имеют тенденцию быть немного проще, чем схемы переключателя, и им не нужно обрабатывать высокие напряжения в линии питания, с которыми должны работать переключающие транзисторы, что делает их более безопасными в эксплуатации.

Регулировка напряжения

АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТЕЙ КОНДЕНСАТОРНО-ВХОДНОГО ФИЛЬТРА LC. — Шунтирующие конденсаторы подлежат на обрыв цепи, короткое замыкание и чрезмерную утечку; индукторы серии подлежат обрыв обмоток и иногда короткое замыкание витков или короткое замыкание на сердечник.

Входной конденсатор (С1) имеет наибольшее пульсирующее напряжение, приложенное к нему, является наибольшим чувствителен к скачкам напряжения и обычно имеет более высокое среднее приложенное напряжение. Как В результате входной конденсатор часто подвержен пробоям напряжения и короткому замыканию. В выходной конденсатор (C2) менее подвержен скачкам напряжения из-за последовательного включения защита обеспечивается последовательным дросселем (L1), но конденсатор может стать разомкнутым, негерметичным, или закорочены.

Закороченный конденсатор, открытый дроссель фильтра или дроссельная обмотка, замкнутая на core приводит к индикации отсутствия вывода. Закороченный конденсатор в зависимости от величины короткого замыкания может вызвать короткое замыкание выпрямителя, трансформатора или дросселя фильтра, что может привести к в перегоревшем предохранителе в первичной обмотке трансформатора. Открытый дроссель фильтра приводит к аномально высокое постоянное напряжение на входе в фильтр и отсутствие напряжения на выходе из фильтра. фильтр.Негерметичный или открытый конденсатор в цепи фильтра приводит к низкому выходному постоянному току. Напряжение. Это состояние обычно сопровождается чрезмерной амплитудой пульсаций. Закороченный витки в обмотке дросселя фильтра уменьшают эффективную индуктивность дросселя и снизить его эффективность фильтрации. В результате амплитуда пульсаций увеличивается.

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

В идеале выход большинства блоков питания должен иметь постоянное напряжение.К несчастью, этого трудно добиться. Есть два фактора, которые могут вызвать повышение выходного напряжения. изменение. Во-первых, напряжение в сети переменного тока непостоянно. Так называемые 115 вольт переменного тока могут варьироваться примерно от 105 вольт переменного тока до 125 вольт переменного тока. Это означает, что пиковое напряжение переменного тока, до которого Выпрямитель отвечает примерно от 148 вольт до 177 вольт. Только сетевое напряжение переменного тока может быть причиной почти 20-процентного изменения выходного напряжения постоянного тока. Секунда Фактором, который может изменить выходное напряжение постоянного тока, является изменение сопротивления нагрузки.В сложное электронное оборудование, нагрузка может меняться при включении и выключении цепей. В телевизионный приемник, нагрузка на тот или иной блок питания может зависеть от яркости экрана, настроек управления или даже выбранного канала.

Эти изменения сопротивления нагрузки приводят к изменению приложенного постоянного напряжения, поскольку блок питания имеет фиксированное внутреннее сопротивление. Если сопротивление нагрузки уменьшается, внутреннее сопротивление блока питания падает больше напряжения.Это вызывает уменьшение напряжение на нагрузке.

Многие схемы предназначены для работы с определенным напряжением питания. Когда поставка изменения напряжения могут отрицательно повлиять на работу схемы. Как следствие, у некоторых типов оборудования должны быть блоки питания с одинаковым выходным напряжением. независимо от изменений сопротивления нагрузки или изменения сетевого напряжения переменного тока. Этот постоянное выходное напряжение может быть достигнуто добавлением схемы, называемой РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ. на выходе из фильтра.Сегодня используется множество различных типов регуляторов и обсуждение всех из них выходит за рамки данной главы.

ПРАВИЛА НАГРУЗКИ

Обычно используемым показателем достоинства источника питания является его ПРОЦЕНТ РЕГУЛИРОВАНИЯ. В добротность дает нам представление о том, насколько выходное напряжение изменяется в диапазоне значений сопротивления нагрузки. Процент регулирования помогает в определении типа регулирования нагрузки необходимо.Процент регулирования определяется по формуле:

Это уравнение сравнивает изменение выходного напряжения при двух крайних значениях нагрузки с напряжение вырабатывается при полной нагрузке. Например, предположим, что блок питания производит 12 вольт при нулевом токе нагрузки. Если выходное напряжение упадет до 10 вольт при полном ток нагрузки протекает, тогда процент регулирования составляет:

В идеале выходное напряжение не должно изменяться во всем рабочем диапазоне.Что То есть, блок питания на 12 вольт должен выдавать 12 вольт на холостом ходу, при полной нагрузке и при всех точки между ними. В этом случае процент регулирования будет:

Таким образом, регулирование нагрузки с нулевым процентом является идеальной ситуацией. Это означает, что на выходе напряжение постоянно при всех условиях нагрузки. Пока надо стремиться к нулю процентов регулирование нагрузки, в практических схемах вы должны довольствоваться чем-то менее идеальным.Несмотря на это, Используя регулятор напряжения, вы можете удерживать процент регулирования на очень низком уровне.

РЕГУЛЯТОРЫ

Вы должны знать, что выходная мощность блока питания зависит от изменений входного напряжения. и требования к току нагрузки схемы. Поскольку для многих электронных устройств требуется рабочие напряжения и токи, которые должны оставаться постоянными, некоторая форма регулирования необходимо. Цепи, поддерживающие напряжение источника питания или токовые выходы в пределах указанные пределы или допуски называются РЕГУЛЯТОРАМИ.Они обозначаются как напряжение постоянного тока. или регуляторы постоянного тока, в зависимости от их конкретного применения.

Цепи регулятора напряжения являются дополнениями к основным цепям питания, которые производятся состав ректификованной и фильтрующей секций (рисунок 4-30). Назначение регулятора напряжения — для обеспечения выходного напряжения с небольшими изменениями или без них. Цепи регулятора чувствуют изменения выходных напряжений и компенсировать изменения. Регуляторы, поддерживающие напряжение в пределах плюс или минус () 0.1 процент — довольно распространенное явление.

Рисунок 4-30. — Структурная схема источника питания и регулятора.

и шунтирующие регуляторы напряжения

Существует два основных типа регуляторов напряжения. Базовые регуляторы напряжения: классифицируется как SERIES или SHUNT, в зависимости от расположения или положения регулирующий элемент (ы) по отношению к сопротивлению нагрузки цепи. Рисунок 4-31 (вид A и вид B) иллюстрирует эти два основных типа регуляторов напряжения.На практике схемотехника регулирующих устройств может быть довольно сложной. Пунктирные линии использовались в рисунок, чтобы выделить различия между последовательными и шунтирующими регуляторами.

Рисунок 4-31A. — Простые серийные и шунтирующие регуляторы. ШУНТ-РЕГУЛЯТОР

Рисунок 4-31B. — Простые серийные и шунтирующие регуляторы. РЕГУЛЯТОР СЕРИИ

Схематический чертеж в виде А представляет собой шунтирующий регулятор.Это называется регулятор шунтового типа, поскольку регулирующее устройство подключено параллельно нагрузке сопротивление. Схематический чертеж в виде B представляет собой серийный регулятор. Это называется последовательный регулятор, потому что регулирующее устройство подключено последовательно с нагрузкой сопротивление. Рисунок 4-32 иллюстрирует принцип последовательного регулирования напряжения. Как ты изучите рисунок, обратите внимание, что регулятор включен последовательно с сопротивлением нагрузки (R _L ) и что постоянный резистор (R _S ) включен последовательно с сопротивлением нагрузки.

Рисунок 4-32. — Последовательный регулятор напряжения.

Вы уже знаете, что падение напряжения на постоянном резисторе остается постоянным , если не ток, протекающий через него, меняется (увеличивается или уменьшается). В шунтирующем регуляторе, поскольку как показано на рисунке 4-33, регулирование выходного напряжения определяется током через параллельное сопротивление регулирующего устройства (R _V ), сопротивление нагрузки (R _L ), и последовательный резистор (R _S ).А пока предположим, что схема работает. в нормальных условиях, что входное напряжение составляет 120 вольт постоянного тока, и что желаемый регулируемый выходное напряжение 100 вольт постоянного тока. Для поддержания выхода 100 вольт необходимо сбросить 20 вольт. через последовательный резистор (R _S ). Если предположить, что значение R _S составляет 2 Ом, у вас должно быть 10 ампер тока через R _V и R _L . (Помните: E = IR.) Если значения сопротивления R _V и R _L равны равное, через каждое сопротивление будет протекать 5 ампер тока (R _V и R _L ).

Рисунок 4-33. — Шунтирующий регулятор напряжения.

Теперь, если сопротивление нагрузки (R _L ) увеличивается, ток через R _L уменьшится. Например, предположим, что ток через R _L теперь составляет 4 ампера. и что полный ток через R _S составляет 9 ампер. С этим падением тока, падение напряжения на R _S составляет 18 вольт; следовательно, выход регулятор увеличился до 102 вольт.В это время регулирующее устройство (R _V ) сопротивление уменьшается, и через это сопротивление протекает ток 6 ампер (R _V ). Таким образом, общий ток R _S снова составляет 10 ампер (6 ампер через R _V ; 4 ампера через R _L ). Следовательно, на R _S падает 20 вольт. заставляя выходное напряжение снова уменьшаться до 100 вольт. К настоящему времени вы должны знать, что если нагрузка сопротивление (R _L ) увеличивается , регулирующее устройство (R _V ) уменьшается его сопротивление, чтобы компенсировать изменение.Если R _L уменьшается, наоборот эффект возникает и R _V увеличивается.

Теперь рассмотрим схему, когда происходит уменьшение сопротивления нагрузки. Когда R _L уменьшается, ток через R _L впоследствии увеличивается до 6 ампер. Этот В результате через R _S проходит в общей сложности 11 Ампер, который затем падает на 22 вольт. В итоге на выходе 98 вольт. Однако регулирующее устройство (R _V ) чувствует это изменение и увеличивает свое сопротивление, так что протекает меньший ток (4 ампера) через R _V .Общий ток снова становится 10 ампер, и выход снова 100 вольт.

Из этих примеров вы должны теперь понять, что шунтирующий регулятор поддерживает желаемое выходное напряжение сначала путем измерения текущего изменения параллельного сопротивления цепи, а затем путем компенсации изменения.

Снова обратитесь к схеме, показанной на рисунке 4-33, и рассмотрите, как напряжение регулятор работает, чтобы компенсировать изменения входных напряжений.Вы, конечно, знаете, что входное напряжение может изменяться, и любые отклонения должны компенсироваться регулирующее устройство. Если происходит увеличение входного напряжения , сопротивление R _В автоматически уменьшается для поддержания правильного деления напряжения между R _В и Р _С . Таким образом, вы должны увидеть, что регулятор работает в обратном направлении. для компенсации уменьшения входного напряжения .

До сих пор были объяснены только регуляторы напряжения, в которых используются переменные резисторы .Однако у этого типа регулирования есть ограничения. Очевидно, переменный резистор не может достаточно быстро отрегулировать, чтобы компенсировать частые колебания напряжения. С входное напряжение часто и быстро колеблется, переменный резистор составляет , а не А. практический метод регулирования напряжения. Регулятор напряжения, который работает непрерывно и автоматически регулировать выходное напряжение без внешних манипуляций не требуется для практического регулирования.

Q.28 Цепи, поддерживающие постоянное напряжение или ток на выходе, называются постоянным напряжением. или постоянный ток ___.
Q.29 Назначение регулятора напряжения — обеспечить выходное напряжение с небольшим или нулевым ___.
Q.30 Двумя основными типами регуляторов напряжения являются ___ и ___.
Q.31 Когда для управления выходными напряжениями используется последовательный регулятор напряжения, любое увеличение входное напряжение приводит к увеличение / уменьшение (какое именно) сопротивления регулирующего устройства.
Q.32 Шунтирующий регулятор напряжения подключен к последовательно / параллельно (какой именно) с нагрузочным сопротивлением.

— ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Одной из наиболее важных характеристик источника питания является регулировка его напряжения. Как было указано в предыдущей главе, напряжение регулирование относится к тому, как изменяется выходное напряжение источника питания с вариациями тока нагрузки.Источник питания с хорошим напряжением регулирование поддерживает практически постоянное выходное напряжение с разумным изменения тока нагрузки.

Регулирование напряжения источника питания обычно выражается в процентах. который можно рассчитать следующим образом:

[формула скоро появится]

Таким образом, если источник питания имеет выходное напряжение холостого хода 275 вольт и выходное напряжение полной нагрузки 250 вольт, его процент регулирования это:

= 10%

В идеале блок питания должно иметь идеальное регулирование напряжения, оставшееся выходное напряжение постоянная для изменения выходного (нагрузочного) тока.Практическая сила расходные материалы никогда не достигают совершенства, хотя блоки питания лабораторного типа были произведены с регулировкой напряжения 0,001% или выше.

Регулировка напряжения обычного источника питания, такого как показанный на фиг. 1, будет относительно плохим по нескольким причинам.

Сначала будут отражены любые изменения входного напряжения линии переменного тока. при изменении выходного напряжения. Если напряжение в сети должно увеличиться, выходное напряжение будет увеличиваться пропорционально, и наоборот.

Во-вторых, при увеличении нагрузки мощность источника питания будет уронить. Одна из причин этого — фильтр (упомянутый в последней главе). В случае конденсаторного входного фильтра, такого как показанный на фиг. 1, небольшая нагрузка приведет к выходному напряжению источника питания почти равняется пиковому значению выходного напряжения выпрямителя. В выходное напряжение падает при увеличении нагрузки. Регламент может можно улучшить за счет использования входного дроссельного фильтра, который вызовет подачу выходное напряжение должно оставаться близким к среднему выходному напряжению выпрямителя при различные условия нагрузки.Однако выходное напряжение все равно изменится. при изменении тока нагрузки.

РИС. 1. Типичный двухполупериодный источник питания.

РИС. 2. Влияние внутреннего сопротивления источника питания.

В-третьих, падение выходного напряжения блока питания вызвано внутренним сопротивление выпрямителя и силового трансформатора. Любой выпрямитель, будь то высоковакуумный диод, газовый диод или полупроводник диод, имеющий внутреннее сопротивление (или импеданс); этот внутренний импеданс вызывает падение напряжения в выпрямителе.Эффект такой же, как если бы резистор был включен последовательно с выпрямителем, как показано на фиг. 2. Как и в случае с любым резистором, когда ток через него увеличивается, падение напряжения на нем увеличивается. Таким образом, поскольку ток, взятый из электропитание увеличено, падение напряжения из-за внутреннего сопротивления выпрямителя снижает выходное напряжение.

Кроме того, обмотки силового трансформатора имеют сопротивление, которое эффективно последовательно с выходом источника питания, что еще больше снижает выходное напряжение источника питания при увеличении тока нагрузки.

РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ

При регулировке напряжения стандартной конфигурации блока питания выпрямителя и фильтра обычно более чем достаточно для большинства приложений, Бывают случаи, когда требуется более эффективное регулирование.

Существует ряд методов повышения напряжения источника питания. регулирование. Возможно, самый простой предполагает использование газонаполненного шунта. трубка регулятора напряжения.

РИС. 3. Принцип регулирования шунтирующего напряжения.

РИС. 3 показана основная концепция шунтирующего регулятора напряжения.

Шунтирующий элемент регулирования напряжения R1 и последовательный резистор R2 образуют напряжение делитель, при этом внешняя нагрузка источника питания подключена к стык R1 и R2. Когда ток нагрузки увеличивается, напряжение на нагрузка падает из-за повышенного падения напряжения на R2. Предполагая на мгновение, когда значение R1 можно изменить вручную, затем напряжение по нагрузке можно вернуть в норму, увеличив значение R1, так как это уменьшит ток через R2 и, следовательно, падение напряжения на нем.И наоборот, при уменьшении тока нагрузки увеличится напряжение на нагрузке. Это можно компенсировать уменьшением значение R1. Через R2 будет больше тока, в результате чего большее падение напряжения на нем и меньшее напряжение, приложенное к нагрузке.

Все, что требуется, это заменить переменный шунтирующий резистор R1 на устройство, которое автоматически регулирует свое сопротивление в соответствии с при изменении нагрузки, чтобы поддерживать постоянное напряжение на нагрузке.

Таким устройством является газонаполненная трубка регулятора напряжения. Имеет свойство действует как саморегулирующийся резистор, который автоматически изменяет значение чтобы поддерживать на себе постоянное напряжение.

РИС. 4 показана физическая конструкция газонаполненного регулятора напряжения. трубка. Он состоит всего из двух электродов — катода и анода. В цилиндрический катод окружает анод, который состоит просто из одного провод.Оболочка заполнена аргоном или неоном.

РИС. 4. Газонаполненная трубка регулятора напряжения. (А) Строительство. (Обозначение B1.

РИС. 5. Характеристики газонаполненного регулятора напряжения.

РИС. 5 показаны электрические характеристики газонаполненного напряжения. трубка регулятора. Поскольку напряжение, приложенное к трубке, через ток ограничивающий резистор, увеличивается от нуля до точки A, на трубке появляется напряжение.Причина в том, что трубка не проводит, нет тока, который мог бы вызвать падение напряжения на Это.

Когда напряжение достигает значения, указанного точкой А, трубка внезапно ионизирует или «зажигает». В это время напряжение на трубке падает до точки Б. Ток через трубку может продолжать увеличиваться, но напряжение на трубке остается практически постоянным, как указано линией от B до C. Если приложенное напряжение сильно увеличивается, ток через трубку будет продолжать увеличиваться до точки достигается там, где между катодом и пластиной разовьется дуга.

На этом этапе трубка будет серьезно повреждена с безвозвратной потерей. исходных регулирующих характеристик.

РИС. 6 показано, как газовый регулятор напряжения используется на практике. схема. Выход от блока питания подается на регулятор. трубку (трубку v-r) через токоограничивающий резистор R 1. Величина этого резистор выбран, чтобы ограничить ток через трубку v-r до его рекомендуемое значение. Регулируемое напряжение снимается с анода v-r трубка и заземление.

РИС. 6. Практическая схема регулятора напряжения.

Большинство коммерческих ламп для регуляторов напряжения предназначены для обеспечения регулируемого напряжение от 75 до 150 вольт, в зависимости от конкретной трубки тип. Например, YR-75 обеспечит стабилизированное напряжение 75 вольт, YR-105 будет подавать 105 вольт и т.д. работать в диапазоне токов от 5 до 40 мА.

Ранее отмечалось, что необходимо установить токоограничивающий резистор. между выходом источника питания и трубкой v-r, чтобы ограничить ток через трубку до номинального значения.Номинал этого резистора будет зависеть от выходного напряжения блока питания, номинального напряжения трубки v-r и ее текущий рейтинг. Легко определить по следующей формуле: где,

R — номинал последовательно падающего резистора, Es — выходное напряжение. источника питания, ET — падение напряжения на трубке v-r, I — ток холостого хода через трубку. Это значение обычно составляет 40 мА для лампы типа YR-75, YR-90, VR-105, YR-150, OA2, OB2, OC2 и т. д.

СЕРИЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОВЫХ ТРУБ V-R

Возможно последовательное соединение двух или более трубок v-r для получить более высокое значение регулируемого напряжения. ИНЖИР. 7 показаны V-образные трубки, расположенные таким образом. Регулируемое выходное напряжение теперь является суммой индивидуальных рейтинги. Таким образом, значение регулируемого напряжения на рис. 7 А составляет 75 + 150, или 225 вольт. На фиг. 7В, регулируемое напряжение 105 + 75 + 150, или 330 вольт.

При определении номинала резистора последовательного понижения соединенных трубок v-r, применяется та же формула, что и в случае одиночного трубки, за исключением того, что используется сумма индивидуальных рейтингов v-r трубки для ET в формуле.

РИС. 7 также показано, как отдельные выходные напряжения могут быть получены из последовательно соединенные трубки v-r. В этой схеме желаемое напряжение снимается с места соединения трубок v-r.

РИС.7. Последовательно соединенные трубки регулятора напряжения. (A) Два последовательно. (В) Три подряд.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЦЕПИ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Следующие схемы иллюстрируют практическое применение газонаполненных элементы регулятора. Когда эти цепи подключены к выходу нерегулируемый источник питания, они обеспечат стабилизацию напряжения приблизительно два процента.

РИС. 8. Простая схема регулятора напряжения.

РИС. 9. Инвертированный регулятор напряжения.

РИС. 8 показан простой газовый регулятор напряжения, полезный в таких приложениях. как обеспечение стабильного напряжения для гетеродина в системе связи приемник или для экранных сеток выходных ламп в Hi-Fi аудио усилитель звука.

Как показано на фиг. 8, схема состоит просто из газонаполненного регулятора напряжения. лампу VI и последовательно понижающий резистор R1. Величина регулируемой мощности напряжение будет зависеть от выбора трубки регулятора.Для регулируемого выходное напряжение 75 вольт, используйте OA3 / VR-75 или OC2, если хотите. лучше использовать миниатюрную трубку. Для регулируемого выхода 90 вольт используйте ОБ3 / ВР-90. Для 105 вольт можно использовать OC3 / VR 105. Для вывода 150 вольт, используйте OD3 / VR150 или его миниатюрный аналог, OA2.

Значение последовательного резистора не указано, так как оно зависит от выходное напряжение источника питания, с которым должен работать этот регулятор использовал.Правильное значение последовательно падающего резистора можно легко рассчитать. по формуле:

R = Es — ET I

где,

R — номинал резистора последовательного включения, Es — нерегулируемый выходное напряжение источника питания, ET — номинальное рабочее напряжение трубки v-r, I — это ток холостого хода лампы v-r.

Если требуется отрицательное регулируемое выходное напряжение, например, источник отрицательного смещения — схема на фиг.8 можно «перевернуть», так как показанный на фиг. 9.

Из-за своей простоты эту схему можно легко спрятать в сбоку от существующего оборудования.

См. Также:

Как построить электричество и электронику Проекты

Основы электричества и электроники с проектами

Learning Регулируемый источник питания и его конструкция [Простое объяснение]

Привет. Надеюсь, вы хорошо проводите время.В этом посте я делюсь своими знаниями о регулируемом источнике питания.

Регулируемый — это общий термин, используемый для обозначения любого типа источника питания, который имеет стабильное выходное напряжение или ток независимо от входа или нагрузки. Это может быть линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания.

Единственное условие: он должен иметь выходное напряжение или ток независимо от входа (напряжения) или выходной нагрузки (сопротивления или тока).

Если вы искали просто, чтобы узнать, что такое регулируемый источник питания, я уже дал вам ответ.Но если вы хотите изучить его полностью, вы можете следить за моим обучением вместе со мной.

Будет весело.

Почему регулируемый источник питания?

В основном блоки питания рассчитаны на определенную нагрузку и среду. Но иногда основное напряжение питания, нагрузка и температура окружающей среды продолжают изменяться, изменяя параметры компонентов и, следовательно, изменяя выходное напряжение. Изменения выходного напряжения нежелательны.

Позвольте мне объяснить, почему изменение выходного напряжения нежелательно.Устройства имеют минимальное и максимальное входное напряжение и пороговые значения тока. И вы должны соблюдать эти пороговые значения, иначе вы можете повредить устройство.

Если выходное напряжение вашего источника питания изменится, есть вероятность, что оно превысит эти пороговые значения. Вот почему нам нужно постоянное выходное напряжение. И это достигается за счет регулируемого источника питания.

Стабилизированным источником питания может быть любой источник питания, как я уже сказал, качество, которым он должен обладать, — это постоянное выходное напряжение. Линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания могут быть регулируемым источником питания.Он может иметь любое значение напряжения, например 5 В, 10 В, 12 В и многие другие.

Важно помнить, что стабилизированный источник питания не всегда рассчитан только на постоянное выходное напряжение, он может быть рассчитан на постоянный выходной ток.

Таким образом, вы сможете понять, в чем разница между регулируемыми и нерегулируемыми источниками питания. Позвольте мне похвалить его за ваши примечания:

Нерегулируемый источник питания не имеет выходного напряжения или выходного тока независимо от входного основного напряжения или нагрузки.

Генеральный проект регулируемого источника питания

Если вы попросите меня разработать регулируемый блок питания. Сразу спрошу, это регулируемый линейный источник питания с фиксированным напряжением, или регулируемый источник питания, или переменный источник питания?

В общем, изучение было бы идеальным решением для этого, поскольку основной принцип работы всех регулируемых источников питания одинаков.

Общая блок-схема

Проектирование любой схемы начинается с хорошо составленной общей блок-схемы.Это помогает нам спроектировать отдельные участки схемы, а затем, в конце концов, собрать их вместе, чтобы получить полную схему, готовую к использованию.

Общая блок-схема этого проекта представлена ​​ниже. Все очень просто. Вам нужно понимать, какой блок что делает.

Сначала мы спроектируем каждую секцию, а затем соберем каждую из них, чтобы наш источник питания постоянного тока был готов для наших проектов.

Входной трансформатор

Трансформатор — это устройство, которое может повышать или понижать уровни напряжения в соответствии с законом передачи энергии.В зависимости от вашей страны переменный ток, поступающий в ваш дом, имеет уровень напряжения 220/120 В.

Нам нужен входной трансформатор для понижения входящего переменного тока до требуемого уровня.

Будьте осторожны, играя с этим устройством. Поскольку вы используете сетевое напряжение, которое может быть слишком опасным. Никогда не прикасайтесь к клеммам голыми руками или плохими инструментами.

Имейте хороший и достойный бесконтактный тестер напряжения и используйте его, чтобы всегда быть уверенным в том, какие провода находятся под напряжением, идущие к трансформатору.

Схема выпрямителя

Если вы думаете, что трансформатор просто снизил напряжение до желаемого регулируемого постоянного напряжения.

Извините, вы ошибаетесь, как когда-то и я.

Пониженное напряжение все еще равно переменному току. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, нужна хорошая выпрямительная схема.

Схема выпрямителя преобразует переменное напряжение в постоянное. В основном, существует два типа выпрямительной схемы; полуволна и полная волна.

Однако нас интересует полный выпрямитель, так как он более энергоэффективен, чем полупрямой.

Сглаживающий конденсатор / фильтр

В практической электронике нет ничего идеального. Схема выпрямителя преобразует входящую сеть в постоянный ток, но, к сожалению, не может сделать ее чистым постоянным током.

Выпрямленный постоянный ток не очень чистый и имеет рябь. Задача фильтра — отфильтровывать эти колебания и обеспечивать совместимость напряжения для регулирования.

Практическое правило: напряжение постоянного тока должно иметь пульсации менее 10 процентов, чтобы можно было точно регулировать.

Лучший фильтр в нашем случае — конденсаторный.Вы, наверное, слышали, конденсатор — это устройство для накопления заряда.

Но на самом деле его лучше всего использовать как фильтр. Это самый недорогой фильтр для нашей базовой конструкции блока питания 5 В.

Регулятор

Стабилизатор — это линейная интегральная схема, в которой используется стабилизированное постоянное выходное напряжение.

Регулировка напряжения очень важна, потому что нам не нужно изменение выходного напряжения при изменении нагрузки. Всегда требуется нагрузка, не зависящая от выходного напряжения.

ИС регулятора не только делает выходное напряжение независимым от переменных нагрузок, но также и от изменений напряжения в сети.

Надеюсь, вы разработали базовую концепцию конструкции регулируемого источника питания.

давайте продолжим с реальной принципиальной схемой нашего конкретного регулируемого источника питания 5 В, чтобы вы могли получить очень четкое представление о проектировании.

Я буду использовать программу NI Multisim, надеюсь, вы с ней знакомы. Если вы не знакомы с этим, нет проблем.Это не обязательно. Вы можете использовать любое программное обеспечение. Основная цель — изучить программное обеспечение для проектирования, а не для моделирования.

Конструкция регулируемого источника питания (с фиксированным напряжением)

Следующие этапы проектирования охватывают проектирование регулируемого источника питания с фиксированным выходным напряжением или регулируемого / регулируемого источника питания. С помощью этих шагов вы можете разработать свой регулируемый источник питания.

Я использую конкретный пример 5V, потому что я думаю, что таким образом было бы лучше всего понять весь процесс проектирования.

Вы думаете, я бы начал объяснение с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.

Ниже представлена ​​принципиальная схема указанного проекта. Вы получаете сетевое питание, напряжение и частота могут зависеть от вашей страны; предохранитель для защиты цепи; трансформатор, выпрямитель, конденсаторный фильтр, светодиодный индикатор и стабилизатор IC.

Блок-схема реализована в NI Multisim, хорошем программном обеспечении для моделирования для студентов и начинающих электронщиков.Я рекомендую потратить немного времени на то, чтобы поиграть с ним. Поскольку, на мой взгляд, вы должны хорошо разбираться в программном обеспечении для моделирования, чтобы получать удовольствие от изучения базовой электроники.

Пошаговый метод проектирования источника питания постоянного тока 5 В

Вы думаете, я бы начал объяснение конструкции с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.

Шаг 1: Выбор регулятора IC

Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения.В нашем случае мы проектируем для выходного напряжения 5 В, мы выберем ИС линейного регулятора LM7805.

Далее нам нужно знать номинальные значения напряжения, тока и мощности выбранной ИС регулятора.

Это делается с помощью паспорта регулятора IC. Ниже приведены номинальные характеристики и схема контактов для LM7805.

Спецификация 7805 также предписывает использовать конденсатор 0,1 мкФ на выходной стороне, чтобы избежать переходных изменений напряжения из-за изменений нагрузки.

И 0,1 мкФ на входе регулятора, чтобы избежать пульсаций, если фильтрация находится далеко от регулятора.

Правильный выбор трансформатора означает экономию денег. Мы узнали, что минимальный вход для выбранной нами микросхемы регулятора составляет 7 В. Итак, нам нужен трансформатор для понижения основного переменного тока, по крайней мере, до этого значения.

Но между регулятором и трансформатором тоже стоит выпрямитель на диодном мосту.Выпрямитель имеет собственное падение напряжения, то есть 1,4 В. Нам также необходимо компенсировать это значение.

Математически:

Это означает, что мы должны выбрать трансформатор со значением вторичного напряжения, равным 9 В или как минимум на 10% больше, чем 9 В.

Исходя из этого, для конструкции источника питания 5 В постоянного тока мы можем выбрать трансформатор с номинальным током 1 А и вторичным напряжением 9 В или 12 В.

Шаг 3: Выбор диодов для моста

Видите ли, выпрямитель сделан из диодов, расположенных по некоторой схеме.Для изготовления выпрямителя необходимо подобрать для него подходящие диоды. При выборе диода для мостовой схемы.

Имейте в виду выходной ток нагрузки и максимальное пиковое вторичное напряжение трансформатора i-e 9В в нашем случае. Вместо отдельных диодов вы также можете использовать один отдельный мост, который входит в комплект IC.

Но я не хочу, чтобы вы использовали здесь только для обучения и игры с отдельными диодами.

Выбранный диод должен иметь номинальный ток больше, чем ток нагрузки.И пиковое обратное напряжение (PIV) больше пикового вторичного напряжения трансформатора.

Мы выбрали диод IN4001, потому что он имеет номинальный ток на 1 А больше, чем мы желаем, и пиковое обратное напряжение 50 В.

Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты

При выборе подходящего конденсаторного фильтра необходимо учитывать его напряжение, номинальную мощность и значение емкости. Т

Номинальное напряжение рассчитывается от вторичного напряжения трансформатора.Практическое правило: номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 20% больше, чем вторичное напряжение.

Итак, если вторичное напряжение составляет 17 В (пиковое значение), то номинальное напряжение конденсатора должно быть не менее 50 В.

Во-вторых, нам нужно рассчитать правильное значение емкости. Это зависит от выходного напряжения и выходного тока. Чтобы найти правильное значение емкости, используйте формулу ниже:

Где,

Io = ток нагрузки i-e 500 мА в нашей конструкции, Vo = выходное напряжение i-e в нашем случае 5 В, f = частота

В нашем случае:

Частота 50 Гц, потому что в нашей стране переменный ток 220 @ 50 Гц.У вас может быть сеть переменного тока 120 В при 60 Гц. Если да, то укажите значения соответственно. Затем, используя формулу конденсатора, практический стандарт, близкий к этому значению, i-e 3.1847E-4, составляет 470 мкФ.

Еще одна важная формула из книги «Электронные устройства Томаса Л. Флойда» приведена ниже. Это также можно использовать для расчета емкости конденсатора.

В данном случае R — сопротивление нагрузки. А Rf — это коэффициент пульсации, который для хорошей конструкции должен быть менее 10%. На этом мы заканчиваем проектирование блока питания на 5 В.

Сделайте блок питания безопасным

Каждая конструкция должна иметь защитные приспособления для защиты от возгорания. Точно так же в нашем простом источнике питания должен быть предохранитель на входе. Входной предохранитель защитит наш источник питания в случае перегрузки. Например, наша желаемая нагрузка может выдерживать ток 500 мА.

Если в случае, если наша нагрузка начнет работать неправильно, есть вероятность заусенцев компонентов. Предохранитель защитит нашу поставку. Практическое правило при выборе номинала предохранителя: он должен быть как минимум на 20% больше, чем ток нагрузки.

Разработанный нами простой блок питания способен выдавать ток 1 А, что в некоторых случаях можно использовать для этого. Если вы решили использовать его для таких случаев, то не забудьте прикрепить к микросхеме регулятора радиатор.

Комплект блока питания 5 В (DIY)

Итак, мы получили базовые знания о том, как устроен простой блок питания на 5 В.

Для меня, если вы любитель электроники или новичок, изучаете основы электроники, я бы порекомендовал вам разработать собственный лабораторный источник питания.Было бы очень хорошее решение.

Он поможет вам изучить электронику, а также предоставит вам лучший лабораторный источник питания.

Я называю его лучшим, потому что вы сделаете его сами. И я не могу выразить словами, насколько весело играть с электроникой в ​​безопасной среде. Это похоже на обучение на собственном опыте.

Я рекомендую для начала комплект источника питания Elenco (Amazon Link). Он доступен по цене, высокого качества и хорошо документирован, чтобы направлять вас на каждом этапе. Поверьте, вы многому научитесь.Вы узнаете, как паять, собирать и изготавливать конечный продукт, который вы всегда видите в разных магазинах.

Конструкция регулируемого источника питания (с регулируемым / регулируемым выходом)

В большинстве случаев нам не требуется фиксированное напряжение. Иногда нам нужен регулируемый источник питания.

Например, чтобы проверить токи коллектора транзистора при различных базовых напряжениях, нам понадобится регулируемый источник питания. И это переменное напряжение необходимо регулировать.

Процедура проектирования такая же, как я объяснил выше, с небольшими изменениями в регуляторах мощности.

На этот раз нам потребуется переменный резистор, чтобы, изменяя его сопротивление, мы получали разные напряжения. Ниже приведена схема регулируемого источника питания или регулируемого источника питания:

До светодиодной части схема такая же, как и для стабилизированного источника питания 5 В при 500 мА. Схема усложняется после светодиодной части, не так ли? Не бойся. Все очень просто. Переменный резистор предназначен для изменения выходного напряжения.

Диоды используются для защиты схемы от обратного тока.Теперь давайте посмотрим на следующем видео, как изменение резистора изменяет выходное напряжение.

Преимущества регулируемого источника питания

Источник питания с регулируемым выходом имеет много преимуществ. Следующее имеет ключевое значение.

• низкий уровень шума
• по низкой цене
• простота
• надежность

Регулируемые блоки питания очень просты в конструкции, вы могли почувствовать это в этом посте. Простой дизайн делает его очень экономичным.Эти блоки питания имеют невысокую стоимость и очень надежны.

Они относительно бесшумны. ИС линейных регуляторов, которые используются на выходе, имеют низкие пульсации выходного напряжения, что делает их наиболее подходящими для приложений, где важна чувствительность к шуму.

Заключение

Проектный блок питания подойдет для поддержки других ваших небольших проектов или принесет вам хорошие оценки / деньги, если вас назначат на аналогичный проект. Я не знаю почему, но я уверен, что если вы выполните те же простые шаги со мной, вы получите свой первый разработанный блок питания.

Пожалуйста, не указывайте это только на 500 мА. Это может быть ваш источник питания 5 В постоянного тока с допустимым током до 500 мА.

Для дополнительной информации, для вывода положительного напряжения используйте LM78XX. XX указывает значение выходного напряжения, а 78 указывает положительное выходное напряжение. Для выхода с отрицательным напряжением используйте LM79XX, 79 указывает отрицательное напряжение, а XX указывает значение выхода.

На этом конструирование регулируемого источника питания подошло к концу. Надеюсь, вам понравилось.

Спасибо и удачной жизни.

Другие полезные сообщения:

Регуляторы и блоки питания

Есть несколько способов получить низкое напряжение, необходимое для запуска небольших проектов. от розетки электросети. Самый простой способ — купить формованный блок заводского изготовления, который предназначен для подключения непосредственно к розетке. Некоторые такие расходные материалы имеют внутренний стабилизатор напряжения и не требует дополнительных деталей, другие обеспечивают нерегулируемое постоянное напряжение а многие — просто трансформаторы переменного тока в коробке.Регулируемые типы предлагают меньшую выходную мощность для данного размера с токами, ограниченными парой сотен миллиампер, но переменный ток Типы трансформаторов могут обеспечивать несколько ампер. Несомненным преимуществом формованного питания является что не требуется проводка для сетевого напряжения, и их легко найти в местных магазинах. Некоторые модели Deluxe имеют клемму для заземления, которую можно использовать для заземления корпуса. вашего проекта. При обнаружении у блох такие припасы нужно быстро хватать. рынок или в излишках каталога! Недорогие компьютерные принадлежности предлагают большие токи за счет использования технологии импульсного регулятора, но эти источники часто требуют довольно высокого минимальный ток нагрузки (обычно на выходе 5 В), поэтому используйте этот тип питания с осторожностью.

Трехконтактные регулируемые регуляторы

Нерегулируемый источник постоянного тока — очень распространенный тип, и простой регулятор, показанный на рис. 1 может быть добавлен для проектов, требующих стабильного напряжения.

Выберите литой источник питания с выходным напряжением на несколько вольт выше требуемого регулируемого. напряжение, но помните, что чем больше напряжение падает на регуляторе, тем больше он нагревается. получать.К регулятору может быть добавлен радиатор, но металлический язычок регулятора подключен. выходному напряжению, поэтому может потребоваться изоляция. Подбирается резистор набора напряжения из следующего графика.

Потенциометр 5k может использоваться для установки напряжения или просто для поиска оптимального значения для фиксированный резистор. Два наиболее распространенных пакета для LM317 называются TO-220 и TO-202. которые имеют черный пластиковый корпус с металлическими язычками радиатора. В металле предусмотрено отверстие. язычок для монтажа, но этот язычок электрически соединен с центральным штифтом, который является выходной контакт.Входной штифт находится с правой стороны, а регулировочный штифт — слева, когда устройство удерживают так, чтобы можно было прочитать маркировку (выводы вниз, металлический язычок назад):

Фиксированные регуляторы, такие как LM7812 (12 В), не нуждаются в резисторах и могут быть механически заземлен без изоляции, так как вывод имеет внутреннее заземление. В любом случае эти трехконтактные регуляторы работают хорошо и предлагают встроенное ограничение тока. и схемы тепловой перегрузки.Убедитесь, что входные и выходные конденсаторы включены как как показано, и установите их достаточно близко к микросхеме регулятора.

Чтобы преобразовать трансформатор переменного тока в нерегулируемый источник постоянного тока, просто добавьте двухполупериодный мост и большой электролитический конденсатор, как показано на рис. 1. Размер конденсатор будет зависеть от тока нагрузки и величины допустимого напряжения пульсации, но стандартный конденсатор 1000 мкФ с номинальным напряжением, значительно превышающим выходное напряжение, является хорошим отправная точка.Измерьте напряжение на конденсаторе без нагрузки, чтобы убедиться, что его номинальное напряжение достаточно высокое. Вот несколько уравнений для выбора трансформатора вторичное напряжение и конденсатор фильтра:

VRMS = 0,815 (В постоянного тока + 1,4) (предполагается, что двухполупериодный мост)

C = (макс. Постоянный ток) / (60 x 2 x Vp-p), где Vp-p — пульсации напряжения при полной нагрузке.

Это уравнение для 60 Гц, другие частоты могут быть учтены заменяя 60 в знаменателе.

Трехконтактные регуляторы также могут использоваться для снижения и регулирования напряжения аккумуляторной батареи. но помните, что регуляторам обычно требуется падение минимум на 2 вольта для правильной регулировки. (Доступны версии с малым падением напряжения, для которых требуется падение напряжения менее 1 В.)

LM317 также можно использовать в качестве ограничителя тока, что удобно при экспериментах с новая схема, так как простая ошибка может привести к катастрофе, если доступна неограниченная мощность от источника питания.На рис.2 показан простой ограничитель тока для испытательного стенда, который просто подключается последовательно к настольному источнику питания или батарее.

Установите ограничитель тока перед регулятор напряжения, чтобы ограничитель не понижал регулируемое напряжение, подаваемое на нагрузка. Потенциал 100 Ом может быть заменен на фиксированное значение, если регулировка не требуется. Значение выбрано:

R = 1.2 / I

При показанном потенциале 100 Ом наименьшее значение тока будет около 12 мА. Ниже токам потребуются дополнительные схемы, так как LM317 должен обеспечивать минимальное количество ток нагрузки для правильной работы. После этого тока можно добавить регулятор напряжения. ограничитель для изготовления ограничителя тока, настольного источника переменного напряжения.

Этот ограничитель тока может быть выполнен без радиатора, чтобы добавить функцию медленного возврата. Когда ток ограничен, LM317 нагревается и его внутренний тепловой предел электрическая схема снизит ток ниже заданного значения.Устройство должно остыть перед полный ток снова будет доступен.

Получите максимальную отдачу от трансформаторов постоянного тока типа 2

Большинство любителей накопили большой ящик энергии. переходники (настенные бородавки), в том числе простые типы, состоящие из плавленых трансформатор, мостовой выпрямитель и большой конденсатор выходного фильтра. Такой к расходным материалам следует обращаться с уважением, несмотря на их размер, вес и ограниченность. выходной ток.Основное преимущество использования такого старомодного источника питания в том, что они не производят значительных радиопомех из-за внутреннего высокочастотного переключения регулятор. Добавьте малошумящий, стабильный регулятор напряжения, и ваш проект будет извлеките выгоду из тихой подачи. Ниже представлена ​​простая схема таких трансформаторы. Синусоидальный генератор представляет собой вторичный источник питания. трансформатора, внутреннее сопротивление представляет собой комбинацию элементов и является «поведенческая» модель. Внутренний конденсатор — большой электролитический, обычно в тысячи микрофарад.Просто используйте 1N4002s для выпрямителей. LTSpice файл для регулятора ниже также включает эту схему.

Для более простой модели, только источник постоянного тока последовательно с резистор выполните следующие действия:

1) Загрузите выход резистором большого номинала, скажем 4,7 кОм и измерить выходное постоянное напряжение; назовите это Vunloaded.

2) Рассчитайте эквивалентное последовательное сопротивление по формуле: (V Без нагрузки — Vrated) / Irated, где Vrated и Irated — это номинальные значения, указанные на этикетке источника питания.Например, у меня есть несколько трансформаторов, которые выдают 17 вольт без нагрузки и рассчитаны на 12 В при 800 мА. Я бы посчитал R = (17-12) / 0,8 = 6,25 Ом. Модель представляет собой источник постоянного тока 17 В с последовательно включенным резистором 6,25 Ом.

Полную модель Spice легко создать, выполнив следующие действия. эти разные шаги после шага 1:

2) Уменьшите сопротивление нагрузки (обычно с помощью реостат) до тех пор, пока не будет достигнут номинальный ток (должен быть примерно Напряжение).Или загрузите источник питания подходящим номиналом силового резистора. рассчитывается путем деления номинального выходного напряжения на номинальный выходной ток. Выберите резистор, который может выдерживать мощность, вырабатываемую продуктом этих рейтинговые значения. Для моих источников питания 12 В, 0,8 А я бы использовал резистор 10 Вт, 15 Ом.

3) Измерьте пульсации напряжения p-p при включенной полной нагрузке. Мне нравится прицел для работы, но мультиметр поможет вам достаточно близко; просто умножьте среднеквадратичное значение на 2.8.

Теперь значения на схеме могут быть установлены. Генератор пиковое напряжение установлено на 1,5 В плюс выходное напряжение при небольшой нагрузке в шаг 1. Например, если ваш трансформатор выдает 17,2 В на первом шаге, генератор будет установлен на пиковое значение 18,7 вольт (и установите частоту в соответствии с вашей линией частота).

В специи подключите нагрузочный резистор, рассчитанный по номинальной V / номинальное значение I или используйте значение реостата из шага 2. Отрегулируйте внутренний значение сопротивления, чтобы получить номинальное напряжение и ток и отрегулировать емкость чтобы получить наблюдаемую рябь.Чтобы приблизить вас, при 60 Гц внутренний C близок до (0,0125 x постоянный ток) / Впик. Если ваше внутреннее сопротивление выше примерно 1 Ом, вы можете немного поднять напряжение, чтобы оно лучше соответствовало измерениям. Это ваша модель.

Моя пульсация составляет 1,5 В (размах) при 0,8 А, поэтому внутренняя емкость составляет (0,0125 x 0,8 / 1,5 = 6600 мкФ (вероятно, 6800 мкФ).

При чтении значений DC в LTSpice выберите середину осциллограммы (или щелкните левой кнопкой мыши, удерживая клавишу Control, на имени тока или напряжения в верхней части график, чтобы увидеть среднее значение).Как только вы узнаете эту емкость, вы можете подумать добавление еще одного аналогичного значения параллельно, чтобы, когда внутренний высыхает, вашему проекту все равно. Вы можете следовать этой технике с помощью кондиционера. трансформатор, добавив свой собственный мостовой выпрямитель и большой конденсатор.

Наиболее частым отказом таких источников постоянного тока является конденсатор теряет свою емкость. Простое лекарство — добавить дополнительный внешний конденсатор рассчитан как указано выше. Эта дополнительная емкость не мала, но сохраняет проект работает после того, как иссякнет недостижимый внутренний конденсатор.Самый проекты не облагают налогом поставку на полную текущую мощность, поэтому вы можете рассчитайте меньший конденсатор для более легкой нагрузки, около 1000 мкФ на 100 мА Текущий.

Добавление стабилизатора с малым падением напряжения и рекомендуемых конденсаторов подайте чистое выходное напряжение, близкое к номинальному, для тока немного ниже рейтинг трансформатора. Трансформатора «12 вольт» хватит. напряжение для работы 12-вольтного стабилизатора с малым падением напряжения примерно от 80 до 90% номинального Текущий.

Высокопроизводительный регулятор для линейных 12 В бородавок

Вот штатный регулятор на 12 вольт нерегулируемый. линейные адаптеры питания. Одна особенность, которая мне очень нравится, это то, что текущий лимит составляет автоматически устанавливается самим адаптером питания. Когда напряжение падает близко к 12 вольт источник питания достигает точки, где должно произойти ограничение тока и стабилитрон на 11 вольт (D3) перестает проводить, вызывая фолдбэк. текущий предел для срабатывания.Будь то адаптер на 200 мА или 1 А, ток ограничение срабатывает при 12 вольт; возможно, это следует назвать ограничителем падения напряжения. (D3 включен последовательно с диодом база-эмиттер, поэтому напряжение в месте его начала выключение составляет около 12 вольт.) Foldback предохраняет силовой транзистор от перегрева. если выход постоянно закорочен; с моими мясными припасами, которые могут быть как аж 10 ватт. (Обидно иметь огромный радиатор, который обслуживает только Назначение, когда выход регулятора замкнут на длительное время.) Точку возврата можно изменить, заменив резистор на 82 Ом (R15). Более высокое значение увеличит текущий уровень фолдбэка; пробовать значения примерно до 100 Ом. Слишком высокий, и ваш силовой транзистор может стать слишком горячим во время продолжительного шорты на выходе. Если слишком низкий контур может не запуститься, где-то около 47 Ом. Если не хочешь текущий фолдбэк вообще не учитывает R15 и опционально подключает 470 Ом в последовательно со светодиодом от самого левого коллектора транзистора к плюсу для свет ограничения тока (это был мой оригинальный дизайн).Примечание: текущий предел Функция работает от тока, подаваемого D2, пусковым стабилитроном. Если стабилитрон напряжение находится в пределах одного или двух вольт от выходного напряжения ограничения тока схема может не работать. Выберите стабилитрон для D2, который на несколько вольт ниже номинального. напряжение питания от бородавок, но на несколько вольт выше напряжения ненагруженного адаптера. напряжение минус выходное напряжение. В моем случае это будет 17-12 = 5, поэтому я выбрал стабилитрон на 9 вольт, значительно выше 5 вольт и намного ниже 12 вольт.(Для лучшего шум, который вы хотите, чтобы D2 перестал проводить после повышения напряжения, чтобы цепь регулятора работает от собственного чистого выходного напряжения через R7.)

LTSpice Схема малошумящего стабилизатора напряжения 12 В постоянного тока

Еще одна приятная особенность — довольно низкий уровень шума по сравнению с до трехполюсных регуляторов, может быть, в 10 раз ниже с более быстрым откликом значения в скобках и примерно в 100 раз ниже значений по умолчанию.

Увеличение C2 от быстрого конденсатора 0,01 мкФ до 10 мкФ (электролитический с плюсом до коллектор) и меняя более быструю сеть стабилизации с 68 Ом (R10) и 4700 пФ (C2) для более медленных 150 Ом и 0,01 мкФ улучшает шум примерно на 20 дБ. Но переходная характеристика на выходе немного ухудшена из-за сопротивления 0,1 Ом. (R8) выходное сопротивление, которое теперь видно на низкой частоте. Но даже с внезапное изменение нагрузки 100 мА, напряжение изменится только на 10 мВ, а затем вернется обратно к исходному значению.Импеданс регулятора будет иметь вид 0,1 Ом для частоты выше нескольких Гц, поэтому обратная связь по рельсу может возникнуть, если присутствует сильноточная нагрузка переменного тока (выходной каскад аудиоусилителя, для пример). С другой стороны, шумовое напряжение на частоте 10 кГц упадет примерно с 50 нВ / корень-Гц до 5 нВ / корень-Гц. Это довольно тихо! Но даже при 50 нВ / корень-Гц это схема в десять раз лучше многих 3-х полюсных регуляторов. Так что не стесняйтесь используйте более быстрые значения, но для большинства приложений я бы использовал вариант с более низким уровнем шума и, возможно, увеличить емкость непосредственно на нагрузке, если есть сильноточный каскад переменного тока.

Еще одна особенность — стабилитрон 6,8 В (D1) с компенсацией температуры с помощью крайнего правого диода база-эмиттер транзистора. В Температурный резистор можно настроить, чтобы уменьшить дрейф напряжения до нескольких милливольт. в широком диапазоне температур. Если у вас хватит терпения, вы сможете стабилизатор в высокопроизводительный источник опорного напряжения. Или просто используйте значения показаны для превосходной стабильности напряжения при повышении температуры и настройки верхнего резистора установить напряжение.Spice показывает отклонение на 3 мВ от коммерческой температуры. диапазон, используя эти стандартные значения 1%, но ваши результаты будут немного отличаться, возможно 10 мВ. Просто подправьте резисторы, если вам нужно лучше.

Еще одна «особенность» — в схеме используются четыре NPN малосигнальные транзисторы (подойдут практически любые). Так что я решил, что это было возможность использовать старый MPQ3904, то есть четыре независимых транзистора в Пакет DIP (Примечание: они не подходят для одной подложки, но на самом деле четыре независимых транзистора, что не имеет значения в данном приложении.) Получилась интересная на вид плата:

Та же самая компоновка позволит разместить четыре отдельных ТО92 транзисторы (коллекторы на концах, эмиттеры к центру и отверстия для контакты 4 и 11 не используются).

Примечание: резистор (R15), протянутый поперек панели ИС, был модификация, чтобы добавить ограничение по току фолдбэка. Эта особенность и небольшая радиатор сохраняет транзистор достаточно холодным, даже когда выход закорочен надолго.Изменения были внесены в схему LTSpice, указанную выше. Файл макета ExpressPCB включен в заархивированная папка. Я уменьшил отверстия для клемм, так как мои клеммы не так распространены. Напрямую припаять провода к плате нормально.

Этот простой регулятор обеспечивает отличные характеристики при входном напряжении в несколько раз. вольт выше выходного напряжения.Простая схема обеспечивает превосходный шум по сравнению с трехполюсный регулятор; при 100 Гц 78L05A измерял 300 нВ / корень-Гц, тогда как эта схема показала только 30 нВ / корень-Гц (на 20 дБ лучше). Шум на 10 кГц падает до 15 нВ и до 8 нВ с добавлением 47 мкФ через стабилитрон (1N750A с R2 = 330 Ом). Низковольтные стабилитроны довольно тихие без фильтрация.

Выходное напряжение устанавливается стабилитроном и составляет примерно на 0,6 вольт выше номинала стабилитрона.Выберите R2, чтобы установить ток стабилитрона от следующее уравнение:

R2 = 0,6 / Из

Резистор на 600 Ом даст стабилитрон около 1 мА. Управление стабилитроном ниже расчетного тока приведет к более низкому выходному напряжению. Используя 330 Ом резистор (около 2 мА) с 1N750 дает выходное напряжение около 5 вольт (вместо этого прогнозируемых 5,3 вольт).

Выберите R1, чтобы обеспечить достаточный базовый ток для проходного транзистора.Хороший первый разрез — это найдено из:

R1 = (Vin — Vout — 0,7) / (0,1 Iout)

Регулятор 15 В с питанием от 24 В и током 30 мА Максимум. следует использовать:

R1 = (24 — 15 — 0,7) / (0,1 x 0,03)

R1 = 2,8 к

Можно использовать более высокое значение, поскольку это уравнение предполагает проход с низким коэффициентом усиления. транзистор. Для большинства транзисторов разработчик может умножить значение на 3.

Эта версия использует N-канальный JFET в качестве проходного элемента для добиться отличного подавления линейного шума и немного защиты от тока короткого замыкания, но он подходит только для легких нагрузок. Выберите JFET с достаточно высоким Idss для питания. нагрузку и выберите R2, как и раньше. Выходное напряжение должно быть выше напряжения отсечки JFET, но большинство JFET будет работать, если регулируемое напряжение выше 5 вольт.

Простой импульсный регулятор

Когда батареи используются для питания цепей низкого напряжения, включается импульсный стабилизатор. желательно для экономии заряда батареи. Существуют отличные микросхемы, которые отлично справляются со своей задачей. эффективность и небольшие размеры. Примером может служить Maxim (www.maximic.com) MAX639, который преобразует входы от 5,5 до 11,5 вольт до 5 вольт до 225 мА. Единственные дополнительные детали представляют собой индуктор, выпрямитель Шоттки и пару конденсаторов.Следующая схема представляет собой дискретный коммутатор, аналогичный по мощности передачи MAX639. Спектакль несколько уступает IC-переключателям, но подходящие компоненты можно найти в большинстве утиль коробки.

Есть несколько соображений по выбору компонентов:

КПД составляет около 80% при 200 мА и падает примерно до 75% при 100 мА из-за ток в цепи покоя. Влияние на срок службы батареи может быть значительным, так как небольшой батареи более эффективны при более низкой скорости разряда.

Примером приложения является самодельный медицинский термометр, в котором используется 3 1/2 цифры. Светодиодный индикатор панели в качестве показания. Большую часть времени измеритель потребляет около 120 мА, а Коммутатор снижает этот ток потребления примерно до 80 мА от 9-вольтовой батареи. Текущий сток будет меньше для батареи более высокого напряжения. Схема была построена на небольшом кусочке перфорации. доска, многие части которой выступают за максимальную плотность:

Верх формованного дросселя можно увидеть между большим желтым конденсатором. и черный транзистор.

Плавающий источник питания для ЖК-панели Метр

Вы когда-нибудь устанавливали один из этих недорогих ЖК-измерителей в проект только для того, чтобы обнаружить, что он требует плавающего источника питания? Я только что сделал! Измеритель не может использовать заземление постоянного тока с измеряемым напряжением. Над Схема пришла на помощь. Он потребляет около 4 или 5 мА от источника питания 9 В и может подавать до 2 мА при 9 В на ЖК-индикатор или другую нагрузку, но два конденсаторы изолируют землю.Работает как чемпион! Также см Крейга регулируемая версия.

регуляторы напряжения и тока

Потребность в регулировании источника питания является обычным требованием, но не все знают, почему необходимо регулировать источник питания или когда цепь может безопасно работать от нерегулируемого источника питания.Есть много неправильных представлений о регуляторах в целом и много дезинформации о том, что необходимо, а что просто чрезмерно. К сверхстабильным регулируемым источникам питания предъявляются некоторые требования, но в подавляющем большинстве приложений это бывает редко.

Необходимость регулирования часто понимается неправильно, утверждая, что основные схемы операционных усилителей в аудиосистеме (например) должны работать от строго регулируемых источников питания, иначе звуковая сцена пострадает, или будет потеряна « авторитетность » низких частот (что бы это ни могло среднее), или, возможно, высокие частоты будут «завуалированы», а средние частоты будут «загромождены».По большей части это ерунда, но эти мифы широко распространяются до тех пор, пока они каким-то образом не становятся «самоочевидными» из-за количества ссылок, перекрестных ссылок и людей, ссылающихся на сайты, на которых есть информация, которая, по их мнению, «подтверждает» их точку зрения.

можно найти практически в каждом элементе электронного оборудования и варьируются от типов с очень низким напряжением (например, 3,3 В для многих микропроцессоров) до сотен вольт, используемых в некоторых ламповых усилителях и другом оборудовании, которое использует высокое напряжение.

Не каждое напряжение нужно регулировать. Обычно операционные усилители, используемые в аудиосистеме, поставляются с регулируемыми источниками питания (обычно ± 15 В), но в первую очередь это делается для обеспечения низких пульсаций (100 или 120 Гц) и шума. Операционные усилители не особо заботятся о том, есть ли шум в источнике питания, и они совершенно счастливы, даже если напряжения питания немного изменяются во время работы. При условии, что их максимальное рабочее напряжение не превышено, а источники питания остаются достаточно высокими, чтобы пропускать сигнал без искажений, колебания напряжения питания не приведут к значительным изменениям выходного сигнала.

Однако обычно это считается неприемлемым. Подача на операционные усилители должна регулироваться , потому что ни один операционный усилитель не имеет бесконечного PSRR , и он ухудшается на высоких частотах, поскольку коэффициент усиления разомкнутого контура падает из-за внутренней (или внешней) частотной компенсации. Во многих случаях может быть достаточно простого стабилизатора на стабилитроне, но он неэффективен и считается очень «низкотехнологичным» по современным стандартам.

IC очень недорогие и дают отличные результаты.Конечно, есть ограничения. Дифференциальное напряжение входа-выхода никогда не должно превышаться, некоторые из них сравнительно шумны, и необходим радиатор, если они используются для передачи выходного тока от умеренного до высокого. До регуляторов IC люди обычно использовали дискретные версии, и их можно было заставить работать очень хорошо. Естественно, высокая производительность требует большей сложности схемы, и в наши дни мало случаев, когда дискретный стабилизатор является лучшим предложением, чем версия IC.

Эту статью следует читать вместе с блоками питания малой мощности.Эти две статьи охватывают схожие области, но эта версия больше нацелена на полное понимание концепции , а не на предоставление идей для конструкторов.

тоже есть своя страничка. Примечание по применению AN008 — Как использовать стабилитроны описывает многие из основных характеристик стабилитронов, а также некоторые основные характеристики и другую полезную информацию. Особый интерес представляет динамическое сопротивление, которое представляет собой спецификацию, указывающую, насколько хорошо стабилитрон может уменьшить пульсации и шум.Чем ниже динамическое сопротивление, тем лучше стабилитрон будет регулировать и подавлять шум.

Существует ряд терминов, которые используются для описания работы любого регулятора. Приведенная ниже таблица взята из статьи «Источники питания малой мощности» и включает краткие пояснения.

Параметр	Пояснение
Регулировка нагрузки	Процент, представляющий собой изменение напряжения при заданном изменении выходного тока
Линейное постановление	Процент.являющееся изменением выходного напряжения для данного изменения входного напряжения
Падение напряжения	Минимальный перепад напряжения между входом и выходом, прежде чем регулятор больше не сможет поддерживать приемлемую производительность
Максимальное входное напряжение	Абсолютное максимальное напряжение, которое может быть приложено к входной клемме регулятора относительно земли
Подавление пульсаций	Выражается в дБ, отношение пульсаций на входе (от нерегулируемого источника постоянного тока) к пульсации на выходе
Шум	Где указано, количество случайных (тепловых) шумов, присутствующих в регулируемом выходном напряжении постоянного тока.
Переходная характеристика	Обычно отображается графически, показывает мгновенную производительность с изменениями линейного напряжения или тока нагрузки

Не все из вышеперечисленных спецификаций будут даны, и не все они важны для многих приложений.Переходный отклик важен для любого регулятора, который подает быстро меняющуюся нагрузку, например логику TTL. Пульсации и шум важны для низкоуровневых аудиоприложений, особенно тех, которые используют дискретные транзисторы, где схема может иметь относительно низкое подавление шума источника питания.

Иногда думают, что простого резистивного делителя напряжения достаточно, чтобы обеспечить «регулируемое» напряжение. Если выход не буферизован с помощью повторителя (интегрированного или дискретного), это , а не .Делитель напряжения чувствителен к нагрузке, поэтому он может выдавать номинальное напряжение только в разомкнутой цепи (без нагрузки). Как только вы потребляете ток, напряжение упадет. Кроме того, любой шум (гул, гудение и т. Д.) На питании, питающем делитель, также попадет на выход. Простые делители были обычным явлением в ламповых усилителях, где основной источник питания может проходить через несколько резисторов с конденсаторами для заземления на каждом переходе, и клапанные каскады, образующие нагрузку.Это не «регулирование» ни в каком виде, это просто фильтрация, и здесь не рассматривается, кроме как часть надлежащего регулятора (где такие схемы фильтрации также довольно распространены).

Итак, зачем нам стабилизированное напряжение?

При большом количестве источников напряжения и во множестве схемных топологий мы этого не делаем. Однако теперь это так просто сделать и дает столько преимуществ, что было бы почти глупо не сделать этого. Основное преимущество заключается в том, что пульсации источника питания (при 100 или 120 Гц) почти полностью устраняются, и мы можем работать с операционными усилителями при напряжении, близком к их максимальному напряжению, не беспокоясь о низких напряжениях в сети, вызывающих преждевременное ограничение, или о высоких напряжениях, вызывающих сбои.Нерегулируемый источник питания будет изменять свое напряжение при изменении напряжения сети (что обычно изменяется на величину от + 10% до -15%). Многие люди живут в районах, где напряжение изменяется сильнее, и если подача не регулируется, оно будет колебаться примерно на тот же процент, что и входящая сеть.

Нерегулируемый источник питания также изменяет свое выходное напряжение с нагрузкой, поэтому по мере того, как схема потребляет энергию, напряжение падает. Точно так же, когда нагрузка уменьшается, напряжение возрастает. Это называется регулированием нагрузки, и при нерегулируемом питании включает отклонений от сети.Небольшая нагрузка при максимальном напряжении сети означает, что питаемые цепи будут получать максимально возможное напряжение, которое может превышать абсолютное максимальное значение, указанное производителем ИС. Логические ИС TTL имеют очень ограниченную устойчивость к перенапряжению, и они откажутся от , если будет превышено максимальное значение. Рекомендуемое напряжение 5 В с допустимым диапазоном от 4,5 до 5,5 В. Каждый использует регулируемое питание для ИС TTL просто потому, что было бы глупо (и рискованно) поступать иначе.КМОП-логика обычно будет вполне довольна очень простым стабилизатором шунта Зенера, потому что потребление тока очень низкое. Электропитание должно быть должным образом шунтировано с соответствующей емкостью.

Во многих ранних транзисторных усилителях мощности использовались стабилизированные источники питания, поскольку они использовали один источник питания, а колебания напряжения могли создавать дозвуковой выходной сигнал. Кроме того, во многих из этих ранних усилителей использовались транзисторы, которые работали при напряжении, близком к предельному, и если бы напряжение увеличивалось слишком сильно, они выходили из строя.В наши дни почти никто не использует регулируемые источники питания для усилителей мощности, потому что это увеличивает стоимость и значительную тепловую нагрузку и, как правило, бесполезно. В некоторых ламповых усилителях используются регулируемые напряжения экранной сетки для получения максимальной мощности без нагрузки на клапаны. Другие просто подчеркнули клапаны (и даже во многих последних разработках это до сих пор так).

Очень редко можно увидеть какой-либо предусилитель, использующий операционные усилители или дискретные транзисторы, который не использует , а не стабилизированные источники питания. Большинство людей используют регуляторы IC, но есть и те, кто считает, что дискретный регулятор даст лучшую производительность.Я не буду вступать в дебаты о предполагаемой «слышимости» регулятора и «звуке постоянного тока», потому что, насколько я понимаю, это в основном принятие желаемого за действительное, без научных оснований или подтверждения правильным проведением слепого AB-тестирования. По определению, постоянный ток — это постоянный ток, поэтому его не слышно. В некоторых случаях может быть слышен шум , наложенный на на DC.

Большинство импульсных источников питания (SMPS) регулируются и могут использоваться напрямую, без дополнительных действий.Тем не менее, они почти всегда относительно шумные, имея существенное свидетельство частоты коммутации (и ее гармоник) в источнике постоянного тока. Хотя эти артефакты переключения почти всегда неслышны, они сбивают с толку и могут сильно затруднить разумные измерения в цепи.

Далее, зачем нам стабилизированный ток?

Помимо источников тока, раковин и зеркал (см. Статью), регуляторы тока раньше были больше диковинкой, чем что-либо еще. Они использовались во многих областях в течение многих лет, но только недавно стали повсеместными — светодиодное освещение.Подавляющее большинство из них работают в импульсном режиме, потому что в противном случае потери энергии будут чрезмерными, что снижает общую эффективность светодиодного источника света. Тем не менее, все еще есть примеры, когда линейный регулятор имеет больше смысла.

В частности, простой линейный стабилизатор тока легко подключить к плате Veroboard, что нелегко сделать с любой схемой переключения. Требования к линейным регуляторам тока незначительны по сравнению с регуляторами напряжения, но вы никогда не узнаете, когда он вам понадобится.В некоторых случаях вам понадобится регулировка как напряжения , так и тока , и зарядка аккумулятора — один из наиболее очевидных случаев, когда они будут совмещены.

В целом потребность в прецизионном регуляторе тока (в отличие от источника тока как части схемы усилителя, например) очень ограничена, но, поскольку принципы и результаты во многом одинаковы для регулирования как напряжения, так и тока, они заслуживают внимания. .

Первыми использованными регуляторами были газоразрядные трубки ^[1] .Питание трубки осуществлялось через резистор, и напряжение разряда было достаточно стабильным при условии, что ток не слишком сильно менялся. Если требовался большой ток, то для его подачи в качестве катодного повторителя использовался традиционный мощный вентиль (вакуумная трубка). Добавление дополнительных клапанов позволило получить хорошо регулируемое питание, на которое не повлияли изменения тока нагрузки или колебания входного напряжения.

Современный эквивалент газоразрядной трубки — стабилитрон. Они по-прежнему очень часто используются для регулирования либо в качестве простого шунтирующего регулятора (например, газоразрядная трубка), либо с дополнительными частями для формирования дискретного регулятора.Поскольку основной шунтирующий регулятор является самым простым, на него стоит обратить внимание в первую очередь. Более подробная информация об использовании стабилитронов представлена ​​на странице Application Note 008 на веб-сайте ESP.

Рисунок 1 — Шунтирующий стабилизатор на базовом стабилитроне

Одним из основных недостатков простого шунтирующего стабилитрона является то, что он постоянно потребляет максимально допустимый ток от источника питания. Как показано выше, напряжение питания составляет 15 В, и это только один источник питания. Я буду использовать эту же общую компоновку для большинства диаграмм, потому что это делает их менее загроможденными и более легкими для понимания.Если требуется отрицательный источник питания, обычно это просто обратное значение, указанное для положительного напряжения. Сам источник питания (трансформатор и конденсатор фильтра) используется в большинстве примеров, но не будет показан, если только понимание схемы не является важным.

В вышеупомянутом источнике питания R1 должен обеспечивать достаточный ток, чтобы всегда оставаться в оптимальном диапазоне стабилитрона, а также обеспечивать нагрузку. Стабилитроны не рекомендуются для любых схем, в которых ток изменяется более чем на несколько процентов.Ток стабилитрона должен составлять (примерно) от 10% до 50% от максимального тока стабилитрона, который очень просто получается из напряжения и номинальной мощности. Стабилитрон 15 В 1 Вт может выдерживать максимальный ток …

I = P / V
I = 1/15 = 66,7 мА

Ток стабилитрона не должен превышать 50% от максимального, чтобы поддерживать повышение температуры стабилитрона до разумного значения. Кроме того, при таком токе он будет довольно горячим, и на напряжение не будет сильно влиять температура окружающей среды.Таким образом, мы должны стремиться к 33 мА и не менее 7 мА, чтобы гарантировать, что динамическое сопротивление стабилитрона достаточно низкое, чтобы быть полезным. Поскольку номинальное входное напряжение составляет около 21 В, это означает, что сопротивление резистора должно быть около 180 Ом (R = V / I). 180 Ом дает ток стабилитрона 33 мА, но только когда ток нагрузки равен нулю, а напряжение в сети составляет точно 230 В (или 120 В), и при условии, что выходное напряжение трансформатора равно 15 В RMS.

На самом деле ничего из вышеперечисленного обычно не соответствует действительности. Нет смысла иметь стабилизированное напряжение, но без нагрузки, поэтому нам нужно знать, какой ток потребляет цепь с питанием.Это может быть доступно в таблицах данных (для операционных усилителей), или вам, возможно, придется либо рассчитать, либо измерить фактический потребляемый ток. Для этих упражнений мы предполагаем, что ток нагрузки составляет 20 мА.

Теперь, если нагрузка потребляет 20 мА, это означает, что ток стабилитрона теперь снижен до 13 мА (33–20 мА), что находится в желаемом диапазоне. Чтобы сохранить значение 33 мА, которое мы рассмотрели вначале, общий ток , потребляемый от источника питания, будет равен необходимому току стабилитрона (33 мА) плюс ток нагрузки (20 мА), всего 53 мА.R1 теперь нужно пересчитать, и он становится 113 Ом. 120 Ом в этом случае вполне нормально. Поскольку общий потребляемый ток выше ожидаемого, на конденсаторе фильтра будет больше пульсаций, чем мы ожидали. Из-за избыточного тока напряжение будет меньше запланированного нами 21 В (нерегулируемого), но, к счастью, эти ошибки обычно не настолько велики, чтобы вызвать катастрофу. Если нагрузка отключена, теоретический ток стабилитрона будет 33 мА (нормальный ток стабилитрона) плюс 20 мА, которые потребляла бы нагрузка — всего 53 мА.Стабилитрон сильно нагреется до , и этот тип простого шунтирующего регулятора обычно не следует использовать без нагрузки.

Показанные характеристики поставки должны быть разумными. Симулятор сообщает мне, что при входном среднеквадратичном напряжении 15 В мы получаем 19,4 В постоянного тока после выпрямителя и фильтра с пульсацией 94 мВ RMS (300 мВ P-P) на частоте 100 Гц. Регулируемое напряжение составляет 15,1 В с пульсацией 4,9 мВ (16 мВ P-P). Ток нагрузки составляет 20 мА, но ток стабилитрона намного ниже запланированного, всего 15.7 мА. Хотя R1 можно уменьшить, чтобы обеспечить больший ток в стабилитрон, это также вызовет повышение напряжения пульсаций и немного снизит исходное напряжение постоянного тока. Суммарный ток от выпрямителя и фильтра составляет 35,7 мА … 20 мА на нагрузку и 15,7 мА на стабилитрон. R1 рассеивает 152,7 мВт, а рассеивание стабилитрона составляет 235,5 мВт (15 В x 15,7 мА). Как выяснилось, это безопасная общая конфигурация, и стабилитрон выживет, даже если входное напряжение сети повысится до максимально возможного.

Ток трансформатора составляет немногим более 113 мА (среднеквадратичное значение), состоящий из резких пиков ± 480 мА. Обратите внимание, что ток трансформатора с мостовым выпрямителем более чем в 3 раза превышает постоянный ток в этом примере, но он может быть выше или ниже в зависимости от выходного импеданса трансформатора (я использовал значение 0,2 Ом для моделирования). Если импеданс увеличивается, среднеквадратичное значение и пиковый ток уменьшаются, но вместе с тем уменьшается и напряжение постоянного тока.

Как видно из вышеизложенного, необходимо учитывать несколько взаимосвязанных факторов.Когда также принимаются во внимание обычные отклонения от электросети, количество возможностей резко возрастает. К счастью, ошибки и отклонения от теоретических значений всегда будут, но пока проектировщик делает поправки, конечный результат будет удовлетворительным. Важно знать, что почти никогда все не будет так просто, как кажется на первый взгляд.

Если R1 разделен на два резистора равного номинала (2 x 56 Ом будет работать), то второй конденсатор от центрального отвода до земли уменьшит пульсации напряжения.При всего лишь 220 мкФ пульсации сокращаются до менее четверти (около 1,2 мВ RMS). Два резистора необходимы для отделения дополнительной емкости от основной крышки фильтра и стабилитрона, оба из которых имеют очень низкий импеданс (вы также увидите, как этот трюк используется ниже). Возможно, неожиданно, пульсации напряжения немного больше при подключенной нагрузке. Это связано с тем, что стабилитрон пропускает меньше тока и его динамическое сопротивление немного увеличивается.

Обратите внимание, что на Рисунке 1 показан конденсатор оконечного фильтра, и это очень важно в большинстве случаев.Он не так эффективен, как можно было бы надеяться, потому что он подключен параллельно стабилитрону с низким сопротивлением, но он немного снизит шум и (что более важно) обеспечит мгновенный пиковый ток, который может потребоваться некоторым схемам. Фактически, очень и очень мало регуляторов любого типа следует использовать без разумной емкости на выходе. 10 мкФ часто бывает достаточно, но более высокие значения в большинстве случаев не вызовут никаких проблем.

Шунтирующее регулирование, описанное выше, по-прежнему является очень полезным инструментом, и во многих случаях это, безусловно, самый простой и дешевый способ получить, например, слаботочный стабилизированный источник питания для вспомогательных цифровых схем.Однако регулирование линии и нагрузки не очень хорошее, поэтому этот метод не подходит для нагрузок, которые имеют быстрые (или большие) изменения тока. Следующая разработка — это простой последовательный транзистор, добавляемый к стабилитрону, и это описано в статье о малых источниках питания. Здесь это повторяться не будет. Когда ток нагрузки регулятора проходит через транзистор, схема называется «последовательным» регулятором, потому что активное выходное устройство включено последовательно с током нагрузки.

Ниже показан базовый дискретный регулятор.Раньше это была очень распространенная схема до появления 3-контактных IC-регуляторов. Производительность может быть неплохой, но это ни в коем случае не точный регулятор. В основную форму схемы внесено несколько хитрых дополнений, которые описаны ниже. Трансформатор и мостовой выпрямитель точно такие же, как на рис. 1. C4 часто требуется для предотвращения высокочастотных колебаний, и его значение обычно находится где-то между 47 пФ и 1 нФ. Более высокие значения замедлят схему, и она не сможет достаточно быстро отреагировать на быстрые изменения нагрузки (плохая переходная характеристика).

Рисунок 2 — Простой дискретный регулятор серии

Несмотря на то, что показанная схема имеет (почти) такое же выходное напряжение, что и шунтирующий стабилизатор, показанный выше, она потребляет меньше тока от выпрямителя. При той же подключенной нагрузке 20 мА (750 Ом) он потребляет 29,8 мА (вместо непрерывных 35,7 мА, подключена нагрузка или нет). Уменьшение тока означает, что входная пульсация уменьшается, а обратная связь, используемая в цепи, помогает еще больше.

В частности, обратите внимание, что есть два резистора (R1 и R2) для обеспечения тока базы для последовательного каскада Дарлингтона.Центральный отвод подключается к C2, и это снижает пульсации напряжения с ~ 78 мВ RMS на C1 до примерно 500 мкВ на C2 и менее 100 мкВ на базе Q1. Пульсации на выходе составляют всего 28 мкВ — на 70 дБ меньше пульсаций на C1. Сравните это с рисунком 1, который позволяет подавить пульсацию только около 25 дБ.

Следующий хитрый трюк использует R6. Если бы этого не было, ток стабилитрона был бы максимум ~ 630 мкА, что слишком мало для обеспечения стабильной работы. R1 и R2 можно было бы уменьшить, но тогда C2 нужно было бы больше.Таким образом, регулируемое и сглаженное выходное напряжение используется для подачи тока, достаточного для правильной работы стабилитрона. Он добавляет немного более 8,7 мА стабилитрона (в моделировании общее значение составляет 9,4 мА). Это превышает минимум 5%, необходимый для стабильности (стабилитрон 6,2 В 1 Вт может потреблять до 161 мА при 25 ° C).

Чтобы учесть допуск стабилитрона (до ± 10%), было принято делать R5 переменным. В показанном примере вы можете использовать банк в 20k (что было бы довольно грубо) или R5 можно было бы уменьшить до 8.2к с банком 5к последовательно. Эта схема имеет обратную связь, а коэффициент усиления регулятора устанавливается R4 и R5. Стабилитрон является опорным напряжением. Этот регулятор представляет собой ту же базовую схему, которую я использовал для Project 96, источника фантомного питания 48 В для микрофонов.

Опорное напряжение (стабилитрон) должно быть близко к 1/2 выходного напряжения, если это возможно, но может быть и меньше 1/4. Так что, если вам нужен выход 100 В, вы можете использовать стабилитрон на 24 В.

R4 и R5 образуют цепь обратной связи и определяют коэффициент усиления схемы.Если они равны, коэффициент усиления схемы равен 2. Напряжение база-эмиттер Q3 добавляется к опорному напряжению, так что на самом деле это не 6,2 В, а 6,85 В для схемы, показанной на рисунке 2. Это также добавляет ошибку из-за до температуры перехода Q3, которая обычно принимается равной -2 мВ / ° C. При условии, что температура Q3 не сильно изменится, ошибка не имеет большого значения.

Выходное напряжение может быть определено следующим образом …

Усиление = (R4 / R5) + 1
Усиление = (12/10) + 1 = 2.2
В _ВЫХ = В _REF × усиление
В _ВЫХ = 6,85 × 2,2 = 15,07 В постоянного тока

Для разработки дискретного регулятора, такого как показанный на рисунке 2, есть несколько общих рекомендаций. R1 + R2 должны обеспечивать достаточный базовый ток для последовательной комбинации Q1 и Q2. Необходимый базовый ток определяется коэффициентом усиления пары (предположим, 1000 для типичной комбинации), и должен быть абсолютным минимумом удвоенных , который необходим при максимальном выходном токе.Если оно меньше этого, Q3 (усилитель ошибки) не будет иметь достаточного тока для работы, и вы потеряете регулирование. Согласно общепринятому практическому правилу, базовый ток последовательного транзистора (транзисторов) в наихудшем случае может быть в 5–10 раз больше. Однако это можно смягчить, если вам не нужна идеальная регулировка.

Итак, для приведенной выше схемы мы можем использовать следующие основные уравнения для R1 и R2 …

R1 + R2 = V _IN — V _OUT / I _B × 10 — где I _B определяется…
I _B = I _OUT / h _FE (Q1 × Q2) … (предположим усиление 1000), поэтому …
I _OUT = 20 мА
I _B = 20 мкА × 10 = 200 мкА
В _IN — V _OUT = 19,4 — 15 = 4,4 В
R1 + R2 = 4,4 В / 200 мкА = 22 кОм, поэтому R1 = R2 = 11 кОм

Хотя это можно было бы заставить работать, это было бы довольно глупо, потому что регулятор мог бы выдавать только 20 мА, если вы придерживаетесь рекомендаций по проектированию. Уменьшая значения R1 и R2 до 2.2k, схема будет отлично работать с выходным током не менее 100 мА. При 100 мА выходное напряжение упадет до 14,99 В, а пульсации увеличатся до 115 мкВ. Учитывая относительную простоту схемы, производительность неплохая!

Обратите внимание, что устройство последовательного прохода показано как пара транзисторов, соединенных в конфигурации Дарлингтона, но транзистор Дарлингтона и N-канальный полевой МОП-транзистор также будут работать. Стабилитрон должен быть подключен между затвором и истоком полевого МОП-транзистора — 4.Стабилитрон 7 В обеспечит более чем достаточный ток при использовании полевого МОП-транзистора IRF540 (или аналогичного), а также обеспечит базовое ограничение тока очень . Поскольку коэффициент усиления полевого МОП-транзистора не такой высокий, как у пары Дарлингтона, регулирование и характеристики пульсации не так хороши. Однако затвор не потребляет ток, поэтому значения R1 и R2 могут быть выше, чем это требуется для биполярных транзисторов.

Добавив некоторую сложность, схему можно заставить работать еще лучше, но для 99% приложений в этом нет никакого смысла.Единственное, чего нет у , так это защиты от короткого замыкания. Если выход закорочен, последовательные транзисторы (Q1 и Q2) выйдут из строя. Если мы просто ограничим ток до заранее установленного максимума, мы можем обнаружить, что рассеивание Q2 выходит за пределы допустимой безопасной области. При 20 В на входе (достаточно близко) и (скажем) на выходе 100 мА и закороченном выходе рассеивание в Q2 будет 20 * 0,1 = 2 Вт. Очевидно, это не проблема при низком входном напряжении и малом токе регулятора, но становится серьезной проблемой при увеличении напряжения или тока.

Рисунок 3 — Простой дискретный серийный регулятор с ограничением тока

Добавляя Q4 и R7, мы можем применить базовую защиту от короткого замыкания с помощью простого ограничения тока. Когда напряжение на R7 достигает 0,6–0,7 В, Q4 будет проводить и «отбирать» ток из последовательно проходящих транзисторов. Это только самая простая форма защиты, и хотя она работает, это определенно не высокотехнологичное решение проблемы. Как показано, ток ограничен примерно 130 мА, а рассеивание в Q2 составляет примерно 2.4 Вт (радиатор будет обязательно). Показанная компоновка ни в коем случае не единственный метод, но он работает достаточно хорошо. Дополнительное сопротивление снижает характеристики регулирования, и при приближении к пределу тока наблюдается заметный провал напряжения.

Более продвинутое ограничение тока включает в себя так называемое «обратное ограничение», когда доступный ток постепенно уменьшается по мере падения выходного напряжения. Например, пока выходное напряжение близко к 15 В, предел может быть установлен на (скажем) 1 А, но если выход закорочен, максимальный доступный ток может быть уменьшен до 100 мА.Ограничение обратного тока является более сложным и в некоторых случаях может привести к отказу источника питания от запуска — например, если схема с питанием потребляет ток, превышающий нормальный, при низких входных напряжениях. Поскольку эта статья посвящена общим принципам, ограничение тока обратной связи не будет включаться.

Дискретная схема по-прежнему имеет преимущества, когда вам нужен источник питания с более высокими требованиями к напряжению, чем могут удовлетворить стандартные 3-контактные ИС.Хотя доступны версии с высоким напряжением, их бывает трудно получить, и они по-прежнему имеют ограниченный перепад входного-выходного напряжения. Вы можете представить, что LM317HV (например) подойдет, так как он имеет максимальное дифференциальное напряжение на входе-выходе 60 В.

Легко упустить из виду тот факт, что максимальное входное напряжение для LM317HV на самом деле составляет всего 60 В, потому что при первом включении выходной конденсатор разряжен и близок к короткому замыканию. Точно так же регуляторы серии 317/337 имеют защиту от короткого замыкания, но если входное напряжение превышает максимальное дифференциальное напряжение на входе-выходе, есть большая вероятность того, что ИС выйдет из строя.

Можно сделать дискретную схему с любым входным напряжением, которое вам нравится, ограниченное только выбором последовательно проходных транзисторов и других необходимых компонентов. Если вам нужен стабилизированный источник питания на 250 В, то вам просто не повезло, если вы попытаетесь использовать любой доступный стабилизатор IC. Если вы знаете, как построить дискретный регулятор, то (почти) нет ограничений на входное или выходное напряжение.

При разработке регуляторов высокого напряжения необходимо учитывать множество факторов, особенно защиту от короткого замыкания.Если у вас есть нерегулируемое напряжение (скажем) 500 В и вам нужно регулируемое 400 В, представьте мгновенное рассеивание мощности в устройстве последовательного прохода, если выход закорочен! Без продуманных мер защиты короткое замыкание вызовет мгновенный отказ устройства последовательного прохода, и чрезвычайно сложно обеспечить какую-либо достаточно быструю схему защиты. Это можно сделать, но здесь мы не будем рассматривать, поскольку для этого потребуется обширное тестирование, чтобы убедиться, что схема защиты работает должным образом (это не конструкторская статья — она ​​предназначена только для объяснения принципов).

Рисунок 4 — Дифференциальное напряжение ввода-вывода

Схема слева на Рисунке 4 (A) выглядит безопасной, но в момент включения выходная крышка разряжается и представляет собой кратковременное короткое замыкание. Колпачок большего размера в течение некоторого времени может выглядеть как очень низкий импеданс, как показано справа (B). Таким образом, дифференциальное напряжение представляет собой полное входное напряжение (45 В), которое может значительно превышать номинальные значения для регулятора и вызвать отказ. Если выход закорочен (возможно, в оборудовании есть танталовые конденсаторы для развязки источника питания ¹), регулятор будет иметь полное входное напряжение на нем до тех пор, пока не будет отключено питание или он не выйдет из строя!

Примечание 1:

Танталовые конденсаторы (и всегда были) самые ненадежные конденсаторы из когда-либо созданных.Они совершенно не переносят сильные импульсные токи, и уникальны тем, что их режим отказа — короткое замыкание (которое может быть прерывистым). Как известно постоянным читателям, я никогда не рекомендую танталовые крышки для чего-либо.

Очень важно, чтобы дифференциальное напряжение между входом и выходом не превышалось, и для регуляторов IC оно указано в спецификации (обычно как абсолютное максимальное значение). Для дискретного регулятора это максимальное напряжение на последовательном и других транзисторах, которое ограничивается напряжением пробоя коллектор-эмиттер или напряжением сток-исток для полевого МОП-транзистора.

Вы вполне можете спросить, а зачем на регуляторе диод. В некоторых случаях общая емкость на выходе регулятора может быть такой, что он сохраняет заряд дольше, чем крышка основного фильтра (C1). Это особенно верно, если перед регулятором берется дополнительная нерегулируемая нагрузка. Если регулятор должен быть смещен в обратном направлении, он почти наверняка выйдет из строя, поэтому вы не сможете подключить настольный источник питания напрямую к цепи, не повредив регулятор.Добавление диода означает, что любое напряжение на выходе передается на вход регулятора, что предотвращает возможное повреждение внутренней цепи. Диод также следует добавить к дискретным регуляторам, если есть вероятность, что на выходе может быть напряжение, но не на входе.

Хотя важно гарантировать, что максимальный дифференциал ввода-вывода никогда не будет превышен, также важно обеспечить наличие дифференциала , достаточного для предотвращения проблем.Минимум обычно указывается в даташите, и это не относится к среднему значению! Мгновенное входное напряжение никогда не должно падать настолько (из-за пульсаций напряжения), чтобы регулятор больше не мог поддерживать выходное напряжение. Например, если регулятору требуется минимум 2 В дифференциала для поддержания регулирования, мгновенное входное напряжение всегда должно быть более чем на 2 В выше выходного напряжения.

Сюда входят пульсации напряжения и любое снижение сетевого напряжения, которое находится в пределах обычно ожидаемого диапазона для входящего источника переменного тока.Некоторые люди спрашивали, почему я рекомендую трансформатор 15–0–15 В для источников постоянного тока ± 15 В, когда я знаю, что напряжение трансформатора обычно выше, чем указано при небольшой нагрузке. В общем, вы можете ожидать на входе регулятора около 25 В постоянного тока, что может показаться чрезмерным. Тем не менее, это включает в себя значительную поправку на низкое напряжение в сети, пульсации и дополнительное сглаживание.

Рисунок 5 — Пульсация входного напряжения относительно напряжения. Регулируемая мощность

На рисунке 5 вы можете увидеть, что произойдет, если входящий постоянный ток упадет ниже минимума, необходимого для поддержания регулирования.Поскольку крышка входного фильтра слишком мала, пульсации позволяют входному напряжению упасть ниже предела, при котором регулятор может поддерживать выходное напряжение на уровне 15 В. В результате пульсация передается от входа к выходу.

В случае, показанном выше, очевидным ответом является увеличение емкости фильтрующего конденсатора, чтобы пульсации были уменьшены до разумного значения, и проблема была решена. Однако вам все же нужно рассмотреть случай, когда напряжение в сети падает — это может иметь точно такой же эффект.Если напряжение сети упадет на 20% (с 230 В до 184 В или с 120 до 96 В), то же самое произойдет и с выходом трансформатора. Это означает, что вместо номинальных 15 В переменного тока выходная мощность будет снижена до 12 В переменного тока, и этого недостаточно, чтобы позволить ИС поддерживать регулирование — даже при условии, что ноль пульсации напряжения!

Неважно, является ли регулятор дискретным или на основе ИС — результаты будут одинаковыми. Единственным решением было бы либо использовать трансформатор с более высоким напряжением (например, 18 В RMS), либо использовать конструкцию стабилизатора с малым падением напряжения (LDO), либо в виде интегральной схемы, либо в виде дискретного.У регуляторов LDO могут быть проблемы со стабильностью из-за их конструкции, и, как правило, их следует избегать, если нет другого варианта. См. Регуляторы LDO, если вы хотите узнать о них больше.

IC (3-полюсные) в настоящее время являются наиболее распространенными из всех аналоговых / линейных типов. В течение многих лет у нас были регуляторы 78xx (положительный) и 79xx (отрицательный), а также множество аналогичных устройств с разными номерами деталей, и было доступно несколько стандартных напряжений.Были доступны версии на 5, 8, 12, 15, 18 и 24 В, но они (в основном) рационализированы до 3–5 В, 12 В и 15 В. Некоторые из странных напряжений все еще могут быть доступны, если вы внимательно присмотритесь. Регулируемые регуляторы (LM317 / 337) позволяют людям создавать источники питания практически для любого напряжения, которое им нравится, от 1,25 В до 50 В, если вы используете версии с высоким напряжением.

Они удобны, фиксированные регуляторы также доступны в маломощных версиях в корпусе TO-92. 78L05 особенно распространен, поскольку он может обеспечивать регулируемое питание для небольших микроконтроллеров, проектов на основе PIC и других логических схем с низким энергопотреблением.Внутренняя схема этих микросхем в настоящее время довольно развита, и они обладают очень хорошими характеристиками. Все они имеют защиту от короткого замыкания и включают внутренние предохранители от перегрева, поэтому они практически неразрушимы … почти!

Многие аудиоэнтузиасты часто считают обычные регуляторы серий 78xx / 79xx «низшими», но это неоправданно. Да, они несколько шумные, но типичный выходной шум низкий и очень редко вызывает проблемы со схемами операционных усилителей, но это может быть проблема с простыми схемами с плохим отклонением источника питания.Стоит отметить, что выходной конденсатор нужен в первую очередь для стабильности, и без него регулятор, вероятно, будет колебаться. Неважно, 10 мкФ или 1000 мкФ, пульсация на выходе не изменится.

Это явно странное поведение связано с выходным сопротивлением регулятора. Согласно таблице данных на 7815, он имеет выходное сопротивление 0,008 Ом (8 миллиом) на частотах до 1 кГц, после чего оно возрастает до 6 дБ / октаву. На частоте 100 Гц конденсатор 1 мФ (1000 мкФ) имеет реактивное сопротивление равное 1.59 Ом, и это абсолютно не влияет на 8 миллиомов регулятора. Выходное сопротивление остается ниже 1 Ом на любой частоте до 1 МГц, и на крайних частотах конденсатор будет иметь некоторое влияние.

Подавление пульсаций заявлено как минимум 54 дБ (7815) при типичном значении 70 дБ. Типичный выходной шум составляет 90 мкВ. Простой способ снизить уровень шума и пульсаций напряжения — это добавить на выходе регулятора простой резистивно-конденсаторный фильтр. Для выходных токов 100 мА или менее резистор на 10 Ом и конденсатор на 1000 мкФ снизят выходное напряжение на 1 В при 100 мА, но уменьшат пульсации 100 Гц еще на 16 дБ (минимум).Это также уменьшит широкополосный шум. На частоте 1 кГц любой шум регулятора уменьшается на 36 дБ, а на частоте 10 кГц — на 56 дБ. В сочетании с уже и без того низким уровнем шума и пульсации остаточная величина незначительна. Как и следовало ожидать, эту технику можно успешно использовать только при сравнительно небольших токах.

Также можно использовать фильтр, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, но необходимо очень внимательно следить за тем, чтобы частота -3 дБ была значительно ниже частоты пульсаций, иначе вы можете легко получить больше пульсаций вместо меньших! Например, LC-фильтр, состоящий из индуктора 1 мГн и конденсатора 1 мФ (1000 мкФ), имеет частоту 159 Гц и увеличит пульсации на 4 дБ.Увеличение индуктивности до 10 мГн приводит к уменьшению пульсации на 10 дБ, а также к быстрому ослаблению всех частот выше 50 Гц. В идеале катушка индуктивности (или конденсатор) должна быть больше, а любой LC-фильтр чувствителен к импедансу нагрузки и может вызывать переходные колебания при изменении нагрузки — рекомендуется соблюдать особую осторожность!

Многие люди также думают, что добавление большого конденсатора к выходу уменьшит шум и пульсации. Как отмечалось выше, это не работает. Ясно, что параллельное включение емкостного реактивного сопротивления более 1 Ом и менее 20 мОм не даст многого.На более высоких частотах выходное сопротивление регулятора будет расти, поэтому емкость от 10 мкФ до 100 мкФ имеет смысл для ограничения ВЧ-шума и обеспечения стабильности регулятора.

Обратите внимание, что LDO (регуляторы с низким падением напряжения) часто имеют строгие критерии стабильности, поэтому я предлагаю вам прочитать статью, в которой рассматриваются эти потенциально сварливые ИС. В основном они ведут себя прилично, но это не гарантируется, если вы не все сделаете правильно.

LM317 / 337 рекомендуются для замены фиксированных регуляторов и обеспечивают гораздо большую гибкость.Они стабильны и хорошо работают. Самое главное, у них нет вредных привычек, и это важный фактор для любого дизайна. Project 05 — это пример двойного регулятора, использующего эти универсальные ИС. При использовании, как показано в проекте, производительность примерно такая же, как у фиксированного регулятора. Это можно улучшить, но для этого потребуется несколько дополнительных деталей. Дополнительные конденсаторы включены в плату Project 05.

Выходное напряжение устанавливается с помощью пары резисторов. Нормальный ток от вывода «Adj» (регулировочный) может варьироваться от ~ 50 до 100 мкА, и необходимо обеспечить больший постоянный ток, который, по крайней мере, на порядок больше, чем нормальный ток от этого вывода.Обычно это делается путем добавления резистора между выходом и регулировочным контактом, обычно 100 или 120 Ом. Опорное напряжение номинально составляет 1,25 В, но оно может варьироваться от 1,2 В до 1,3 В от одной микросхемы к другой. Предполагая, что 1,25 В, ток через внешний резистор на 100 Ом составляет 12,5 мА, что значительно превышает ток регулировочного штыря. Полная схема подключения показана ниже.

Рисунок 6 — Регулируемый регулятор, показан LM317

Как отмечалось выше, внутреннее опорное напряжение равно 1.25 В, поэтому через R1 проходит 12,5 мА. Мы можем игнорировать ток регулировочного штыря, потому что он будет не более 0,1 мА, и хотя это вызывает небольшую ошибку, это меньше, чем изменение опорного напряжения. Значение R1 довольно важно. Если он слишком велик, внутренний рабочий ток ИС приведет к увеличению выходного напряжения без нагрузки. Максимальное значение зависит от устройства — отрицательная версия требует меньшего сопротивления. Большинство дизайнеров используют значения от 100 до 220 Ом.Минимальный выходной ток для LM317 составляет около 5 мА или 10 мА для LM337. Использование резисторов 100 Ом гарантирует стабильный выходной сигнал как для положительных, так и для отрицательных регуляторов.

Легко вычислить значение R2, потому что мы знаем, что он передает 12,5 мА и всегда будет на 1,25 В меньше выходного напряжения. Следовательно, на выходе 15В получаем …

I _R2 = 12,5 мА
V _R2 = V _OUT — 1,25 = 13,75
R2 = V / I = 13,75 / 12.5 = 1,1 тыс.

Это сильно отличается от формулы, представленной в таблице данных, и хотя процесс немного дольше, по крайней мере, вы можете вспомнить, как это делать, потому что он основан на простой математике (закон Ома), которую гораздо легче запомнить, чем формула. Из-за допуска опорного напряжения (1,2 — 1,3 В) фактическое выходное напряжение может варьироваться от 14,4 В до 15,6 В (± 1%), хотя большинство ИС будут ближе к расчетному значению. Разница напряжений не имеет значения для схем операционных усилителей.Формула, представленная в таблице (ах): …

V _ВЫХ = 1,25 × (1 + R2 / R1) + I _{ADJ × R2}

Это учитывает ток регулировочного штыря (обычно 50 мкА), который прибавит около 55 мВ при использовании резисторов 1,1 кОм. В общем, нет смысла стремиться к такому уровню точности, потому что IC представляет собой стабилизатор напряжения , а не прецизионный эталон. Если вам нужна точность, вы должны использовать прецизионный источник опорного напряжения, такой как TL431, LM336, LT1009, или решение, описанное в SLYT183 — Прецизионные источники опорного напряжения от Texas Instruments.

Назначение D1 такое же, как описано выше — он предотвращает повреждение, подаваемое на выход регулятора. D2 должен разрядить C2. Если этот диод не установлен, регулировочный штифт может на мгновение стать больше, чем выходное значение (например, если выход закорочен), что приведет к повреждению ИС. D3 немного сложнее.

Если вы построите один регулятор, D3 можно не устанавливать. Однако, если вы собираете источник питания с двойной полярностью (например, ± 15 В), D3 должен быть включен (на оба источника).Это защитный диод, который не позволяет стабилизатору получить отрицательный выход, что может привести к отключению микросхемы … , и она не восстановится! Но как это может случиться? Когда используются два источника питания, неизбежно, что один будет немного быстрее другого. Нагрузка (операционные усилители или другие схемы) обычно использует только заземление в качестве опорного, поэтому мощность потребляется между источниками, а , а не , от каждого источника к земле. Тот, который появляется первым, может принудить выход более медленного регулятора к противоположной полярности, и это может вызвать фиксацию ИС в состоянии неисправности, из которого она не может восстановиться.

Это реальная проблема, и диоды (D3 и его противоположный номер на отрицательном питании) должны быть включены. Это можно увидеть на принципиальной схеме Project 05. Что может еще больше усугубить, так это то, что проблема может быть периодической, и ее трудно отследить, если вы не знаете, что искать.