Стабилизатор напряжения с регулировкой — выходное напряжение
Простому обывателю при вводе запроса по стабилизаторам в поисковике сразу бросятся в глаза хвалебные или ругательные отзывы о производителях, куча брендов зарубежных стран. А также то, как в активных обсуждениях на многочисленных форумах опытные сподвижники продукции, представляясь в образе обычного пользователя, пытаются давать доверчивым читателям «правильные» советы к приобретению дорогого и ненужного им товара.
Такой массовой неразберихе соответствует жестокая конкуренция, не терпящая в бизнесе просиживания штанов с ожиданием завальных заказов, и активный поиск мечущихся в выборе теоретически неподкованных клиентов. У последних сразу же возникает мысль, что все регуляторы однотипные, и лишь отличаются по стоимости, габаритам и внешнему дизайну устройства. Однако картина в корне обманчива.
Основными различиями в стабилизаторах являются:
- функциональная начинка;
- рабочий диапазон,
- качество,
- тип исполнения.
Об одной функциональной особенности и пойдёт речь в этой статье.
Что такое стабилизатор напряжения с регулировкой?
Полвека назад для регулировки напряжения использовались автотрансформаторы с ручным управлением. Нужно было неустанно отслеживать показатели на стрелочном циферблате либо светящейся линейке прибора, и, по мере необходимости, самостоятельно выставлять номинальное значение. Сегодня такую коррекцию стабилизаторы с плавной регулировкой осуществляют абсолютно автоматически. Мы к этому еще вернёмся, а пока вспомним о простейших аналогах и том, с чего всё начиналось.
ЛАТРы и последующая их эволюция
Помните, в советские времена широко использовались лабораторные стенды с автотрансформаторами – ЛАТРами с ручной регулировкой? Основным применением их было – лабораторные задания в рамках школьного курса по физике и вузовской телемеханики, где требовалось получить на выходе точную величину нестандартных параметров. Из категории экспериментальных ЛАТРы незаметно перекочевали в образ бытовой техники.
Одно время их можно было видеть при телевизорах, в настоящее же время их использование стало очень многообразным – от разных технологических процессов (в птицеводстве, ремонтных мастерских, стоматологии и т. п.) до устройств на 110 В. На ЛАТРе довольно просто устанавливается и не такой показатель сети.
Существуют ЛАТРы с рабочими пределами 0–250 В, и, более того, до 300 В. Чем больше порог, тем больше дополнительной мощности у прибора, позволяющей с низких значений подниматься до высоких нагрузок. Нужно понимать, что лабораторному автотрансформатору вручную задаётся такой режим, который нужен. Тем самым устанавливается дополнительный диапазон входного напряжения – так называемая дельта.
К примеру, до удалённой розетки из-за сетевого падения доходят только 200 В. При установке ЛАТРа, поворотом ручки управления можно получить на выходе 220 В. «Дельта» в этом случае будет равна 20 В. При дальнейшем падении напряжения до 180 В, ЛАТР добавит лишь выставленную «дельту» в 20 В, и на выходе можно будет получить не более, чем 180+20=200 В.
Для удобства и наблюдения аппараты позже стали выпускаться с жидкокристаллическим дисплеем, позволяющим регулировать технические показатели прибора уже с более высокой точностью. Теперь, если требуется плавная стабилизация напряжения в 220 В, рекомендуется применение таких устройств, как:
- стабилизатор с регулировкой выходного напряжения;
- стабилизатор с регулировкой выходного тока.
Приборы с такими названиями нередко встречаются в электрических схемах. Возникают вопросы: какая разница между ними и как они работают?
Экскурс в теорию
Напряжение сети, предназначенное для электропитания, может иметь значительные колебания, ухудшающие работу различной техники. В сетях переменного тока встречаются перепады двух видов: краткосрочные и многочасовые. И те и другие изменения негативно сказываются на работе техники. Есть устройства, которые вообще не способны работать без стабилизации параметров, к ним относятся лампы бегущей волны, электронные вольтметры, осциллографы и т. д.
Стабилизаторы с регулировкой напряжения – это аппараты с функцией поддерживания напряжения на нагрузке с нужной точностью при изменении сопротивления нагрузки и параметров сети в заданном диапазоне.
Стабилизаторы с регулировкой тока при тех же изменениях поддерживают в нагрузке с необходимой точностью величину заданного тока. Стабилизаторы одновременно с главными своими функциями осуществляют также сглаживание пульсаций.
Основные параметры
Качеством работы регуляторов в основном служат такие технические показатели, как:
- Стабилизирующий коэффициент, вытекающий из отношения изменений напряжения на входе и выходе
- Показатель нестабильности
- Внутреннее сопротивление
- Коэффициент выравнивания всплесков
Коэффициент полезного действия определяется для всех типов стабилизаторов по отношению входной и выходной активных мощностей равен
Функции приборов
Диапазон входного напряжения
Наряду с точностью стабилизации, является важнейшей его характеристикой. Этот диапазон делится на две категории:
- рабочий с обеспечением заявленной величины стабилизации, к примеру, 220±5%;
- предельный с сохранением работоспособности при напряжении на выходе, отличающемся от заявленного значения в большей или меньшей степени до 15-18%.
При выходе параметров за рамки предельного, устройство отключает питание, оставаясь в сети для контроля и возможности введения техники вновь в работу при возвращении сети электроснабжения в заданный диапазон.
Системный контроль параметров
В случае выхода корректора из строя или резкого подъёма входного напряжения такая система отключает приборы от нормализатора и предотвращает их выход из строя.
Регулировка выходного напряжения
Некоторые модели имеют возможность регулирования выходного напряжения в пределах 210–230 В, что помогает решить одновременно несколько задач:
- возможность установить на выходе стабилизатора западные стандарты напряжения 230 В для импортного электрооборудования. Без такой функции стабилизатор постоянно будет выходить за заданный для подобных приборов нижний диапазон напряжения, что может вызвать сбой в их работе;
- для ламп накаливания лучшим решением будет установка напряжения примерно 210 В, что существенно продлит срок их службы. На силу светового потока ламп это никак не повлияет – пределы останутся такими же, какие заявлены изготовителем.
Еще раз кратко об отличиях
Известны три вида стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения: понижающие, повышающие и всеядные. Наиболее интересными являются последние. Независимо от входного, на выходе можно получить необходимое значение напряжения.
Всеядный импульсник как будто не замечает, какое напряжение на входе – ниже или выше требуемого. Аппарат автоматически переключает режимы с повышением или понижением напряжения и удерживает заданное значение на выходе. Помимо этого, такое устройство почти не нагревается.
Пока всё понятно. А как быть со стабилизатором с регулировкой выходного тока? Не станем открывать Америку, если скажем, что такой аппарат нормализует ток. Внешне это устройство напоминает импульсный стабилизатор. Если в паспорте прибора указано значение выходного тока, то именно такой ток и будет. Выходное же напряжение можно изменять в зависимости от нужного значения для потребителя.
Не углубляясь слишком в теорию, просто заметим, что напряжение не требуется регулировать, аппарат сам сделает все исходя из нужд потребителя. С отличиями вроде бы разобрались.
Часто при подключении нагрузки стоит задача, выполнить контроль именно значения тока. Стабилизатором с регулировкой тока, чтобы такая техника не сгорела, ограничивается ток. Следует понимать, что у регуляторов устанавливается пороговое значение тока. После определённого предела приборы начнут нагреваться, и придётся покупать более мощное устройство. Понятно, что при росте тепловыделения, КПД уменьшается.
А насколько это всё нужно-то?
Выбор между регуляторами определяется тем, какой требуется инструмент для облегчения работы или решения определенного круга задач.
Стабилизаторы с регулировкой тока, в отличие от устройств с регулировкой напряжения, нормализуют выходной ток, при этом корректируя напряжение на выходе так, чтобы ток для нагрузки в любой момент оставался одинаковый. Именно в этом заключается основное отличие аппаратов. Путать их между собой не следует, чтобы это не привело к выходу из строя техники.
Обозначение | Прототип | Функциональное назначение | Категория качества | Корпус | ||
---|---|---|---|---|---|---|
1326ПН1Т | LM2595-5.0 | Микросхемы импульсных понижающих преобразователей с фиксированными выходными напряжениями. Выходной ток – IВЫХ ≤ 1.0А Частота генерирования, кГц – fГЕН = 110 ÷ 180 Выходное напряжение – Uo = 5.0В ± 4% в диапазоне рабочих температур (25 ± 10) °С | ВП | 4116. 8-3 | ||
1326ПН1Т1 | LM2595-5.0 | Микросхемы импульсных понижающих преобразователей с фиксированным выходным напряжением и регулируемым выходным напряжением Входное напряжение – UI = 10В ÷ 35В Выходной ток – Io ≤ 1.0А Частота генерирования, кГц – fГЕН = 110 ÷ 180 Выходное напряжение – Uo = 5.0В ± 4% в диапазоне рабочих температур (25 ± 10)°С | ВП | 4112.8-1.01 | ||
1325ЕР1У | AMS1117A-Adj | Стабилизатор напряжения с малым напряжением насыщения регулируемый положительной полярности Выходной ток – Iо ≤ 800мА Входное напряжение – UI = 2.7В ÷ 15В Выходное опорное напряжение – Uоп= 1. 2В ÷ 1.3В | ВП, ОСМ* | КТ-93-1 | ||
1325ЕН1.8У | AMS1117-1.8 | Стабилизатор напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения с фиксированным выходным напряжением: 1.8В; Выходной ток – Iвых ≤ 0.8А | ВП, ОСМ* | КТ-93-1 | ||
1325ЕН2.5У | AMS1117-2.5 | Стабилизаторы напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения с фиксированными выходными напряжениями: 2.5В; Выходной ток – Iвых ≤ 0.8А | ВП, ОСМ* | КТ-93-1 | ||
1325ЕН2. 85У | AMS1117-2.85 | Стабилизаторы напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения с фиксированными выходными напряжениями: 2.85В; Выходной ток – Iвых ≤ 0.8А | ВП, ОСМ* | КТ-93-1 | ||
1325ЕН3У | AMS1117-3.0 | Стабилизаторы напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения с фиксированными выходными напряжениями: 3В; Выходной ток – Iвых ≤ 0.8А | ВП, ОСМ* | КТ-93-1 | ||
1325ЕН3.3У | AMS1117-3.3 | Стабилизаторы напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения с фиксированными выходными напряжениями: 3. 3В; Выходной ток – Iвых ≤ 0.8А | ВП, ОСМ* | КТ-93-1 | ||
1325ЕН5У | AMS1117-5.0 | Стабилизаторы напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения с фиксированными выходными напряжениями: 5В; Выходной ток – Iвых ≤ 0.8А | ВП, ОСМ* | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ5У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением -5В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1.5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ5. 2У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением -5.2В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1.5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ6У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением -6В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1.5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ8У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением -8В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1. 5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ9У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением -9В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1.5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ12У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением -12В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1.5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ15У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением -15В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1. 5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ18У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходным напряжением-18В Выходной ток – IВЫХ ≤ 1.5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1343ЕИ24У | MC79XX | Стабилизатор напряжения отрицательной полярности с фиксированным выходными напряжением -24В Выходной ток – Iвых ≤ 1.5А | ВП | КТ-93-1 | ||
1342ЕН5Т | ADM663A | Стабилизатор напряжения положительной полярности. Входное напряжение UI=6,0 В ÷ 16 В; Номинальное выходное напряжение Uo= 5,0 В ± 2 %; Выходной ток Io ≤ 100 мА | ВП | 4601.3-1 | ||
1344ЕН2.8У | TK71728S | Стабилизатор напряжение с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением 2,8 В. Выходной ток Io | ВП | 5221.6-1 | ||
1344ЕН3У | TK71730S | Стабилизатор напряжение с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением 3,0 В. Выходной ток Io | ВП | 5221. 6-1 | ||
1344ЕН4У | TK71740S | Стабилизатор напряжение с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением 4,0 В. Выходной ток Io | ВП | 5221.6-1 | ||
1344ЕН5У | TK71750S | Стабилизатор напряжение с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением 5,0 В. Выходной ток Io | ВП | 5221.6-1 | ||
1344ЕН8У | — | Стабилизатор напряжение с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением 8,0 В. Выходной ток Io | ВП | 5221.6-1 | ||
1349ЕГ1У | LM137 | Стабилизатор напряжения регулируемый отрицательной полярности Uo= -1,2 ÷ -40 В; Входное напряжение UI= -3,0 ÷ -40 В; Выходной ток Io ≤ 1,5 A. | ВП | КТ-93-1 | ||
1252ЕР1Т | LM117 | Регулируемый стабилизатор напряжения положительной полярности с расширенным диапазоном температур. (Uвых = 1,2…37В; Iвых =1,5 А) | 4116.4-3 | |||
1264ЕР1ПИМ | LT1083 | Регулируемый стабилизатор напряжения положительной полярности с низким остаточным. напряжением (Uref = 1,25В; Uds менее 1,7В) | ВП | КТ-9.05Н | ||
1264ЕР1П1ИМ | LT1083 | Регулируемый стабилизатор напряжения положительной полярности с низким остаточным напряжением (Uref = 1,25В; Uds менее 1,7В) | КТ-97В | |||
1264ЕР1Н4ИМ | LT1083 | Регулируемый стабилизатор напряжения положительной полярности с низким остаточным напряжением (Uref = 1,25В; Uds менее 1,7В) | б/к | |||
1244ЕНххТ | MС78xx | Серия стабилизаторов напряжения положительной полярности с расширенным диапазоном температур (Uвых = 5,0В; 6,0В; 8,0В; 9,0В; 12В; 15В; 18В; 24В; Выходной ток – Iо ≤ 1. 5А Входное напряжение – UI ≤ 35В) | ВП | 4116.4-3 | ||
1253ЕИххТ | MC79xx | Серия стабилизаторов напряжения отрицательной полярности с расширенным диапазоном температур (Uвых = 5,0В; 5,2В; 6,0В; 8,0В; 12В; 15В; 18В; 24В; Iвых = 1,5 А) Выходной ток – Iо ≤ 1.5А Максимальное входное напряжение: UImax = -35В | 4116.4-3 | |||
1264ЕНххПИМ | LT1083 | Серия стабилизаторов напряжения положительной полярности с низким остаточным напряжением (Uвых = 1,25В; 2,5В; 2,85В; 3,3В; 5,0В; 9,0В; 12В; Iвых = 7,0 А; Uds менее 1,7В) | КТ-9. 05Н | |||
1264ЕНххП1ИМ | LT1083 | Серия стабилизаторов напряжения положительной полярности с низким остаточным напряжением (Uвых = 1,25В; 2,5В; 2,85В; 3,3В; 5,0В; 9,0В; 12В; Iвых = 7,0 А; Uds менее 1,7В) | КТ-97В | |||
1264ЕНххН4ИМ | LT1083 | Серия стабилизаторов напряжения положительной полярности с низким остаточным напряжением (Uвых = 1,25В; 2,5В; 2,85В; 3,3В; 5,0В; 9,0В; 12В; Iвых = 7,0 А; Uds менее 1,7В) | б/к | |||
1264ЕН1АПИМ | LT1083-1. 25 | Uвых =1,25В | ВП | КТ-9.05Н | ||
1264ЕН1АП1ИМ | LT1083-1.25 | Uвых =1,25В | ВП | КТ-97В | ||
1264ЕН1АН4ИМ | LT1083-1.25 | Uвых =1,25В | ВП | Кристалл | ||
1264ЕН2АПИМ | LT1083-2.5 | Uвых=2,5В | ВП | КТ-9. 05Н | ||
1264ЕН2АП1ИМ | LT1083-2.5 | Uвых =2,5В | ВП | КТ-97В | ||
1264ЕН2АН4ИМ | LT1083-2.5 | Uвых =2,5В | ВП | Кристалл | ||
1264ЕН2БПИМ | — | Uвых =2,85В | ВП | КТ-9.05Н | ||
1264ЕН2БП1ИМ | — | Uвых =2,85В | ВП | КТ-97В | ||
1264ЕН2БН4ИМ | — | Uвых =2,85В | ВП | Кристалл | ||
1264ЕН3АПИМ | LT1083-3. 3 | Uвых =3,3В | ВП | КТ-9.05Н | ||
1264ЕН3АП1ИМ | LT1083-3.3 | Uвых =3,3В | ВП | КТ-97В | ||
1264ЕН3АН4ИМ | LT1083-3.3 | Uвых =3,3В | ВП | Кристалл | ||
1264ЕН5АПИМ | LT1083-5.0 | Uвых =5,0В | ВП | КТ-9. 05Н | ||
1264ЕН5АП1ИМ | LT1083-5.0 | Uвых =5,0В | ВП | КТ-97В | ||
1264ЕН3АН4ИМ | LT1083-5.0 | Uвых =5,0В | ВП | Кристалл | ||
1264ЕН9АПИМ | LT1083-9.0 | Uвых =9,0В | ВП | КТ-9.05Н | ||
1264ЕН9АП1ИМ | LT1083-9. 0 | Uвых =9,0В | ВП | КТ-97В | ||
1264ЕН9АН4ИМ | LT1083-9.0 | Uвых =9,0В | ВП | Кристалл | ||
1264ЕН12АПИМ | — | Uвых =12В | ВП | КТ-9.05Н | ||
1264ЕН12АП1ИМ | — | Uвых =12В | ВП | КТ-97В | ||
1264ЕН12АН4ИМ | — | Uвых =12В | ВП | Кристалл | ||
1325ЕР1Н4 | AMS1117-Adj | Стабилизатор напряжения с малым напряжением насыщения регулируемый положительной полярности Выходной ток – IO ≤ 800мА Входное напряжение – UI = 2. 7В ÷ 15В Выходное опорное напряжение – UОП = 1.2В ÷ 1.3В | ВП | Кристалл | ||
1325ЕНХХ | AMS1117-XX | Стабилизаторы напряжения с малым напряжением насыщения положительной полярности с фиксирован-ными выходными напряжениями. Выходной ток – IO ≤ 800мА Входное напряжение – UI = 2.7В ÷ 15В | ||||
1325ЕН1.8Н4 | AMS1117-1.8 | Выходное напряжение – Uо = 1.8В | ВП | Кристалл | ||
1325ЕН2. 5Н4 | AMS1117-2.5 | Выходное напряжение – Uо = 2.5В | ВП | Кристалл | ||
1325ЕН2.85Н4 | AMS1117-2.85 | Выходное напряжение – Uо = 2.85В | ВП | Кристалл | ||
1325ЕН3Н4 | AMS1117-3.0 | Выходное напряжение – Uо = 3.0В | ВП | Кристалл | ||
1325ЕН3Н4 | AMS1117-3. 0 | Выходное напряжение – Uо = 3.0В | ВП | Кристалл | ||
1325ЕН5Н4 | AMS1117-5.0 | Выходное напряжение – Uо = 5.0В | ВП | Кристалл | ||
1326ПН1Н4 | LM2595-5.0 | Микросхемы импульсных понижающих преобразователей с фиксированным выходным напряжением. и регулируемым выходным напряжением Входное напряжение – UI = 10В ÷ 35В Выходной ток – Io ≤ 1.0А Частота генерирования, кГц – fГЕН = 110 ÷ 180 Выходное напряжение – Uo = 5.0В ± 4% в диапазоне рабочих температур (25 ± 10)°С | ВП | Кристалл | ||
1326ПН2Т* | LM2595-adj | Микросхемы импульсных понижающих преобразователей с фиксированным выходным напряжением и регулируемым выходным напряжением Входное напряжение – UI = 10В ÷ 35В Выходной ток – Io ≤ 1. 0А Частота генерирования, кГц – fген = 110 ÷ 180; Напряжение обратной связи – Uос = 1.23В ± 3% в диапазоне рабочих температур (25 ± 10)°С | ВП | 4116.8-3 | ||
1326ПН2Т1* | LM2595-adj | Микросхемы импульсных понижающих преобразователей с фиксированным выходным напряжением и регулируемым выходным напряжением Входное напряжение – UI = 10В ÷ 35В, Выходной ток – Io ≤ 1.0А, Частота генерирования, кГц – fген = 110 ÷ 180 Напряжение обратной связи – Uос = 1.23В ± 3% в диапазоне рабочих температур (25 ± 10)°С | ВП | 4112.8-1.01 | ||
1326ПН3Т* | LM2595-3. 3 | Микросхемы импульсных понижающих преобразователей с фиксированным выходным напряжением и регулируемым выходным напряжением Входное напряжение – UI = 10В ÷ 35В, Выходной ток – Io ≤ 1.0А, Частота генерирования, кГц – fген = 110 ÷ 180 Выходное напряжение – Uo = 3.3В ± 4% в диапазоне рабочих температур (25 ± 10)°С | ВП | 4116.8-3 | ||
1326ПН3Т1* | LM2595-3.3 | Микросхемы импульсных понижающих преобразователей с фиксированным выходным напряжением и регулируемым выходным напряжением Входное напряжение – UI = 10В ÷ 35В, Выходной ток – Io ≤ 1.0А, Частота генерирования, кГц – fген = 110 ÷ 180 Выходное напряжение – Uo = 3.3В ± 4% в диапазоне рабочих температур (25 ± 10)°С | ВП | 4112. 8-1.01 | ||
1344ЕН1.8У* | TK71718S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 1.8В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | 5221.6-1 | ||
1344ЕН1.8Н4 | TK71718S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 1.8В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | Кристалл | ||
1344ЕН2. 5У* | TK71725S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 2.5В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | 5221.6-1 | ||
1344ЕН2.5Н4 | TK71725S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 2.5В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | Кристалл | ||
1344ЕН2. 8Н4 | TK71728S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 2.8В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | Кристалл | ||
1344ЕН3Н4 | TK71730S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 3.0В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | Кристалл | ||
1344ЕН3.3У* | TK71733S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 3. 3В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | 5221.6-1 | ||
1344ЕН3.3Н4 | TK71733S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 3.3В Выходной ток – Io ≤ 150мА Входное напряжение: UI = 2.8В ÷ 14В | ВП | Кристалл | ||
1344ЕН4Н4 | TK71740S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 4.0В Выходной ток – Io ≤ 150мА | ВП | Кристалл | ||
1344ЕН5Н4 | TK71750S | Стабилизаторы напряжения с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением Uо = 5. 0В Выходной ток – Io ≤ 150мА | ВП | Кристалл | ||
1344ЕН8Н4 | — | Стабилизатор напряжение с низким напряжением насыщения положительной полярности с фиксированным выходным напряжением 8,0 В. Выходной ток Io | ВП | Кристалл |
Применение микросхемных стабилизаторов серий 142, К142 и КР142
Применение микросхемных стабилизаторов серий 142, К142 и КР142142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9
Как известно [Л], эти стабилизаторы идентичны по схеме, каждый из них содержит устройство защиты от замыкания цепи нагрузки. Различаются они только максимальным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9, 12, 15, 20, 24 и 27 В.
Стабилизатор напряжения (СН), защищенный
от повреждения разрядным током конденсаторов. При наличии в выходной
цепи СН конденсатора большой емкости иногда необходимо принимать
меры по защите микросхемы, то есть по предотвращению разрядки
конденсатора через ее цепи. Дело в том, что обычно используемые
в цепях питания устройств конденсаторы емкостью до 10 мкФ и более
обладают малым внутренним (емкостным) сопротивлением, поэтому
при аварийном замыкании той или иной цепи устройства возникает
импульс тока, значение которого может достигать десятков ампер.
И хотя этот импульс очень кратковременен, его энергии может оказаться
достаточно для разрушения микросхемы. Энергия импульса зависит
от емкости конденсатора, выходного напряжения и скорости его уменьшения.
Для защиты микросхемы от повреждения в подобных случаях используют диоды. В устройстве, выполненном по схеме на рис. 1, диод VD1 защищает микросхему DA1 от разрядного тока конденсатора С2, а диод VD2 — от разрядного тока конденсатора C3 при замыкании на входе СН.
Выходное напряжение устройства Uвых. = Uвыx.cт. + Ir2R2, где Uвых.ст. — выходное напряжение микросхемы, Ir2 — ток через резистор R2.
Сопротивление резисторов R1 и R2 рассчитывают по формулам: R1 = Uвых.ст./Ir2 + Iп; R2 = Uвых — Uвых.ст./Ir2 ,где Iп — ток потерь в микросхеме, равный 5…10 мА. Для нормальной работы устройства ток Ir2 должен быть, как минимум, вдвое больше тока Iп.
Приняв Ir2=20 мА, в рассматриваемом случае (Uвых=10В Uвых.ст.=5 В) получаем Rl=5/(0,02+0,01)=333 Ом, R2=(10—5)/0,02=250 Ом.
Поскольку выбор сопротивлений этих резисторов из стандартного ряда номиналов приводит к отклонению выходного напряжения от расчетного значения, резистор R2 рекомендуется выбирать подстроечным. Это позволит в определенных пределах регулировать выходное напряжение.
Мощность Ррас., рассеиваемую микросхемой при максимальной нагрузке, определяют по формуле: Pрас. = Iвых.(Uвх — Uвых.) + IпUвх.
Конденсатор С1 необходим только в том случае, если длина проводов, соединяющих СН с конденсатором фильтра выпрямителя, больше 100 мм;
С2 сглаживает переходные процессы, и его рекомендуется устанавливать при наличии длинных соединительных проводов (печатных проводников) и в тех случаях, когда недопустимы броски напряжения и тока в Цепи питания нагрузки. Что касается конденсатора С3, то он служит для дополнительного уменьшения пульсаций напряжения на выводе 8 микросхемы DA1.
Наиболее подходят для использования в стабилизаторах танталовые оксидные конденсаторы, обладающие (конечно, при необходимой емкости) малым полным сопротивлением даже на высоких частотах: здесь танталовый конденсатор емкостью 1 мкФ эквивалентен алюминиевому оксидному конденсатору емкостью примерно 25 мкФ.
При соответствующем выборе микросхемы и сопротивления резисторов R1, R2 выходное напряжение может быть более 25 В (в любом случае оно не должно превышать разности Uвых.max. — Uпд ,где Uпд — минимально допустимое падение напряжения на микросхеме). Емкость конденсаторов С2, С3 — не Менее 25 мкФ.
СН со ступенчатым включением (рис.2)
Функции «коммутирующего» элемента в этом устройстве выполняет транзистор VT1. В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор СЗ, поэтому транзистор открыт и шунтирует нижнее плечо делителя R1R2.
При этом напряжение на выводе 8 микросхемы DA1 близко к 0 (оно равно напряжению насыщения Uкэ.нас. транзистора VTl), и выходное напряжение СН лишь ненамного превышает напряжение Uвых.ст. По мере зарядки конденсатора через резистор R3 транзистор закрывается, напряжение на выводе 8 DA1, а следовательно, и на выходе устройства возрастает, и спустя некоторое время выходное напряжение достигает заданного уровня. Длительность установления выходного напряжения зависит от постоянной времени цепи R3C3.
Назначение конденсаторов С1 и С2 — то же, что и в СН по схеме на рис.1.
СН с выходным напряжением повышенной стабильности (рис.3)
Как видно из схемы, отличие этого СН от устройства по схеме на рис. 1 (кроме отсутствия защитных диодов и конденсатора С3) заключается в замене резистора R2 стабилитроном VD1. Последний поддерживает более стабильное напряжение на выводе 8 микросхемы DA1 и тем самым дополнительно уменьшает колебания напряжения на нагрузке.
Недостаток устройства — невозможность плавной регулировки выходного напряжения (его можно изменять только подбором стабилитрона VD1).
СН с выходным напряжением, регулируемым от 0 В
На рис.4 изображена схема устройства, выходное напряжение которого можно регулировать от 0 до 10 В. Требуемое значение устанавливают переменным резистором R2. При установке его движка в нижнее (по схеме) положение (резистор полностью выведен из цепи) напряжение на выводе 8 DA1 имеет отрицательную полярность и равно разности Uvd1 — Uвых.ст. (Uvd1 — напряжение стабилизации стабилитрона VD1), поэтому выходное напряжение СН равно 0. По мере перемещения движка этого резистора вверх отрицательное напряжение на выводе 8 уменьшается и при некотором его сопротивлении становится равным напряжению Uвых.ст. При дальнейшем увеличении сопротивления резистора выходное напряжение СН возрастает от 0 до максимального значения.
СН с внешними регулирующими транзисторами
Микросхемы 142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9 в зависимости от типа могут отдавать в нагрузку ток до 1,5…3 А. Однако эксплуатация их с предельным током нагрузки нежелательна, так как требует применения эффективных теплоотводов (допустимая рабочая температура кристалла ниже, чем у большинства мощных транзисторов).
Облегчить режим работы микросхемы
в подобных случаях можно, подключив к ней внешний регулирующий
транзистор.
Принципиальная схема базового варианта СН с внешним регулирующим транзистором показана на рис.5. При токе нагрузки до 180…190 мА падение напряжения на резисторе R1 невелико, и устройство работает так же, как и без транзистора. При большем токе это падение напряжения достигает 0,6…0,7 В, и транзистор VT1 начинает открываться, ограничивая тем самым дальнейшее увеличение тока через микросхему DA1. Она поддерживает выходное напряжение на заданном уровне, как и в типовом включении: при повышении входного напряжения снижается входной ток, а следовательно, и напряжение управляющего сигнала на эмиттерном переходе транзистора VT1, и наоборот.
Применяя такой СН, следует иметь в виду, что минимальная разность напряжений Uвх. и Uвых. должна быть равна сумме минимального падения напряжения на используемой микросхеме и напряжения Uэб регулирующего транзистора.
Необходимо также позаботиться об
ограничении тока через этот транзистор, так как при замыкании
в нагрузке он может превысить ток через микросхему в число раз,
равное статическому коэффициенту передачи тока h31э, и достичь
20А и даже более. Такого тока в большинстве случаев достаточно
для вывода из строя не только регулирующего транзистора, но и
нагрузки.
Схемы возможных вариантов СН с ограничением тока через регулирующий транзистор показаны на рис.6-8. В первом из них (рис.6) эта задача решается включением параллельно эмиттерному переходу транзистора VT1 двух соединенных последовательно диодов VD1, VD2, которые открываются, если ток нагрузки превышает 7 А. СН продолжает работать и при некото ом дальнейшем увеличении тока, но как только он достигает 8 А, срабатывает система защиты микросхемы от перегрузки.
Недостаток рассмотренного варианта
— сильная зависимость тока срабатывания системы защиты от параметров
транзистора и диодов, (ее можно значительно ослабить, если обеспечить
тепловой контакт между корпусами этих элементов).
Значительно меньше этот недостаток проявляется в СН по схеме на рис.7.
Если исходить из того, что напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 и пр мое напряжение диода VD1 примерно одинаковы, то распределение тока ме ду микросхемой DA1 и регулирующим транзистором зависит от отношения значений сопротивления резисторов R2 и R1. При малом выходном токе падение напряжения на резисторе R2 и диоде VD1 мало, поэтому транзистор VT1 закрыт и работает только микросхема. По мере увеличения выходного тока это падение напряжения возрастает, и когда оно достигает 0,6…0,7 В, транзистор начинает открываться, и все большая часть тока начинает течь через него. При этом микросхема поддерживает выходное напряжение на уровне, определяемом ее типом: при увеличении напряжения ее регулирующий элемент закрывается, снижая тем самым протекающий через нее ток, и падение напряжения на цепи R2VD2 уменьшается. В результате падение напряжения на регулирующем транзисторе VT1 возрастает и выходное напряжение понижается. Если же напряжение на выходе СН увеличивается, процесс регулирования протекает в противоположном направлении.
Введение в эмиттерную цепь транзистора VT1 резистора R1, Повышающего устойчивость работы СН (он предотвращает его самовозбуждение) требует увеличения входного напряжения.
В то же время, чем больше сопротивление
этого резистора, тем меньше ток срабатывания по перегрузке зависит
от параметров транзистора VT1 и диода VD1. Однако с увеличением
сопротивления резистора возрастает рассеиваемая на нем мощность,
в результате чего снижается КПД и ухудшается тепловой режим устройства.
В СН по схеме на рис.8 транзистор VT1 также выполняет функции регулирующего элемента.
Сопротивление резистора R1 выбирают таким образом, чтобы он открывался при токе нагрузки около 100 мА.
Транзистор VT2 реагирует на изменение (под действием тока нагрузки) падения напряжения на резисторе R2 и открывается, когда оно достигает 0,6…0,7 В, защищая тем самым регулирующий транзистор VT1.
Элементы этого СН рассчитывают и выбирают следующим образом. Предположим, необходим СН с выходным напряжением Uвых. = 5В при токе нагрузки Iвыx. = 5А Входное напряжение Uвх. = 15В. Микросхема 142ЕН5В (Iвых.max. = 2А).
Сначала выбирают транзистор VT1, способный при замыкании выходной цепи рассеять мощность Ррас = Uвх.Iвых.max. = 15*5 = 75Вт. С учетом некоторого запаса для повышения надежности желательно выбрать транзистор с Ррас. = 90…100 Вт. Его статический коэффициент передачи тока h31э при токе коллектора Iк = 5А должен быть не менее 10. Этим требованиям в полной мере отвечает транзистор КТ818АМ — его Pрас.= 100 Вт, h31э = 15 при токе Iк = 5А, Iк.max. = 15А, ток базы Iб = Iк/h31э = 0.33А. Uбэ = 0.9В при токе Iк=5А.
Ток Iвых. микросхемы 142ЕН5В выбирают с таким избытком, чтобы он перекрывал возможные отклонения параметров элементов и напряжения Uбэ.vt1 если этот запас взять равным 20%, то ток Iвых. будет равен 1,2*Iб.vt1 а ток через резистор R1 Ir1 = 0.2*Iб.vt1.
Поэтому сопротивление резистора R1 =Uбэ.vt1/0.2*Iб.vt1 = 13.4 Ом.
Сопротивление резистора R2 рассчитывают по формуле:
R2 = Uбэ.vt2.откр./Iвых. = 0.14 Ом,
где напряжение открывания транзистора Uбэ.vt2.откр. = 0.7В
Транзистор VT2 выбирают из условий Iк.vt2 > Iб.vt1 и Pрас. = Uвх.*Iб.vt1 = 15*0.33 = 5Вт
Этим требованиям отвечает транзистор КТ814А.
У рассматриваемого устройства два недостатка:
Во-первых, довольно большая рассеиваемая мощность (при максимальном токе входное напряжение должно превосходить выходное на величину, равную сумме минимального падения напряжения на микросхеме и значений напряжения на эмиттерном переходе транзисторов VT1 и VT2).
Во-вторых, очень жесткие требования к регулирующему транзистору, который должен выдерживать максимальный ток стабилизатора при большом напряжении Uкэ.
Мощный СН
Его можно выполнить по схеме на рис.9. Представленный вариант обеспечивает выходное напряжение в пределах 5…30В при токе нагрузки до 5А. Кроме микросхемы DA1 и регулирующего транзистора VT1, он содержит измерительный мост, образованный резисторами R2 — R5, R7, и компаратор на ОУ DA2. Особенность моста в том, что через входящий в него резистор R7 протекает большая часть тока нагрузки. Требуемое выходное напряжение устанавливают подстроечным резистором R6, значение тока (в данном случае 5А), при превышении которого СН становится стабилизатором тока, — резистором R2
При токе нагрузки, меньшем 5А, падение напряжения на резисторе R7 таково, что входное напряжение ОУ DA2 больше 0, поэтому его выходное напряжение положительно, диод VD1 закрыт и компаратор не оказывает на работу СН никакого влияния. Увеличение тока нагрузки до 5А и соответствующее повышение падения напряжения на резисторе R7 приводят к тому, что входное напряжение ОУ DA2 вначале уменьшается до 0, а затем меняет знак.
В результате его выходное напряжение также становится отрицательным, диод VD1 и светодиод HL1 открываются и напряжение на выводе 8 микросхемы DA1 устанавливается на уровне, соответствующем току нагрузки 5А. Свечение светодиода HL1 сигнализирует о том, что устройство перешло в режим стабилизации тока. Колебания сопротивления нагрузки теперь вызывают только изменение выходного напряжения, ток же нагрузки остается неизменным — 5А.
При восстановлении номинальной нагрузки выходное напряжение возрастает до заданного значения. Дальнейшее уменьшение выходного тока приводит к тому, что входное, а за ним и выходное напряжения ОУ DA2 вновь становятся положительными, диод VD1 закрывается и устройство возвращается в режим стабилизации напряжения.
Вместо К140УД7 в описанном СН (как, впрочем, и во всех последующих), можно использовать ОУ К140УД6, К153УД6, К157УД2 и т.п.
СН с высоким коэффициентом стабилизации
Устройство, выполненное по схеме на рис.10, обеспечивает коэффициент нестабильности напряжения менее 0,001% в широком интервале температуры и тока наг узки.
Повышение точности поддержания выходного напряжения достигнуто введением цепи отрицательной обратной связи, состоящей из измерительного моста R1—R3 VD1, ОУ DA2 и полевого транзистора VT1. Таким образом, напряжение на выводе 8 микросхемы DA1 здесь определяется напряжением стабилизации Uvd1 стабилитрона VD1 и напряжением рассогласования моста, усиленным ОУ DA2. Выходное напряжение Uвых.= Uвых.ст. + Uvd1-
Ток через стабилитрон VD1 устанавливают подбором резистора R3. Его сопротивление должно быть таким, чтобы обеспечивался минимальный температурный дрейф напряжения стабилизации.
СН с параллельно включенными микросхемами
Увеличения выходного тока можно добиться не только введением внешнего регулирующего транзистора, но и параллельным соединением микросхем. Например, включив две 142ЕН5А, как показано на рис.11, можно получить выходной ток до 6А. Здесь ОУ DA1 сравнивает падения напряжения на резисторах R1 и R2. Его выходное напряжение так воздействует на микросхему DA2, что текущий через нее ток оказывается в точности равным току через DA3. Для предотвращения нежелательного повышения выходного напряжения в отсутствие нагрузки выход устройства нагружен резистором R6.
Следует отметить, что при максимальном токе нагрузки на резисторах R1 и R2 рассеивается мощность более 2 Вт, поэтому использовать такой СН целесообразно лишь в тех случаях, если нагрузку нельзя разделить на две части (например, на две группы микросхем) с потребляемым током до 3А и питать каждую из них от отдельного СН.
Двуполярный СН на основе однополярной микросхемы
Можно выполнить его по схеме, изображенной на рис.12. Как видно, микросхема DA1 включена по типовой схеме в плюсовое плечо СН. Минусовое плечо содержит делитель напряжения из резисторов одинакового сопротивления R1, R2, инвертирующий усилитель на ОУ DA2 и регулирующий транзистор VT1.
ОУ сравнивает выходное напряжение плеч по абсолютной величине, усиливает сигнал ошибки и подает его в цепь базы транзистора VT1. Если напряжение минусового плеча по какой-либо причине становится меньше, чем плюсового (по абсолютной величине), напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 становится больше 0, и его выходное напряжение понижается, открывая регулирующий транзистор VT1 в большей мере и, тем самым, компенсируя снижение напряжения минусового плеча. Если же это напряжение, наоборот, возрастает, процесс протекает в противоположном направлении и равенство выходных напряжений также восстанавливается.
СН с регулируемым выходным напряжением
Можно собрать его по схеме на рис.13.
Здесь ОУ DA2 выполняет функции повторителя напряжения, снимаемого
с движка переменного резистора R2. ОУ питается нестабилизированным
напряжением, но на его выходной сигнал это практически не влияет,
так как напряжение смещения нуля не превышает нескольких милливольт.
Благодаря большому входному сопротивлению ОУ становится возможным
увеличить сопротивление делителя R1R2 в десятки раз (по сравнению
с СН с типовым включением микросхемы DA1) и, тем самым, значительно
уменьшить потребляемый им ток.
Введение в цепь обратной связи СН усилителя на ОУ DA2 (рис.14) позволяет снизить коэффициенты нестабильности Кu и Кi. Коэффициент усиления усилителя определяется сопротивлением резисторов делителя R3R4 и при указанных на схеме номиналах равен 10. Требуемое выходное напряжение устанавливают переменным резистором R2.
Литература
Щербина А., Благий С. Микросхемные стабилизаторы серий 142, К142, КР142. — Радио. 1990, №8. с.89\90; №9. c. 73,74.
А. Щербина, С. Благий, В. Иванов г. Москва (РАДИО № 3, 1991 г.)
Линейные стабилизаторы напряжения | Основы электроакустики
Выходное напряжение на выходе фильтра обычно имеет значительные пульсации, так как емкости конденсаторов не могут быть выбраны бесконечно большими. Кроме того, выходное напряжение таких схем сильно зависит от колебаний напряжения сети и изменения нагрузки. Для уменьшения влияния этих факторов обычно используют стабилизаторы напряжения.
Стабилизатор напряжения (СН) – это устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Обычно СН представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования напряжения, в которой выходное напряжение поддерживается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению, создаваемому специальным источником опорного напряжения (ИОН). Стабилизаторы такого типа, называемые компенсационными, содержат регулирующий элемент (биполярный или полевой транзистор), включаемый последовательно или параллельно нагрузке. Регулирующий элемент может работать в активном (непрерывном) режиме, в этом случае стабилизатор называется линейным или с непрерывным регулированием, а также в ключевом режиме. В этом случае стабилизатор называется ключевым или импульсным.
Линейные стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные. Параметрические стабилизаторы являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Схема и принцип действия такого стабилизатора рассматривались в главе 4.
Параметрические стабилизаторы применяются в основном для построения источников опорного напряжения (ИОН). Так как стабильность ИОН определяет качество компенсационных стабилизаторов, то к стабилитронам применяются особые требования по стабильности характеристик. Чтобы повысить коэффициент стабилизации, применяют температурно-компенсиро-ванные двух- и трехвыводные стабилитронные интегральные микросхемы. Такие ИМС имеют в своем составе транзисторы, операционные усилители и обладают весьма стабильными характеристиками. На рис.17.2, а показана схема источника опорного напряжения TL431С (отечественный аналог – 142ЕН19). Это недорогой источник опорного напряжения на «программируемом стабилитроне», его схема включения показана на рис.17.2, б.
Рис.17.2. ИМС ИОН (а) и схема ее включения (б)
«Стабилитрон» включается, когда управляющее напряжение достигает 2,75 В («стабилитрон» собран из биполярных транзисторов). Этот прибор по управляющему входу потребляет то всего лишь в несколько микроампер и имеет малый температурный коэффициент выходного напряжения. При указанных в схеме параметрах на выходе получается стабилизированное напряжение 10 В.
Компенсационные стабилизаторы (рис.17.3) представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора является ИОН, элемент сравнения и усиления (ЭСУ) и регулирующий элемент (РЭ).
Рис.17.3. Структурная схема компенсационного стабилизатора
Напряжение на выходе стабилизатора или некоторая часть этого напряжения сравнивается с эталонным напряжением. В зависимости от их соотношения ЭСУ вырабатывает сигнал для РЭ, изменяющий режим его работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.
Чаще всего РЭ включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным. В случае включения РЭ параллельно нагрузке стабилизатор называют параллельным.
Простейшим последовательным стабилизатором (рис.17.4) напряжения является эмиттерный повторитель, база транзистора которого подключена к источнику опорного напряжения. В схеме опорное напряжение получается с помощью параметрического стабилизатора на стабилитроне VD и резисторе R.
Рис.17.4. Простейший компенсационный стабилизатор напряжения
За чет отрицательной обратной связи по напряжению выходное напряжение стабилизатора устанавливается равным величине UВЫХ = UОПОРН – UБЭ.
Схема работает следующим образом. Возьмем для примера, что входное напряжение увеличилось. В первый момент выходное напряжение также будет увеличиваться, управляющее напряжение транзистора UБЭ = UОПОРН – UВЫХ уменьшается, транзистор подзапирается, сопротивление коллектор-эмиттер его увеличивается, а выходное напряжение уменьшается, компенсируя изменение входного сигнала. В данной схеме транзистор совмещает в себе функции ЭСУ и РЭ. Для улучшения параметров схемы дополнительно включают усилитель сигнала рассогласования (рис.17.5).
Рис.17.5. Стабилизатор напряжения с усилителем на ОУ
Недостатком таких схем является критичность к короткому замыканию (КЗ) на выходе. В случае короткого замыкания рассеиваемая на транзисторе мощность превысит допустимую и транзистор выйдет из строя. Для защиты схемы от КЗ используется принцип, который поясняется схемой, приведенной на рис.17.6.
Рис.17.6. Стабилизатор с защитой от короткого замыкания
Для защиты от КЗ в схему дополнительно введены резистор R3 и транзистор VT2. Если произойдет недопустимое увеличение тока, то падение напряжения на R3 превысит величину, равную приблизительно 0,6 В, транзистор VТ2 откроется и предотвратит дальнейшее увеличение базового тока транзистора VT1.
В настоящее время стабилизаторы напряжения выпускаются в виде интегральных микросхем. Наиболее известная серия отечественных ИМС компенсационных линейных стабилизаторов – серия К142ЕН. В эту серию входят стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением, с регулируемым выходным напряжением и двухполярным и входным и выходным напряжением.
ИМС стабилизаторов имеют всего три внешних вывода (вход, выход и общий) и настраивается изготовителем на нужное фиксированное напряжение. На рис. 17.7 показано, как легко сделать стабилизатор, например на 5 В с применением одной из этих схем.
Рис.17.7. Стабилизатор на ИМС К142ЕН5
Конденсатор, поставленный параллельно выходу, улучшает переходные процессы и удерживает полное выходное сопротивление на низком уровне при высоких частотах. ИМС стабилизаторов выпускаются в пластмассовых и металлических корпусах, как и транзисторы. На рис. 17.8 приведена схема блока питания с ИМС стабилизатора напряжения.
Рис.17.8. Блок питания на ИМС стабилизатора напряжения
В тех случаях, когда через нагрузку необходимо пропускать ток, превышающий предельно допустимые значения интегральных стабилизаторов, микросхему дополняют внешними регулирующими транзисторами (рис.17.9).
ИМС стабилизаторов, как правило, снабжены внутренней защитой от повреждений в случае перегрева или чрезмерного тока нагрузки (ИМС не «сгорает», а выключается). Кроме того, предусмотрена защита прибора при выходе его из области безопасной работы за счет уменьшения предельно возможного выходного тока при увеличении разности входного и выходного напряжений.
Рис.17.9. ИМС стабилизатора с внешним транзистором
ИМС стабилизаторов дешевы, удобны в использовании, имеют широкую номенклатуру. Такое разнообразие схем дает возможность разработчикам не «изобретать» самостоятельно схемы стабилизаторов, а выбирать готовые по каталогам фирм-производителей.
Основной недостаток линейных СН – малый коэффициент полезного действия. КПД схемы зависит от соотношения входного UВХ и выходного UВЫХ . Для большинства линейных стабилизаторов значение КПД невелико и не превышает 50%, однако известны схемные решения, увеличивающие КПД до 90%. Особенно невыгодно применение линейных СН в случае большой разницы входного и выходного напряжения, отметим также, что все линейные СН являются понижающими, то есть UВЫХ для них всегда ниже UВХ.
Простой регулируемый блок питания 0,8-34 В, до 10 А на LM317 с транзистором, схема, пояснение работы.
В этой статье предлагаю разобрать весьма неплохой регулируемый трансформаторный блок питания, линейный стабилизатор которого собран на базе микросхемы LM317. Данный блок питания, при использовании именно таких электронных компонентов, что нарисованы на схеме, способен обеспечить максимальное выходное напряжение до 34.5 вольт. Это напряжение ограничено самой микросхемой линейного стабилизатора напряжения, а именно максимальное выходное напряжение на LM137 это 36 вольт, ну и минус около 0,6-1.5 вольта, которые осядут на база-эмиттерном переходе транзистора. Максимальный ток у блока питания может быть до 10 ампер, но при определенных условиях, о которых будет сказано ниже в этой статье. Коэффициент пульсаций у этого БП равен где-то 0,1%.
Перечень электронных компонентов, что используются в этой схеме:
Tr1 — трансформатор на 26 вольт и выходной ток до 10 ампер (280 Вт и более)
VD1 — диоды или мост на ток более 10 А и обратное напряжение более 40 В
D1 — микросхема линейного стабилизатора типа LM317, LM338, LM350
VT1 — биполярный транзистор типа КТ819, КТ829 и аналогичные
R1 — 5 кОм
R2, R3 — 240 Ом
R4 — 3-10 кОм
R * — от 1 кОм до 5 кОм подбирается под нужное выходное напряжение
C1 — 5000-10000 мкф и напряжение больше рабочего напряжения
C2 — 10 мкф
C3 — 470 мкф
Сразу стоит заметить для новичков, что это блок питания с линейным стабилизатором напряжения. То есть, при регулировке выходного напряжения все лишнее напряжение просто преобразуется в тепло. Оно оседает на регулируемых силовых компонентах, а именно на микросхеме стабилизатора D1 и силовом биполярном транзисторе VT1. И именно транзистор берет на себя всю лишнюю электрическую энергию и преобразует его просто в тепло, через собственный нагрев корпуса. А это значит, что чем больше тока будет потреблять нагрузка и чем меньше напряжения мы установим на выходе данного блока питания, тем меньше КПД будет этого блока питания. При минимальном напряжении на выходе и максимальном токе этот блок питания становится больше похож на электрический обогреватель. Причем в этом режиме он менее всего экономичен. К сожалению это проблема абсолютно всех линейных стабилизаторов.
Но эту проблему в значительной степени можно исправить если использовать трансформатор с несколькими выходными обмотками. То есть, мы от вторичной обмотки делаем выводы с шагом допустим 5 вольт. Находим подходящий переключатель, который нам будет подключать нужный вывод вторичной обмотки с наиболее подходящим напряжением, что мы будем использовать в конкретном случае, для конкретной нагрузки. Такой вариант переключения напряжений, что далее подается на схему стабилизатора напряжения, делает схему блока питания гораздо экономичнее, значительно повышая ее общий коэффициент полезного действия.
Теперь что касается самих рабочих компонентов этой схемы. Чтобы на выходе получить максимальное напряжение до 34.5 вольт и силу тока до 10 ампер понадобится силовой трансформатор мощностью не менее 280 Вт. Почему именно такая минимальная мощность должна быть у трансформатора. Дело в том, что максимальное входное напряжение для микросхемы D1 (LM317) 37 вольт. Но стоит учесть, что это амплитудное значение напряжения, которое будет у нас на выходе диодного моста при наличии сглаживающего конденсатора C1. Как известно, напряжение на выходе трансформатора имеет действующее значение, которое в 1,41 раза меньше амплитудного. То есть, мы 37 вольт делим на 1,41 и получаем около 26 вольт действующего напряжение, которое должна обеспечить нам вторичная обмотка имеющегося трансформатора. Следовательно, 26 вольт умножаем на 10 ампер и получаем мощность 260 Вт, ну и добавим небольшой запас по мощности с учетом различных потерь. И в итоге нам и нужен трансформатор с мощностью не менее 280 Вт. Ну, и как я ранее заметил, хорошо, чтобы он имел отводы от вторичной обмотки с шагом примерно 3-5 вольт, для повышения КПД этой схемы блока питания. Трансформатор лучше использовать тороидальный, он более эффективный, чем другие типы.
Поскольку мы будем работать с током до 10 ампер, то диодный пост также нужен с прямым током не менее 10 А, а лучше брать с запасом где-то 15-20 А. В схеме сглаживающий конденсатор C1 имеет емкость 5000 мкф, хотя лучше все же поставить микрофарад так на 10 000, сглаживание импульсов будет только лучше. Его напряжение должно быть более 35 вольт.
В схеме использована микросхема типа LM317, максимальный ток которой равен 1,5 ампер (если это оригинал, а не Китайская копия). Если у вас есть аналогичные микросхемы стабилизаторов напряжения типа LM338, LM350, рассчитанные на больший ток, то можно в схему поставить и их. Поскольку LM317 может выдержать ток всего лишь до 1,5 А, а мы планируем работать с током до 10 А, то в схему добавлен усилитель тока в виде биполярного транзистора КТ819 или КТ829 (составной). Чтобы убрать дополнительные пульсации напряжения, возникающие на выходе транзистора, в схеме предусмотрена отрицательная обратная связь в виде резистора R3. Именно этот резистор дает сигнал микросхеме, которая делает работу транзистора более стабильной. Резисторы R1 и R2 нужны для нормальной работы самой микросхемы линейного стабилизатора LM317. Напряжение на выходе задается сопротивлением R1. Резистор R4 служит небольшой нагрузкой на выходе блока питания, и также он способствует разряду выходного конденсатора после выключения схемы.
На схеме параллельно резистору R1 можно увидеть еще один резистор, отмеченный звездочкой. Он нужен, чтобы убрать с регулирующего напряжения резистора R1 так называемую мертвую зону. То есть, при работе с более низкими напряжениями (если вы сделаете блок питания на другое, более низкое напряжение) сопротивления резистора в 5 кОм будет много, и на нем появляется участок, при котором напряжение никак не меняется на выходе блока питания. Следовательно, поставив параллельно регулируемому резистору еще одни резистор с подходящим сопротивлением мы уменьшаем его величину и убираем эту самую мертвую зону.
В целом схема полностью рабочая и вполне способна выдавать ток до 10 ампер при условии, что вы будете использовать трансформатор, у которого будут дополнительные отводы на вторичной обмотке. Это нужно, чтобы уменьшить выделение тепла на биполярном транзисторе до минимума. Если же вы попытаетесь делать регулировку выходного напряжения только за счет транзистора, то даже его максимального рабочего тока не хватит, чтобы нормально рассеять все тепло, что на нем оседает. В этом случае он просто у вас сгорит. Чтобы облегчить нормальную работу биполярного транзистора параллельно ему можно поставить еще несколько штук таких же транзисторов, что распределит выделяемое тепло уже по нескольким элементам. Ну, и обязательно, как микросхема стабилизатора LM317, так и транзистор КТ819 должны быть установлены на радиатор с подходящими размерами. Включать схему без охлаждающего радиатора не рекомендуется, поскольку силовые элементы очень быстро выйдут из строя из-за перегрева.
Видео по этой теме:
P.S. Если собрать эту схему с учетом всех замечаний и рекомендаций, что были в этой статье, то данный лабораторный блок питания с регулировкой выходного напряжения будет работать вполне хорошо и надежно. Эта схема уже мной собиралась и ее работа была полностью проверена.
Достаточно часто необходимо иметь стабилизатор, величина напряжения на выходе которого может устанавливаться в заданных пределах. В приводимом ниже примере будет рассмотрен стабилизатор напряжения, предназначенный для задания сеточного смещения прямонакального лампового триода типа 845. Внимательное изучение анодных характеристик этого триода, приводимых Американской радиокорпорацией RCA (датированных примерно 1933 г.) показало, что значение сеточного смещения должно составлять —125 В, однако, современные лампы не полностью соответствуют приводимым в технической документации первоначальным характеристикам. Следовательно, оказывается необходимым точно согласовывать значения анодных токов в выходном каскаде, собранном по двухтактной схеме, для того, чтобы предотвратить насыщение выходного трансформатора за счет протекающих неуравновешенных постоянных токов, которое вызывает значительное увеличение искажений. Пределы изменения напряжения ± 25 В относительно базового значения — 125 В кажутся вполне достаточными. Однако возникает вопрос, каким образом должен работать стабилизатор напряжения, чтобы удовлетворять этим требованиям? Весьма удобным обстоятельством является то, что так как стабилизатор напряжения питает часть схемы усилительного каскада, в которой переменное напряжение сигнала очень велико (вплоть до напряжений 90 В среднеквадратического значения), к стабилизатору могут не предъявляться очень жесткие требования по уровню шумов, поэтому полупроводниковые стабилитроны являются неплохими кандидатами на использование в этом качестве (рис. 6.31). Рис. 6.31 Стабилизатор с регулируемым выходным напряжением, предназначенный для питания цепей смещения ламп Стабилитроны, рассчитанные на более высокие рабочие напряжения, позволяют добиться в схеме лучшей стабилизации напряжения, однако по-прежнему остается в силе требование сохранять между коллектором и эмиттером управляющего транзистора приемлемые уровни напряжений. На практике, выбор стабилитрона, рассчитанного на напряжение, равное примерно половине максимального значения выходного напряжения, считается вполне разумным, к тому же, стабилитроны на рабочее напряжение 75 В имеют достаточное широкое распространение. Стабилитрон поддерживает напряжение —75 В на эмиттере транзистора, отпирающее напряжение база-эмиттер равно 0,7 В, следовательно, на базе транзистора будет фиксированное значение напряжения —75,7 В. Так как база транзистора подключена к движку резистора делителя напряжения, то напряжение на движке потенциометра также будет равно —75,5 В. При этом, вне зависимости от того, какое значение выходного напряжения установлено. Можно теперь рассчитать значения необходимого ослабления делителя напряжения для двух крайних случаев использования схемы: Путем выбора подходящего значения переменного резистора, установленного в середине цепи делителя напряжения, можно далее рассчитать верхний и нижний элементы схемы делителя напряжения. Низкое значение сопротивления переменного резистора вызвало бы протекание больших по величине токов в цепи делителя напряжения, тогда как слишком большие значения сопротивления приводило бы к погрешностям, вызванных слишком малыми токами, протекающими в базу транзистора. Обычный инженерный подход заключается в том, чтобы в цепи делителя напряжения протекал ток, примерно десятикратно превышающий ожидаемый ток базы. Поэтому значение сопротивления 50 кОм для переменного резистора представляет для рассматриваемого примера достаточно разумную величину. Аналогично для напряжения (—100 В) получим: Когда движок переменного резистора устанавливается в положение, обеспечивающее максимальное значение напряжения на выходе стабилизатора, то он будет непосредственно подключен к заземляющему резистору (обозначен на схеме через «x»), для минимального значения выходного напряжения движок должен будет сдвинут до отказа в противоположенном направлении. Используя стандартное уравнение для цепи делителя напряжения и значение напряжения —150 В, можно определить, что: Получена система из двух уравнений для двух неизвестных, решение которой может быть осуществлено различными способами для определения значений «x» и «у», Для конкретного рассматриваемого случая решение получается очень удобным, если для «x» задать значение 100 кОм, тогда значение «у» будет равно 47 кОм. При этом «x» — это верхний резистор делителя напряжения, а «y» — нижний. Стабилизатор напряжения на интегральной микросхеме 317 серии Хотя схема стабилизатора напряжения, в которой используются два транзистора, представляется идеальной для ее применения в цепях сеточного смещения, так как она способна обеспечить высокий перепад в значениях регулируемого напряжения, в ряде случаев бывает необходимо иметь более высокие значения токов при меньшем диапазоне регулирования напряжения, что накладывает определенные ограничения на возможность применения рассмотренной схемы. На практике всегда очень желательно создать подходящую схему стабилизатора напряжения, используя для этого небольшое количество относительно недорогих компонентов, включая операционный усилитель, источник опорного напряжения, несколько резисторов, конденсаторов и транзисторов. Если очень тщательно подобрать элементы и не менее тщательно собрать их в единую схему, то полученный результат будет мало отличаться от готового стабилизатора напряжения, выполненного на интегральной микросхеме, правда и будет при этом стоить примерно в три раза больше, нежели таковая микросхема. Поэтому не следует пренебрегать возможностью применять в качестве стабилизатора напряжения интегральные микросхемы, там где это целесообразно. Например, интегральная микросхема 317 серии является стандартным прибором, который выпускается практически всеми производителями интегральных микросхем. Компания Linear Technology выпускает усовершенствованную версию 317 интегральной микросхемы, которая известна как LT317, единственное отличие которой заключается в том, что гарантированный допуск на величину опорного напряжения для нее задан более жестким. Коммерческий вариант схемы позволяет, таким образом, устанавливать выходное напряжение, используя постоянные резисторы взамен переменных, что позволяет экономить не только небольшую сумму, так как переменные резисторы не только стоят несколько больше, но они также должны настраиваться в схеме (что тоже стоит дополнительных затрат по времени). Так как в любительской практике этот аргумент нельзя признать в качестве определяющего, то можно вполне остановиться на варианте стандартной 317 микросхемы. Интегральная микросхема 317 серии включает все основные элементы, образующие последовательный стабилизатор, и представляет единый корпус с тремя выводами, к которым необходимо только подключить внешний делитель напряжения, чтобы получить законченную схему требуемого стабилизатора (рис. 6.32). Рис. 6.32 Принципиальная схема стабилизатора на интегральной микросхеме 317 серии В этой микросхеме один вывод источника опорного напряжения подключен к выводу Выход, тогда как другой подключен к входу усилителя рассогласования. Второй вход усилителя рассогласований соединен с выводом Настройка микросхемы. Таким образом, стабилизатор напряжения 317 серии стремится поддерживать напряжение, равное собственному опорному напряжению (1,25 В), между выводами Выход и Настройка. Все, что необходимо сделать, так это задать параметры делителя напряжения таким образом, чтобы напряжение на ответвлении составляло (Vout — 1,25 В), а микросхема — стабилизатор сделает все остальное. В технической документации для интегральной микросхемы 317 серии можно будет почти наверняка обнаружить, что величина верхнего резистора рекомендуется 240 Ом. Причина этого заключается в том, стабилизатор напряжения 317 серии должен (для того, чтобы стабилизация осуществлялась надежно) пропускать ток не менее 5 мА. Если делитель напряжения пропускает ток 5 мА, то это гарантирует, что прибор будет в состоянии стабилизировать напряжение даже в случае отсутствия внешней нагрузки. Стабилизатор напряжения 317 серии поддерживает ток смещения величиной примерно 50 мкА, протекающий от вывода Настройка к противоположной шине, который, следовательно, протекает вниз через нижнее плечо делителя напряжения. Как правило, обычно этим значением можно пренебречь, однако, при проектировании схемы высоковольтного стабилизатора и выборе тока, протекающего через нижнее плечо делителя, это значение тока должно быть принято во внимание. В технических данных производителей обычно приводится схема стабилизатора, в которой вывод Настройка зашунтирован на землю электролитическим конденсатором с емкостью 10 мкФ, который значительно снижает величину пульсаций с уровня 60 дБ до значения 80 дБ на частоте 100 Гц. Такой прием по своему действию совершенно аналогичен введению в схему ускоряющего конденсатора, который применялся в двухтранзисторном стабилизаторе напряжения. Однако, так как опорное напряжение «привязано» к выходному напряжению Vout, а не к потенциалу земли, то в этом случае «ускоряющий конденсатор» присоединен к земляной шине, а не к точке с выходным напряжением Vout. В силу этого обстоятельства можно использовать метод, использовавшийся ранее, для проверки того, является ли используемое значение емкости конденсатора оптимальным. Вывод Настройка представляет собой вход операционного усилителя, следовательно, его можно рассматривать, как имеющий бесконечно высокое сопротивление, что позволяет учитывать только значения сопротивлений внешних резисторов. Если желательно использовать верхний резистор с сопротивлением 240 Ом, то для поддержания выходного напряжения 22 В необходимое сопротивление нижнего резистора составляет 3,9 кОм. При этих значениях оптимальное значение емкости составит 7 мкФ, что позволяет считать выбор электролитического конденсатора, имеющего емкость 10 мкФ, полностью оправданным, хотя следует заметить, что автор скорее всего предпочел бы конденсатор, имеющий емкость 6,6 мкФ, если бы он имел в запасе хотя бы один такой. Точно так же, как и в случае двухтранзисторного стабилизатора напряжения, характер выходного сопротивления стабилизатора 317 серии является индуктивным. Зависимости выходного комплексного сопротивления, приводимые производителями, дают основание предположить, что выходной импеданс может быть представлен в виде эквивалентной индуктивности порядка 2,2 мкГн и последовательно включенного резистивного сопротивления, равного 2,7 мкОм. Поэтому производители рекомендуют использовать в качестве шунтирующего внешний танталовый дисковый конденсатор, имеющий емкость 1 мкФ, который изображен на эквивалентной схеме (рис. 6.33). Рис. 6.33. Эквивалентная схема Тевенина по переменной составляющей для стабилизатора серии 317 с шунтирующим конденсатором емкостью 1 мкФ Если принять, что танталовый дисковый конденсатор имеет идеальные характеристики (!), то можно считать, что в наличии имеется колебательный контур с докритическим затуханием, для которого добротность Q определяется следующим образом: Паразитное сопротивление будет значительно снижать добротность Q, но не сможет уменьшить ее до значения Q = 05, которое могло бы быть критическим для затухания. Это не будет иметь большого значения, так как цепь не сможет возбуждаться со стороны выхода (для любого сигнала внешнего воздействия конденсатор будет представлять короткозамкнутую цепь). Если же принять, что конденсатор вовсе не является идеальным, то, к несчастью, придется признать, что возбуждение колебаний из-за резонанса в контуре все-таки возможно, и схема может оказаться неустойчивой. Применив предыдущее соотношение, можно определить, что сопротивление величиной 3 Ом критически демпфирует резонанс, поэтому производители рекомендуют последовательно с дисковым танталовым конденсатором включать резистор с сопротивлением 2,7 Ом. |
Микросхемные стабилизаторы напряжения широкого применения (КРЕН и аналоги)
Один из важных узлов радиоэлектронной аппаратуры — стабилизатор напряжения в блоке питания. Еще совсем недавно такие узлы строили на стабилитронах и транзисторах. Общее число элементов стабилизатора было довольно значительным, особенно если от него требовались функции регулирования выходного напряжения, защиты от перегрузки и замыкания выхода, ограничения выходного тока на заданном уровне.
С появлением специализированных микросхем ситуация изменилась. Выпускаемые микросхемные стабилизаторы напряжения способны работать в широких пределах выходных напряжения и тока, часто имеют встроенную систему защиты от перегрузки по току и от перегревания — как только температура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, происходит ограничение выходного тока.
В настоящее время ассортимент отечественных и зарубежных микросхем-стабилизаторов напряжения настолько широк, что ориентироваться в нем стало уже довольно трудно. Помещенные ниже таблицы призваны облегчить предварительный выбор микросхемного стабилизатора для того или иного электронного устройства.
В табл. 1 представлен перечень наиболее распространенных на отечественном рынке трехвыводных микросхем линейных стабилизаторов напряжения на фиксированное выходное напряжение и их основные параметры; на рис. 1 упрощенно показан внешний вид приборов, а также показана их цоколевка. В таблицу включены лишь стабилизаторы с выходным напряжением в пределах 5…27 В — в этот интервал укладывается подавляющее большинство случаев радиолюбительской практики. Конструктивное оформление зарубежных приборов может отличаться от показанного на рис. 1.
Следует иметь в виду, что сведения о рассеиваемой мощности при работе микросхемы с теплоотводом в паспортах приборов обычно не указывают, поэтому в таблицах даны некоторые усредненные ее значения, полученные из графиков, имеющихся в документации. Отметим также, что микросхемы одной серии, но на разные напряжения, по рассеиваемой мощности могут различаться.
Ряд микросхем, изготовляемых в дальнем и ближнем зарубежье, имеют маркировку, не соответствующую российской стандартизированной системе. Так, перед обозначением стабилизаторов групп 78, 79, 78L, 79L, 78M, 79M, перечисленных в таблице, в действительности могут присутствовать одна или две буквы, кодирующие, как правило, фирму-изготовитель. Позади указанных в таблице обозначений также могут быть буквы и цифры, указывающие на те или иные конструктивные или эксплуатационные особенности микросхемы.
Более подробная информация о некоторых сериях отечественнох микросхемных стабилизаторах помещена в [1-5], а по зарубежным — в [6;7].
Таблица 1
Микросхема | Uвых, В | Iмакс, А | Pмакс, Вт | Включение | Корпус (см. рис.1) |
КР1157ЕН501А, КР1157ЕН501Б | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | КТ-26 (1,б) |
КР1157ЕН601А, КР1157ЕН601Б | 6 | ||||
КР1157ЕН801А, КР1157ЕН801Б | 8 | ||||
КР1157ЕН901А, КР1157ЕН901Б | 9 | ||||
КР1157ЕН1201А, КР1157ЕН1201Б | 12 | ||||
КР1157ЕН1501А, КР1157ЕН1501Б | 15 | ||||
КР1157ЕН1801А, КР1157ЕН1801Б | 18 | ||||
КР1157ЕН2401А, КР1157ЕН2401Б | 24 | ||||
КР1157ЕН502А, КР1157ЕН502Б | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | КТ-26 (1,а) |
КР1157ЕН602А, КР1157ЕН602Б | 6 | ||||
КР1157ЕН802А, КР1157ЕН802Б | 8 | ||||
КР1157ЕН902А, КР1157ЕН902Б | 9 | ||||
КР1157ЕН1202А, КР1157ЕН1202Б | 12 | ||||
КР1157ЕН1502А, КР1157ЕН1502Б | 15 | ||||
КР1157ЕН1802А, КР1157ЕН1802Б | 18 | ||||
КР1157ЕН2402А, КР1157ЕН2402Б | 24 | ||||
КР1157ЕН2702А, КР1157ЕН2702Б | 27 | ||||
КР1157ЕН5А, КР1157ЕН5Б | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | КТ-27-2 (1,в) |
КР1157ЕН9А, КР1157ЕН9Б | 9 | ||||
КР1157ЕН12А, КР1157ЕН12Б | 12 | ||||
КР1157ЕН15А, КР1157ЕН15Б | 15 | ||||
КР1157ЕН18А, КР1157ЕН18Б | 18 | ||||
КР1157ЕН24А, КР1157ЕН24Б | 24 | ||||
КР1168ЕН5 | 5 | 0,1 | 0,5 | минусовое | КТ-26 (1,б)* |
КР1168ЕН6 | 6 | ||||
КР1168ЕН8 | 8 | ||||
КР1168ЕН9 | 9 | ||||
КР1168ЕН12 | 12 | ||||
КР1168ЕН15 | 15 | ||||
78L05 | 5 | 0,1 | 0,5 | плюсовое | ТО-92 (1,а) |
78L62 | 6,2 | ||||
78L82 | 8,2 | ||||
78L09 | 9 | ||||
78L12 | 12 | ||||
78L15 | 15 | ||||
78L18 | 18 | ||||
78L24 | 24 | ||||
79L05 | 5 | 0,1 | 0,5 | минусовую | ТО-92 или КТ-26 (1,б) |
79L06 | 6 | ||||
79L12 | 12 | ||||
79L15 | 15 | ||||
79L18 | 18 | ||||
79L24 | 24 | ||||
КР1157ЕН5В, КР1157ЕН5Г | 5 | 0,25 | 1,3 | плюсовое | КТ-27-2 или ТО-126 (1,в) |
КР1157ЕН9В, КР1157ЕН9Г | 9 | ||||
КР1157ЕН12В, КР1157ЕН12Г | 12 | ||||
КР1157ЕН15В, КР1157ЕН15Г | 15 | ||||
КР1157ЕН18В, КР1157ЕН18Г | 18 | ||||
КР1157ЕН24В, КР1157ЕН24Г | 24 | ||||
78M05 | 5 | 0,5 | 7,5 | плюсовое | ТО-202 или ТО-220 (1,г) |
78M06 | 6 | ||||
78M08 | 8 | ||||
78M12 | 12 | ||||
78M15 | 15 | ||||
78M18 | 18 | ||||
78M20 | 20 | ||||
78M24 | 24 | ||||
79M05 | 5 | 0,5 | 7,5 | минусовое | ТО-220 (1,д) |
79M06 | 6 | ||||
79M08 | 8 | ||||
79M12 | 12 | ||||
79M15 | 15 | ||||
79M20 | 20 | ||||
79M24 | 24 | ||||
КР142ЕН8Г | 9 | 1 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
КР142ЕН8Д | 12 | ||||
КР142ЕН8Е | 15 | ||||
КР142ЕН9Г | 20 | ||||
КР142ЕН9Д | 24 | ||||
КР142ЕН9Е | 27 | ||||
КР142ЕН5В | 5 | 1,5 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
КР142ЕН5Г | 6 | ||||
КР142ЕН8А | 9 | ||||
КР142ЕН8Б | 12 | ||||
КР142ЕН8В | 15 | ||||
КР142ЕН9А | 20 | ||||
КР142ЕН9Б | 24 | ||||
КР142ЕН9В | 27 | ||||
7805 | 5 | 1,5** | 10 | плюсовое | ТО-220 (1,г) |
7806 | 6 | ||||
7808 | 8 | ||||
7885 | 8,5 | ||||
7809 | 9 | ||||
7812 | 12 | ||||
7815 | 15 | ||||
7818 | 18 | ||||
7824 | 24 | ||||
7905 | 5 | 1,5** | 10 | минусовое | ТО-220 (1,д) |
7906 | 6 | ||||
7908 | 8 | ||||
7909 | 9 | ||||
7912 | 12 | ||||
7915 | 15 | ||||
7918 | 18 | ||||
7924 | 24 | ||||
КР1162ЕН5А, КР1162ЕН5Б | 5 | 1,5 | 10 | минусовое | КТ-28-2 (1,д) |
КР1162ЕН6А, КР1162ЕН6Б | 6 | ||||
КР1162ЕН8А, КР1162ЕН8Б | 8 | ||||
КР1162ЕН9А, КР1162ЕН9Б | 9 | ||||
КР1162ЕН12А, КР1162ЕН12Б | 12 | ||||
КР1162ЕН15А, КР1162ЕН15Б | 15 | ||||
КР1162ЕН18А, КР1162ЕН18Б | 18 | ||||
КР1162ЕН24А, КР1162ЕН24Б | 24 | ||||
КР1179ЕН05 | 5 | 1,5 | 10 | минусовое | ТО-220 (1,д) |
КР1168ЕН06 | 6 | ||||
КР1179ЕН08 | 8 | ||||
КР1179ЕН12 | 12 | ||||
КР1179ЕН15 | 15 | ||||
КР1179ЕН24 | 24 | ||||
КР1180ЕН5А, КР1180ЕН5Б | 5 | 1,5 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
КР1180ЕН6А, КР1180ЕН6Б | 6 | ||||
КР1180ЕН8А, КР1180ЕН8Б | 8 | ||||
КР1180ЕН9А, КР1180ЕН9Б | 9 | ||||
КР1180ЕН12А, КР1180ЕН12Б | 12 | ||||
КР1180ЕН15А, КР1180ЕН15Б | 15 | ||||
КР1180ЕН18А, КР1180ЕН18Б | 18 | ||||
КР1180ЕН24А, КР1180ЕН24Б | 24 | ||||
КР142ЕН5А | 5 | 2 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,г) |
КР142ЕН5Б | 6 |
* Была выпущена опытная партия с цоколевкой, соответствующей рис. 1,а.
** Выпускают также разновидности на ток нагрузки до 1 А.
Рис. 1
Некоторые типы отечественных стабилизаторов имеют оригинальную устоявшуюся цифровую нумерацию выводов (она показана на рис. 1 в скобках). Это произошло оттого, что первоначально микросхемы этих серий выпускали в «микросхемных» корпусах со стандартизированной нумерацией выводов. После того, как было налажено производство в «транзисторных» корпусах, нумерация выводов сохранилась.
Типовая схема включения микросхемных стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение показана на рис. 2,а и б. Для всех микросхем емкость входного конденсатора C1 должна быть не менее 2,2 мкф для керамических или оксидных танталовых и не менее 10 мкф — для алюминиевых оксидных конденсаторов, а выходного конденсатора C2 — не менее 1 и 10 икф соответственно. Некоторые микросхемы допускают и меньшую емкость, но указанные значения гарантируют устойчивую работу любых стабилизаторов. Роль входного может исполнять конденсатор сглаживающего фильтра, если он расположен не далее 70 мм от микросхемы. В [6] опубликовано множество схем различных вариантов включения микросхемных стабилизаторов для обеспечения большего выходного тока, изменения выходного напряжения, реализации других вариантов защиты, использования стабилизаторов напряжения в качестве генераторов тока.
Рис. 2
Если требуется нестандартное значение стабилизированного выходного напряжения или плавное его регулирование, удобно использовать специализированные регулируемые микросхемные стабилизаторы, поддерживающие напряжение 1,25 В между выходом и управляющим выводом. Их перечень представлен в табл. 2, а типовая схема включения для стабилизаторов с регулирующим элементом в плюсовом проводе — на рис. 3. Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, который входит в цепь установки уровня выходного напряжения Uвых, равного Uвых=1,25(1+R2/R1)+Iпот*R2, где Iпот=50…100 мкА — собственный потребляемый ток микросхемы. Число 1,25 в этой формуле — это упомянутое выше напряжение между выходом и управляющим выводом, которое поддерживает стабилизатор в рабочем режиме.
Таблица 2
Микросхема | Uвых, В | Iмакс, А | Pмакс, Вт | Включение | Корпус |
КР1157ЕН1 | 1,2…37 | 0,1 | 0,6 | плюсовое | КТ-26 (1,е) |
КР1168ЕН1 | 1,3…37 | 0,1 | 0,5 | минусовое | КТ-26 (1,е) |
КР142ЕН12А | 1,2…37 | 1,5 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,ж) |
КР142ЕН12Б | 1,2…37 | 1 | 10 | плюсовое | КТ-28-2 (1,ж) |
КР142ЕН18А | 1,3…26,5 | 1 | 10 | минусовое | КТ-28-2 (1,и) |
КР142ЕН18Б | 1,3…26,5 | 1,5 | 10 | минусовое | КТ-28-2 (1,и) |
LM317L | 1,2…37 | 0,1 | 0,625 | плюсовое | ТО-92 (1,е) |
LM337LZ | 1,2…37 | 0,1 | 0,625 | минусовое | ТО-92 (1,е) |
LM317T | 1,2…37 | 1,5 | 15 | плюсовое | ТО-220 (1,ж) |
LM337T | 1,2…37 | 1,5 | 15 | минусовое | ТО-220 (1,и) |
Обратим внимание на то, что, в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение, регулируемые без нагрузки не работают. Минимальное значение выходного тока маломощных регулируемых стабилизаторов равно 2,5…5 мА и 5…10мА — мощных. В большинстве случаев применения нагрузкой служит резистивный делитель напряжения R1 R2 на рис. 3.
Рис. 3
По этой схеме можно включать и стабилизаторыс фиксированным выходным напряжением. Однако, во-первых, потребляемый ими ток значительно больше (2…4 мА) и, во-вторых, он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения. По этим причинам максимально возможного коэффициента стабилизации устройства достичь не удастся.
Для снижения уровня пульсаций на выходе, особенно при большем выходном напряжении, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор C3 емкостью 10 мкФ и более. К конденсаторам C1 и C2 требования такие же, как и к соответствующим конденсаторам фиксированных стабилизаторов.
Если стабилизатор работает при максимальном выходном напряжении, то при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема оказывается под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может быть выведена из строя. Для защиты микросхемы по выходу в таких ситуациях параллельно ей включают защитный диод VD1.
Другой защитный диод — VD2 — защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора C3. Диод быстро разряжает этот конденсатор при аварийном замыкании выходной или входной цепи стабилизатора.
Все сказанное служит только для предварительного выбора стабилизатора, перед проектированием блока питания следует ознакомиться м полными справочными характеристиками, хотя бы для того, чтобы точно знать, каково максимально допустимое входное напряжение, достаточна ли стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения, тока нагрузки или температуры. Можно выразить уверенность, что перечисленные в статье микросхемы находятся на техническом уровне, достаточном для решения подавляющего числа задач радиолюбительской практики.
Заметный недостаток у описанных стабилизаторов один — довольно большое минимально необходимое напряжение между входом и выходом — 2…3 В, однако он с лихвой окупается простотой применения и низкой ценой микросхем.
С. Бирюков.
Литература
Щербина А., Благий С. Микросхемные стабилизаторы серий 142, К142, КР142. — Радио, 1990, №8, с. 89, 90; №9, с. 73, 74.
Нефедов А., Головина В. Микросхемы серии КР142ЕН12. — Радио, 1993, №8, с. 41, 42.
Нефедов А., Головина В. Микросхемы КР142ЕН18А, КР142ЕН18Б. — Радио, 1994, №3, с. 41, 42.
Нефедов А. Микросхемные стабилизаторы серии КР1157. — Радио, 1995, №3, с. 59, 60.
Нефедов А., Валявский А. Микросхемные стабилизаторы серии КР1162. — Радио, 1995, №4, с. 59, 60.
Интегральные микросхемы. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. — ДОДЭКА (изд. первое), 1996, 288 с.; 1998 (изд. второе), 1998, 400 с.
Нефедов А.В., Савченко А.М., Феоктистов Ю.Ф. Зарубежные интегральные микросхемы для промышленной электронной аппаратуры. Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1989.
— Инженерные проекты
Базовая схема регулируемого регулятора выходного напряжения по существу такая же, как и для регуляторов фиксированного выходного напряжения, но для регулировки выходного напряжения предусмотрен внешний резистивный делитель или потенциометр. Выходное напряжение положительной или отрицательной полярности может быть получено с помощью того же типа соединений, которые описаны в разделе «Регулятор фиксированного выходного напряжения».
Большинство регуляторов напряжения регулируемого типа также содержат одну или несколько защитных функций, таких как отключение от перенапряжения и перегрева.Данные производителя содержат конкретные значения сопротивления и / или соединения потенциометра, чтобы обеспечить желаемое выходное напряжение для заданного входного напряжения.
Основные параметры регулируемого регулятора выходного напряжения
По сути то же, что и для стабилизатора выходного напряжения, за исключением следующего:
Выходное напряжение: Регулируемое выходное напряжение, поддерживаемое в диапазоне напряжений от 1,2 В до 37 В при обеих полярностях, т.е. положительном и отрицательном постоянном напряжении.
Входное напряжение: Входное напряжение должно превышать выходное напряжение на В REF . Где V REF = 1,25 В. Таким образом, можно сказать, что входное напряжение = 1,25+ выходного напряжения.
Зона безопасной эксплуатации (SOA): Комбинация максимального выходного тока и разницы напряжений между входным и выходным напряжением. Данные производителя содержат координаты и кривую, которые должен использовать разработчик для определения диапазона входного и выходного напряжения и выходного тока в пределах безопасной рабочей области.
Регулировка нагрузки: Указывает на изменение выходного напряжения, когда ток нагрузки изменяется от состояния холостого хода до состояния полной нагрузки. Обозначается LR.
Регулировка нагрузки (LR) = V NL — V FL
Где, В NL = выходное напряжение без нагрузки
В FL = выходное напряжение при полной нагрузке
Регулирование в процентах (%) =
Типичное значение для регулируемого регулятора напряжения составляет 0,1% в указанном диапазоне тока нагрузки.
Регулировка линии: Указывает на изменение напряжения нагрузки для заданного диапазона входного напряжения. Обозначается SR.
Линейное регулирование (SR) = V LH — V LL
Где,
В LH = Напряжение нагрузки при высоком линейном напряжении
В LL = Напряжение нагрузки при низком линейном напряжении
Процент регулирования (%) =
Где, V NOM — нормальное напряжение нагрузки при типичных условиях.Регламент линии также иногда называют правилом источника . Часто указывается в милливольтах для изменения напряжения на 1 вольт, типичное линейное регулирование составляет 0,1% на вольт для регулятора переменного напряжения.
Применение регулируемого регулятора выходного напряжения
Во многих типах аналогового оборудования регулируемое выходное напряжение источника питания должно быть тщательно отрегулировано для достижения оптимальных характеристик схемы. Фотолампы и транзисторы типичны для устройств, для которых требуются регулируемые, регулируемые источники питания.
В чем преимущество регулируемых регуляторов напряжения перед фиксированными регуляторами напряжения?
Регулируемые регуляторы напряжения предлагают множество преимуществ в производительности и надежности по сравнению с фиксированными регуляторами напряжения, то есть улучшенную производительность системы за счет регулирования линии и нагрузки с коэффициентом 10 или выше. Кроме того, это повышает надежность и производительность системы.
Типовой номер детали: National Semiconductor LM317 (положительный регулируемый регулятор напряжения) National Semiconductor LM337 (цепь регулятора отрицательного напряжения).
Рисунок: Автор прототипа регулируемого стабилизатора напряжения
Ранее мы уже публиковали схему регулируемого биполярного регулятора напряжения с использованием LM317 и LM337. Эта схема обеспечивает переменное выходное напряжение от 1,2 В до 20 В для обеих полярностей, то есть от
до.Числовое решение:
Разработайте регулятор напряжения постоянного тока для V OUT = от 6 до 18 В.
Ответ: Здесь мы должны разработать регулятор напряжения с регулируемыми требованиями к выходу.Поэтому мы будем использовать регулируемый стабилизатор напряжения IC LM317.
Для схемы,
Обычно
иПоскольку значение I ADJ пренебрежимо мало, мы проигнорируем его значение при разработке и расчетах.
Преобразование уравнения,
Когда V O = 6 В,
Следовательно,
Когда V O = 18 В,
Следовательно,
Принимая
Для
,Для
,.Таким образом, если взять
, то выходное напряжение может быть получено в диапазоне V O = от 6 В до 18 В, если взять переменный резистор R 2 , имеющий сопротивление в диапазоне до.Делаем видео схемы регулируемого регулятора выходного напряжения.
|