и выходная цепи имеют общую шину. Пусть, например, имеются только положительные стабилизаторы.
Тогда в стабилизаторе по второй схеме 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 +Uст и -Uст 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.
В случае если необходимо иметь два питающих напряжения с заземлённой средней точкой, то можно применить активный делитель на ОУ с повторителями для увеличения нагрузочной способности (Рис. 6). Если R1=R2, то равны и выходные напряжения относительно заземлённой средней точки.
Через выходные транзисторы VT1 и VT2 протекают полные токи нагрузки, а падение напряжения на участках коллектор — эмиттер равны половине входного напряжения. Это 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 счёт уменьшения размеров теплоотводящего радиатора проходного транзистора ключевой стабилизатор позволяет уменьшить габариты регулируемого мощного источника питания в два — три раза. Недостаток ключевых стабилизаторов заключается в повышении уровня помех.
Однако рациональное конструирование, и 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 нестабилизированный источник первичного питания и нагрузку можно путём включения последовательно радиочастотных дросселей, рассчитанный на постоянный ток 1…3 А. В ключевых стабилизаторах напряжения с успехом применяются интегральные компараторы.
На Рис. 7 приведена схема релейного стабилизатора на базе микросхемы К554СА2. Здесь компаратор DA1 работает от источников напряжения +12 и -6 В.
Эта комбинация образована подключением вывода 11 положительного питания DA1 к эмиттеру транзистора VT1 (+18 В), вывода 2 — к стабилитрону VD6 (примерно +6 В), вывода 6 отрицательного питания — к нулевому потенциалу общей шины. Опорное напряжение стабилизатора формируется диодами VD3 — VD5, оно равно +4,5 В.
Это напряжение подаётся на инвертирующий вход компаратора DA1, включённого по схеме детектора уровня с гистерезисной характеристикой из-за положительной обратной связи по цепи R5, R3. Цепь отрицательной обратной связи замыкается через усилительный транзистор VT2, ключевой элемент на транзисторах VT3, VT4 и фильтр L1C7.
Глубину отрицательной обратной связи по выходному напряжению регулируют переменным резистором R4, в результате оно изменяется в пределах 4…20 В при минимальном входном нестабилизированном напряжении +23 В и максимальном — до +60 В с применением элементов, рассчитанных на такое напряжение.
В то же время переменная составляющая выходного напряжения ( пульсации ) проходят без ослабления через конденсатор С4, поэтому регулирование выходного напряжения не приводит к пропорциональному изменению пульсаций.
Данный стабилизатор напряжения относится к числу автогенерирующих, когда в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, разряжающего накопительный конденсатор C7, автоматически меняется как период автоколебаний, так и время включённого состояния транзисторов VT3, VT4.
Усилитель управления на компараторе DA1 и транзисторе VT2 открывает ключевой элемент в тот момент, когда потенциал инвертирующего входа станет меньше, чем потенциал неинвертирующего (опорного) входа. В этот момент напряжение на нагрузке падает несколько ниже заданного уровня стабилизации, т.е пульсирует.
После включения транзисторов VT3, VT4 ток через дроссель L1 нарастает, его индуктивность и конденсатор С7 запасает энергию, так что потенциал инвертирующего входа повышается. Благодаря действию усилителя управления ключевой элемент закрывается.
Затем фильтр L1C7 отдаёт некоторую часть запасённой энергии в нагрузку, причём полярность напряжения на дросселе L1 меняется и цепь питания замыкается через диод VD7. Как только напряжение на конденсаторе С7 станет ниже опорного на величину гистерезиса, вновь включаются транзисторы VT3, VT4. Далее циклы повторяются.
В качестве дросселя L1 можно применить дроссели фильтров промышленного изготовления, например из серий Д8, Д5 — плоские и др., среди которых выбирают типономинал с требуемой индуктивностью, рассчитанный на ток подмагничивания не менее ожидаемого тока нагрузки и пригодный к использованию на частотах до 50 кГц.
Диод VD7 должен быть обязательно быстродействующим с большим допустимым импульсным током, не менее удвоенного значения тока нагрузки. В стабилизаторе по схеме на Рис. 7, где ток нагрузки 2 А, возможна замена его на диоды КД212Б, КД217А и некоторые другие. Конденсатор С7 из ряда К53 или танталовый типов К52-7А, К52-9, К52-10, С9 — ёмкостью не менее 15,…2,2 мкФ.
Большая потребность в стабилизаторах для питания аппаратуры привела к необходимости разработки и производства специальных линейных микросхем — стабилизаторах напряжения. В интегральном исполнении преобладают последовательные регуляторы с непрерывным или импульсным режимом управления. Стабилизаторы строятся как для положительных так и для отрицательных напряжений питания. Выходное напряжение может быть регулируемым или фиксированным, например +5 В для питания блоков с цифровыми микросхемами или ±15 В для питания аналоговых микросхем. К данной группе из выпускаемых стабилизаторов относятся категория регулируемых стабилизаторов КР142ЕН1 и К142ЕН2.
На базе микросхем КР142ЕН1,2 можно создавать стабилизаторы отрицательных напряжений Рис. 8. При этом стабилитрон VD1 смещает уровень напряжения на выводе 8 относительно входного напряжения. Базовый ток транзистора VT1 не должен превышать максимально допустимого тока стабилизатора, иначе следует применить составной транзистор.
Широкие возможности микросхем КР142ЕН1,2 позволяют создавать на их основе релейные стабилизаторы напряжения (Рис. 9).
В таком стабилизаторе опорное напряжение установлено делителем R4R5, а амплитуда пульсаций выходного напряжения на нагрузке задаётся делителем R2R3.
Следует также иметь в виду, что ток нагрузки не может изменяться в широких пределах, обычно не более чем в два раза от номинального значения. Преимуществом релейных стабилизаторов является высокий КПД.
Также следует рассмотреть ещё один класс стабилизаторов — стабилизаторов тока, преобразующих напряжение в ток независимо от изменения напряжения нагрузки. Мощные источники тока предусматривают подключение к ОУ усилительных транзисторов.
На Рис.10 дана схема источника тока, а на Рис. 11 — схема приёмника тока. В обоих устройствах сила тока зависит от напряжения Uвх и номинала резистора R1, чем меньше входной ток ОУ и тем меньше ток управления первого (после ОУ) транзистора, который выбран поэтому полевым. Ток нагрузки может достигать 100 мА.
Схема простого мощного источника тока для зарядки устройства показана на Рис. 12. Здесь R4 — токоизмерительный проволочный резистор. Номинальное значение тока нагрузки Iн =ΔU/R4=5 A устанавливается примерно при среднем положении движка резистора R1.
При зарядке автомобильной аккумуляторной батареи напряжение Uвх ≥ 18 В без учёта пульсаций выпрямленного переменного напряжения. В таком устройстве следует применять ОУ с диапазоном входного напряжения вплоть до напряжения положительного питания. Такими возможностями обладают ОУ К553УД2, К153УД2, К153УД6, а также КР140УД18.
Более подробно по данной тематике можно найти в источнике:
«В ПОМОЩЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ» выпуск 91, МОСКВА издательство ДОСААФ СССР, 1985 стр. 39-53
Похожее
Источник: http://admarkelov.ru/stabilizatory-napryazheniya/sxemy-stabilizatorov-napryazheniya-i-toka.html
Стабилизаторы напряжения. Онлайн расчёт элементов регулируемых стабилизаторов на микросхемах
|
Содержание: В электрических цепях постоянно возникает необходимость в стабилизации тех или иных параметров. С этой целью применяются специальные схемы управления и слежения за ними. Точность стабилизирующих действий зависит от так называемого эталона, с которым и сравнивается конкретный параметр, например, напряжение.
Данный принцип работы лежит в основе автоматического управления всеми известными устройствами и системами. Точно так же действуют и стабилизаторы напряжения, несмотря на разнообразие схем и элементов, используемых для их создания. Схема стабилизатора напряжения 220в своими рукамиПри идеальной работе электрических сетей, значение напряжения должно изменяться не более чем на 10% от номинала в сторону увеличения или уменьшения. Однако на практике перепады напряжения достигают гораздо больших значений, что крайне отрицательно сказывается на электрооборудовании, вплоть до его выхода из строя. Защититься от подобных неприятностей поможет специальное стабилизирующее оборудование. Однако из-за высокой стоимости, его применение в бытовых условиях во многих случаях экономически невыгодно. Наилучшим выходом из положения становится самодельный стабилизатор напряжения 220в, схема которого достаточно простая и недорогая. За основу можно взять промышленную конструкцию, чтобы выяснить, из каких деталей она состоит. В состав каждого стабилизатора входят трансформатор, резисторы, конденсаторы, соединительные и подключающие кабели.
В современных моделях дополнительно присутствует множество других функций, обеспечивающих защиту бытовой техники от скачков напряжения. Среди самодельных конструкций наиболее эффективными считаются симисторные устройства, поэтому в качестве примера будет рассматриваться именно эта модель. Выравнивание тока этим прибором будет возможно при входном напряжении в диапазоне 130-270 вольт. Перед началом сборки необходимо приобрести определенный набор элементов и комплектующих. Он состоит из блока питания, выпрямителя, контроллера, компаратора, усилителей, светодиодов, автотрансформатора, узла задержки включения нагрузки, оптронных ключей, выключателя-предохранителя. Основными рабочими инструментами служат пинцет и паяльник. Для сборки стабилизатора на 220 вольт в первую очередь потребуется печатная плата размером 11,5х9,0 см, которую нужно заранее подготовить. В качестве материала рекомендуется использовать фольгированный стеклотекстолит. Схема размещения деталей распечатывается на принтере и переносится на плату с помощью утюга.
Для создания первого трансформатора своими руками потребуется магнитопровод сечением 1,87 см2 и 3 кабеля ПЭВ-2. Первый кабель применяется в одной обмотке. Его диаметр составит 0,064 мм, а количество витков – 8669. Оставшиеся провода используются в других обмотках. Их диаметр будет уже 0,185 мм, а число витков составит 522. Второй трансформатор изготавливается на основе тороидального магнитопровода. Его обмотка выполняется из такого же провода, как и в первом случае, но количество витков будет другим и составит 455.
За счет этого предотвращается нагрев трансформатора во время работы. Все остальные комплектующие рекомендуется приобретать в готовом виде, в специализированных магазинах. Основой сборки является принципиальная схема стабилизатора напряжения, заводского изготовления. Вначале устанавливается микросхема, выполняющая функцию контроллера для теплоотвода. Для ее изготовления используется алюминиевая пластина площадью свыше 15 см2. На эту же плату производится монтаж симисторов.
Собранная таким образом конструкция, не может сравниваться с заводскими моделями ни по надежности, ни по качеству работы. Такие стабилизаторы используются с бытовыми приборами, не требующими точных параметров тока и напряжения. Схемы стабилизаторов напряжения на транзисторахКачественные трансформаторы, применяемые в электрической цепи, эффективно справляются даже с большими помехами. Они надежно защищают бытовую технику и оборудование, установленные в доме. Настроенная система фильтрации позволяет бороться с любыми скачками напряжения. За счет контроля над напряжением происходят изменения величины тока. Предельная частота на входе увеличивается, а на выходе – уменьшается. Таким образом, ток в цепи преобразуется в течение двух этапов. В начале на входе задействуют транзистор с фильтром. Далее происходит включение в работу диодного моста. Для завершения преобразования тока в схеме применяется усилитель, чаще всего устанавливаемый между резисторами. За счет этого в устройстве поддерживается необходимый уровень температуры.
Сглаживание напряжения выполняет конденсатор С1, после чего оно попадает в систему компенсационного стабилизатора. Действие резистора R1 задает стабилизирующий ток на стабилитроне VD5. Резистор R2 является нагрузочным. При участии конденсаторов С2 и С3 происходит фильтрация питающего напряжения. Значение выходного напряжения стабилизатора будет зависеть от элементов VD5 и R1 для выбора которых существует специальная таблица. Транзистор VT1 устанавливается на радиаторе, у которого площадь охлаждающей поверхности должна быть не менее 50 см2. Отечественный транзистор КТ829А может быть заменен зарубежным аналогом BDX53 от компании Моторола. Остальные элементы имеют маркировку: конденсаторы – К50-35, резисторы – МЛТ-0,5. Схема линейного стабилизатора напряжения 12вВ линейных стабилизаторах используются микросхемы КРЕН, а также LM7805, LM1117 и LM350. Следует отметить, что символика КРЕН не является аббревиатурой. Это сокращение полного названия микросхемы стабилизатора, обозначаемой как КР142ЕН5А. Таким же образом обозначаются и другие микросхемы этого типа. После сокращения такое название выглядит по-другому – КРЕН142. Линейные стабилизаторы или стабилизаторы напряжения постоянного тока схемы получили наибольшее распространение. Их единственным недостатком считается невозможность работы при напряжении, которое будет ниже заявленного выходного напряжения. Например, если на выходе LM7805 нужно получить напряжение в 5 вольт, то входное напряжение должно быть, как минимум 6,5 вольт. При подаче на вход менее 6,5В, наступит так называемая просадка напряжения, и на выходе уже не будет заявленных 5-ти вольт. Кроме того, линейные стабилизаторы очень сильно нагреваются под нагрузкой.
В процессе трансформации происходит настолько сильный нагрев, что данная микросхема просто сгорит при отсутствии охлаждающего радиатора. Регулируемый стабилизатор напряжения схемаНередко возникают ситуации, когда напряжение, выдаваемое стабилизатором, необходимо отрегулировать. На рисунке представлена простая схема регулируемого стабилизатора напряжения и тока, позволяющая не только стабилизировать, но и регулировать напряжение. Ее можно легко собрать даже при наличии лишь первоначальных познаний в электронике. Например, входное напряжение составляет 50В, а на выходе получается любое значение, в пределах 27 вольт.
Структура каждого из них состоит из металла-диэлектрика (диоксида кремния) – полупроводника. В корпусе расположена микросхема-стабилизатор TL431, с помощью которой и настраивается выходное электрическое напряжение. Сам транзистор может оставаться на радиаторе и соединяться с платой проводниками. Данная схема может работать с входным напряжением в диапазоне от 6 до 50В. Выходное напряжение получается в пределах от 3 до 27В и может быть отрегулировано с помощью подстрочного резистора. В зависимости от конструкции радиатора, выходной ток достигает 10А. Емкость сглаживающих конденсаторов С1 и С2 составляет 10-22 мкФ, а С3 – 4,7 мкФ. Схема сможет работать и без них, однако качество стабилизации будет снижено. Электролитические конденсаторы на входе и выходе рассчитываются примерно на 50В. Мощность, рассеиваемая таким стабилизатором, не превышает 50 Вт. Схема симисторного стабилизатора напряжения 220вСимисторные стабилизаторы работают по аналогии с релейными устройствами. Существенным отличием является наличие узла, переключающего обмотки трансформатора. Вместо реле используются мощные симисторы, работающие под управлением контроллеров. Управление обмотками с помощью симисторов – бесконтактное, поэтому при переключениях нет характерных щелчков. Для намотки автотрансформатора используется медный провод. Симисторные стабилизаторы могут работать при пониженном напряжении от 90 вольт и высоком – до 300 вольт. Регулировка напряжения осуществляется с точностью до 2%, отчего лампы совершенно не моргают.
Симисторные ключи обладают повышенной чувствительностью к перегрузкам, в связи с чем они должны иметь запас по мощности. Данный тип стабилизаторов отличается очень сложным температурным режимом. Поэтому установка симисторов осуществляется на радиаторы с принудительным вентиляторным охлаждением. Точно так же работает схема тиристорного стабилизатора напряжения 220В своими руками. Существуют устройства с повышенной точностью, работающие по двухступенчатой системе. На первой ступени выполняется грубая регулировка выходного напряжения, а на второй ступени этот процесс осуществляется значительно точнее.
При наличии 12 ключей, эти две ступени позволяют регулировать выходное напряжение в 36 уровнях, чем и обеспечивается его высокая точность. Стабилизатор напряжения с защитой по току схемаДанные устройства обеспечивают питание преимущественно для низковольтных устройств. Такой стабилизатор тока и напряжения схема отличается простотой конструкции, доступной элементной базой, возможностью плавных регулировок не только выходного напряжения, но и тока, при котором срабатывает защита. Основой схемы является параллельный стабилизатор или регулируемый стабилитрон, а также биполярный транзистор с высокой мощностью. С помощью так называемого измерительного резистора контролируется ток, потребляемый нагрузкой. Иногда на выходе стабилизатора возникает короткое замыкание или ток нагрузки превышает установленное значение. В этом случае на резисторе R2 падает напряжение, а транзистор VT2 открывается. Происходит и одновременное открытие транзистора VT3, шунтирующего источник опорного напряжения. В результате, значение выходного напряжения снижается практически до нулевого уровня, и регулирующий транзистор оказывается защищенным от перегрузок по току. Для того чтобы установить точный порог срабатывания токовой защиты, применяется подстроечный резистор R3, включаемый параллельно с резистором R2.
После правильно выполненной сборки схемы мощных стабилизаторов напряжения сразу же включаются в работу, достаточно всего лишь выставить необходимое значение выходного напряжения. После загрузки устройства реостатом выставляется ток, при котором срабатывает защита. Если защита должна срабатывать при меньшем токе, для этого необходимо увеличить номинал резистора R2. Например, при R2 равном 0,1 Ом, минимальный ток срабатывания защиты будет составлять около 8А. Если же нужно, наоборот, увеличить ток нагрузки, следует параллельно включить два и более транзисторов, в эмиттерах которых имеются выравнивающие резисторы. Схема релейного стабилизатора напряжения 220С помощью релейного стабилизатора обеспечивается надежная защита приборов и других электронных устройств, для которых стандартный уровень напряжения составляет 220В. Данный стабилизатор напряжения 220В, схема которого всем известна. Пользуется широкой популярностью, благодаря простоте своей конструкции. Для того чтобы правильно эксплуатировать это устройство, необходимо изучить его устройство и принцип действия.
Данный прибор относится к категории вольтодобавочных, то есть с его помощью лишь добавляется ток в случае низкого напряжения. Добавление необходимого количества вольт осуществляется путем подключения обмотки трансформатора. Обычно для работы используется 4 обмотки. В случае слишком высокого тока в электрической сети, трансформатор автоматически уменьшает напряжение до нужного значения. Конструкция может быть дополнена и другими элементами, например, дисплеем. Таким образом, релейный стабилизатор напряжения имеет очень простой принцип работы. Ток измеряется электронной схемой, затем, после получения результатов, он сравнивается с выходным током. Полученная разница в напряжении регулируется самостоятельно путем подбора необходимой обмотки. Далее, подключается реле и напряжение выходит на необходимый уровень. Стабилизатор напряжения и тока на LM2576 |
И умыслил Фарадей явление электромагнитной индукции, провёл он опыт физический, да очертил схему трансформатора досель невиданного. И увидел Господь, что это хорошо, и благословил мужей усердных в науках естественных на сотворение кенотрона вакуумного, а совокупно и фильтра ёмкостного сглаживающего, воеже в триединстве и целостности явился миру источник питания на всяку потребу богоприятный. Ладно, с этим разобрались. А для чего сиим источникам питания вдруг понадобились какие-то стабилизаторы напряжения? «Стабилизатор напряжения — это электрическое (электронное) устройство, имеющее вход и выход по напряжению, предназначенное для поддержания выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки» – учит нас википедия. Отлично сказано мужики, ни убавить, ни прибавить – для стабильной работы и сохранения высоких параметров большинства схем требуется постоянное, неподконтрольное никаким воздействиям напряжение питания. Ещё совсем недавно такие узлы строились на стабилитронах и транзисторах, однако с появлением специализированных микросхем, необходимость в самостоятельном конструировании подобных схем скоротечно отпочковалась, ввиду простоты реализации и высоких параметров стабилизаторов, выполненных на интегральных микросхемах.
Рис.1 Формула для расчёта выходного напряжения имеет вид Vout = Vref * (1+R2/R1) + Iadj * R2 , причём номинал сопротивления R1, как правило, задаётся производителем микросхемы для достижения наилучших параметров выходных характеристик. Отдельные бойцы для снижения пульсаций рекомендуют ставить дополнительные электролиты параллельно резистору R2. Оно, конечно, бойцы эти герои, но зачем же стулья ломать? Любое резкое увеличение тока нагрузки, приводящее к снижению выходного напряжения, не сможет моментально отработаться схемой автоматической регулировки из-за задержки в цепи обратной связи, обусловленной данным конденсатором, а это в значительной степени снизит быстродействие устройства. И если для статических нагрузок параметр быстродействия стабилизатора по барабану, то для динамических (к примеру, таких как УНЧ) – очень даже немаловажен. Справочная таблица с основными техническими характеристиками наиболее часто используемых интегральных стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения.
ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ СТАБИЛИЗАТОРА Если не хотите, чтобы вдруг “раздался мощный пук” – послеживайте за полярностью включения конденсатора С2. Она должна совпадать с полярностью входного (выходного) напряжения. Отдельно хочу остановиться на МИКРОМОЩНЫХ СТАБИЛИЗАТОРАХ С МАЛЫМ СОБСТВЕННЫМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ. Такого рода стабилизаторы окажутся совсем не лишними в хозяйстве, так как смогут обеспечить такой важнейший показатель радиоэлектронной аппаратуры с автономным питанием, как экономичность входящих в её состав узлов. Здесь выбор интегральных микросхем заметно беднее, а цены, как правило, заметно ощутимей, чем на аналоги со стандартным потреблением, поэтому начну я с простой, но проверенной временем схемы на дискретных элементах.Рис.2 Чем хорош КТ315 в данном включении? На обратно смещённом переходе КТ315 при напряжении 6 – 7,5В, в зависимости от экземпляра транзистора, возникает электрический (не побоюсь этого слова) пробой, что позволяет использовать его в качестве стабилитрона на эту-же самую величину напряжения пробоя. При этом транзистор в таком включении, в отличие от многих промышленных стабилитронов, хорошо работает и при малых токах стабилизации, порядка 100 мкА. Из относительно гуманных по цене интегральных стабилизаторов с малым собственным потреблением, могу порекомендовать LP2950, LP2951, LM2931, LM2936 и им подобные. |
Источник: http://vpayaem.ru/information9.html
Микросхемные стабилизаторы напряжения широкого применения (КРЕН и аналоги)
Читать все новости ➔
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 значительным, 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. Выпускаемые 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 только температура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, происходит ограничение выходного тока.
В настоящее время ассортимент отечественных и зарубежных микросхем-стабилизаторов напряжения настолько широк, что ориентироваться в нем стало уже довольно трудно. Помещенные ниже таблицы призваны облегчить предварительный выбор микросхемного стабилизатора для того или иного электронного устройства.
В табл. 1 представлен перечень наиболее распространенных на отечественном рынке трехвыводных микросхем линейных стабилизаторов напряжения на фиксированное выходное напряжение и их основные параметры; на рис.
1 упрощенно показан внешний вид приборов, а также показана их цоколевка. В таблицу включены лишь стабилизаторы с выходным напряжением в пределах 5…27 В – в этот интервал укладывается подавляющее большинство случаев радиолюбительской практики.
Конструктивное оформление зарубежных приборов может отличаться от показанного на рис. 1.
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 напряжения, по рассеиваемой мощности могут различаться.
Ряд микросхем, изготовляемых в дальнем и ближнем зарубежье, имеют маркировку, не соответствующую российской стандартизированной системе.
Так, перед обозначением стабилизаторов групп 78, 79, 78L, 79L, 78M, 79M, 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.
Более подробная информация о некоторых сериях отечественнох микросхемных стабилизаторах помещена в [1-5], а по зарубежным – в [6;7].
Таблица 1
| Микросхема | Uвых, В | Iмакс, А | Pмакс, Вт | Включение | Корпус (см. рис.1) |
| КР1157ЕН501А, КР1157ЕН501Б | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | КТ-26 (1,б) |
| КР1157ЕН601А, КР1157ЕН601Б | 6 | ||||
| КР1157ЕН801А, КР1157ЕН801Б | 8 | ||||
| КР1157ЕН901А, КР1157ЕН901Б | 9 | ||||
| КР1157ЕН1201А, КР1157ЕН1201Б | 12 | ||||
| КР1157ЕН1501А, КР1157ЕН1501Б | 15 | ||||
| КР1157ЕН1801А, КР1157ЕН1801Б | 18 | ||||
| КР1157ЕН2401А, КР1157ЕН2401Б | 24 | ||||
| КР1157ЕН502А, КР1157ЕН502Б | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | КТ-26 (1,а) |
| КР1157ЕН602А, КР1157ЕН602Б | 6 | ||||
| КР1157ЕН802А, КР1157ЕН802Б | 8 | ||||
| КР1157ЕН902А, КР1157ЕН902Б | 9 | ||||
| КР1157ЕН1202А, КР1157ЕН1202Б | 12 | ||||
| КР1157ЕН1502А, КР1157ЕН1502Б | 15 | ||||
| КР1157ЕН1802А, КР1157ЕН1802Б | 18 | ||||
| КР1157ЕН2402А, КР1157ЕН2402Б | 24 | ||||
| КР1157ЕН2702А, КР1157ЕН2702Б | 27 | ||||
| КР1157ЕН5А, КР1157ЕН5Б | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | КТ-27-2 (1,в) |
| КР1157ЕН9А, КР1157ЕН9Б | 9 | ||||
| КР1157ЕН12А, КР1157ЕН12Б | 12 | ||||
| КР1157ЕН15А, КР1157ЕН15Б | 15 | ||||
| КР1157ЕН18А, КР1157ЕН18Б | 18 | ||||
| КР1157ЕН24А, КР1157ЕН24Б | 24 | ||||
| КР1168ЕН5 | 5 | 0,1 | 0,5 | минусовое | КТ-26 (1,б)* |
| КР1168ЕН6 | 6 | ||||
| КР1168ЕН8 | 8 | ||||
| КР1168ЕН9 | 9 | ||||
| КР1168ЕН12 | 12 | ||||
| КР1168ЕН15 | 15 | ||||
| 78L05 | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | ТО-92 (1,а) |
| 78L62 | 6,2 | ||||
| 78L82 | 8,2 | ||||
| 78L09 | 9 | ||||
| 78L12 | 12 | ||||
| 78L15 | 15 | ||||
| 78L18 | 18 | ||||
| 78L24 | 24 | ||||
| 79L05 | 5 | 0,1 | 0,5 | минусовую | ТО-92 или КТ-26 (1,б) |
| 79L06 | 6 | ||||
| 79L12 | 12 | ||||
| 79L15 | 15 | ||||
| 79L18 | 18 | ||||
| 79L24 | 24 | ||||
| КР1157ЕН5В, КР1157ЕН5Г | 5 | 0,25 | 1,3 | плюсовое | КТ-27-2 или ТО-126 (1,в) |
| КР1157ЕН9В, КР1157ЕН9Г | 9 | ||||
| КР1157ЕН12В, КР1157ЕН12Г | 12 | ||||
| КР1157ЕН15В, КР1157ЕН15Г | 15 | ||||
| КР1157ЕН18В, КР1157ЕН18Г | 18 | ||||
| КР1157ЕН24В, КР1157ЕН24Г | 24 | ||||
| 78M05 | 5 | 0,5 | 7,5 | плюсовое | ТО-202 или ТО-220 (1,г) |
| 78M06 | 6 | ||||
| 78M08 | 8 | ||||
| 78M12 | 12 | ||||
| 78M15 | 15 | ||||
| 78M18 | 18 | ||||
| 78M20 | 20 | ||||
| 78M24 | 24 | ||||
| 79M05 | 5 | 0,5 | 7,5 | минусовое | ТО-220 (1,д) |
| 79M06 | 6 | ||||
| 79M08 | 8 | ||||
| 79M12 | 12 | ||||
| 79M15 | 15 | ||||
| 79M20 | 20 | ||||
| 79M24 | 24 | ||||
| КР142ЕН8Г | 9 | 1 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
| КР142ЕН8Д | 12 | ||||
| КР142ЕН8Е | 15 | ||||
| КР142ЕН9Г | 20 | ||||
| КР142ЕН9Д | 24 | ||||
| КР142ЕН9Е | 27 | ||||
| КР142ЕН5В | 5 | 1,5 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
| КР142ЕН5Г | 6 | ||||
| КР142ЕН8А | 9 | ||||
| КР142ЕН8Б | 12 | ||||
| КР142ЕН8В | 15 | ||||
| КР142ЕН9А | 20 | ||||
| КР142ЕН9Б | 24 | ||||
| КР142ЕН9В | 27 | ||||
| 7805 | 5 | 1,5** | 10 | плюсовое | ТО-220 (1,г) |
| 7806 | 6 | ||||
| 7808 | 8 | ||||
| 7885 | 8,5 | ||||
| 7809 | 9 | ||||
| 7812 | 12 | ||||
| 7815 | 15 | ||||
| 7818 | 18 | ||||
| 7824 | 24 | ||||
| 7905 | 5 | 1,5** | 10 | минусовое | ТО-220 (1,д) |
| 7906 | 6 | ||||
| 7908 | 8 | ||||
| 7909 | 9 | ||||
| 7912 | 12 | ||||
| 7915 | 15 | ||||
| 7918 | 18 | ||||
| 7924 | 24 | ||||
| КР1162ЕН5А, КР1162ЕН5Б | 5 | 1,5 | 10 | минусовое | КТ-28-2 (1,д) |
| КР1162ЕН6А, КР1162ЕН6Б | 6 | ||||
| КР1162ЕН8А, КР1162ЕН8Б | 8 | ||||
| КР1162ЕН9А, КР1162ЕН9Б | 9 | ||||
| КР1162ЕН12А, КР1162ЕН12Б | 12 | ||||
| КР1162ЕН15А, КР1162ЕН15Б | 15 | ||||
| КР1162ЕН18А, КР1162ЕН18Б | 18 | ||||
| КР1162ЕН24А, КР1162ЕН24Б | 24 | ||||
| КР1179ЕН05 | 5 | 1,5 | 10 | минусовое | ТО-220 (1,д) |
| КР1168ЕН06 | 6 | ||||
| КР1179ЕН08 | 8 | ||||
| КР1179ЕН12 | 12 | ||||
| КР1179ЕН15 | 15 | ||||
| КР1179ЕН24 | 24 | ||||
| КР1180ЕН5А, КР1180ЕН5Б | 5 | 1,5 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
| КР1180ЕН6А, КР1180ЕН6Б | 6 | ||||
| КР1180ЕН8А, КР1180ЕН8Б | 8 | ||||
| КР1180ЕН9А, КР1180ЕН9Б | 9 | ||||
| КР1180ЕН12А, КР1180ЕН12Б | 12 | ||||
| КР1180ЕН15А, КР1180ЕН15Б | 15 | ||||
| КР1180ЕН18А, КР1180ЕН18Б | 18 | ||||
| КР1180ЕН24А, КР1180ЕН24Б | 24 | ||||
| КР142ЕН5А | 5 | 2 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
| КР142ЕН5Б | 6 |
* Была выпущена опытная партия с цоколевкой, соответствующей рис. 1,а.
** Выпускают также разновидности на ток нагрузки до 1 А.
Рис. 1
Некоторые типы отечественных стабилизаторов имеют оригинальную устоявшуюся цифровую нумерацию выводов (она показана на рис. 1 в скобках). Это произошло оттого, что первоначально микросхемы этих серий выпускали в “микросхемных” корпусах со стандартизированной нумерацией выводов. После того, как было налажено производство в “транзисторных” корпусах, нумерация выводов сохранилась.
Возможно, Вам это будет интересно:
Страницы:
Источник: http://meandr.org/archives/8634
Стабилизаторы напряжения 5в
Доброго времени суток!
Сегодня, хотелось бы затронуть тему питания электронных устройств.
Итак, прошивка готова, микроконтроллер куплен, схема собрана, остается лишь подключить питание, но где его взять? Предположим что микроконтроллер AVR и схема запитывается 5 вольтами.
Получить 5в нам помогут следующие схемы:
Линейный стабилизатор напряжения на микросхеме L7805
Данный способ самый простой и дешевый. Нам понадобятся:
- Микросхема L7805 или её аналоги.
- Крона 9v или любой другой источник питания (ЗУ телефона, планшета, ноутбука).
- 2 конденсатора (для l7805 это 0.1 и 0.33 микроФарад).
- Радиатор.
Соберем следующую схему:
Данный стабилизатор основывает свою работу на микросхеме l7805, которая обладает следующими характеристиками:
- Максимальный ток: 1.5A
- Входное напряжение: 7-36В
- Выходное напряжение:5В
Конденсаторы служат для сглаживания пульсаций. Однако, падение напряжения происходит непосредственно на микросхеме. То есть если на вход мы подаем 9 вольт, то 4 вольта (Разница между входным напряжением и напряжением стабилизации) упадут на микросхеме l7805. Это приведет к выделению тепла на микросхеме, количество которого легко рассчитать по формуле:
(Входное напряжение – напряжения стабилизации)* ток через нагрузку.
То есть если мы подаем 12 вольт на стабилизатор, которым мы питаем схему, которая потребляет 0.1 Ампера, на l7805 рассеется (12-5)*0.1=0.7 вт тепла. Поэтому, микросхему необходимо закрепить на радиаторе:
Плюсы данного стабилизатора:
- Дешевизна (Без учета радиатора).
- Простота.
- Легко собирается навесным монтажом, т.е. отсутствует необходимость изготовления печатной платы.
Минусы:
- Необходимость размещения микросхемы на радиаторе.
- Отсутствует возможность регулировки стабилизируемого напряжения.
Данный стабилизатор отлично подойдет как источник напряжения для простых, нетребовательных к питанию схем.
Импульсный стабилизатор напряжения
Для сборки нам понадобится:
- Микросхема LM2576S-5.0 (Можно взять аналог, однако обвязка будет другой, уточните в документации конкретно вашей микросхемы).
- Диод 1N5822.
- 2 конденсатора(Для LM2576S-5.0, 100 и 1000 микроФарад).
- Дроссель (Катушки индуктивности) 100 микроГенри.
Схема подключения следующая:
Микросхема LM2576S-5.0 обладает следующими характеристиками:
- Максимальный ток: 3A
- Входное напряжение:7-37В
- Выходное напряжение: 5В
Читайте также Программаторы AVR.
Стоит заметить что данный стабилизатор требует большего количества компонентов( А так же наличия печатной платы, для более аккуратного и удобного монтажа). Однако данный стабилизатор обладает огромным преимуществом перед линейным собратом — он не греется, да и максимальный ток в 2 раза выше.
Плюсы данного стабилизатора:
- Меньший нагрев (Отсутствует необходимость покупки радиатора).
- Больший максимальный ток.
Минусы:
- Дороже линейного стабилизатора.
- Сложность навесного монтажа.
- Отсутствует возможность изменения стабилизируемого напряжения (При применении микросхемы LM2576S-5.0).
Для питания простых любительских схем на микроконтроллерах AVR, представленных выше стабилизаторов достаточно. Однако в следующих статьях, мы попробуем собрать лабораторный блок питания, который позволит быстро и удобно настраивать параметры питания схем.
Спасибо за внимание!
Источник: http://mkprog.ru/avr/stabilizatory-napryazheniya-5v.html
Схема электрическая стабилизатора
Источник: http://elektronika-muk.ru/praktika/shema-jelektricheskaja-stabilizatora.html
(нет голосов)
Загрузка...
detector