Схема импульсного стабилизатора тока: Схема импульсного стабилизатора напряжения на транзисторах

Содержание

принцип работы, импульсная модель, универсальный регулируемый прибор

Чтобы эффективно побороть различные помехи в сети, необходимо использовать простые стабилизаторы тока. Современные производители занимаются промышленным изготовлением таких устройств, благодаря чему каждая модель отличается своими функциональными и техническими характеристиками. В бытовой отрасли нет больших требований к стабилизаторам тока, но высококачественное измерительное оборудование всегда нуждается в стабильном напряжении.

Краткое описание

Опытные мастера прекрасно знают, что простейшие ограничители тока представлены в виде обычных резисторов. Такие агрегаты часто называют стабилизаторами, что не является действительностью, так как они не способны убрать все помехи при колебании напряжения на своём входе. Использование резистора в схеме питания того или иного прибора возможно только в том случае, если всё входное напряжение стабилизируется.

В иной ситуации даже мельчайшие скачки напряжения воспринимаются как повышенная нагрузка, что негативно отражается на работе всего устройства.
Эффективность работы резистивных ограничителей тока является довольно низкой, так как потребляемая ими энергия рассеивается в виде тепла.

Более высоким уровнем КПД обладают те конструкции, которые изготовлены на базе готовых интегральных микросхем линейных стабилизаторов. Схемы таких устройств отличаются минимальным набором элементов, простотой настройки и отсутствием помех. Чтобы избежать нежелательного перегрева регулирующего элемента, различия между входным и выходным напряжением должны быть минимальными. В противном случае корпус микросхемы будет вынужден рассеивать всю невостребованную энергию, что в несколько раз снижает итоговый показатель КПД.

Наибольшей эффективностью обладают схемы с широтно-импульсной модуляцией. Их производство основано на использовании универсальных микросхем, где присутствует цепь обратной связи и специальные защитные механизмы, благодаря чему существенно возрастает надёжность всего устройства. Использование импульсного трансформатора ведёт к удержанию схемы, что положительно влияет на уровень КПД и продолжительность эксплуатационного срока. Стоит отметить, что такие стабилизаторы мастера часто изготавливают своими руками, используя для этого специальные детали.

Функциональные возможности

Только тот мастер, который хорошо знает принцип работы стабилизатора тока, сможет эффективно применять это устройство в различных сферах. Основная сложность в том, что электросети насыщены различными помехами, которые негативно влияют на работоспособность оборудования и приборов. Чтобы эффективно преодолеть источники отрицательного воздействия, специалисты повсюду применяют стабилизаторы напряжения и тока.

В каждом таком изделии присутствует незаменимый элемент — трансформатор, который обеспечивает стабильную и безотказную работу всей системы. Даже самая элементарная схема обязательно укомплектована универсальным выпрямительным мостом, который соединён с разными резисторами, а также конденсаторами.

К главным эксплуатационным характеристикам относятся предельный уровень сопротивления и индивидуальная ёмкость.

Квалифицированные специалисты отмечают, что простой стабилизатор тока функционирует по самой элементарной схеме. Всё дело в том, что электрический ток поступает на основной трансформатор, благодаря чему меняется его предельная частота. На входе она всегда совпадает с этим показателем в электросети, находясь в пределах 50 герц. Только после того, как произошло преобразование тока, предельная частота будет снижена до оптимальной отметки.

Стоит отметить, что в традиционной схеме присутствуют мощные высоковольтные выпрямители, которые помогают определить полярность напряжения. А вот конденсаторы участвуют в качественной стабилизации тока, резисторы устраняют имеющиеся помехи.

Изготовление простого преобразователя для светодиодов

Опытные мастера согласятся, что собрать качественный и долговечный стабилизатор не так уж и сложно.

Главная особенность состоит в том, что на блок может быть установлена целая система низковольтных конденсаторов на 20 вольт, а импульсная микросхема может иметь вход до 35 В. Наиболее простой светодиодный стабилизатор, выполненный своими руками — это вариант LM317. Потребуется только правильно рассчитать резистор для используемого светодиода с помощью специализированного онлайн-калькулятора.

Важным фактом остаётся то, что для слаженной работы такого агрегата отлично подходит подручное питание:

Стандартный блок на 19 вольт от ноутбука.
На 24 В.
Более мощный агрегат на 32 вольт от обычного принтера.
Либо на 9 или на 12 вольт от какой-либо бытовой электроники.

К основным преимуществам такого преобразователя всегда относят его доступность, минимальное количество элементов, высокую степень надёжности, а также наличие в магазинах. Собирать самостоятельно более сложную схему весьма нерационально. Если мастер не обладает необходимым опытом, тогда импульсный стабилизатор тока лучше купить в готовом виде. При необходимости его всегда можно усовершенствовать.

Продолжительность работы светодиода без потери яркости зависит от режима. Главное достоинство простейших стабилизаторов (драйверов), таких как микросхема-стабилизатор LM317, — их довольно трудно сжечь. Схема подключения LM317 требует всего двух деталей: самой микросхемы, включаемой в режим стабилизации, и резистора. Сам процесс сборки состоит из нескольких основных этапов:

Потребуется купить переменный резистор сопротивлением в 0.5 кОм (имеет три вывода и ручку регулировки). Заказать его можно через интернет или купить в «Радиолюбителе».
Провода припаиваются к среднему выводу, а также к одному из крайних.
С помощью мультиметра, включённого в режиме измерения сопротивления, замеряется сопротивление резистора. Нужно добиться максимального показания в 500 Ом (чтобы светодиод не перегорел при низком сопротивлении резистора).
После внимательной проверки правильности соединений перед подключением собирается цепь.

Для любого устройства можно добиться подачи 10 А (задаётся низкоомным сопротивлением). Для этих целей можно использовать транзистор КТ825 или установить аналог с лучшими техническими характеристиками и системой охлаждения. Максимальная мощность LM317 — 1.5 ампер. Если есть необходимость увеличить ток, то в схему можно добавить полевой или обычный транзистор.

Универсальная регулируемая модель

Многие мастера сталкиваются с необходимостью использования высококачественного стабилизатора, который позволил бы проводить настройки сети в широком диапазоне. Некоторые современные схемы отличаются тем, что в них предусмотрено наличие токозадающего резистора с пониженными характеристиками. Сами специалисты отмечают, что такое устройство позволяет проводить усиление напряжения в другом резисторе. Это состояние принято называть усиленным напряжением ошибки.

Параметры опорного и ошибочного напряжения можно сравнить при помощи опорного усилителя, благодаря этому мастер осуществляет настройку состояния полевого транзистора.

Стоит отметить, что такая схема требует дополнительного питания, которое обязательно должно поступать к отдельному разъёму. Всё дело в том, что питающее напряжение должно обеспечивать слаженную работу абсолютно всех компонентов используемой схемы. Допустимый уровень не должен быть превышен, так как это чревато преждевременной поломкой оборудования.

Чтобы максимально правильно настроить работу регулируемого стабилизатора тока, необходимо использовать специальный ползунок. Именно подстроечный резистор позволяет мастеру выставить максимальное значение тока. Настройка сети получается более гибкой, так как все параметры можно самостоятельно корректировать в зависимости от интенсивности эксплуатации.

Многофункциональный прибор

Среднюю сложность изготовления имеют драйверы для светодиодов на 220 В. Много времени может занять их настройка, требующая опыта по наладке. Такой драйвер извлечь можно из светодиодных ламп, прожекторов и светильников с неисправной светодиодной цепью. Большинство из них также возможно доработать, узнав модель контроллера преобразователя. Параметры обычно задаются одним или несколькими резисторами.

В datasheet указывается уровень сопротивления, необходимый для получения нужного тока. Если установить регулируемый резистор, то количество Ампер будет настраиваемым (но без превышения указанной номинальной мощности).

Ещё недавно высокой популярностью пользовался универсальный модуль XL4015. По своим характеристикам он подходит для подключения светодиодов с высокой мощностью (до 100 Ватт). Стандартный вариант его корпуса припаян к плате, выполняющей функции радиатора. Чтобы улучшить охлаждение XL4015, схема должна быть доработана с установкой радиатора на коробку устройства.

Многие пользователи просто ставят его сверху, однако, эффективность такой установки довольно низкая. Систему охлаждения желательно располагать внизу платы, напротив пайки микросхемы. Для оптимального качества её можно отпаять и установить на полноценный радиатор, используя термопасту. Провода потребуется удлинить. Дополнительное охлаждение можно монтировать и для диодов, что значительно повысит эффективность работы всей схемы.

Среди драйверов наиболее универсальным считается регулируемый. Обязательно устанавливается переменный резистор, который задаёт количество ампер. Эти характеристики обычно указываются в следующих документах:

В сопроводительной документации к микросхеме.
В datasheet.
В стандартной схеме включения.

Без добавочного охлаждения микросхемы такие устройства выдерживают 1—3 А (в соответствии с моделью контроллера широтно-импульсной модуляции). Главный недостаток этих драйверов — чрезмерный нагрев диода и дросселя. Выше 3 А потребуется охлаждение мощного диода и контроллера. Дроссель заменяют более подходящим либо перематывают толстым проводом.

Незаменимое устройство постоянного тока

Даже начинающий мастер знает, что такой агрегат работает по принципу двойного интегрирования. Абсолютно во всех моделях за этот процесс отвечают преобразователи. Универсальные двухканальные транзисторы предназначены для увеличения существующих динамических характеристик. Важно помнить, что для устранения тепловых потерь нужно использовать конденсаторы с большой ёмкостью.

Сделать показатель выпрямления можно только благодаря точному расчёту необходимого значения. Как показывает практика, если при выходном напряжении постоянного тока получается 12 ампер, то предельное значение должно составлять 5 В. Устройство сможет стабильно поддерживать рабочую частоту на отметке 30 Гц. Относительно порогового напряжения — всё зависит от блокировки сигнала, который поступает от трансформатора. Но фронт импульсов не должен превышать 2 МКС.

Только качественное преобразование тока позволяет обеспечить слаженную работу главных транзисторов. В этой схеме допускается использование исключительно полупроводниковых диодов. Если резисторы балластные, то это чревато большими тепловыми потерями. Именно поэтому коэффициент рассевания существенно увеличивается. Мастер может увидеть, что амплитуда колебаний возросла, а процесс индуктивности не произошёл.

Современная схема на базе КРЕН

Такое устройство будет стабильно работать только с элементами LM317 и КР142ЕН12. Это связано с тем, что они выступают в качестве универсальных стабилизаторов напряжения, хорошо справляясь с током до 1.5 А и выходным напряжением до 40 вольт. В классическом тепловом режиме эти элементы способны качественно рассеивать мощность до 10 Ватт. Сами микросхемы отличаются низким собственным потреблением, так как этот показатель составляет всего 8 мА. Главное, что этот показатель остаётся неизменным даже в том случае, если напряжение колеблется.

Отдельного внимания заслуживает микросхема LM317, которая способна удерживать постоянное напряжение на основном резисторе. Этот агрегат с неизменным сопротивлением обеспечивает максимальную стабильность проходящего через него тока, благодаря чему его часто называют токозадающим резистором. Современные стабилизаторы на КРЕН отличаются от своих аналогов относительной простотой, за счёт чего активно эксплуатируются в качестве зарядки для аккумуляторов и для электронной нагрузки.

7 схем импульсных стабилизаторов напряжения на транзисторах

Схемы самодельных импульсных DC-DC преобразователей напряжения на транзисторах, семь примеров.

Благодаря высокому КПД импульсные стабилизаторы напряжения получают в последнее время все более широкое распространение, хотя они, как правило, сложнее и содержат большее число элементов.

Поскольку в тепловую энергию преобразуется лишь малая доля подводимой к импульсному стабилизатору энергии, его выходные транзисторы меньше нагреваются, следовательно, за счет снижения площади теплоотводов снижаются масса и размеры устройства.

Ощутимым недостатком импульсных стабилизаторов является наличие на выходе высокочастотных пульсаций, что заметно сужает область их практического использования — чаще всего импульсные стабилизаторы используют для питания устройств на цифровых микросхемах.

Понижающий импульсный стабилизатор напряжения

Стабилизатор с выходным напряжением, меньшим входного, можно собрать на трех транзисторах (рис. 1), два из которых (VT1, VT2) образуют ключевой регулирующий элемент, а третий (ѴТЗ) является усилителем сигнала рассогласования.

Рис. 1. Схема импульсного стабилизатора напряжения с КПД 84%.

Устройство работает в автоколебательном режиме. Напряжение положительной обратной связи с коллектора составного транзистора ѴТ1 через конденсатор С2 поступает в цепь базы транзистора ѴТ2.

Элементом сравнения и усилителем сигнала рассогласования является каскад на транзисторе ѴТЗ. Его эмиттер подключен к источнику опорного напряжения — стабилитрону VD2, а база — к делителю выходного напряжения R5 — R7.

В импульсных стабилизаторах регулирующий элемент работает в ключевом режиме, поэтому выходное напряжение регулируется изменением скважности работы ключа.

Включением/выключением транзистора VT1 по сигналу транзистора ѴТЗ управляет транзистор ѴТ2. В моменты, когда транзистор ѴТ1 открыт, в дросселе L1, благодаря протеканию тока нагрузки, запасается электромагнитная энергия.

После закрывания транзистора запасенная энергия через диод VD1 отдается в нагрузку. Пульсации выходного напряжения стабилизатора сглаживаются фильтром L1, C3.

Характеристики стабилизатора целиком определяются свойствами транзистора ѴТ1 и диода VD1, быстродействие которых должно быть максимальным. При входном напряжении 24 В, выходном — 15 В и токе нагрузки 1 А измеренное значение КПД было равно 84%.

Дроссель L1 имеет 100 витков провода диаметром 0,63 мм на кольце К26х16х12 из феррита с магнитной проницаемостью 100. Его индуктивность при токе подмагничивания 1 А — около 1 мГн.

Step-down DC-DC преобразователь напряжения на +5В

Схема простого импульсного стабилизатора показана на рис. 2. Дроссели L1 и L2 намотаны на пластмассовых каркасах, помещенных в броневые магнитопроводы Б22 из феррита М2000НМ.

Дроссель L1 содержит 18 витков жгута из 7 проводов ПЭВ-1 0,35. Между чашками его магнитопровода вложена прокладка толщиной 0,8 мм.

Активное сопротивление обмотки дросселя L1 27 мОм. Дроссель L2 имеет 9 витков жгута из 10 проводов ПЭВ-1 0,35. Зазор между его чашками — 0,2 мм, активное сопротивление обмотки — 13 мОм.

Прокладки можно изготовить из жесткого теплостойкого материала — текстолита, слюды, электрокартона. Винт, скрепляющий чашки магнитопровода, должен быть из немагнитного материала.

Рис. 2. Схема простого ключевого стабилизатора напряжения с КПД 60%.

Для налаживания стабилизатора к его выходу подключают нагрузку сопротивлением 5…7 Ом и мощностью 10 Вт. Подбором резистора R7 устанавливают номинальное выходное напряжение, затем увеличивают ток нагрузки до 3 А и, подбирая величину конденсатора С4, устанавливают такую частоту генерации (примерно 18…20 кГц), при которой высокочастотные выбросы напряжения на конденсаторе C3 минимальны.

Выходное напряжение стабилизатора можно довести до 8…10В, увеличив величину резистора R7 и установив новое значение рабочей частоты. При этом мощность, рассеиваемая на транзисторе ѴТЗ, также увеличится.

В схемах импульсных стабилизаторов желательно использовать электролитические конденсаторы К52-1. Необходимую величину емкости получают параллельным включением конденсаторов.

Основные технические характеристики:

Входное напряжение, В — 15…25.
Выходное напряжение, В — 5.
Максимальный ток нагрузки, А — 4.
Пульсации выходного напряжения при токе нагрузки 4 А во всем диапазоне входных напряжений, мВ, не более — 50.
КПД, %, не ниже — 60.
Рабочая частота при входном напряжении 20 б и токе нагрузки 3А, кГц—20.

Улучшенный вариант импульсного стабилизатора на +5В

В сравнении с предыдущим вариантом импульсного стабилизатора в новой конструкции А. А. Миронова (рис. 3) усовершенствованы и улучшены такие его характеристики, как КПД, стабильность выходного напряжения, длительность и характер переходного процесса при воздействии импульсной нагрузки.

Рис. 3. Схема импульсного стабилизатора напряжения.

Оказалось, что при работе прототипа (рис. 2) возникает так называемый сквозной ток через составной ключевой транзистор. Этот ток появляется в те моменты, когда по сигналу узла сравнения ключевой транзистор открывается, а коммутирующий диод еще не успел закрыться. Наличие такого тока вызывает дополнительные потери на нагревание транзистора и диода и уменьшает КПД устройства.

Еще один недостаток — значительная пульсация выходного напряжения при токе нагрузки, близком к предельному. Для борьбы с пульсациями в стабилизатор (рис. 2) был введен дополнительный выходной LC-фильтр (L2, С5).

Уменьшить нестабильность выходного напряжения от изменения тока нагрузки можно только уменьшением активного сопротивления дросселя L2.

Улучшение динамики переходного процесса (в частности, уменьшение его длительности) связано с необходимостью уменьшения индуктивности дросселя, но при этом неизбежно увеличится пульсация выходного напряжения.

Поэтому оказалось целесообразным исключить этот выходной фильтр, а емкость конденсатора С2 увеличить в 5… 10 раз (параллельным соединением нескольких конденсаторов в батарею).

Цепь R2, С2 в исходном стабилизаторе (рис. 6.2) практически не изменяет длительности спада выходного тока, поэтому ее можно удалить (замкнуть резистор R2), а сопротивление резистора R3 увеличить до 820 Ом.

Но тогда при увеличении входного напряжения с 15 6 до 25 6 ток, протекающий через резистор R3 (в исходном устройстве), будет увеличиваться в 1,7 раза, а мощность рассеивания — в 3 раза (до 0,7 Вт).

Подключением нижнего по схеме вывода резистора R3 (на схеме доработанного стабилизатора это резистор R2) к плюсовому выводу конденсатора С2 этот эффект можно ослабить, но при этом сопротивление R2 (рис. 3) должно быть уменьшено до 620 Ом.

Один из эффективных путей борьбы со сквозным током — увеличение времени нарастания тока через открывшийся ключевой транзистор.

Тогда при полном открывании транзистора ток через диод VD1 уменьшится почти до нуля. Этого можно достигнуть, если форма тока через ключевой транзистор будет близка к треугольной.

Как показывает расчет, для получения такой формы тока индуктивность накопительного дросселя L1 не должна превышать 30 мкГч.

Еще один путь — применение более быстродействующего коммутирующего диода VD1, например, КД219Б (с барьером Шотки). У таких диодов выше быстродействие и меньше падение напряжения при одном и том же значении прямого тока по сравнению с обычными кремниевыми высокочастотными диодами. Конденсатор С2 типа К52-1.

Улучшение параметров устройства может быть получено и при изменении режима работы ключевого транзистора. Особенность работы мощного транзистора ѴТЗ в исходном и улучшенном стабилизаторах состоит в том, что он работает в активном режиме, а не в насыщенном, и поэтому имеет высокое значение коэффициента передачи тока и быстро закрывается.

Однако из-за повышенного напряжения на нем в открытом состоянии рассеиваемая мощность в 1,5…2 раза превышает минимально достижимое значение.

Уменьшить напряжение на ключевом транзисторе можно подачей положительного (относительно плюсового провода питания) напряжения смещения на эмиттер транзистора ѴТ2 (см. рис. 3).

Необходимую величину напряжения смещения подбирают при налаживании стабилизатора. Если он питается от выпрямителя, подключенного к сетевому трансформатору, то для получения напряжения смещения можно предусмотреть отдельную обмотку на трансформаторе. Однако при этом напряжение смещения будет изменяться вместе с сетевым.

Схема преобразователя со стабильным напряжением смещения

Для получения стабильного напряжения смещения стабилизатор надо доработать (рис. 4), а дроссель превратить в трансформатор Т1, намотав дополнительную обмотку II. Когда ключевой транзистор закрыт, а диод VD1 открыт, напряжение на обмотке I определяется из выражения: U1=UBыx + U VD1.

Поскольку напряжение на выходе и на диоде в это время меняется незначительно, то независимо от значения входного напряжения на обмотке II напряжение практически стабильно. После выпрямления его подают на эмиттер транзистора VT2 (и VT1).

Рис. 4. Схема модифицированного импульсного стабилизатора напряжения.

Потери на нагрев снизились в первом варианте доработанного стабилизатора на 14,7%, а во втором — на 24,2%, что позволяет им работать при токе нагрузки до 4 А без установки ключевого транзистора на теплоотвод.

В стабилизаторе варианта 1 (рис. 3) дроссель L1 содержит 11 витков, намотанных жгутом из восьми проводов ПЭВ-1 0,35. Обмотку помещают в броневой магнитопровод Б22 из феррита 2000НМ.

Между чашками нужно заложить прокладку из текстолита толщиной 0,25 мм. В стабилизаторе варианта 2 (рис. 4) трансформатор Т1 образован намоткой поверх катушки дросселя L1 двух витков провода ПЭВ-1 0,35.

Вместо германиевого диода Д310 можно использовать кремниевый, например, КД212А или КД212Б, при этом число витков обмотки II нужно увеличить до трех.

DC стабилизатор напряжения с ШИМ

Стабилизатор с широтно-импульсным управлением (рис. 5) по принципу действия близок к стабилизатору, описанному в, но, в отличие от него, имеет две цепи обратной связи, соединенные таким образом, что ключевой элемент закрывается при превышении напряжения на нагрузке или увеличении тока, потребляемого нагрузкой.

При подаче питания на вход устройства ток, текущий через резистор R3, открывает ключевой элемент, образованный транзисторами VT.1, VT2, в результате чего в цепи транзистор VT1 — дроссель L1 — нагрузка — резистор R9 возникает ток. Происходит заряд конденсатора С4 и накопление энергии дросселем L1.

Если сопротивление нагрузки достаточно большое, то напряжение на ней достигает 12 Б, и стабилитрон VD4 открывается. Это приводит к открыванию транзисторов VT5, ѴТЗ и закрыванию ключевого элемента, а благодаря наличию диода VD3 дроссель L1 отдает накопленную энергию нагрузке.

Рис. 5. Схема стабилизатора с широтно-импульсным управлением с КПД до 89%.

Технические характеристики стабилизатора:

Входное напряжение — 15. ..25 В.
Выходное напряжение — 12 В.
Номинальный ток загрузки — 1 А.
Пульсации выходного напряжения при токе нагрузки 1 А — 0,2 В. КПД (при UBX =18 6, Ін=1 А) — 89%.
Потребляемый ток при UBX=18 В в режиме замыкания цепи нагрузки — 0,4 А.
Выходной ток короткого замыкания (при UBX =18 6) — 2,5 А.

По мере уменьшения тока через дроссель и разряда конденсатора С4 напряжение на нагрузке также уменьшится, что приведет к закрыванию транзисторов VT5, ѴТЗ и открыванию ключевого элемента. Далее процесс работы стабилизатора повторяется.

Конденсатор С3, снижающий частоту колебательного процесса, повышает эффективность стабилизатора.

При малом сопротивлении нагрузки колебательный процесс в стабилизаторе происходит иначе. Нарастание тока нагрузки приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R9, открыванию транзистора ѴТ4 и закрыванию ключевого элемента.

Далее процесс протекает аналогично описанному выше. Диоды VD1 и VD2 способствуют более резкому переходу устройства из режима стабилизации напряжения в режим ограничения тока.

Во всех режимах работы стабилизатора потребляемый им ток меньше тока нагрузки. Транзистор ѴТ1 следует установить на теплоотводе размерами 40×25 мм.

Дроссель L1 представляет собой 20 витков жгута из трех проводов ПЭВ-2 0,47, помещенных в чашечный магнитопровод Б22 из феррита 1500НМЗ. Магнитопровод имеет зазор толщиной 0,5 мм из немагнитного материала.

Стабилизатор несложно перестроить на другое выходное напряжение и ток нагрузки. Выходное напряжение устанавливают выбором типа стабилитрона VD4, а максимальный ток нагрузки — пропорциональным изменением сопротивления резистора R9 или подачей на базу транзистора ѴТ4 небольшого тока от отдельного параметрического стабилизатора через переменный резистор.

Для снижения уровня пульсаций выходного напряжения целесообразно применить LC-фильтр, аналогичный используемому в схеме на рис. 2.

Импульсный стабилизатор напряжения с КПД преобразования 69…72%

Импульсный стабилизатор напряжения (рис. 6) состоит из узла запуска (R3, VD1, ѴТ1, VD2), источника опорного напряжения и устройства сравнения (DD1. 1, R1), усилителя постоянного тока (ѴТ2, DD1.2, ѴТ5), транзисторного ключа (ѴТЗ, ѴТ4), индуктивного накопителя энергии с коммутирующим диодом (VD3, L2) и фильтров — входного (L1, С1, С2) и выходного (С4, С5, L3, С6). Частота переключения индуктивного накопителя энергии в зависимости от тока нагрузки находится в пределах 1,3…48 кГц.

Рис. 6. Схема импульсного стабилизатора напряжения с КПД преобразования 69…72%.

Все катушки индуктивности L1 — L3 одинаковы и намотаны в броневых магнитопроводах Б20 из феррита 2000НМ с зазором между чашками около 0,2 мм.

Обмотки содержат по 20 витков жгута из четырех проводов ПЭВ-2 0,41. Можно применить также кольцевые ферритовые магнитопроводы с зазором.

Номинальное выходное напряжение 5 В при изменении входного от 8 до 60 б и КПД преобразования 69…72%. Коэффициент стабилизации — 500.

Амплитуда пульсаций выходного напряжения при токе нагрузки 0,7 А — не более 5 мВ. Выходное сопротивление — 20 мОм. Максимальный ток нагрузки (без теплоотводов для транзистора VT4 и диода VD3) — 2 А.

Импульсный стабилизатор напряжения на 12В

Импульсный стабилизатор напряжения (рис. 6.7) при входном напряжении 20…25 В обеспечивает на выходе стабильное напряжение 12 В при токе нагрузки 1,2 А.

Пульсации на выходе до 2 мВ. Благодаря высокому КПД в устройстве не используются теплоотводы. Индуктивность дросселя L1 — 470 мкГч.

Рис. 7. Схема импульсного стабилизатора напряжения с малыми пульсациями.

Аналоги транзисторов: ВС547 — КТ3102А] ВС548В — КТ3102В. Приблизительные аналоги транзисторов ВС807 — КТ3107; BD244 — КТ816.

Источник: Шустов М. А. — Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.

Как самому изготовить стабилизатор тока для светодиодов: схемы

Иногда у автолюбителей появляется необходимость ограничить ток заряда АКБ, проверить тот или иной источник питания или пропустить напряжение через диоды. Чтобы осуществить одну из этих задач, есть смысл применить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. Подробнее о том, какие существуют схемы для разработки данного девайса, вы узнаете ниже.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Источники тока не имеют ничего общего с источниками напряжения. Предназначение первых заключается в стабилизации выходного параметра, а также возможном изменении выходного напряжения. Это происходит так, чтобы уровень ток все время был одинаковым. Источники тока используются для запитки светодиодных ламп, заряда АКБ в авто и т.д. Если у вас возникла необходимость сделать простейший импульсный стабилизатор тока ходовых огней 12в для автомобиля своими руками, то предлагаем вашему вниманию несколько схем.

На КРЕНке

Обустройство цепи на кренке

Чтобы сделать простейший автомобильный импульсный стабилизатор тока в домашних условиях, вам потребуется микросхема 12v. Для этих целей отлично подойдет lm317. Такой стабилизатор напряжения 12 в lm317 считается регулируемым и способен функционировать с токами бортовой сети до полутора ампер. При этом показатель входного напряжения может составить до 40 вольт, lm317 в состоянии рассеивать мощность до 10 ватт. Но это возможно только в том случае, если будет соблюдаться тепловой режим.

В целом потребление тока lm317 сравнительно небольшое — в районе 8 мили ампер, и данный показатель почти никогда не изменяется. Даже в том случае, если через крен lm317 проходит другой ток или меняется показатель входного напряжение. Как вы можете понять, стабилизатор 12 в lm317 для бортовой сети авто дает возможность удерживать постоянное напряжение на компоненте R3.

Кстати, этот показатель можно регулировать благодаря использованию элемента R2, но пределы будут незначительными. В устройстве lm317 компонент R3 является устройством задающего тока. Так как показатель сопротивления lm317 всегда остается на одном и том же уровне, ток, который проходит через него, также будет стабильным (автор видео — Denis T).

Что касается входа крен lm317, ток на них составит на 8 мили ампер выше. Используя вышеописанную схему, можно разработать самый простой стабилизатор напряжения для ДХО автомобиля. Такой девайс может применяться как устройство электронной нагрузки, источника тока для подзарядки АКБ и других целей. Нужно отметить, что интегральные девайсы током 3а или меньше довольно быстро реагируют на различные изменения импульса. Что касается недостатков, то такие девайсы характеризуются слишком высоким сопротивлением, в результате чего придется применять мощные компоненты.

На двух транзисторах

Довольно распространенными сегодня являются стабилизаторы для бортовой сети автомобиля 12v на двух транзисторах. Одним из основных недостатков такого устройства является плохая стабильность тока, если происходят изменения в питающем напряжении вольт. Тем не менее, данная схема для бортовой сети автомобиля 12v подходит для многих задач.

Обустройство цепи на транзисторах

Ниже вы сможете ознакомиться с самой схемой. В этом случае устройством, которое раздает ток, является резистор R2. Когда данный показатель растет, соответственно растет и напряжение на данном элементе. В том случае, если показатель составляет от 0.5 до 0.6 вольт, открывается компонент VT1. При открытии данное устройство будет закрывать элемент VT2, в результате чего ток, который проходит через VT2, начнет снижаться. При разработке схемы можно использовать полевой транзистор Мосфет вместе VT2.

Что касается компонента VD1, то он применяется на напряжение от 8 до 15 вольт и нужен в том случае, если его уровень слишком высокий и работоспособность транзистора может быть нарушена. Если транзистор мощный, то показатель напряжения в сети авто может составить около 20 вольт. Необходимо помнить о том, что транзистор Мосфет открывается в том случае, когда показатель напряжения на затворе составит 2 вольта. Если вы используете универсальный выпрямитель для заряда АКБ или других задач, то вам вполне хватит работы транзистора и резистора R1.

На операционном усилителе (на ОУ)

Механизм на операционном усилителе

Вариант сборки устройства со специальным усилителем ошибки для авто актуален в том случае, если у вас возникла необходимость разработать устройство, работающее в широких пределах. В данном случае выполнять функцию токозадающего элемента будет R7. Операционный увелитель DA2.2 позволяет усилить уровень напряжения в вольтах токозадающего элемента. Устройство DA 2.1 предназначено для сравнивания уровня опорного параметра. Помните о том, что данная схема девайса на 3а нуждается в дополнительном питании, которое должно подаваться на разъем ХР2. Уровня напряжения в вольтах должно хватить для того, чтобы обеспечить функциональность элементов всей системы.

Устройство для авто должно быть дополнено генератором, в нашем случае эту функцию выполняет элемент REF198, характеризующийся уровнем выходного напряжения в 4 вольта. Сама схема стоит достаточно дорого, так что при необходимости вместо нее можно установить кренку. Чтобы правильно произвести настройку, следует установить ползунок резистора R1 в верхнее положение, а с помощью элемента R3 выставляется нужное значение тока 3а. Чтобы предотвратить возбуждение, используются компоненты R2, C2 и R4.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Схема механизма с применением импульсного устройства

В некоторых случаях устройство для авто должно функционировать не только в большом диапазоне нагрузок, при этом обладая высоким коэффициентом полезного действия. Тогда использование компенсационных устройств будет не целесообразным, вместо них применяются импульсные элементы.

Предлагаем ознакомиться с одной из наиболее распространенных схем МАХ771, ее особенности следующие:

уровень опорного напряжения — 1.5 вольт;
коэффициент полезного действия при нагрузке от 10 мили ампер до 1 ампера составит около 90%;
показатель питания составляет от 2 до 16.5 вольт;
мощность на выходе достигает 15 ватт (автор видео — Андрей Канаев).

Что представляет собой процедура стабилизации? Компоненты R1 и R2 — это делители выходных показателей схемы. Когда уровень делимого напряжения становится больше, чем опорное, устройство автоматически снижает выходной параметр. При обратном процессе устройство будет увеличивать данный показатель. Вы сможете получить рабочий стабилизированный источник тока в том случае, если цепи будут поменяны таким образом, что система в целом станет реагировать на выходной параметр.

Если нагрузка на устройство не особо большая, то есть менее 1.5 вольт, микросхема будет функционировать в качестве рабочего стабилизатора. Но когда этот параметр начнет резко возрастать, девайс переключится в режим стабилизации. Монтаж резистора R8 необходим только тогда, когда уровень нагрузки слишком высокий и составляет более 16 вольт.

Что касается элементы R3, то он является токораздающим. Одним из основных недостатков такого варианта является слишком высокое падение нагрузки на вышеуказанном резисторе. Если вы хотите избавиться от этого минуса, то для того, чтобы увеличить сигнал, необходимо дополнительно установить операционный усилитель.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели несколько вариантов стабилизирующих девайсов для авто. Разумеется, такие схемы всегда можно при необходимости модернизировать, способствуя повышению показателя быстродействия и т.д. Имейте в виду, что если нужно, вы всегда можете использовать специально разработанные микросхемы в качестве регулятора. Также при возможности можно самостоятельно производить достаточно мощные регулирующие компоненты, но таких варианты более актуальны для того, чтобы решать определенные задачи.

Как вы видите, разработка схемы — дело достаточно сложное и кропотливое, к нему нельзя просто так подойти, не имея соответствующего опыта. Отсутствие определенных навыков не позволит получить необходимый результат. Чтобы своими руками сделать такую схему для авто, необходимо внимательно выполнять все действия, описанные выше.

Видео «Устройство для питания светодиодов»

Как в домашних условиях сделать стабилизатор для питания ламп в авто или других целей — узнайте из видео (автор видео — Дед Синь).

Загрузка …

Как из простого преобразователя сделать стабилизатор тока. Как сделать стабилизатор тока своими руками. Описание и схема

Я уже как-то рассказывал про схему, позволяющую сделать индикацию тока нагрузки выше определенного порога.

Сегодня расскажу про то, как при помощи этой схемы доработать простой преобразователь напряжения и получить в итоге стабилизатор тока.

Наверняка в хозяйстве многих радиолюбителей валяются подобные мелкие платки преобразователей напряжения. Стоят они копейки и часто их продают ~~на вес~~ десятками.

Платка мелкая, но очень полезная, но она позволяет работать только в режиме стабилизации напряжения, которое выставляется подстроечным резистором.

Также иногда бывают ситуации, когда надо сделать стабилизатор тока буквально «из палок и веревок», например для питания светодиодов, заряда аккумуляторов и прочего.
В этом может помочь простой индикатор тока потребления, о котором я подробно рассказывал в отдельном видео.

Собран он по простейшей схеме.
При прохождении тока через данную схему на резисторе R1 падает некоторое напряжение, которое зависит от силы тока.
Напряжение которое падает на резисторе R1 открывает транзистор когда для этого будет достаточно тока. Обычно транзистор открывается когда на резисторе R1 падает около 0.6-0.7 Вольта.
Открывшись, транзистор подает ток в цепь светодиода, засвечивая его. Изменяя номинал резистора R1 можно менять ток, при котором будет светиться светодиод. Например при номинале в 1 Ом этот ток составляет около 0.6-0.7 Ампера. Если поставить резистор в два раза меньше сопротивлением, то соответственно ток будет уже 1.2-1.4 Ампера, т.е. изменение пропорционально изменению сопротивления.
Транзистор, используемый в данной схеме — BC557B, хотя на самом деле выбор очень большой, например банальный КТ361, а если сделать схему «наизнанку», то и КТ315.

В качестве примера я попробую сделать стабилизатор тока для питания вот такой светодиодной сборки. На ней светодиоды включены параллельно-последовательно, т.е. общее падение около 7 Вольт при токе в 700мА.

Можно конечно было сделать стабилизатор тока на привычной LM317, но это линейный стабилизатор, потому греться он будет ощутимо.
Но мы пойдет другим путем.

Слева синим цветом выделена упрощенная схема понижающего стабилизатора напряжения, который я показал в самом начале. Микросхема контролирует выходное напряжение через вывод FB (FeedBack)
Красным цветом выделена показанная выше платка.

Чтобы правильно все подключить, надо найти где у микросхемы вход обратной связи, на схемах он также обозначается как FB либо Feedback.
На мой плате установлена LM2596, находим описание и выясняем что это вывод номер 4.

Припаиваем проводок прямо к выводу микросхемы, обычно выводы луженые и паяются очень легко.

Подключаем этот провод к коллектору транзистора платы контроля тока, попутно соединяем выход платы преобразователя со входом платы контроля.
На вход преобразователя подаем наше входное напряжение, в моем случае я подал около 17 Вольт. На выходе выставляем напряжение выше, чем надо диодной сборке, например 10-12 Вольт и подключаем сборку к выходу платы контроля тока.

Отлично, ток в цепи получился 650 мА, все работает отлично.

В некоторых ситуациях может потребоваться установка диода между выходом нашей платы и преобразователем, это необходимо чтобы наша схема не оказывала влияния на установку выходного напряжения преобразователя (зависит от примененного ШИМ контроллера).
А если мы хотим чтобы еще и светодиод светился в режиме ограничения тока, то желательно установить еще и резистор, как показано на схеме (R6), номиналом около 56-470 Ом.

Выше я писал насчет аккумуляторов.
Если верхний резистор делителя переключить с выхода преобразователя на выход платы контроля тока, как это показано на схеме, то плата вполне будет способна заряжать и аккумуляторы. Без этого резистора также можно заряжать, но падение напряжения на резисторе R1 будет оказывать некоторое влияние на напряжение окончания заряда.

В качестве дополнения я снял видео, возможно будет полезно.

На этом у меня все, как всегда буду рад вопросам. Кстати, есть вариант такой же доработки, но уже не преобразователя, а блока питания.

Эту страницу нашли, когда искали:
схемы стабилизаторов напряжения на 12 вольт, переделка китайского стабилизатора на lm317 в стабилизаторе тока, можно ли вместо шим контролера поставить стабилизатор, стабилизатор тока на кт829а, pt6312 применение, стабилизаторы с малым падением напряжения на транзисторе, 6, bnt 600 сделать из него стабилизатор тока, socomec переделка в стабилизатор, схема регулируемого стабилизатора тока для зарядного, линейный стабилизатор повышающий с 12 на 18 вольт схема, повышающий стабилизатор преобразователь на 17 вольт схема, hl2613 замена, схемы импульсных стабилизаторов напряжения своими руками, переделка дс регулятора напряжения в стабилизатор дс напряжения, стабилизация тока и напряжения схемы для ламп мотоцикла, линейный стабилизатор напряжения на транзисторе 12в 4а модуль, как из стабилизатора напряжения сделать стабилизатор тока сопротивление, lm2596s регулировка тока, стабилизатор на lt1585cm 15 своими руками видео, стабилизатор напряжения для оптопары, самодельный стабилизатор на 1,5 вольта. , lm2596s доработка, стабилизатор тока на транзисторах расчет, транзисторный стабилизатор напряжения схемы, стабилизатор тока своими руками, стабилизатор тока схема, для начинающих радиолюбителей, простой стабилизатор

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Микросхемы импульсных понижающих стабилизаторов. Эволюция схемотехники — Компоненты и технологии

Рассмотрим схемотехнику и функциональные возможности микросхем понижающих импульсных стабилизаторов в их развитии.

Схема импульсного понижающего стабилизатора напряжения изображена на рис. 1. Детальное рассмотрение процесса работы стабилизатора можно найти в специальной литературе, например в [1]. Напомним только, что без учета потерь в элементах схемы выходное напряжение определяется следующим образом:

где t_on — время открытого состояния ключа, T — период следования импульсов.

Это позволяет путем изменения соотношения времени открытого состояния ключа и периода следования импульсов регулировать выходное напряжение, а при наличии цепи отрицательной обратной связи и стабилизировать его.

В качестве ключа VT используются как биполярные, так и полевые транзисторы, а вместо диода VD в стабилизаторах с синхронным выпрямлением применяется полевой транзистор.

Первой реализацией импульсного понижающего стабилизатора напряжения был релейный (гистерезисный) импульсный преобразователь, имеющий очень простое схемотехническое решение.

Если для большинства схем импульсных преобразователей практически неизбежно наличие пульсаций выходного напряжения, то для релейного преобразователя наличие пульсаций, приведенных к входу обратной связи, равных напряжению гистерезиса компаратора, — обязательное условие нормальной работы.

Упрощенная схема релейного преобразователя показана на рис. 2. Характерная и «малоприятная» особенность схемы — зависимость частоты преобразования от параметров элементов схемы и режима работы стабилизатора:

Как следует из вышеприведенной формулы, частота зависит от входного и выходного напряжений, эквивалентного последовательного сопротивления выходного конденсатора, индуктивности дросселя и напряжения гистерезиса компаратора. Изменение частоты вшироких пределах не позволяет оптимизировать по габаритам дроссель и выходной конденсатор, усложняет борьбу с излучаемыми помехами.

На рис. 3 изображена практическая схема релейного преобразователя, в которую входит микросхема линейного стабилизатора LM317. Такое решение — использование недорогих интегральных схем линейных стабилизаторов — применялось на первых порах при отсутствии специализированных микросхем импульсных стабилизаторов.

Хотя в настоящее время релейный способ регулирования в чистом виде практически не применяется, такие несомненные его достоинства, как малое время переходного процесса и отсутствие элементов коррекции частотной характеристики в цепи обратной связи, заставляют разработчиков искать новые конструктивные решения с его использованием.

На рис. 4 изображена схема стабилизатора с популярной микросхемой MC34063 фирмы Motorola. Частота собственных колебаний генератора задается емкостью конденсатора С2, частота вынужденных колебаний генератора выше и зависит от максимального тока ключа, устанавливаемого резистором ограничения тока R1. Поскольку скорость нарастания тока в индуктивности зависит от разности входного и выходного напряжений, частота преобразования увеличивается с ростом входного напряжения. Когда напряжение на выводе обратной связи 5 становится равным опорному напряжению, компаратор через логический элемент и триггер запрещает управление выходным ключом на один или несколько периодов частоты генератора. Таким образом, стабилизатор работает в режиме генерации пакетов импульсов. Коэффициент полезного действия стабилизатора не превышает 70%, основные потери — изза большого падения напряжения на составном транзисторе ключа и резисторе ограничения тока.

Обновленная версия MC34063 — микросхема NCP3063 фирмы ON Semiconductor — имеет более совершенную схему ограничения максимального тока ключа, работающую только в переходных и аварийных режимах, и дополнена температурной защитой.

Температурная защита, предусматриваемая во многих современных микросхемах, предназначенных для силовой электроники, переводит мощные выходные каскады в выключенное состояние при незначительном превышении температуры кристалла относительно максимально допустимой. Тем самым существенно повышается эксплуатационная надежность аппаратуры.

В микросхеме ADP1111 (схема, в состав которой она включена, показана на рис. 5) частота генератора фиксирована и равна 72 кГц. Регулирование выходного напряжения обеспечивается остановкой генератора по достижении выходным напряжением номинального значения, то есть, как и в предыдущей схеме, стабилизатор работает в режиме генерации пакетов импульсов. При остановленном генераторе собственное потребление микросхемы составляет всего 300 мкА, что делает работу схемы весьма эффективной. Дополнительный усилитель предназначен для построения схем детектора напряжения, усилителя ошибки, либо дополнительного линейного стабилизатора. Версии микросхемы с фиксированным выходным напряжением имеют встроенный делитель в цепи отрицательной обратной связи. У микросхемы есть встроенная защита по току ключа с возможностью уменьшения тока срабатывания защиты внешним резистором R_LIM, чем обеспечивается регулировка максимального выходного тока стабилизатора.

Ограничение максимального выходного тока стабилизатора установкой пользователем максимального тока ключа допускает ограниченная номенклатура микросхем. При необходимости можно воспользоваться техническим решением с применением микросхемы — измерителя тока, предлагаемым в [2].

Используя современные конденсаторы на выходе стабилизатора, пульсации на частоте работы генератора можно сделать весьма малыми. Пульсации же, вызванные прекращением работы выходного ключа, не могут быть меньше гистерезиса компаратора, типовое значение которого равно 2 мВ для MC34063 и 8 мВ для ADP1111, умноженного на отношение выходного напряжения к опорному напряжению.

Модифицированный релейный метод управления используется в одном из последних семейств от National Semiconductor — LM5007, LM5008, LM5010. Схема импульсного стабилизатора на LM5007 показана на рис. 6. В этой схеме время открытого состояния ключа, обратно пропорциональное входному напряжению, устанавливается резистором R1. При выходном токе более 50 мА стабилизатор работает в режиме с непрерывным током дросселя и постоянной частотой переключения, определяемой по формуле:

Частота преобразования не зависит от входного напряжения и нагрузки.

При низком выходном токе преобразователь работает в режиме прерывистого тока дросселя и на пониженных частотах, что позволяет минимизировать потери. Рабочая частота в этом режиме определяется выражением:

Чтобы гарантированно обеспечить нормальную работу стабилизатора с современными конденсаторами, имеющими, как правило, низкие значения эквивалентного последовательного сопротивления, последовательно с конденсатором С2 включают резистор R6. Пульсации выходного напряжения велики, поскольку для работы стабилизатора рекомендуется напряжение пульсации на выводе обратной связи в пределах 25ч50 мВ. При необходимости более низкого уровня пульсации выходного напряжения нагрузку можно подключать параллельно конденсатору С2, либо потребуется включение на выходе стабилизатора дополнительного LC-фильтра, не охваченного цепью отрицательной обратной связи.

Для питания затвора n-канального МОП-транзистора использована схема «зарядового насоса». Конденсатор С4, подключенный к выводу BST, на этапе закрытого состояния ключа заряжается через встроенный диод. На этапе открытого состояния ключа напряжение на конденсаторе суммируется с входным напряжением, что и обеспечивает большее напряжение на затворе транзистора, чем на его стоке.

Как видно из функциональной схемы LM5007, микросхема существенно сложнее рассмотренных выше, и включает в себя узлы, повышающие надежность работы. Защита от пониженного входного напряжения предотвращает отпирание выходного транзистора при входном напряжении менее 6,3 В, когда схема управления уже не способна к адекватным действиям. Тем самым предотвращается выход микросхемы из строя в аварийной ситуации. Защита от повышения выходного напряжения немедленно запирает выходной ключ, если напряжение на выводе FB превысит порог в 2,875 В при внезапном увеличении входного напряжения или отключении нагрузки. Схема ограничения тока устанавливает максимальный ток ключа на уровне 0,725 А и, кроме того, регулирует время открытого состояния ключа, устанавливаемое резистором R2, при включении и перегрузке. При замыкании вывода SD/R_on на «землю» стабилизатор можно выключить, при этом ток, потребляемый от источника питания, равен сумме тока собственного потребления микросхемы 100 мкА и тока через резистор R1.

Более высокие качественные характеристики преобразования обеспечивает техника ШИМ-регулирования, используемая в подавляющем большинстве микросхем понижающих стабилизаторов. Частота преобразования, как правило, постоянна, что позволяет оптимизировать параметры дросселя и конденсатора выходного фильтра и упрощает задачу фильтрации помех на частоте преобразования. Величина пульсаций выходного напряжения существенно меньше, чем в релейных стабилизаторах, но реакция на скачкообразное изменение нагрузки или входного напряжения заметно хуже. Для обеспечения устойчивости обязательна частотная коррекция в цепи отрицательной обратной связи.

Рис. 7 поясняет принцип ШИМ-регулирования с управлением по напряжению. Выходное напряжение или его часть поступает на вход усилителя ошибки, другой вход которого подключен к источнику опорного напряжения V_ref. Усиленная разность напряжений подается на вход ШИМ-компаратора, на другой вход которого поступает пилообразное напряжение с частотой задающего генератора. Сравнивая эти два напряжения, компаратор модулирует длительность импульсов, управляющих ключом S. Цепи частотной коррекции условно показаны в виде комплексных сопротивлений Z1 и Z2.

Практическая схема ШИМ-стабилизатора с применением микросхемы TPS5430 из серии Swift™ от Texas Instruments показана на рис. 8. Благодаря высокой частоте задающего генератора — 500 кГц, корректирующие конденсаторы имеют небольшие номиналы, и элементы частотной коррекции интегрированы в микросхему. Использована наиболее сложная из применяемых частотная коррекция типа 3, подробнее о которой можно узнать из публикации [3], посвященной частотной коррекции импульсных стабилизаторов. На рис. 9 схема изображена с керамическим выходным конденсатором С3. При использовании электролитических конденсаторов элементы коррекции С4, С6, С7, R3 не нужны, достаточно внутренней коррекции.

Микросхема включает в себя схему формирования повышенного напряжения питания драйвера n-канального МОП-транзистора, защиту от пониженного входного напряжения, защиту от повышенного выходного напряжения и тепловую защиту. В качестве датчика тока в схеме ограничения максимального тока ключа используется сопротивление канала открытого МОП-транзистора. При достижении током стока порогового значения ключ выключается до конца текущего периода тактовой частоты. В случае серьезной перегрузки, например, при коротком замыкании на выходе, по сигналу HICCUP источник опорного напряжения закорачивается на «землю» на 10–20 мс с последующим плавным пуском стабилизатора и повторением цикла до устранения перегрузки. Схема плавного пуска обеспечивает линейное нарастание напряжения на входе усилителя ошибки от нуля до величины опорного напряжения за 8 мс. При замыкании вывода ENA на «землю» стабилизатор можно выключить, при этом потребляемый ток не превышает 50 мкА.

Изменение амплитуды пилообразного напряжения обратно пропорционально изменению входного напряжения, что обеспечивает лучшую стабильность и меньшее время реакции на возмущение в виде изменения входного напряжения.

На рис. 9 изображена схема стабилизатора на микросхеме NCV8842 фирмы ON Semiconductor, в которой использована патентованная технология V² управления.

Обычная, относительно медленная, отрицательная обратная связь через усилитель ошибки обеспечивает высокую точность поддержания выходного напряжения в статическом режиме. Частотную коррекцию обеспечивает фильтр нижних частот, образованный большим выходным сопротивлением усилителя ошибки, около 8 МОм, и внешним конденсатором C4. Отсутствие усилителя в цепи быстрой отрицательной обратной связи обеспечивает ей широкую полосу пропускания, что существенно улучшает динамические характеристики стабилизатора.

Драйвер биполярного транзистора-ключа питается повышенным напряжением, что позволяет поддерживать транзистор при открытом состоянии выходного ключа в насыщении. Ключевой транзистор двухэмиттерный, ко второму эмиттеру меньшей площади подключен резистор — датчик тока.

Частота преобразования фиксирована и равна 170 кГц. При помощи импульсов внешней синхронизации, подаваемых на вывод SYNC, можно повысить частоту преобразования до 355 кГц и синхронизировать работу нескольких микросхем в устройстве. При этом можно организовать работу двух или более стабилизаторов со сдвигом фазы для уменьшения импульсного тока через конденсатор на входе стабилизатора, что снижает требования к конденсатору и упрощает его выбор.

Особенность микросхемы — в уменьшении тактовой частоты генератора до четверти от номинального значения, с одновременным уменьшением порога срабатывания защиты по току до 40% от номинального значения, пока напряжение обратной связи не достигнет порога срабатывания в цепи обратной связи по частоте, что обеспечивает уменьшение рассеиваемой мощности в микросхеме и внешних компонентах во время включения и при перегрузках.

Более совершенные динамические характеристики по сравнению со стабилизаторами с управлением по напряжению имеют ШИМ-стабилизаторы с управлением по току, обладающие к тому же лучшей устойчивостью. В дополнение к отрицательной обратной связи по напряжению их схема включает в себя быстродействующую цепь обратной связи по току, как показано на рис. 10. Сигнал обратной связи по току поступает с датчика тока ключа, выделяется на токоизмерительном резисторе R_I и суммируется с сигналом обратной связи по напряжению.

Практическая схема стабилизатора с управлением по току на микросхеме SC4518H фирмы Semtech изображена на рис. 11. Частота преобразования фиксированная — 600 кГц, в режиме с внешней синхронизацией — до 1,2 МГц.

Сигнал обратной связи по току снимается с датчика тока, резистора 0,04 Ом, включенного в коллектор ключевого транзистора. Падение напряжения на токоизмерительном резисторе увеличивается усилителем тока, суммируется с пилообразным напряжением, формируемым задающим генератором, и поступает на вход ШИМ-компаратора, становясь опорным сигналом для сигнала обратной связи по напряжению, поступающего с выхода усилителя ошибки. Сигнал с усилителя тока поступает также в схему ограничения тока при перегрузке.

Устойчивость стабилизатора обеспечивается внешними элементами коррекции R3, C4, C5. Схема коррекции наклона пилообразного напряжения устраняет возможность самовозбуждения стабилизатора на субгармониках при коэффициенте заполнения более 50%, к чему склонны стабилизаторы с обратной связью по току. Подробнее о сути явления и способе его устранения — в [4].

Максимальный ток ключа ограничен схемой защиты от перегрузки по току на уровне 2 А. При длительной перегрузке или коротком замыкании на выходе предпринимаются периодические попытки плавного пуска

В микросхеме LM25005 использовано так называемое «квазитоковое» управление. Как видно из функциональной схемы LM25005 на рис. 12, сигнал обратной связи по току снимается с резистора, включенного последовательно с диодом VD1. Микросхема имеет широкий диапазон входного напряжения — 7–42 В и оптимизирована для применений с высоким входным напряжением. При большом отношении входного напряжения к выходному коэффициент заполнения становится очень мал, и неизбежные из-за наличия паразитных элементов в схеме искажения формы тока ключа на датчике тока ухудшают характеристики регулирования. Напротив, длительность импульса тока через диод в таком случае составляет значительную часть периода, и искажения на фронтах импульса сказываются в меньшей степени. Схема выборки и хранения формирует на выходе постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде тока через токоизмерительный резистор, а в сумматоре восстанавливается пилообразная составляющая. Ток, заряжающий конденсатор С3, на котором формируется пилообразный сигнал, зависит от входного и выходного напряжений, а для устранения колебаний на субгармониках в зарядном токе присутствует постоянная составляющая, корректирующая наклон «пилы».

Уникальна схема контроля тока ключа и защиты от перегрузки. При корректной работе восстановленный сигнал пропорционален току ключа и, если его амплитуда превышает порог компаратора ограничения тока (1,75 В), ключ немедленно запирается. При малой индуктивности дросселя или высоком входном напряжении ток через ключ может превысить допустимую величину изза задержки распространения в компараторе. При подобной перегрузке схема выборки/хранения детектирует чрезмерное значение тока на этапе открытого состояния ключа, ключ запирается, и пропускается несколько импульсов, пока напряжение на выходе сумматора не станет меньше 1,75 В.

Еще одна особенность микросхемы — в гарантированной зарядке конденсатора вольтодобавки С7 при малой нагрузке через ключ, подключенный к выводу PRE, открывающийся на 250 нс в каждом цикле на этапе закрытого состояния выходного ключа.

Частота задающего генератора устанавливается резистором R3 в пределах 50–500 кГц, подачей синхронизирующих импульсов на вывод SYNC генератор можно заставить работать на частоте более высокой, чем частота собственных колебаний.

Плавный пуск обеспечивается зарядкой до опорного напряжения конденсатора С4, подключенного к выводу SS, а в итоге — к неинвертирующему входу усилителя ошибки, при постоянном токе 10 мкА. Изменяя емкость конденсатора, можно изменить время задержки выхода стабилизатора в номинальный режим.

На рис. 13 показана схема стабилизатора с синхронным выпрямлением и управлением по среднему току дросселя с применением микросхемы контроллера MAX5061 фирмы Maxim. Управление по среднему току дросселя свободно от проблем, связанных с усилением коротких импульсов тока, маскированием помех на их фронтах, задержками распространения сигнала, присущих методу управления по максимальному току ключа.

Поскольку стабилизатор рассчитан на большой выходной ток, мощные выходные транзисторы — внешние. Энергия передается в нагрузку и запасается в индуктивности, когда открыт транзистор верхнего плеча. В это время транзистор нижнего плеча закрыт. И, наоборот, при открытом транзисторе нижнего плеча, транзистор верхнего плеча закрыт, а энергия, запасенная в индуктивности, ретранслируется в нагрузку. Схемы с синхронным выпрямлением особенно эффективны при низких выходных напряжениях. Потери в транзисторе нижнего плеча многократно меньше, чем в диоде, который он заменяет.

Цепь обратной связи по току состоит из резистора датчика тока R1, включенного последовательно с дросселем, прецизионного дифференциального усилителя тока, усилителя ошибки по току и ШИМ-компаратора. Выходное напряжение усилителя ошибки по току представляет собой усиленную разность между выходным напряжением усилителя ошибки по напряжению и усилителя тока. Этим обеспечивается регулировка тока дросселя в соответствии с выходным напряжением. Частотная характеристика усилителя ошибки по току имеет спад на высоких частотах, что ослабляет влияние шумов и помех в сигнале с датчика тока. Внешние элементы коррекции частотной характеристики, требующие тщательного расчета, подключены к выводу CLP, соединенному с выходом усилителя ошибки по току.

Плавный пуск организован подачей линейно нарастающего напряжения 0–0,7 В с 5-разрядного ЦАП на третий (неинвертирующий) вход усилителя ошибки по напряжению. Пока напряжение на выходе ЦАП меньше опорного напряжения 0,6 В, схема работает под управлением ЦАП, далее переходит в режим работы с опорным напряжением.

Частота преобразования устанавливается в пределах от 125 кГц до 1,5 МГц внешним резистором R_T, подключенным к многофункциональному выводу RT/SYNC/EN. Соответствующими сигналами, подаваемыми на этот вывод, стабилизатор можно синхронизировать от внешнего генератора или выключить.

При максимально допустимом входном напряжении 27 В выходное напряжение не может превышать 5,5 В, максимального входного синфазного напряжения усилителя тока, ограниченного напряжением встроенного стабилизатора, питающего все узлы микросхемы.

Еще один пример стабилизатора с синхронным выпрямлением с использованием микросхемы MIC2285 фирмы Micrel, работающей с частотой преобразования 8 МГц, изображен на рис. 14. Коэффициент полезного действия конкретной схемы стабилизатора достигает 90%. Транзистор верхнего плеча p-канальный, соответственно отсутствует схема вольтодобавки для питания его драйвера.

При выходном токе, не превышающем 60 мА, при подаче высокого логического уровня на вывод LOWQ схему можно перевести в режим LDO-стабилизатора, что позволит уменьшить собственное потребление схемы и снизить уровень шумов в выходном напряжении.

Похожими возможностями обладает микросхема NCP1500, которая работает в качестве понижающего стабилизатора с синхронным выпрямлением при наличии импульсов синхронизации, автоматически переключаясь в режим с пропусками импульсов при малой нагрузке, а при отсутствии импульсов синхронизации схема переключается в режим линейного LDO-стабилизатора.

Микросхемы импульсных преобразователей, предназначенные для применения в компьютерах и портативной аппаратуре, имеют сложные функциональные схемы, включают в себя по несколько каналов импульсных и линейных стабилизаторов с управляемым по цифровым входам выходным напряжением, определенным порядком их включения и другими дополнительными функциями. Пример подобной микросхемы — MPC18730 от Freescale Semiconductor, управляемая микроконтроллером по трехпроводному интерфейсу и включающая в себя два понижающих импульсных стабилизатора с синхронным выпрямлением, один повышающий импульсный преобразователь и три линейных LDO-стабилизатора.

Производители микросхем стремятся максимально интегрировать в кристалл компоненты и функции стабилизатора, но не все возможно. Мала номенклатура микросхем со встроенным диодом, технология быстродействующих диодов плохо сочетается с технологией интегральных микросхем, да и площадь, занимаемая диодом на кристалле, слишком велика. В их числе одна из первых микросхем импульсного стабилизатора фирмы Motorola — μA78S40, медленный встроенный диод которой сам производитель рекомендует заменять внешним быстродействующим, и LT1572 от Linear Technology со встроенным диодом Шоттки (1 А, 20 В). Экзотикой остается и микросхема MIC33050 от Micrel, 0,5-А стабилизатор с интегрированным дросселем, работающий на частоте 4МГц.

Облегчают выбор подходящей микросхемы интерактивные таблицы, размещенные на сайтах производителей, позволяющие осуществлять сортировку по выбранным параметрам. Бесплатные программы, такие как Webench от National Semiconductor, Swift Designer Tool и SwitcherPro™ от Texas Instruments, LTSpice/SwitcherCAD III от Linear Technology, содержат большое количество примеров схем преобразователей различной конфигурации, позволяют рассчитать параметры внешних компонентов, моделировать схему стабилизатора и наблюдать сигналы в различных цепях схемы.

Литература

Мелешин В. И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005.
Maxim/Dallas. Application Note 478. Current-Limit Circuit for Buck Regulator.
A General Approach for Optimizing Dynamic Response for Buck Converter. Application Note AN8143/D, ON Semiconductor.
Modelling, Analysis and Compensating of the Current Mode Controller. Application Note U-97, Unitrode. slua101. pdf. Texas Instruments.

Импульсный стабилизатор тока своими руками. Подключение светодиодов через стабилизатор тока

Краткое описание

Опытные мастера прекрасно знают, что простейшие ограничители тока представлены в виде обычных резисторов. Такие агрегаты часто называют стабилизаторами , что не является действительностью, так как они не способны убрать все помехи при колебании напряжения на своём входе. Использование резистора в схеме питания того или иного прибора возможно только в том случае, если всё входное напряжение стабилизируется.

В иной ситуации даже мельчайшие скачки напряжения воспринимаются как повышенная нагрузка, что негативно отражается на работе всего устройства. Эффективность работы резистивных ограничителей тока является довольно низкой, так как потребляемая ими энергия рассеивается в виде тепла.

Функциональные возможности

В каждом таком изделии присутствует незаменимый элемент — трансформатор , который обеспечивает стабильную и безотказную работу всей системы. Даже самая элементарная схема обязательно укомплектована универсальным выпрямительным мостом, который соединён с разными резисторами, а также конденсаторами. К главным эксплуатационным характеристикам относятся предельный уровень сопротивления и индивидуальная ёмкость.

Стоит отметить, что в традиционной схеме присутствуют мощные высоковольтные выпрямители, которые помогают определить полярность напряжения. А вот конденсаторы участвуют в качественной стабилизации тока, резисторы устраняют имеющиеся помехи.

Изготовление простого преобразователя для светодиодов

Опытные мастера согласятся, что собрать качественный и долговечный стабилизатор не так уж и сложно. Главная особенность состоит в том, что на блок может быть установлена целая система низковольтных конденсаторов на 20 вольт, а импульсная микросхема может иметь вход до 35 В. Наиболее простой светодиодный стабилизатор, выполненный своими руками — это вариант LM317. Потребуется только правильно рассчитать резистор для используемого светодиода с помощью специализированного онлайн-калькулятора.

Важным фактом остаётся то, что для слаженной работы такого агрегата отлично подходит подручное питание:

Стандартный блок на 19 вольт от ноутбука.
На 24 В.
Более мощный агрегат на 32 вольт от обычного принтера.
Либо на 9 или на 12 вольт от какой-либо бытовой электроники.

Потребуется купить переменный резистор сопротивлением в 0.5 кОм (имеет три вывода и ручку регулировки). Заказать его можно через интернет или купить в «Радиолюбителе».
Провода припаиваются к среднему выводу, а также к одному из крайних.
С помощью мультиметра, включённого в режиме измерения сопротивления, замеряется сопротивление резистора. Нужно добиться максимального показания в 500 Ом (чтобы светодиод не перегорел при низком сопротивлении резистора).
После внимательной проверки правильности соединений перед подключением собирается цепь.

Универсальная регулируемая модель

Параметры опорного и ошибочного напряжения можно сравнить при помощи опорного усилителя, благодаря этому мастер осуществляет настройку состояния полевого транзистора. Стоит отметить, что такая схема требует дополнительного питания, которое обязательно должно поступать к отдельному разъёму. Всё дело в том, что питающее напряжение должно обеспечивать слаженную работу абсолютно всех компонентов используемой схемы. Допустимый уровень не должен быть превышен, так как это чревато преждевременной поломкой оборудования.

Многофункциональный прибор

В datasheet указывается уровень сопротивления, необходимый для получения нужного тока. Если установить регулируемый резистор, то количество Ампер будет настраиваемым (но без превышения указанной номинальной мощности).

В сопроводительной документации к микросхеме.
В datasheet.
В стандартной схеме включения.

Без добавочного охлаждения микросхемы такие устройства выдерживают 1-3 А (в соответствии с моделью контроллера широтно-импульсной модуляции). Главный недостаток этих драйверов — чрезмерный нагрев диода и дросселя. Выше 3 А потребуется охлаждение мощного диода и контроллера. Дроссель заменяют более подходящим либо перематывают толстым проводом.

Незаменимое устройство постоянного тока

Даже начинающий мастер знает, что такой агрегат работает по принципу двойного интегрирования . Абсолютно во всех моделях за этот процесс отвечают преобразователи. Универсальные двухканальные транзисторы предназначены для увеличения существующих динамических характеристик. Важно помнить, что для устранения тепловых потерь нужно использовать конденсаторы с большой ёмкостью.

Современная схема на базе КРЕН

В настоящее время трудно представить тюнинг автомобиля без светодиодных ламп. Но порой их установка осложнена тем, что они перегорают. Чтобы избежать этой ситуации, в сеть можно включить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. В статье приводятся примеры микросхем, по которым можно его сделать.

[ Скрыть ]

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).

Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.

На КРЕНке

Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.

Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.

Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).

Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке . Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.

На двух транзисторах

На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.

Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.

Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.

Если применять универсальный выпрямитель как зарядку для АКБ или других задач, то достаточно использовать резистора R1 и транзистор.

На операционном усилителе (на ОУ)

Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.

При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.

Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.

Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.

Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.

Заключение

Нами были рассмотрены стабилизаторы напряжения на различных компонентах. Эти схемы можно усложнять, повышая быстродействие, улучшая другие показатели. Можно использовать готовые микросхемы, которые всегда можно усовершенствовать своими руками, создавая устройства, предназначенные для выполнения конкретных задач.

Содержание:

В каждой электрической сети периодически возникают помехи, отрицательно влияющие на стандартные параметры тока и . Данная проблема успешно решается с помощью различных устройств, среди которых очень популярны и эффективны стабилизаторы тока. Они имеют различные технические характеристики, что делает возможным их использование совместно с любыми бытовыми электроприборами и оборудованием. Особые требования предъявляются к измерительному оборудованию, требующему стабильного напряжения.

Общее устройство и принцип работы стабилизаторов тока

Знание основных принципов работы стабилизаторов тока способствует наиболее эффективному использованию этих устройств. Электрические сети буквально насыщены различными помехами, негативно влияющими на работу бытовых приборов и электрооборудования. Для преодоления отрицательных воздействий используется схема простого стабилизатора напряжения и тока.

В каждом стабилизаторе имеется основной элемент — трансформатор, обеспечивающий работу всей системы. Самая простая схема включает в свой состав выпрямительный мост, соединенный с различными типами конденсаторов и резисторов. Их основными параметрами считаются индивидуальная емкость и предельное сопротивление.

Сам стабилизатор тока работает по очень простой схеме. Когда ток поступает на трансформатор, его предельная частота изменяется. На входе она будет совпадать с частотой электрической сети и составит 50 Гц. После того как будут выполнены все преобразования тока, предельная частота на выходе снизится до 30 Гц. В схеме преобразования участвуют высоковольтные выпрямители, с помощью которых определяется полярность напряжения. Конденсаторы непосредственно участвуют в стабилизации тока, а резисторы снижают помехи.

Диодный стабилизатор тока

Во многих конструкциях светильников имеются диодные стабилизаторы, более известные как . Как и все типы диодов, светодиоды обладают нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, при изменяющемся напряжении на светодиоде, происходит непропорциональное изменение тока.

С ростом напряжения вначале наблюдается очень медленное возрастание тока, в результате, свечение светодиода отсутствует. Затем, когда напряжение достигает порогового значения, начинается излучение света и очень быстрое возрастание тока. Дальнейший рост напряжения приводит к катастрофическому увеличению тока и перегоранию светодиода. Значение порогового напряжения отражается в технических характеристиках светодиодных источников света.

Светодиоды с высокой мощностью требуют установки теплоотвода, поскольку их работа сопровождается выделением большого количества тепла. Кроме того, для них требуется и достаточно мощный стабилизатор тока. Правильная работа светодиодов также обеспечивается стабилизирующими устройствами. Это связано с сильным разбросом порогового напряжения даже у однотипных источников света. Если два таких светодиода подключить к одному источнику напряжения, по ним будет проходить ток разной величины. Разница может быть настолько существенной, что один из светодиодов сразу же сгорит.

Таким образом, не рекомендуется включение светодиодных источников света без стабилизаторов. Данные устройства устанавливают ток заданного значения без учета напряжения, приложенного к схеме. К наиболее современным приборам относится двухвыводной стабилизатор для светодиодов, применяющийся для создания недорогих решений по управлению светодиодами. В его состав входит полевой транзистор, обвязочные детали и другие радиоэлементы.

Схемы стабилизаторов тока на КРЕН

Данная схема стабильно работает с использованием таких элементов, как КР142ЕН12 или LM317. Они являются регулируемыми стабилизаторами напряжения, работающими с током до 1,5А и входным напряжением до 40В. В нормальном тепловом режиме эти устройства способны рассеивать мощность до 10Вт. Эти микросхемы обладают низким собственным потреблением, составляющим примерно 8мА. Данный показатель остается неизменным даже при изменяющемся токе, проходящем через КРЕН и измененном входном напряжении.

Элемент LM317 способен удерживать на основном резисторе постоянное напряжение, регулируемое в определенных пределах с помощью подстроечного резистора. Основной резистор с неизменным сопротивлением обеспечивает стабильность проходящего через него тока, поэтому он известен еще, как токозадающий резистор.

Стабилизатор на КРЕН отличается простотой и может использоваться в качестве электронной нагрузки, зарядки аккумуляторов и в других областях.

Стабилизатор тока на двух транзисторах

Благодаря своему простому исполнению, в электронных схемах очень часто используются стабилизаторы на двух транзисторах. Их основным недостатком считается не вполне стабильный ток в нагрузках при изменяющемся напряжении. Если же не требуется высоких токовых характеристик, то данное стабилизирующее устройство вполне сгодится для решения многих несложных задач.

Кроме двух транзисторов в схеме стабилизатора присутствует токозадающий резистор. Когда на одном из транзисторов (VT2) увеличивается ток, возрастает напряжение на токозадающем резисторе. Под действием этого напряжения (0,5-0,6В) начинает открываться другой транзистор (VT1). При открытии этого транзистора, другой транзистор — VT2 начинает закрываться. Соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через него.

В качестве VT2 используется биполярный транзистор, однако в случае необходимости возможно создать регулируемый стабилизатор тока на полевом транзисторе MOSFET, используемом в качестве стабилитрона. Его выбор осуществляется исходя из напряжения 8-15 вольт. Данный элемент используется при слишком высоком напряжении источника питания, под действием которого затвор в полевом транзисторе может быть пробит. Более мощные стабилитроны MOSFET рассчитаны на более высокое напряжение — 20 вольт и более. Открытие таких стабилитронов происходит при минимальном значении напряжения на затворе 2 вольта. Соответственно, происходит и увеличение напряжения, обеспечивающего нормальную работу схемы стабилизатора тока.

Регулируемый стабилизатор постоянного тока

Иногда возникает необходимость в стабилизаторах тока с возможностью регулировок в широком диапазоне. В некоторых схемах может использоваться токозадающий резистор с пониженными характеристиками. В этом случае необходимо применять усилитель ошибки, основой которого служит операционный усилитель.

С помощью одного токозадающего резистора происходит усиление напряжения в другом резисторе. Это состояние называется усиленным напряжением ошибки. С помощью опорного усилителя сравниваются параметры опорного напряжения и напряжения ошибки, после чего выполняется регулировка состояния полевого транзистора.

Для такой схемы требуется отдельное питание, которое подается к отдельному разъему. Питающее напряжение должно обеспечивать нормальную работу всех компонентов схемы и не превышать уровня, достаточного для пробоя полевого транзистора. Правильная настройка схемы требует установки ползунка переменного резистора в самое верхнее положение. С помощью подстроечного резистора выставляется максимальное значение тока. Таким образом, переменный резистор позволяет выполнять регулировку тока от нуля до максимального значения, установленного в процессе настройки.

Мощный импульсный стабилизатор тока

Широкий диапазон питающих токов и нагрузок не всегда является основным требованием к стабилизаторам. В некоторых случаях решающее значение отводится высокому коэффициенту полезного действия прибора. Эту задачу успешно решает микросхема импульсного стабилизатора тока, заменяющая компенсационные стабилизаторы. Приборы этого типа позволяют создавать высокое напряжение на нагрузке даже при наличии невысокого входного напряжения.

Кроме того, существует повышающий . Они используются вместе с нагрузками, питающее напряжение которых превышает входное напряжение стабилизирующего устройства. В качестве делителей выходного напряжения используются два резистора, задействованные в микросхеме, с помощью которой входное и выходное напряжение поочередно уменьшается или увеличивается.

Стабилизатор на LM2576

Несмотря на богатый выбор в магазинах светодиодных фонариков различных конструкций, радиолюбители разрабатывают свои варианты схем для питания белых суперярких светодиодов. В основном задача сводится к тому, как запитать светодиод всего от одной батарейки или аккумулятора, провести практические исследования.

После того, как получен положительный результат, схема разбирается, детали складываются в коробочку, опыт завершен, наступает моральное удовлетворение. Часто исследования на этом останавливаются, но иногда опыт сборки конкретного узла на макетной плате переходит в реальную конструкцию, выполненную по всем правилам искусства. Далее рассмотрены несколько простых схем, разработанных радиолюбителями.

В ряде случаев установить, кто является автором схемы очень трудно, поскольку одна и та же схема появляется на разных сайтах и в разных статьях. Часто авторы статей честно пишут, что эту статью нашли в интернете, но кто опубликовал эту схему впервые, неизвестно. Многие схемы просто срисовываются с плат тех же китайских фонариков.

Зачем нужны преобразователи

Все дело в том, что прямое падение напряжения на , как правило, не менее 2,4…3,4В, поэтому от одной батарейки с напряжением 1,5В, а тем более аккумулятора с напряжением 1,2В зажечь светодиод просто невозможно. Тут есть два выхода. Либо применять батарею из трех или более гальванических элементов, либо строить хотя бы самый простой .

Именно преобразователь позволит питать фонарик всего от одной батарейки. Такое решение уменьшает расходы на источники питания, а кроме того позволяет полнее использовать : многие преобразователи работоспособны при глубоком разряде батареи до 0,7В! Использование преобразователя также позволяет уменьшить габариты фонарика.

Схема представляет собой блокинг-генератор. Это одна из классических схем электроники, поэтому при правильной сборке и исправных деталях начинает работать сразу. Главное в этой схеме правильно намотать трансформатор Tr1, не перепутать фазировку обмоток.

В качестве сердечника для трансформатора можно использовать ферритовое кольцо с платы от негодной . Достаточно намотать несколько витков изолированного провода и соединить обмотки, как показано на рисунке ниже.

Трансформатор можно намотать обмоточным проводом типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром не более 0,3мм, что позволит уложить на кольцо чуть большее количество витков, хотя бы 10…15, что несколько улучшит работу схемы.

Обмотки следует мотать в два провода, после чего соединить концы обмоток, как показано на рисунке. Начало обмоток на схеме показано точкой. В качестве можно использовать любой маломощный транзистор n-p-n проводимости: КТ315, КТ503 и подобные. В настоящее время проще найти импортный транзистор, например BC547.

Если под рукой не окажется транзистора структуры n-p-n, то можно применить , например КТ361 или КТ502. Однако, в этом случае придется поменять полярность включения батарейки.

Резистор R1 подбирается по наилучшему свечению светодиода, хотя схема работает, даже если его заменить просто перемычкой. Вышеприведенная схема предназначена просто «для души», для проведения экспериментов. Так после восьми часов беспрерывной работы на один светодиод батарейка с 1,5В «садится» до 1,42В. Можно сказать, что почти не разряжается.

Для исследования нагрузочных способностей схемы можно попробовать подключить параллельно еще несколько светодиодов. Например, при четырех светодиодах схема продолжает работать достаточно стабильно, при шести светодиодах начинает греться транзистор, при восьми светодиодах яркость заметно падает, транзистор греется весьма сильно. А схема, все-таки, продолжает работать. Но это только в порядке научных изысканий, поскольку транзистор в таком режиме долго не проработает.

Если на базе этой схемы планируется создать простенький фонарик, то придется добавить еще пару деталей, что обеспечит более яркое свечение светодиода.

Нетрудно видеть, что в этой схеме светодиод питается не пульсирующим, а постоянным током. Естественно, что в этом случае яркость свечения будет несколько выше, а уровень пульсаций излучаемого света будет намного меньше. В качестве диода подойдет любой высокочастотный, например, КД521 ().

Преобразователи с дросселем

Еще одна простейшая схема показана на рисунке ниже. Она несколько сложнее, чем схема на рисунке 1 , содержит 2 транзистора, но при этом вместо трансформатора с двумя обмотками имеет только дроссель L1. Такой дроссель можно намотать на кольце все от той же энергосберегающей лампы, для чего понадобится намотать всего 15 витков обмоточного провода диаметром 0,3…0,5мм.

При указанном параметре дросселя на светодиоде можно получить напряжение до 3,8В (прямое падение напряжения на светодиоде 5730 3,4В), что достаточно для питания светодиода мощностью 1Вт. Наладка схемы заключается в подборе емкости конденсатора C1 в диапазоне ±50% по максимальной яркости светодиода. Схема работоспособна при снижении напряжения питания до 0,7В, что обеспечивает максимальное использование емкости батареи.

Если рассмотренную схему дополнить выпрямителем на диоде D1, фильтром на конденсаторе C1, и стабилитроном D2, получится маломощный блок питания, который можно применить для питания схем на ОУ или других электронных узлов. При этом индуктивность дросселя выбирается в пределах 200…350 мкГн, диод D1 с барьером Шоттки, стабилитрон D2 выбирается по напряжению питаемой схемы.

При удачном стечении обстоятельств с помощью такого преобразователя можно получить на выходе напряжение 7…12В. Если предполагается использовать преобразователь для питания только светодиодов, стабилитрон D2 можно из схемы исключить.

Все рассмотренные схемы являются простейшими источниками напряжения: ограничение тока через светодиод осуществляется примерно так же, как это делается в различных брелоках или в зажигалках со светодиодами.

Светодиод через кнопку включения, без всякого ограничительного резистора, питается от 3…4-х маленьких дисковых батареек, внутреннее сопротивление которых ограничивает ток через светодиод на безопасном уровне.

Схемы с обратной связью по току

А светодиод является, все-таки, токовым прибором. Неспроста в документации на светодиоды указывается именно прямой ток. Поэтому настоящие схемы для питания светодиодов содержат обратную связь по току: как только ток через светодиод достигает определенного значения, выходной каскад отключается от источника питания.

В точности также работают и стабилизаторы напряжения, только там обратная связь по напряжению. Ниже показана схема для питания светодиодов с токовой обратной связью.

При внимательном рассмотрении можно увидеть, что основой схемы является все тот же блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2. Транзистор VT1 является управляющим в цепи обратной связи. Обратная связь в данной схеме работает следующим образом.

Светодиоды питаются напряжением, которое накапливается на электролитическом конденсаторе. Заряд конденсатора производится через диод импульсным напряжением с коллектора транзистора VT2. Выпрямленное напряжение используется для питания светодиодов.

Ток через светодиоды проходит по следующему пути: плюсовая обкладка конденсатора, светодиоды с ограничительными резисторами, резистор токовой обратной связи (сенсор) Roc, минусовая обкладка электролитического конденсатора.

При этом на резисторе обратной связи создается падение напряжения Uoc=I*Roc, где I ток через светодиоды. При возрастании напряжения на (генаратор, все-таки, работает и заряжает конденсатор), ток через светодиоды увеличивается, а, следовательно, увеличивается и напряжение на резисторе обратной связи Roc.

Когда Uoc достигает 0,6В транзистор VT1 открывается, замыкая переход база-эмиттер транзистора VT2. Транзистор VT2 закрывается, блокинг-генератор останавливается, и перестает заряжать электролитический конденсатор. Под воздействием нагрузки конденсатор разряжается, напряжение на конденсаторе падает.

Уменьшение напряжения на конденсаторе приводит к снижению тока через светодиоды, и, как следствие, уменьшению напряжения обратной связи Uoc. Поэтому транзистор VT1 закрывается и не препятствует работе блокинг-генератора. Генератор запускается, и весь цикл повторяется снова и снова.

Изменяя сопротивление резистора обратной связи можно в широких пределах изменять ток через светодиоды. Подобные схемы называются импульсными стабилизаторами тока.

Интегральные стабилизаторы тока

В настоящее время стабилизаторы тока для светодиодов выпускаются в интегральном исполнении. В качестве примеров можно привести специализированные микросхемы ZXLD381, ZXSC300. Схемы, показанные далее, взяты из даташитов (DataSheet) этих микросхем.

На рисунке показано устройство микросхемы ZXLD381. В ней содержится генератор ШИМ (Pulse Control), датчик тока (Rsense) и выходной транзистор. Навесных деталей всего две штуки. Это светодиод LED и дроссель L1. Типовая схема включения показана на следующем рисунке. Микросхема выпускается в корпусе SOT23. Частота генерации 350КГц задается внутренними конденсаторами, изменить ее невозможно. КПД устройства 85%, запуск под нагрузкой возможен уже при напряжении питания 0,8В.

Прямое напряжение светодиода должно быть не более 3,5В, как указано в нижней строчке под рисунком. Ток через светодиод регулируется изменением индуктивности дросселя, как показано в таблице в правой части рисунка. В средней колонке указан пиковый ток, в последней колонке средний ток через светодиод. Для снижения уровня пульсаций и повышения яркости свечения возможно применение выпрямителя с фильтром.

Здесь применяется светодиод с прямым напряжением 3,5В, диод D1 высокочастотный с барьером Шоттки, конденсатор C1 желательно с низким значением эквивалентного последовательного сопротивления (low ESR). Эти требования необходимы для того, чтобы повысить общий КПД устройства, по возможности меньше греть диод и конденсатор. Выходной ток подбирается при помощи подбора индуктивности дросселя в зависимости от мощности светодиода.

Отличается от ZXLD381 тем, что не имеет внутреннего выходного транзистора и резистора-датчика тока. Такое решение позволяет значительно увеличить выходной ток устройства, а следовательно применить светодиод большей мощности.

В качестве датчика тока используется внешний резистор R1, изменением величины которого можно устанавливать требуемый ток в зависимости от типа светодиода. Расчет этого резистора производится по формулам, приведенным в даташите на микросхему ZXSC300. Здесь эти формулы приводить не будем, при необходимости несложно найти даташит и подсмотреть формулы оттуда. Выходной ток ограничивается лишь параметрами выходного транзистора.

При первом включении всех описанных схем желательно батарейку подключать через резистор сопротивлением 10Ом. Это поможет избежать гибели транзистора, если, например, неправильно подключены обмотки трансформатора. Если с этим резистором светодиод засветился, то резистор можно убирать и проводить дальнейшие настройки.

Борис Аладышкин

Светодиоды не любят колебания напряжения, это факт. Не любят они это по причине того, что светодиоды ведут себя не так как лампы или другие линейные приборы. Их ток меняется в зависимости от напряжения нелинейно, поэтому например двухкратное увеличение напряжения увеличивает ток через светодиоды далеко не в 2 раза. Из за чего они перегреваются, быстро деградируют и выходят из строя.

Большинство диодов, применяемых в автомобиле, имеют встроенное сопротивление, которое рассчитано на напряжение 12 вольт. Но напряжение бортовой сети автомобиля никогда не бывает 12 вольт (разве что с разряженным аккумулятором), плюс ко всему оно далеко не такое стабильное, как хотелось бы. Если использовать недорогие китайские диодные приборы в автомобиле без предварительной их стабилизации то они достаточно быстро начнут мигать а затем и вовсе перестанут светить.

Вот и я столкнулся с такой проблемой — светодиоды в габаритах начали мигать, так как я когда-то поленился их стабилизировать.

Существует множество готовых схем-стабилизаторов для 12-вольтовых приборов. Чаще всего на прилавках можно найти микросхему КР142ЕН8Б или подобные ей. Данная микросхема расчитана на ток до 1.5А, но для большего эффекта нужно включение с применением входных и выходных конденсаторов.

Стандартная схема предполагает применение 0.33 и 0.033мкФ конденсаторов (если память не изменяет). Но лично я решил сделать включение с применением 4-х конденсаторов: 470мкФ и 0.47мкФ на вход и соответственно в 10 раз меньшая емкость на выход. Я уже не помню, но где-то на форумах я встречал именно такое включение, решил его применить.

Чтобы все это можно было легко внедрить в авто, я решил напаять все элементы непосредственно на микросхему.

Микросхема с элементами

К микросхеме припаяны, помимо конденсаторов, два провода, соответственно вход и выход. Масса будет приходить через крепление микросхемы. Средняя нога микросхемы задействована только под ножки конденсаторов. Выводить провод от нее я не стал, так как она объединена с корпусом схемы.
Для прочности всей конструкции я решил залить все это клеем, затем завернуть в термоусадку.

Микросхемы

Микросхема и термоусадка

Готовые стабилизаторы

В автомобиле можно крепить через саморез к кузову.

Прикрепленный стабилизатор

Пост не претендует на что-то супер-мега технологичное, но мало ли кому может пригодиться 🙂

Схема включения

Вместо КР142ЕН8Б можно использовать L7812CV, схема включения аналогичная. Если взглянуть на стандартную схему и сравнить с моей то возникают вопросы “зачем именно такие емкости?”.

Поясняю: штатная схема включения подразумевает только стабилизацию напряжения, но никак не спасает от просадки (кратковременной) напряжения, поэтому в схему были введены электролиты достаточно большой емкости для сглаживания таких просадок.

По идее конечно АКБ в машине должен выполнить роль фильтра просадок напряжения, но иногда случаются просадки, которые АКБ просто не успевает уловить. Например при подаче искры на свечу зажигания через катушку проходит нехилый ток, который отлично просаживает напряжение в бортсети.

Главная » Интересные факты » Импульсный стабилизатор тока своими руками. Подключение светодиодов через стабилизатор тока

Импульсный стабилизатор напряжения: характеристики и особенности

Если вы желаете нормализовать подачу электроэнергии, тогда вам необходимо использовать импульсный стабилизатор напряжения. Это устройство способно надежно защитить ваши бытовые приборы от скачков напряжения.

Главным элементом этого стабилизатора считается регулирующий и интегрирующий элемент. Первый элемент способен нормализовать подачу напряжения. Интегрирующий элемент отвечает за накопление электроэнергии.

Импульсный стабилизатор напряжения и его принцип работы

Главным принципом работы считается то, что при закрытии электрической сети стабилизатор начнет накапливать электроэнергию. После размыкания сети накапливающий элемент выполнит передачу напряжения. Благодаря этому вы сможете избежать скачков и значительно понизить напряжение.

Накапливающий элемент может быть разным и все зависит от ряда факторов. Импульсные регуляторы могут работать двумя различными способами. Первый способ предполагает в себе использование ШИМ, а второй предполагает использование триггера Шмитта. Если вы не знаете, какие бывают стабилизаторы напряжения, тогда нужно прочесть соответствующую статью.

Стабилизатор с использованием ШИМ

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, который работает на основе ШИМ, имеет в своем составе:

Генератор.
Операционный усилитель.
Модулятор.

Работа ключа будет напрямую зависеть от напряжения. Влияние на скважность импульсов происходит с помощью частоты генератора и емкости интегратора. Когда ключ размыкается, начинается процесс передачи электричества. Также в устройстве присутствует операционный усилитель, который сравнить показатели входного и выходного напряжения и передаст их на модулятор.

Конечные импульсы могут характеризоваться отклонением скважности. Именно эти импульсы могут определять поведение ключа.

Стабилизатор с триггером Шмитта

Стабилизаторы, которые используют для своей работы триггер Шмитта, не содержат в себе большое количество элементов. Здесь главным элементом является именно триггер Шмитта, в который входит компаратор. Задачей этого устройства является сравнение напряжения.

Также следует отметить, что импульсные стабилизационные устройства могут работать только в отдельных направлениях. Они могут быть как понижающими, так и повышающими. Также можно встретить устройство, которое может изменять подачу напряжения. Если вы не знаете, зачем нужен стабилизатор напряжения, тогда нужно прочесть эту статью.

Схема понижающего импульсного стабилизационного устройства

Если разобраться детально, тогда можно понять, что схема импульсного стабилизатора состоит из:

Транзистора.
Катушки индуктивности.
Конденсатора.
Диода.
Нагрузки.
Устройства управления.

Если изучить схему этого устройства, тогда можно понять, что они могут иметь, как преимущества, так и недостатки.

Преимущества

Преимуществами импульсным стабилизаторов считаются:

Достаточно легкое достижение стабилизации.
Высокое КПД. Этого показателя удалось добиться благодаря использованию транзистора.
Значительного отсутствия чувствительности к частоте напряжения.
Включение импульсного стабилизатора всегда происходит мягко.
Устройство имеет небольшие размеры.

Недостатки

Кроме, преимуществ импульсные стабилизаторы также могут иметь и определенные недостатки. К основным из них можно отнести:

Устройство имеет высокую сложность. Здесь совмещено большое количество элементов и поэтому они могут выйти из строя.
Во время работы у стабилизатора могут возникать проблемы с перегрузкой. Это переходит из-за частого переключения.
Если возникнет поломка, тогда ликвидировать ее должен только профессионал.
Проводить настройку устройства должен только профессионал.
Если из строя выйдет тиристор, тогда на выходе вы сможете встретить проблемы с напряжением.

Сфера применения

Несмотря на сложность в работе импульсные стабилизаторы применяются практически везде. Наиболее распространенной считается сфера в радионавигационном оборудовании. Также их могут применять для телевизоров, которые имеют жидкокристаллический дисплей. Также их используют для оборудования, которое требует небольшое количество вольт.

Любой низковольтный прибор требует использования этого стабилизатора. Также их можно использовать для зарядки различных аккумуляторов.

Рекомендуем прочесть: защита электропроводки стабилизатором.

Монолитный импульсный регулятор мощностью 140 Вт упрощает регулирование постоянного тока / постоянного напряжения

LT3956 — это монолитный импульсный стабилизатор, который может генерировать выходы постоянного / постоянного напряжения в понижающей, повышающей или SEPIC топологиях в широком диапазоне входных и выходных напряжений . Благодаря входному и выходному напряжению до 80 В, прочному внутреннему переключателю на 84 В и высокой эффективности работы LT3956 может легко производить высокую мощность при небольших габаритах.

LT3956 объединяет ключевые блоки усилителя и компаратора с импульсным стабилизатором высокого тока / высокого напряжения в крошечном корпусе размером 5 мм × 6 мм.На рисунке 1 показан пример того, как мало места на плате необходимо для создания полной схемы повышения постоянного тока с постоянным напряжением, идеально подходящей для управления светодиодами, зарядки суперконденсатора или других приложений с высокой мощностью, которые требуют дополнительной защиты ограничения входного или выходного тока.

Рисунок 1. Полная схема повышения мощности, постоянного тока и постоянного напряжения

Самым большим двигателем в LT3956 является переключатель N-MOSFET с номинальным напряжением 84 В и сопротивлением 90 мОм с внутренне запрограммированным ограничением тока 3.9А (тип). Импульсный стабилизатор может питаться от источника питания до 80 В, потому что драйвер переключателя N-MOSFET, драйвер вывода PWMOUT и большинство внутренних нагрузок питаются от внутреннего линейного регулятора LDO, который преобразует V _IN в 7,15 В при условии, что V _IN поставка достаточно высока. Рабочий цикл переключателя и ток регулируются широтно-импульсным модулятором токового режима — архитектурой, которая обеспечивает быструю переходную характеристику, работу с фиксированной частотой переключения и легко стабилизируемый контур обратной связи на переменных входах и выходах.Частоту переключения можно запрограммировать от 100 кГц до 1 МГц с помощью внешнего резистора, что позволяет разработчикам оптимизировать размер компонентов и параметры производительности, такие как минимальный / максимальный рабочий цикл и эффективность.

В основе LT3956 лежит усилитель крутизны с двойной входной обратной связью (g _m), который сочетает в себе дифференциальное измерение постоянного тока со стандартной обратной связью по низкому напряжению. Переключение между этими двумя петлями происходит незаметно и предсказуемо. Контур обратной связи, работающий ближе всего к заданному значению, автоматически выбирается в качестве контура, контролирующего поток заряда в цепи компенсации R-C, подключенной к выводу V _C.Уровень напряжения на выводе V _C, в свою очередь, управляет током и продолжительностью включения переключателя. Более подробное описание работы можно найти в техническом паспорте LT3956.

На рис. 2 показан повышающий драйвер светодиода мощностью 50 Вт, который работает от входа 24 В, демонстрируя некоторые уникальные возможности этого продукта при использовании в качестве драйвера светодиода. Эта повышающая схема допускает широкий входной диапазон — от 6 В до 60 В. На нижнем уровне этого диапазона V _IN цепь не может работать слишком близко к пределу тока переключения за счет уменьшения запрограммированного тока светодиода по мере уменьшения V _IN — устанавливается резисторным делителем (R5 и R6) на Контакт CTRL.На рисунке 3 показаны КПД и ток светодиода в сравнении с V _IN. Высокая эффективность (94%) означает, что пассивное охлаждение регулятора подходит для всех, кроме самых экстремальных условий окружающей среды.

Рис. 2. Этот повышающий драйвер светодиодов мощностью 50 Вт обеспечивает широкий диапазон входных сигналов, ШИМ-регулировку яркости, защиту светодиодов и создание отчетов.

Рисунок 3. Высокий КПД 94% означает, что в преобразователе, показанном на Рисунке 2, рассеивается менее 3 Вт.

LT3956 предлагает два высокопроизводительных метода регулирования яркости: аналоговое регулирование яркости через вывод CTRL и входы считывания тока ISP / ISN, а также регулирование яркости ШИМ через вход ШИМ и выход ШИМ.

Аналоговое затемнение

Аналоговое регулирование яркости достигается за счет напряжения на выводе CTRL. Когда на выводе CTRL ниже 1,2 В, он программирует порог считывания тока от нуля до 250 мВ (тип.) С гарантированной точностью ± 3,5% при 100 мВ. Когда CTRL выше 1,2 В, порог измерения тока фиксируется на 250 мВ. При CTRL = 100 мВ (тип.) Текущий порог чувствительности устанавливается на ноль. Это встроенное смещение важно для функции, если вывод CTRL управляется резистивным делителем — нулевой запрограммированный ток может быть достигнут с ненулевым напряжением CTRL.Вывод CTRL имеет высокий импеданс, поэтому им можно управлять в самых разных конфигурациях.

ШИМ затемнение

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) тока светодиода является предпочтительным методом для достижения диммирования светового потока в широком диапазоне. На рисунке 2 показан транзистор Q1 сдвига уровня, управляющий размыкателем P-MOSFET M1 на стороне высокого напряжения. Эта конфигурация позволяет регулировать яркость ШИМ с помощью однопроводного решения для светильника — катодный ток светодиода может возвращаться на общий заземляющий провод. Фотография осциллографа формы сигнала ШИМ-диммирования (рис. 4) показывает резкое время нарастания и спада, менее 200 нс, и быструю стабилизацию тока.Хотя отключение N-MOSFET нижнего плеча на катоде является более простой и очевидной (и немного более быстрой) реализацией для этой конкретной схемы повышения с использованием LT3956, использование отключения ШИМ верхнего плеча важно для обсуждаемой стратегии защиты от повышения напряжения. ниже.

Рис. 4. Формы сигналов затемнения с усилением ШИМ для 60 В светодиодов показывают время нарастания и спада в микросекундах, а также отличное регулирование постоянного тока даже на коротких интервалах.

Светодиодные системы

часто требуют обнаружения неисправности нагрузки.Ограничение выходного напряжения в случае разомкнутой цепочки светодиодов всегда было основным требованием и достигается за счет резистивного делителя (R3 и R4) на входе FB. Если цепочка разомкнута, импульсный регулятор устанавливает напряжение V _FB на постоянное значение 1,25 В (тип.). В дополнение к усилителю g _m, который обеспечивает это постоянное регулирование напряжения, вход FB также имеет два связанных с ним компаратора фиксированной уставки. Компаратор нижней уставки активирует понижение уровня открытого коллектора VMODE, когда FB превышает 1.20В (тип.). После отключения светодиода и потери сигнала регулирования тока выход повышается до тех пор, пока не достигнет уставки регулирования постоянного напряжения. Во время этого нарастания напряжения вывод VMODE фиксируется и удерживается, указывая на то, что нагрузка светодиода разомкнута. Этот сигнал сохраняет свое состояние, когда ШИМ переходит в низкий уровень и регулятор перестает переключаться, учитывая вероятность того, что выходное напряжение может упасть ниже порогового значения без периодического обновления, обеспечиваемого переключением. Вывод VMODE быстро обновляется, когда ШИМ становится высоким.Сигнал VMODE также может указывать на то, что режим регулирования переходит от постоянного тока к постоянному напряжению, что является подходящей функцией для приложений с ограничением по току постоянного напряжения, таких как зарядные устройства аккумуляторов.

Схема повышения напряжения на рис. 2 использует вход обратной связи по напряжению (FB) уникальным образом — защищая узел LED ⁺ от сбоя на GND, сохраняя при этом все другие желательные атрибуты драйвера светодиода. Стандартная схема повышения напряжения имеет прямой путь от источника питания к выходу и, следовательно, не может пережить отказ заземления на выходе, если ток питания не ограничен.Существует ряд ситуаций, в которых может возникнуть желание защитить импульсный стабилизатор от короткого замыкания на GND анода светодиода — возможно, светильник отделен от схемы драйвера коннектором или длинным проводом, а входной источник питания является высоким. емкость аккумулятора.

LT3956 имеет функцию, обеспечивающую такую защиту. Компаратор перенапряжения FB (OVFB) является вторым компаратором на входе FB с уставкой выше, чем регулируемое напряжение V _FB. Это приводит к тому, что вывод PWMOUT переходит в низкий уровень и немедленно останавливается, когда вход FB превышает 1.31В (тип.).

Компаратор OVFB может использоваться в схеме защиты выходного заземления от неисправности (патент заявлен) для повышения. Ключевыми элементами являются P-MOSFET (M1) отключения светодиода на верхней стороне и поддерживающая его схема управления, реагирующая на сигнал PWMOUT, и схема обнаружения неисправности выходного заземления, состоящая из D2, Q2 и двух резисторов, которые подают сигнал на узел FB. Схема работает, считывая ток, протекающий в D2, когда выход закорочен, и тем самым запускает компаратор OVFB.В ответ на работу компаратора OVFB переключатель M1 стороны высокого давления поддерживается в выключенном состоянии, и переключение останавливается до тех пор, пока не будет устранено состояние отказа. На рис. 5 показана форма кривой тока в переключателе M1 во время короткого замыкания и на выходе.

Рис. 5. Новая схема предотвращает повреждение коммутационных компонентов клеммы наддува LED ⁺ на GND.

Дополнительные рекомендации по защите светодиода

Некоторые суровые условия эксплуатации вызывают переходные процессы на входном источнике питания, которые могут перегрузить усиленный выход, хотя бы на короткое время, и потенциально повредить светодиоды из-за чрезмерного тока.Чтобы прервать переключение и отключить светодиоды во время такого переходного процесса, простая дополнительная схема для входа ШИМ, показанная как разрыв на рисунке 6, отключает цепочку светодиодов и переводит коммутатор в режим ожидания, когда напряжение V _IN превышает 50 В. Схема работает путем подачи тока на вход ШИМ LT3956 от коллектора Q1, когда V _IN достаточно низкое, но отключает этот ток, когда база Q1 (установите y резистивный делитель из V _IN) превышает 6,5 В (INTV _CC минус V _BE).Когда PWM падает ниже своего порога, PWMOUT также становится низким. Гистерезис ~ 2В обеспечивается PWMOUT. Из-за высокого порога ШИМ (минимум 0,85 В перегрева) можно добавить блокирующий диод D1, чтобы сохранить возможность регулирования яркости ШИМ.

Рисунок 6. Схема перенапряжения VIN останавливает переключение и отключает нагрузку во время переходных процессов высокого входного напряжения.

LT3956 обеспечивает решение проблем рассеивания тепла, возникающих при управлении светодиодами. Высокая мощность приводит к сокращению срока службы светодиода из-за непрерывной работы при высоких температурах.Все большее число применений светодиодных модулей реализует тепловое зондирование для светодиода, обычно с использованием резистора NTC, соединенного с радиатором светодиода с термопастой. Простая схема, использующая контакты CTRL и V _REF LT3956 и резистор NTC, измеряющий температуру светодиода, создает кривую теплового снижения мощности для тока светодиода, как показано на рисунке 7.

Рис. 7. Контакты CTRL и V _REF обеспечивают снижение тепловых характеристик для повышения надежности светодиодов.

Driving LEDs отлично использует возможности LT3956, но это не единственное приложение, в котором требуется постоянное напряжение при постоянном токе.Его можно использовать для зарядки аккумуляторов и суперконденсаторов или для управления нагрузкой источника тока, например термоэлектрическим охладителем, и это лишь несколько примеров. Его можно использовать в качестве регулятора напряжения с ограничением тока на входе или выходе или в качестве регулятора тока с зажимом напряжения.

Следуя этой мысли, на рисунке 8 показано зарядное устройство SEPIC supercap, которое получает питание от фиксированного входа 24 В и имеет ограничение входного тока 1,2 А. Архитектура SEPIC выбрана по нескольким причинам: она может выполнять как повышение, так и понижение, и ей присуща внутренняя изоляция входа от выхода.Связанная катушка индуктивности выбирается по сравнению с подходом с двумя индукторами из-за меньшего размера и более дешевой схемы. Эффект магнитной связи позволяет использовать один конденсатор связи, а уровни коммутируемого тока LT3956 позволяют стратегически использовать легко доступные предложения со спаренными индукторами от основных производителей магнитных устройств.3

Рис. 8. Зарядное устройство суперконденсатора с ограниченным по току входом обеспечивает контролируемый зарядный ток в широком диапазоне выходных сигналов.

Цепь зарядки для конденсатора большой емкости (1 Ф или более) может быть найдена в системе резервного питания без батарей.Эти зарядные устройства будут потреблять энергию от некоторого индуктивного источника постоянного тока, который работает с перебоями, но доступная мощность может быть ограничена в зависимости от общего бюджета системы. Скорость заряда на выходе схемы на Рисунке 8 основана не на каком-либо таймере, а, скорее, на уровне выходного напряжения, измеряемом контактом CTRL. Ниже определенного выходного напряжения, в данном случае 22 В, входной ток ограничивается, так что импульсный регулятор поддерживается в пределах своего собственного предела тока. При более высоких выходных напряжениях порог определения внутреннего тока по умолчанию 250 мВ (тип.) Устанавливает, что входной ток не может превышать 1.2А, и выходной ток падает. При очень низких выходных напряжениях, менее 1,5 В, сеть, управляющая выводом SS LT3956, снижает частоту переключения и ограничение тока, чтобы поддерживать хороший контроль зарядного тока. Когда нагрузка находится в пределах 5% от целевого напряжения, вывод VMODE переключается, указывая на окончание режима постоянного тока и переход в режим стабилизации постоянного напряжения.

Эта схема предназначена для ситуации, когда V _IN не претерпевает значительных изменений во время нормальной работы.Процедура проектирования для схемы этого типа начинается с установки максимального предела входного тока со значением R _SENSE и пороговым значением по умолчанию 250 мВ. Следующим этапом проектирования является определение уровня V _OUT, ниже которого ток V _IN должен быть уменьшен с помощью CTRL, чтобы поддерживать средний ток переключения менее 2,5 А. Предполагая, что КПД чуть меньше 90%, установите резисторный делитель R5 и R6 так, чтобы CTRL = 1,1 В при

Значения R5 и R6 должны быть на порядок выше, чем у резистора R7.Резисторный делитель R7 и R8 настроен на обеспечение минимального напряжения на CTRL, более 125 мВ, которое необходимо для установки ненулевого значения входного тока.

LT3956 упрощает приложения для преобразования энергии, требующие регулирования как постоянного тока, так и постоянного напряжения, особенно если они ограничены площадью платы и / или длиной ведомости материалов. Его функции выбраны так, чтобы минимизировать количество внешних аналоговых блоков для этих типов приложений при сохранении гибкости.Тщательная интеграция этих компонентов в импульсный регулятор позволяет легко создавать приложения, которые в противном случае потребовали бы громоздкой комбинации множества внешних компонентов.

Повышающий инвертирующий импульсный стабилизатор постоянного тока для светодиодов HB 1,5 A

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 5 0 obj / ModDate (D: 20200811105611 + 02’00 ‘) / Производитель (Acrobat Distiller 19.0 \ (Windows \)) / Title (Повышающий инвертирующий импульсный стабилизатор постоянного тока для светодиодов HB 1.5 А) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > транслировать Acrobat Distiller 19.0 (Windows) NCP3065 — это монолитный импульсный регулятор, предназначенный для подавать постоянный ток для питания светодиодов высокой яркости. В устройство имеет очень низкое напряжение обратной связи 235 мВ (номинальное), которое используется для регулирования среднего тока светодиодной цепочки. В дополнение NCP3065 имеет широкое входное напряжение до 40 В, что позволяет ему работать. от источников питания 12 В переменного тока или 12 В постоянного тока, обычно используемых для освещения применения, а также нерегулируемые поставки, такие как свинцово-кислотные батареи.Устройство может быть настроено в топологии контроллера с добавление внешнего транзистора для поддержки более высоких токов светодиодов за пределы номинального коммутируемого тока внутреннего транзистора 1,5 А. В Регулятор переключения NCP3065 может быть настроен в понижающем режиме. (Buck) и Step-Up (boost) топологии с минимальным количеством внешние компоненты.BroadVision, Inc.2020-08-11T10: 56: 11 + 02: 002019-08-22T13: 20: 47 + 08: 002020-08-11T10: 56: 11 + 02: 00application / pdf

Constant Current Buck Повышающий инвертирующий импульсный регулятор для HB-светодиодов 1.5 А

ON Semiconductor

NCP3065 — это монолитный импульсный стабилизатор, разработанный для

обеспечивает постоянный ток для питания светодиодов высокой яркости. Модель

Устройство

имеет очень низкое напряжение обратной связи 235 мВ (номинальное), что составляет

используется для регулирования среднего тока светодиодной цепочки. Дополнительно

NCP3065 имеет широкое входное напряжение до 40 В, что позволяет ему работать

от источников питания 12 В переменного тока или 12 В постоянного тока, обычно используемых для освещения

приложений, а также нерегулируемые поставки, такие как свинцово-кислотный

батареек.Устройство может быть настроено в топологии контроллера с

Добавление внешнего транзистора для поддержки более высоких токов светодиодов

за пределы номинального коммутируемого тока внутреннего транзистора 1,5 А. Модель

Регулятор переключения

NCP3065 может быть настроен в понижающем режиме

(понижающая) и повышающая (повышающая) топологии с минимальным числом

внешних компонентов.

uuid: 18146c54-17b4-4f0d-acd3-697ce0d1d9f4uuid: b2bd84d6-b1b4-42ea-8645-49808f9c090b конечный поток эндобдж 4 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > транслировать HWrʒ_K% 1Tdɲ} K ~ \] wh

Режим переключения источника постоянного тока • Блог Electronic Hedgehog

Зачем вообще переключать режим?

Нам всем нужен импульсный источник питания во всех ситуациях.

В этой ситуации традиционный LDO требует большого радиатора на транзисторе, если выходной ток велик.

Зачем мне этот источник CC?

Что, если на этот раз мне понадобится источник постоянного тока вместо источника напряжения ?! Тем более выходное напряжение для нагрузки действительно мало, как при КЗ?

Мне поручено проектирование источника постоянного тока с максимальной мощностью 10А + для тестирования промышленных реле. Тестируемое реле имеет контактное сопротивление примерно ~ 10 мОм и способно выдерживать ток примерно 30 А.

Первые прототипы

Схемы

Вот схема моего первого прототипа.

Некоторые примечания:

1. Идея состоит в том, чтобы просто использовать большую катушку индуктивности с высокой индуктивностью, чтобы ток не менялся.

2. L / R будет определять постоянную времени. Скорость переключения должна быть выше, иначе наблюдались бы значительные колебания тока.

3. Используется полумостовая топология NMOS с верхним MOS для зарядки индуктора и нижним для синхронного тока маховика.

4. Для измерения тока используется шунтирующий резистор 5 Ом.

5. LM5106 предназначен для управления полумостовыми МОП-транзисторами.

6. Текущая шкала в основном определяется режимом ШИМ и сопротивлением дороги.

Макет

Я знаю, что это немного безумие, использовать эту ИС с двойным МОП 3 мм x 3 мм (U2), но я намеренно хотел протестировать этого маленького плохого мальчика в этом случае.

Предварительный результат

Здесь я просто замыкаю выходные концы.Удивительно, но за короткое время он выдерживает около 20 А. Ток меха ниже 10А, эта схема работает нормально. Когда ток превышает 20 А, МОП-транзисторы просто перегорают и замыкаются, как и ожидалось.

Ура! Проволока 14awg воняет!

LM2575 Простые импульсные регуляторы напряжения

Рис. 1 Фиксированный регулятор 5 В LM7525T.

by Lewis Loflin

Для любителей электроники переключение регуляторов напряжения может быть сложной задачей.Они могут быть сложными и обидчивыми. Здесь я рассмотрю простые импульсные стабилизаторы напряжения на базе 5-контактной серии LM25XX, выпускаемые рядом компаний. Они бывают как с фиксированным, так и с переменным напряжением. LM2575T рассчитан на 1 ампер, а LM2596T — на 3 ампера.

На рис. 1 показан фиксированный 5-вольтовый регулятор LM2575-5. Он состоит всего из 4 внешних компонентов с диапазоном входного напряжения до 60 вольт. Все это понижающие стабилизаторы напряжения.

Внутренняя блок-схема состоит из генератора 52 кГц, 1.Прецизионное опорное напряжение 23 В, усилитель ошибки, тепловое отключение и ограничение тока. И фиксированная, и регулируемая версии одинаковы, за исключением двух внутренних и / или внешних резисторов.

C _в — это входной шунтирующий конденсатор с низким ESR, используемый для обхода всплесков и шумов, чтобы они не влияли на выход. L1 и C _{на выходе} образуют схемы «резервуара» как фильтра, так и накопителя энергии, выходное напряжение которых определяется рабочим циклом выходного сигнала с широтно-импульсной модуляцией LM25XX.Обратная связь с выхода на контакт 4 регулирует рабочий цикл для поддержания фиксированного выходного напряжения.

D1 называется «улавливающим» диодом, который передает энергию от L1 во время отключения ШИМ на C _из. Этот диод должен быть быстродействующим диодом Шоттки. А выпрямительные диоды 1N4001 и т.п. не подойдут. Номинальный ток и напряжение D1 зависит от выходного напряжения и тока.

Для минимизации коммутационных шумов и скачков напряжения во всех импульсных источниках питания необходимы короткие выводы и толстая заземляющая пластина.Также помогает использование конденсаторов хорошего качества с низким ESR. Я обнаружил, что конденсаторы большего размера работают нормально.

Рис. 2 Блокировка под напряжением LM75XX.

Дополнительная функция: контакт 5 может использоваться микроконтроллером для включения или выключения устройства. Ov или цифровой LOW включает устройство и часто в противном случае заземляется. На рис. 2 показана базовая схема блокировки при пониженном напряжении.

Рис. 3 LM2575 ШИМ в зависимости от выходного напряжения.

См. Управление мощностью широтно-импульсной модуляции.

Все импульсные регуляторы имеют два основных режима работы: непрерывный и прерывистый. Разница между этими двумя типами связана с током индуктора, протекает ли он непрерывно или падает до нуля в течение определенного периода времени в нормальном цикле переключения. Каждый режим имеет совершенно разные рабочие характеристики, которые могут повлиять на характеристики и требования регулятора.

LM2575 (или любой из семейства Simple Switcher) может использоваться как для непрерывного, так и для прерывистого режима работы.При относительно больших токах нагрузки схема работает в непрерывном режиме (ток катушки индуктивности всегда течет), но в условиях небольшой нагрузки схема будет принудительно переведена в прерывистый режим (ток катушки индуктивности на некоторое время упадет до нуля). Такой прерывистый режим работы вполне приемлем. Для легких нагрузок (менее примерно 200 мА) может быть желательно использовать регулятор в прерывистом режиме, в первую очередь из-за более низких значений индуктивности, необходимых для прерывистого режима.

Рис. 4 Регулятор переменного напряжения LM2575-ADJ.

Когда следует использовать импульсный стабилизатор?

Если входное напряжение составляет 5 В или 3,3 В при менее 400 мА, я бы использовал непереключаемый стабилизатор LM7805 или аналогичного серийного типа. Но переход с 24 В на вольт означает, что 75% или более энергии будет потрачено впустую в виде тепла, требующего больших радиаторов и т. Д., Это вопрос стоимости или эффективности. Я измерил эффективность 82% при переходе от 17 В до 5 В с моей схемой LM2575-ADJ (рис.4), что позволяет выбрать любое напряжение в разумных пределах. Использование конденсаторов большего размера совершенно не повредит.

8.4: Импульсные регуляторы — Разработка LibreTexts

Основная причина неэффективности линейного регулятора заключается в том, что его проходной транзистор работает в линейной области. Это означает, что он постоянно видит как высокий ток, так и высокое (или, по крайней мере, умеренное) напряжение.Результат — значительное рассеивание мощности. Напротив, импульсные регуляторы полагаются на эффективность транзисторного ключа. Когда транзистор выключен, ток не течет, и, следовательно, мощность не рассеивается. Когда транзистор включен (в состоянии насыщения), течет большой ток, но напряжение на транзисторе (\ (V_ {ce (sat)} \)) очень мало. Это приводит к небольшому рассеянию мощности. Единственный раз, когда и ток, и напряжение одновременно являются относительно большими, — это интервал переключения.Этот период времени относительно короткий по сравнению со временем цикла, поэтому, опять же, рассеиваемая мощность довольно мала.

Включение и выключение проходного транзистора может быть очень эффективным, но, к сожалению, результирующие импульсы тока не подходят для большинства нагрузок. Требуется какой-то способ сглаживания импульсов до постоянного уровня постоянного тока. Один из способов сделать это — использовать катушку индуктивности / конденсатора. Эта концепция важна для импульсного регулятора.

Хотя импульсный регулятор действительно предлагает повышенную эффективность по сравнению с линейным регулятором, он не лишен недостатков.Во-первых, импульсные регуляторы имеют тенденцию быть более сложными, чем линейные. Эта сложность может превзойти преимущество эффективности, особенно для маломощных конструкций. Некоторые из более новых «однокристальных» импульсных стабилизаторов делают схему импульсного источника питания почти такой же простой, как и линейную конструкцию, поэтому эта проблема не так остра, как когда-то. Другая серьезная проблема заключается в том, что процесс переключения может создавать большой излучаемый электрический шум. Без надлежащего экранирования и аналогичных мер наведенные шумовые сигналы могут создавать серьезные помехи в близлежащих аналоговых или цифровых цепях.Несмотря на эти препятствия, импульсные источники питания получили широкое распространение в различных областях, включая питание персональных компьютеров.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Базовый импульсный регулятор.

Базовая схема импульсного регулятора показана на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). И снова устройство управления используется для регулировки входящего сигнала. В отличие от линейного регулятора выходной сигнал элемента управления представляет собой последовательность импульсов. Чтобы обеспечить плавный выход постоянного тока, последовательность импульсов проходит через цепь конденсатор / индуктор.Сердце схемы — широтно-импульсный модулятор. Эта схема создает импульсную форму волны переменного рабочего цикла, которая попеременно включает и выключает элемент управления. Рабочий цикл импульса пропорционален потребляемому току нагрузки. Низкое сопротивление нагрузки требует больших токов и, таким образом, создает последовательности импульсов с длительным временем включения. Пиковое значение импульсов будет, как правило, намного больше, чем среднее требование тока нагрузки, однако, если этот импульс тока усреднить за один цикл, результат будет равен потребляемому току нагрузки.Фактически, сеть \ (LC \) служит для интеграции импульсов тока. Это показано графически на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Поскольку меньшее сопротивление нагрузки получает пропорционально больший ток, напряжение нагрузки остается постоянным. Это показано графически на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): текущие осциллограммы.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): осциллограммы напряжения.

Из-за постоянной зарядки и разрядки компонентов \ (L \) и \ (C \) импульсные регуляторы обычно реагируют на изменения нагрузки несколько медленнее, чем линейные регуляторы.Кроме того, если частота переключающего импульса высока, требуемые размеры для \ (L \) и \ (C \) могут быть уменьшены, что приведет к уменьшению размера схемы и возможному снижению затрат. Многие импульсные регуляторы работают в диапазоне от 20 кГц до 100 кГц. Практический верхний предел скорости переключения определяется скоростью элемента управления. Устройства с быстрым временем переключения окажутся более эффективными. Силовые полевые транзисторы очень привлекательны для этого приложения из-за присущей им скорости и низких требований к приводу.Их отрицательный температурный коэффициент крутизны также помогает уменьшить проблемы теплового разгона. Для самых высоких мощностей зачастую единственным выбором являются биполярные устройства. Наконец, можно настроить множество переключателей для работы с понижением, повышением или инвертором. В качестве примера рассмотрим понижающую или понижающую конфигурацию.

Рисунок \ (\ PageIndex {4a} \): Базовый понижающий импульсный регулятор. а. \ (Q \) on: Источник подает ток и заряжает индуктор.

Блок-схема понижающего импульсного регулятора показана на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).Вот как это работает: когда транзистор \ (Q \) включен, ток течет через \ (Q \), \ (L \) и нагрузку. Ток индуктора нарастает со скоростью, равной напряжению индуктора, деленному на индуктивность. Напряжение индуктора равно входному напряжению за вычетом напряжения нагрузки и потенциала насыщения транзистора. Пока \ (L \) заряжается (т.е. \ (I_L

Рисунок \ (\ PageIndex {4b} \): Базовый понижающий импульсный регулятор (продолжение). б. \ (Q \) off: индуктор подает ток

Значения для \ (C \) и \ (L \) зависят от входного и выходного напряжений, желаемого выходного тока, частоты переключения и характеристик используемой схемы переключения.Производители обычно предоставляют справочные таблицы и диаграммы для соответствующих значений и / или формул. Раньше коммутационные ИС содержали необходимые базовые компоненты и требовали лишь небольшого количества внешних схем. Новейшие ИС могут быть сконфигурированы не более чем с тремя или четырьмя внешними пассивными частями.

Одним из примеров регулятора режима переключения является LM3578A. Функциональная схема внутренней работы этой ИС показана на рисунке \ (\ PageIndex {5} \). Логические элементы И, компаратор, генератор и связанные с ними защелки вместе образуют широтно-импульсный модулятор.Обратите внимание, что эта схема включает в себя внутренний опорный транзистор и переключающий транзистор средней мощности. Доступны термическое отключение и ограничение тока. Схема будет работать при входных напряжениях до 40 В и может выдавать выходные токи до 750 мА. Максимальная частота коммутации 100 кГц. С этим устройством возможны повышающие, понижающие и инверторные конфигурации. Чтобы последовательность проектирования была максимально быстрой, производитель приложил схему проектирования. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {6} \).Как и практически все узкоспециализированные ИС, конкретные конструктивные уравнения применимы только к конкретным устройствам и, вероятно, не могут использоваться с ИС, которые выполняют аналогичные функции. Следовательно, не рекомендуется запоминать эти формулы!

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Эквивалентная схема LM3578. Перепечатано с любезного разрешения Texas Instrutments

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Расчетная диаграмма LM3578. Перепечатано с любезного разрешения Texas Instrutments

Понижающий регулятор, использующий LM3578A, показан на рисунке \ (\ PageIndex {7} \).\ (C_1 \) — конденсатор выбора частоты, его можно найти в таблице производителя. \ (C_3 \) необходимо для непрерывной работы и обычно составляет от 10 до 30 пФ. \ (D_1 \) должен быть выпрямителем типа Шоттки. \ (R_1 \) и \ (R_2 \) задают коэффициент понижения (они функционально такие же, как \ (R_f \) и \ (R_i \) в предыдущей работе). \ (R_3 \) устанавливает текущий предел. Наконец, \ (L_1 \) и \ (C_2 \) используются для окончательной выходной фильтрации.

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Понижающий регулятор с использованием LM3578.2 В_ {дюйм} В_ {рябь} L_1} \ notag \]

\ [L_1 = V_ {out} \ frac {V_ {in} — V_ {out}} {\ Delta I_ {out} V_ {in} f} \ notag \]

\ [\ Delta I_ {out} = 2 I_ {out} \ Discontinuity \ Factor \ text {(обычно 0,2)} \ notag \]

Где \ (I_ {sw (max)} \) — максимальный ток через переключающий элемент, а \ (V_ {пульсация} \) — в вольтах от пика к пику. Некоторые значения можно найти с помощью метода поисковой диаграммы, показанного на рисунке \ (\ PageIndex {6} \).

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Используя LM3578A, спроектируйте понижающий стабилизатор, который подает 12 В от источника 20 В с током нагрузки 200 мА.Используйте частоту генератора 50 кГц и коэффициент неоднородности 0,2 (20%). Пульсация должна быть не более 40 мВ.

Сначала определите значения \ (R_1 \) и \ (R_2 \). \ (R_2 \) выбрано произвольно при 10 k \ (\ Omega \).

\ [V_ {out} = \ frac {R_1} {R_2} +1 \ text {(в вольтах)} \ notag \]

\ [R_1 = R_2 (V_ {out} — 1V) \ notag \]

\ [R_1 = 10к (12 В − 1 В) \ notag \]

\ [R_1 = 110 к \ нотаг \]

\ [R_3 = \ frac {0.11V} {I_ {sw (max)}} \ notag \]

\ [R_3 = \ frac {0.11 В} {0,75 А} \ notag \]

\ [R_3 = 0,15 \ Omega \ notag \]

Обратите внимание, что \ (R_3 \) всегда будет 0,15 \ (\ Omega \) для этой схемы из

По графику осциллятора \ (C_1 \) оценивается в 1700 пФ, а \ (C_3 \) установлено равным 20 пФ, как рекомендовано производителем.

\ [\ Delta I_ {out} = 2 I_ {out} \ Discontinuity \ Factor \ notag \]

\ [\ Delta I_ {out} = 2 \ раз 200 мА \ раз 0,2 \ notag \]

\ [\ Delta I_ {out} = 80 мА \ notag \]

\ [L_1 = V_ {out} \ frac {V_ {in} −V_ {out}} {\ Delta I_ {out} V_ {in} f} \ notag \]

\ [L_1 = 12 В \ times \ frac {20 В — 12 В} {80 мА \ раз 20 В \ раз 50 кГц} \ notag \]

\ [L_1 = 1.2 \ раз 20 В \ раз 40 мВ \ раз 1,2 мГн} \ notag \]

\ [C_2 \ geq 5 \ mu F \ notag \]

Чтобы быть консервативным, \ (C_2 \) обычно устанавливается немного выше, поэтому можно использовать стандартные 33 \ (\ mu \) F или 47 \ (\ mu \) F.

Базовый инвертирующий переключатель показан на рисунке \ (\ PageIndex {8} \). Эта схема создает отрицательный выходной потенциал из положительного входа. Он работает следующим образом: когда транзисторный ключ закрыт, индуктор L заряжается. Диод \ (D \) имеет обратное смещение, так как его анод отрицательный.Когда переключатель размыкается, коллапсирующее поле индуктора вызывает его появление как источник противоположной полярности. Диод смещен в прямом направлении, потому что его катод теперь вынужден быть ниже анода. Теперь индуктор может подавать ток на нагрузку. В конце концов, катушка индуктивности разрядится до такой степени, что транзисторный ключ снова включится. Пока катушка индуктивности заряжается, конденсатор \ (C \) будет обеспечивать ток нагрузки. Процесс повторяется, поддерживая постоянный выходной потенциал.

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Базовый инвертирующий переключатель. а. \ (Q \) on: индуктор заряжается от источника (вверху). б. \ (Q \) off: индуктор подает ток (внизу).

Базовый повышающий переключатель показан на рисунке \ (\ PageIndex {9} \). Этот вариант используется, когда требуется потенциал, превышающий входной, например, получение 15 В от существующего источника 5 В. Вот как работает схема: когда транзисторный ключ закрыт, индуктор \ (L \) заряжается. В это время конденсатор \ (C \) выдает ток нагрузки.Поскольку выходной потенциал будет намного выше, чем напряжение насыщения транзисторного ключа, диод \ (D \) будет иметь обратное смещение. Когда транзистор выключается, магнитное поле катушки индуктивности схлопывается, в результате чего катушка индуктивности выступает в качестве источника. Этот потенциал добавляется к потенциалу источника возбуждения, поскольку эти два элемента включены последовательно. Это комбинированное напряжение и есть то, что видит нагрузка; следовательно, напряжение нагрузки больше, чем у источника возбуждения. В конце концов, катушка индуктивности разряжается до точки, в которой транзистор снова включается, тем самым смещая диод в обратном направлении и заряжая \ (L \).Конденсатор будет продолжать подавать ток нагрузки в это время. Этот процесс будет продолжаться таким же образом, производя желаемое выходное напряжение.

Рисунок \ (\ PageIndex {9a} \): Базовый повышающий импульсный регулятор. \ (Q \) on: Источник заряжает индуктор.

Рисунок \ (\ PageIndex {9b} \): Базовый повышающий импульсный регулятор. \ (Q \) off: индуктор подает ток.

Для форм повышения и инвертора используются другие наборы уравнений для LM3578A.Хотя последовательность проектирования, конечно, не так проста, как в схемах линейного регулятора, это определенно не является серьезным мероприятием. Если 750 мА недостаточно, к LM3578A можно добавить внешний проходной транзистор. Другие микросхемы импульсных стабилизаторов доступны от разных производителей. Каждый блок работает по одному и тому же основному принципу, но реализация проекта может идти по совершенно разным маршрутам. Для каждой модели необходимо обращаться к конкретным техническим паспортам устройств.

Для конкретных приложений некоторые производители предлагают импульсные регуляторы, которые практически заменяют базовые 3-контактные линейные регуляторы. Однако эти устройства не так гибки, как обычные ИС импульсного стабилизатора. Хороший пример — регулятор LM2576. Это понижающий стабилизатор с выходом 3 А (т. Е. Только в понижающем режиме). Он доступен с различными выходными потенциалами от 3,3 В до 15 В. Также доступна регулируемая версия. Блок-схема и типовая схема показаны на рисунке \ (\ PageIndex {10} \).Как видите, для типичной конструкции с фиксированным выходом требуется минимум внешних компонентов: 2 конденсатора, катушка индуктивности и диод. К другим членам этого семейства относятся понижающий регулятор LM2574 на 0,5 А и повышающий регулятор LM2577.

Рисунок \ (\ PageIndex {10} \): импульсный стабилизатор LM2576. Перепечатано с любезного разрешения Texas Instrutments

. ИС импульсного стабилизатора напряжения

| FAQ

Какова функция импульсного регулятора напряжения IC?

Импульсный стабилизатор напряжения принимает входное постоянное напряжение и преобразует его в коммутируемое напряжение, которое может достигать диапазона МГц.Затем он преобразует коммутируемое напряжение в выход постоянного тока с помощью выпрямителя и фильтра нижних частот. Поскольку коммутируемое напряжение присутствует только часть времени, операция переключения приводит к более высокой эффективности, чем это возможно с линейным регулятором, который всегда включен. Используя обратную связь по выходному напряжению, этот регулятор генерирует фиксированное выходное напряжение, которое остается постоянным независимо от изменений его входного напряжения или условий нагрузки. Существует два основных типа управления импульсными регуляторами: широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и гистерезис.

Что такое импульсный регулятор ШИМ?

В импульсном регуляторе PWM (, рис. 1, ) входное напряжение возвращается на контроллер PWM, который изменяет продолжительность включения переключателя питания (рабочий цикл), чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение. Выходные полевые МОП-транзисторы для импульсных регуляторов могут быть либо встроенными (на кристалле), либо внешними по отношению к ИС.

Как частота коммутации влияет на конструкцию ШИМ-регулятора?

Более высокие частоты переключения означают, что в регуляторе напряжения можно использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера.Более высокая частота переключения также может означать более высокие потери переключения и более высокий уровень шума в цепи.

Что такое гистерезисный импульсный регулятор?

Базовый гистерезисный регулятор, показанный на Рис. 2 — другой тип импульсного регулятора. Он состоит из компаратора с входным гистерезисом, который сравнивает выходное напряжение обратной связи с опорным напряжением. Когда напряжение обратной связи превышает опорное напряжение, выход компаратора становится низким, что выключает понижающий переключатель MOSFET.Переключатель остается выключенным до тех пор, пока напряжение обратной связи не упадет ниже опорного напряжения гистерезиса. Затем на выходе компаратора устанавливается высокий уровень, включается переключатель и снова повышается выходное напряжение.

Каковы характеристики гистерезисного регулятора переключения?

В гистерезисном регуляторе нет усилителя ошибки напряжения, поэтому его реакция на любое изменение тока нагрузки или входного напряжения практически мгновенно. Таким образом, гистерезисный регулятор представляет собой самый быстрый способ управления преобразователем постоянного тока.Недостатком обычного гистерезисного регулятора является то, что его частота изменяется пропорционально ESR выходного конденсатора. Поскольку начальное значение часто плохо контролируется, а ESR электролитических конденсаторов также изменяется с температурой и возрастом, практические изменения ESR могут легко привести к изменениям частоты.

Что такое гистерезисный преобразователь постоянного времени?

Преобразователь постоянной времени включения (COT) представляет собой разновидность базового гистерезисного преобразователя.В схеме управления COT преобразователь подает сигнал обратной связи на компаратор, а не на усилитель ошибки. Он не требует компенсации контура, что приводит к очень быстрому переходному отклику нагрузки.

Какие бывают топологии импульсных регуляторов?

Существует три топологии: понижающая (понижающая), повышающая (повышающая) и понижающая-повышающая (повышающая / понижающая). Другие топологии включают обратноходовой, SEPIC, Cuk, двухтактный, прямой, полный мост и полумост.

Какие потери возникают в импульсном регуляторе?

Потери мощности возникают из-за мощности, необходимой для включения и выключения полевого МОП-транзистора.Драйвер MOSFET должен нести эту потерю. Кроме того, полевому МОП-транзистору требуется конечное время для переключения из состояния проводимости в состояние непроводимости. Следовательно, потеря мощности будет связана с этой активностью в самом MOSFET. В этих потерях преобладают заряд затвора полевого МОП-транзистора и возможности привода, по сути, энергия, необходимая для заряда и разряда емкости затвора полевого МОП-транзистора между пороговым напряжением и напряжением затвора.

Какие проектные характеристики важны для ИС регулятора напряжения?

Основные параметры включают входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток.В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, такие как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами линейного регулятора являются падение напряжения, коэффициент подавления напряжения источника питания (PSRR) и выходной шум.

Имеются ли дополнительные функции микросхемы стабилизатора напряжения?

Некоторые микросхемы регуляторов напряжения имеют функцию ограничения, которая изменяет выходное напряжение соответствующего источника питания в большую или меньшую сторону, что позволяет увидеть влияние изменений выходного сигнала источника питания на систему.Еще одной особенностью ИС регулятора напряжения является отслеживание выходного напряжения, которое заставляет выходное напряжение одного источника питания отслеживать выходное напряжение другого источника питания после запуска.

Может ли ИС регулятора напряжения управлять своим входным током при запуске?

Функция плавного пуска снижает переходные процессы входного тока и предотвращает выброс выходного напряжения при включении или возобновлении работы после отключения, перегрузки, короткого замыкания или перегрузки.

Каковы обычные области применения линейных и импульсных регуляторов?

Рассеиваемая мощность линейного регулятора прямо пропорциональна его выходному току для данного входного и выходного напряжения, поэтому типичный КПД может быть 50% или даже ниже.Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достичь КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного регулятора намного ниже, чем импульсный стабилизатор с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Обычно импульсный регулятор может управлять более высокими токовыми нагрузками, чем линейный регулятор.

Какие типичные коммерчески доступные ИС импульсного стабилизатора?

Синхронный понижающий преобразователь постоянного тока с ШИМ, 9 А, со встроенным индуктором и программируемым выводом выходного напряжения EN5395QI компании

Enpirion — это синхронная ИС с программируемыми выводами, со встроенными силовыми MOSFET-переключателями и встроенным индуктором.Номинальный диапазон входного напряжения составляет 2,375-5,5 В. Выход может быть установлен на общие предварительно заданные напряжения, подключив соответствующие комбинации трех выводов выбора напряжения к земле. Контур управления с обратной связью является режимом напряжения типа 3, и в его части используется топология ШИМ с низким уровнем шума. Этот преобразователь может потреблять до 9 А на выходе. Рабочая частота 5 МГц позволяет использовать выходные конденсаторы небольшого размера.

EN5395QI имеет схему плавного пуска, которая ограничивает пусковой ток при включении преобразователя.Флаг Power Good указывает, находится ли выходное напряжение в пределах от 90% до 120% от запрограммированного напряжения.

ИС имеет следующие функции защиты: программируемая защита от перегрузки по току (для защиты ИС от чрезмерного тока нагрузки), тепловое отключение с гистерезисом, защита от перенапряжения и блокировка минимального напряжения (UVLO), которая отключает выход преобразователя, когда входное напряжение меньше чем примерно 2,2 В.

Контакт ENABLE позволяет выключить устройство или разрешить нормальную работу.Низкий логический уровень отключит преобразователь и вызовет его отключение. Высокий логический уровень позволит преобразователю перейти в нормальный режим работы. Когда на контакте ENABLE установлен высокий уровень, устройство будет проходить нормальный плавный запуск.

EN5395 имеет внутреннюю компенсацию и оптимизирован для использования с выходной емкостью около 100 мкФ и обеспечивает отличную полосу пропускания контура и переходные характеристики для большинства приложений. Работа в режиме напряжения обеспечивает высокую помехозащищенность при небольшой нагрузке. В некоторых случаях могут потребоваться изменения компенсации.EN5395QI обеспечивает доступ к внутренней компенсационной сети для настройки.

Вход 3-24 В, 8 А, высокоэффективный интегрированный синхронный понижающий стабилизатор

FAN2108 TinyBuckTM компании

Fairchild Semiconductor — это высокоэффективный синхронный понижающий стабилизатор с ШИМ-управлением и малой занимаемой площадью 8А. Он содержит как синхронные полевые МОП-транзисторы, так и контроллер / драйвер с оптимизированными межсоединениями в одном корпусе, что позволяет разработчикам решать сильноточные требования на небольшой площади с минимальным количеством внешних компонентов.Внешняя компенсация, программируемая частота переключения и функции ограничения тока позволяют оптимизировать конструкцию и обеспечить гибкость. Модулятор режима суммирования тока использует измерение тока без потерь для обратной связи по току и защиты от перегрузки по току. Прямая связь по напряжению помогает работать в широком диапазоне входных напряжений.

Усовершенствованный процесс питания BiCMOS от Fairchild в сочетании с внутренними МОП-транзисторами с низким RDS (ON) и термически эффективным корпусом MLP обеспечивает возможность рассеивания большой мощности в небольшом корпусе.

Защита от перенапряжения, пониженного напряжения и теплового отключения помогает защитить устройство от повреждений в условиях неисправности. FAN2108 предотвращает предварительно смещенный выходной разряд во время запуска в приложениях с точкой нагрузки.

Контроллер обратного хода в ThinSOT Работает при 150 ° C

Показан на Рис. 3 — это H-Grade версия LTC3803 от Linear Technology, контроллер постоянного тока с обратным ходом в токовом режиме в 6-выводном корпусе ThinSOT ™. Благодаря пусковому току 40 мкА и току покоя 240 мкА, устройство позволяет использовать входной резистор большого номинала и конденсатор малой емкости для малой рассеиваемой мощности и быстрого запуска источника питания.LTC3803H содержит все необходимые функции для разработки высокоэффективного несимметричного изолированного или неизолированного обратного преобразователя, идеально подходящего для автомобильных, промышленных, телекоммуникационных, Power-over-Ethernet и систем передачи данных.

Благодаря регулируемой компенсации крутизны, источник питания на базе LTC3803H обеспечивает быструю переходную характеристику с минимальной выходной емкостью. Постоянная рабочая частота 200 кГц поддерживается вплоть до очень легких нагрузок, что приводит к меньшему генерированию низкочастотного шума в широком диапазоне токов нагрузки.Встроенная функция плавного пуска снижает пусковой ток, уменьшая выбросы выходного напряжения. LTC3803H может питаться от входов от 9 В до 75 В через последовательный резистор, соединенный с внутренним шунтирующим стабилизатором IC, что делает его идеальным для приложений с входным диапазоном 4: 1. Порог считывания тока 100 мВ позволяет использовать очень малый резистор считывания тока даже при высоких уровнях мощности, обеспечивая высокий КПД.
Версия H-Grade прошла производственные испытания и гарантирована в диапазоне рабочих температур перехода от -40 ° C до 150 ° C, что делает ее идеальной для применения в широком диапазоне температур.Версии E- и I-Grade рассчитаны на максимальную температуру перехода 85 ° C и 125 ° C соответственно.

Контроллер понижающей коммутации постоянного времени, 42 В

LM25085 компании

National Semiconductor представляет собой понижающий (понижающий) DC-DC контроллер на полевых транзисторах, использующий принцип управления с постоянной продолжительностью включения (COT), который является разновидностью базового гистерезисного преобразователя. Диапазон входного рабочего напряжения LM25085 составляет от 4,5 В до 42 В. Использование внешнего PFET в этом понижающем стабилизаторе значительно упрощает требования к управлению затвором и позволяет работать со 100% -ным рабочим циклом, чтобы расширить диапазон регулирования при работе при низком входном напряжении.Однако транзисторы PFET обычно имеют более высокое сопротивление в открытом состоянии и заряд затвора по сравнению с транзисторами NFET аналогичного номинала. Принятие во внимание доступных полевых транзисторов, диапазона входного напряжения, возможности управления затвором LM25085 и теплового сопротивления указывает на верхний предел 10А для тока нагрузки для приложений LM25085.

Постоянное своевременное управление реализуется с помощью одноразового своевременного сигнала, который запускается сигналом обратной связи. Во время отключения, когда PFET (Q1) выключен, ток нагрузки подается индуктивностью и выходным конденсатором.Когда выходное напряжение падает, напряжение на входе компаратора обратной связи (FB) падает ниже порога регулирования. Когда это происходит, Q1 включается на период однократного импульса, который определяется входным напряжением (VIN) и резистором RT. Во время включения увеличивающийся ток катушки индуктивности увеличивает напряжение на FB выше порога компаратора обратной связи.

LM25085 доступен как в 8-выводном корпусе MSOP, так и в 8-выводном корпусе LLP с открытой площадкой для отвода тепла.Также доступен 8-контактный корпус MSOP без открытой контактной площадки.

Регулятор переключения

— обзор

Регуляторы переключения: теория и практика (5)

В данном руководстве по проектированию подробно обсуждаются все стандартные конфигурации переключения для LT1070, включая понижающий, повышающий, обратный, прямой и обратный. инвертирование и «Cuk.» Руководство включает исчерпывающую информацию о LT1070, внешних компонентах, используемых с ним, а также полные формулы для расчета значений компонентов.

Импульсные регуляторы для поэтов (6)

Это учебное пособие по конструкции импульсных регуляторов с подзаголовком «Мягкое руководство для трепещущих». Текст предполагает отсутствие опыта проектирования импульсных регуляторов, не содержит уравнений и не требует конструкции индуктора для построения описанных схем. Подробные конструкции включают обратную связь, изолированную связь, автономную связь и другие. В прилагаемых разделах рассматриваются компоненты, методы измерения и этапы разработки рабочей схемы.

Понижающие импульсные регуляторы (7)

Обсуждается LT1074, простая в использовании ИС понижающего регулятора. Основные концепции и схемы описаны вместе с более сложными приложениями. Шесть добавленных разделов охватывают детали схемы LT1074, выбор катушки индуктивности и дискретных компонентов, методы измерения тока, соображения эффективности и другие темы.

Монолитный импульсный стабилизатор с выходным шумом 100 мкВ (8)

В этой публикации подробно описаны схемы и особенности применения малошумящего импульсного стабилизатора LT1533.Представлены одиннадцать схем преобразователя постоянного / постоянного тока, некоторые из которых предлагают выходной шум <100 мкВ в полосе пропускания 100 МГц. В учебных разделах подробно описывается конструкция DC / DC с низким уровнем шума, методы измерения, измерения и компоновки, а также выбор магнитных устройств. (9) ток до 40А на нагрузку, состоящую из четырех ПЛИС.Это до 60 Вт мощности, которая должна подаваться на небольшую площадь с минимально возможным профилем (высотой), чтобы обеспечить постоянный поток воздуха для охлаждения. Источник питания должен был монтироваться на поверхность и работать с достаточно высокой эффективностью, чтобы свести к минимуму рассеивание тепла. Он также требовал максимально простого решения, чтобы его время можно было посвятить более сложным задачам. Помимо точных электрических характеристик, это решение должно было быстро отводить тепло, генерируемое при преобразовании постоянного тока в постоянный, чтобы цепь и находящиеся поблизости ИС не перегревались.Такое решение требует инновационного дизайна, отвечающего следующим критериям:

1.: Очень низкий профиль, обеспечивающий эффективный воздушный поток и предотвращающий тепловую тень от окружающих ИС
2.: Высокая эффективность для минимизации рассеивания тепла
3.: Возможность разделения тока для равномерного распределения тепла для устранения горячих точек и минимизации или устранения необходимости в радиаторах
4.: Полная цепь постоянного / постоянного тока в корпусе для поверхностного монтажа, который включает Контроллер постоянного / постоянного тока, полевые МОП-транзисторы, катушка индуктивности, конденсаторы и схема компенсации для быстрого и простого решения В предыдущем примечании к применению мы обсудили схему и электрические характеристики компактного и низкопрофильного 48A, 1.Регулятор 5 В постоянного / постоянного тока для конструкции с четырьмя ПЛИС. Новый подход использует четыре регулятора DC / DC μModule ^® параллельно для увеличения выходного тока при равном распределении тока между каждым устройством. Это решение основано на точном распределении тока этих регуляторов μModule для предотвращения горячих точек за счет равномерного рассеивания тепла по компактной поверхности. Каждый микроконтроллер постоянного / постоянного тока представляет собой полный блок питания со встроенной катушкой индуктивности, контроллером постоянного / постоянного тока, полевыми МОП-транзисторами, схемой компенсации и входными / выходными байпасными конденсаторами.Он занимает площадь платы всего 15 × 15 мм и имеет низкий профиль (высоту) всего 2,8 мм. Этот низкий профиль позволяет воздуху плавно течь по всему контуру. Более того, это решение не отбрасывает тепловую тень на окружающие его компоненты, что дополнительно способствует оптимизации тепловых характеристик всей системы.; Отказы в импульсных регуляторах, вызванные временем включения диодов (11); Большинство разработчиков схем знакомы с динамическими характеристиками диодов, такими как накопление заряда, зависящая от напряжения емкость и время обратного восстановления.
No related posts.

Стабилизат