Импульсный стабилизатор максимальный ток

Импульсные стабилизаторы напряжения на микросхемах теория и практика

Стабилизатор напряжения с широтно-импульсным управле­нием А. Колдунова (рис. 7.1) является усовершенствованным ва­риантом стабилизатора П. Беляцкого [7.1].

Рис. 7.1. Схема стабилизатора регулируемого напряжения (0…25 В) с широтно-импульсным управлением

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 собран генератор прямоугольных импульсов с широтно-импульсным управлением. Генератор питается от параметрического стабилизатора на ста­билитроне VD1. Выходные импульсы с генератора поступают на двухкаскадный транзисторный ключ (транзисторы VT2 и VT3), коммутирующий индуктивный накопитель энергии’— катушку ин­дуктивности (дроссель) L1. Выходное напряжение заряжает кон­денсатор большой емкости СЗ. Напряжение, снимаемое с этого конденсатора, через регулируемый резистивный делитель R7 и R8 поступает на базу транзистора VT1, управляющего дли­тельностью генерируемых импульсов, и, следовательно, опре­деляющего величину энергии, накапливаемой в индуктивном накопителе энергии.

Величину выходного напряжения можно изменять в преде­лах от О до 25 Б при величине питающего напряжения 40 В.

Поскольку устройство имеет высокий КПД, то при токе нагрузки менее 200 мА теплоотвод для транзистора VT2 не обязателен.

Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 10… 15 мм проводом ПЭВ-2 0,6.. .0,8 мм до заполнения и залит парафином для снижения свиста.

Импульсные стабилизаторы обладают более высоким КПД при среднем и большом токе нагрузки, однако при малом токе КПД у них меньше.

Схема устройства, показанная на рис. 7.2, лишена такого недостатка [7.2]. Это позволяет применять его практически в лю­бой аппаратуре: как в различных цифровых, так и в звуковоспро­изводящих и радиоприемных устройствах.

Ток холостого хода, не более — 0,25 мА.

Длительный номинальный ток нагрузки — 100 мА.

Максимальный ток нагрузки — 200 мА.

Входное напряжение—11… 15 Б.

Выходное стабилизированное напряжение — 9 В.

КПД: при входном напряжении 11 В и номинальном токе нагруз­ки — 82% при 13 В и токе нагрузки ^0 мА — 65%; 100 М/А — 72%; 200 мА — 69Vo.

Коэффициент стабилизации при номинальном токе нагрузки не менее — 300.

Амплитуда пульсаций при максимальном токе нагрузки не бо­лее 2 мБ.

Стабилизатор (рис. 7.2) содержит коммутирующий состав­ной транзистор VT1, VT2, коммутирующий диод VD2 и дроссель L1. В узел управления входят опорный элемент на транзисторе VT3 и компаратор DA1. На выходе стабилизатора включен тран­зисторный фильтр VT4, VT5. Основа узла управления — компа­ратор DA1 на ОУ типа К140УД12. К его инвертирующему входу подключен микромощный опорный элемент, выполненный на обратносмещенном эмиттерном переходе транзистора VT3. На­пряжение его стабилизации (лавинного пробоя) 7…7,5 В обеспе­чивается при токе 20…30 мкА.

Рис. 7.2. Схема экономичного импульсного стабилизатора напряжения

На неинвертирующий вход ОУ подается сигнал с резистив­ного делителя R5 — R7. Выходное напряжение регулируется по­тенциометром R6.

Конденсатор 03 увеличивает фазовый сдвиг сигнала обрат­ной связи, что необходимо для циклического характера работы устройства. Он же определяет рабочую частоту и в значительной мере влияет на величину пульсаций.

Выход компаратора подключен к базе составного транзи­стора (VT1, VT2) через резистор R3, задающий ток управления, и стабилитрон VD1, который обеспечивает отсечку управляющего тока и надежное закрывание коммутирующего транзистора во всем интервале входного напряжения. Конденсатор 02 подавляет высокочастотные помехи.

На выходе стабилизатора включен не традиционный LC-фильтр, а транзисторный, что позволяет улучшить динамические характеристики устройства и подавить пульсации не менее чем на 40 дБ. У транзисторного фильтра есть еще одно преимущест­во — «мягкое» включение стабилизатора: его выходное напряже­ние плавно нарастает в течение 2…4 с. Негативным моментом использования транзисторного фильтра является снижение КПД стабилизатора на Q…8%.

Дроссель L1 содержит 28 витков провода ПЭВ-2 0,57, намо­танного на броневом магнитопроводе В14 из феррита 2000НМ. Немагнитный зазор 0,2 мм в магнитопроводе обеспечен проклад­кой из бумаги.

Транзисторы устройства при номинальном токе не требуют теплоотвода. Если стабилизатор предполагают эксплуатировать, при токе нагрузки более 50 мА, то транзистор VT1 должен быть типа КТ81х и его следует установить на теплоотвод площадью 10… 16 сл/. Допустимо использовать транзисторы КТ639, КТ644, тогда выходной ток стабилизатора можно увеличить до 0,5 А.

Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения, по­строенного на микросхеме КР142ЕП1А, изображена на рис. 7.3 [7.3, 7.4]. Источник опорного напряжения микросхемы питается не­посредственно входным напряжением стабилизатора, а пороговое устройство — стабилизированным, снимаемым с вывода 6 (оно по­ступает через транзистор VT1, являющийся усилителем тока).

Коммутирующим элементом стабилизатора, собранным на транзисторах VT2, VT3, управляет импульсный сигнал, снимае­мый с выводов 2, 3 микросхемы. На базу (выв. 4) внутреннего составного транзистора микросхемы, служащего встроенным коммутирующим элементом, сигнал поступает с выхода порого­вого устройства (выв. 11). Сигнал обратной связи снимается с выхода стабилизатора и через резистивный делитель напряже­ния R6 и R9 подводится ко входу дифференциального усилите­ля порогового устройства (выв. 12). На второй вход усилителя (выв. 13) подано стабильное напряжение с источника опорного напряжения.

Рис. 7.3. Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения на микросхеме КР142ЕП1А

При работе микросхемы в составе ключевого стабилизато­ра пороговое устройство переключается с частотой, зависящей от параметров элементов стабилизатора, режима микросхемы и тока нагрузки. Если при воздействии дестабилизирующих факто­ров выходное напряжение стабилизатора изменяется, то в силу действия обратной связи изменяется и частота переключения, причем так, что выходное напряжение возвращается к установ­ленному уровню.

Если по тем или иным причинам необходимо, чтобы работа порогового устройства была синхронизирована с частотой како­го-либо внешнего генератора, его синхронизирующий сигнал по­дают на выводы 14 и 15 микросхемы. Это дает возможность строить импульсные стабилизаторы с широтно-импульсным (ШИ) регулированием. Частота переключения коммутирующего эле­мента в ШИ стабилизаторе постоянна, а под влиянием дестаби­лизирующих факторов изменяется соответствующим образом длительность открытого состояния коммутирующего элемента.

Основные электрические характеристики микросхемы:

Входное напряжение (подводимое к выв. 5) — 10…40 В.

Максимальная частота коммутации при входном напряжении 40 В, выходном токе 50 мА и температуре окружающей среды -10.. .+25°С — до 300 кГц.

Для получения стабильных выходных напряжений -i-12 и -1-5 В от автомобильного или иного аккумулятора напряжением 9… 12 (9… 18) В может быть использован повышающий импульс­ный стабилизатор напряжения (рис. 7.4), на выходе которого включены микросхема DA2 типа 7812 на напряжение 12 В и мик­росхема DA3 типа 7805 на напряжение 5 В [7.5].

Рис. 7.4. Схема повышающего импульсного стабилизатора напряжения

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения соб­ран на микросхеме DA1 типа UC3843N, выход которой подключен к ключевому полевому транзистору VT1 типа BUZ11. В схеме ис­пользуется дроссель индуктивностью 50 мкГн (20…60 мкГн). Он намотан на ферритовом кольце К25х11×22 ЮООНМ и содержит 20 витков максимально толстого провода. Диод выпрямителя — типа 1N5818. Напряжение на конденсаторе С6 — 18 В.

Частота преобразования 50 кГц. Выходной ток преобразо­вателя до ЗА при КПД примерно 70%.

Двухполярный импульсный стабилизатор напряжения [7.6], предназначен для питания измерительного прибора, его схема по­казана на рис. 7.5. Стабилизатор выполнен на основе специали­зированной микросхемы МАХ743.

Схема двухполярного импульсного стабилизатора напряжения

Для создания современных импульсных стабилизаторов на­пряжения с высокой рабочей частотой (более 100 кГц) и КПД до 90% и выше разработана специализированная микросхема управления типа UC3843 фирмы UNITRODE CORP.

Для создания серии импульсных стабилизаторов напряже­ния может быть использован типовой блок управления, в состав которого входит микросхема UC3843 (рис. 7.6) [7.7, 7.8].

Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения по­нижающего типа [7.7, 7.8] с защитой от перегрузок по току с ис­пользованием типового блока управления показана на рис. 7.7.

Дроссель L1 (рис. 7.6) намотан на кольце К10x6x4,5 из пер­маллоя МП140 и содержит 5 витков жгута из 6 проводов ПЭВ 0,51 мм, уложенных по всему периметру кольца в один слой. Дроссель L1 (рис. 7.7) выполнен на кольце К19x11x4,8 из того же материала и содержит 12 витков из 10 скрученных вместе про­водов того же диаметра. Трансформатор Т1 намотан на кольце

Рис. 7.6. Схема типового блока управления с микросхемой

Рис. 7.7. Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа

K^ 0x6x3 2000НМ1. Вторичная обмотка II намотана проводом ПЭВ 0,2 мм и содержит 200 витков, равномерно уложенных по пери­метру. Первичная обмотка — 1 виток многожильного провода се­чением 1 мм^, проходящего через отверстие кольца. Концы его подключены к стоку транзистора VT2 и точке соединения катода диода VD1 и левого по схеме вывода дросселя L1. Необходимо соблюдение полярности подключения обмоток.

Основные характеристики стабилизатора: входное напряже­ние — 8… 15 В; выходное напряжение — 5 В; максимальный выход­ной ток — 10 Л; амплитуда пульсаций выходного напряжения — не более 100 мБ, нестабильность выходного напряжения — 2%; час­тота преобразования — 100 кГц; среднее значение КПД—90%.

Усовершенствованный вариант схемы предыдущего стаби­лизатора (рис. 7.8) имеет повышенный КПД за счет использования нового схемотехнического решения, которое позволяет значитель­но уменьшить падение напряжения на коммутирующем диоде [7.7, 7.8].

Суть этого решения состоит в том, что коммутирующий диод заменяется на биполярный или полевой транзистор. Его включа­ют, когда диод должен быть открыт, а выключают — когда закрыт. Падение напряжения на открытом транзисторе может быть в 5… 10 раз меньше, чем даже на диоде Шотки. Так, за счет использования в качестве коммутирующего диода л-канального полевого транзи­стора IRF3205 (VT3) с сопротивлением открытого канала 8 мОм, падение напряжения на нем не превышает 100 мВ при максималь­ном токе нагрузки. Для сравнения — соответствующее падение на­пряжения в тех же условиях для диодов Шотки достигает 500 мВ.

Рис. 7.8. Схема усовершенствованного варианта импульсного стабилизатора

Рис. 7.9. Схема импульсного стабилизатора с повышенной эф­фективностью преобразования

При примерно тех же основных параметрах потери в новом варианте стабилизатора снижены до минимума, его КПД прибли­жается к 95%.

Еще одна схема импульсного стабилизатора [7.7, 7.8] с ис­пользованием полевого транзистора показана на рис. 7.9.

Большинство его характеристик в основном такие же, как и у схемы на рис. 7.7, однако амплитуда пульсаций выходного на­пряжения снижена до 80 мБ, а частота преобразования повышена до 120 кГц. При этом среднее значение КПД при максимальном токе нагрузки во всем интервале изменения входного напряжения составляет не менее 95%.

Данные намоточных элементов те же, что и для схемы на рис. 7.7.

Универсальный импульсный стабилизатор напряжения 1156ЕУ1

Общее описание: Микросхема 1156ЕУ1 представляет из себя набор функциональных элементов предназначенный для построения импульсного стабилизатора повышающего, понижающего или инверсного типа. Прибор К1156ЕУ1Т выпускается в металлокерамическом корпусе типа 4112.16-3, а КР1156ЕУ1 – в пластмассовом корпусе типа 283.16-2.

• Рассчитан для понижающих, повышающих и инвертирующих импульсных стабилизаторов
• Регулировка выходного напряжения 1,25 — 40В
• Выходной импульсный ток менее 1,5А
• Входное напряжение 2,5 — 40В
• Рабочая частота от 0,1 до 100кГц
• Отношение времени заряда/разряда — 10:1
• Диапазон рабочих температур от минус 60 до +125°С

Блок-схема К1156ЕУ1

Предельно-допустимые параметры К1156ЕУ1

Импульсный стабилизатор: что «это» такое?

В радиотехнике широко используются, в основном, два типа стабилизаторов: линейные и импульсные.
Линейные стабилизаторы действуют по принципу резистора: ограничивают протекающий через ключевой элемент (транзистор) ток так, чтобы напряжение (или ток) в нагрузке оставались постоянными. При этом часть полезной мощности теряется (выделяется в виде тепла на регулирующем транзисторе).

В некоторых случаях эта «часть» может быть весьма значительной. Например, при входном напряжении 10 В и выходном 2,5 В падение напряжения на транзисторе составляет 7,5 В, т.е. 75% энергии источника питания тратится на паразитный разогрев транзистора и только 25% выполняют полезную работу.
Еще хуже обстоит дело с регулируемыми источниками питания, когда для большего диапазона изменения выходного напряжения разработчик пытается сделать входное напряжение побольше. В таких случаях при минимальном выходном напряжении КПД источника питания может снижаться до единиц процента.
Этого недостатка лишены импульсные стабилизаторы, способные трансформировать напряжение в ток и наоборот. Поэтому КПД «имульсни-ка», независимо от величины входного (выходного) напряжения, практически постоянен и составляет, в зависимости от схемы и используемых комплектующих, до 80. 95%. Благодаря столь высокому КПД облегчается тепловой режим устройства: его компоненты практически не греются, и там, где раньше приходилось использовать громоздкие радиаторы-теплоотводы и воющие вентиляторы, удается обойтись одной маленькой пластинкой или вообще «голым» корпусом транзистора. Уменьшается также потребляемый устройством ток, что очень важно при автономном режиме работы. Проще говоря, при входном напряжении 10 В и выходном 2,5 В потребляемый от источника питания ток будет в 4 раза меньше выходного тока (точнее, в 3,5. 3,8 раз, ведь КПД чуть ниже 100%). При этом «лишние» 7,5 В будут трансформироваться в «дополнительный» ток в полном соответствии с законом сохранения энергии. А вот у линейного стабилизатора потребляемый ток всегда чуть больше тока нагрузки.
Чем выше рабочая частота преобразователя, тем меньших размеров могут быть его самые габаритные детали — катушка индуктивности (дроссель или трансформатор) и фильтрующие конденсаторы. Образно говоря, за 1 такт сердечник дросселя или трансформатора может «запасти» небольшой «кусочек» энергии определенной величины, и «размер» этого «кусочка» не зависит от рабочей частоты. То есть просто повысив рабочую частоту, например, в 10 раз, мы сможем за то же время «передать» в нагрузку в 10 раз большую мощность при том же размере катушки и сердечника! Поэтому, если обычный 50-герцовый трансформатор мощностью 270 Вт (ТС-270) весит более 5 кг и размером с 3-литровую банку, то импульсный трансформатор на 300 Вт, работающий на частоте 30 кГц, всего лишь с 3-4 спичечных коробка.
К сожалению, частоту нельзя повышать бесконечно: для большинства недорогих ключевых транзисторов максимальная рабочая частота не превышает 100. 300 кГц, а у ферритовых сердечников на частотах выше 30. 100 кГц сильно увеличиваются потери из-за вихревых токов внутри сердечника. Поэтому оптимальная рабочая частота для «импульсника» — 30. 50 кГц. Она достаточно высока для того, чтобы человек не слышал писка при его работе (максимальная слышимая частота не превышает 20 кГц), и, в то же время, потери на такой частоте еще достаточно малы.
Однако у импульсных стабилизаторов есть и недостатки. Главный из них кроется в самом принципе действия. Стабилизатор работает в импульсном режиме и на довольно высокой частоте, поэтому он излучает весьма мощные электромагнитные (радиоволны) и электрические (пульсации напряжения) помехи. Избавиться от них очень сложно! В критических случаях проще вообще отказаться от «им-пульсников». Поэтому применять импульсные стабилизаторы целесообразно только там, где нагрузка потребляет значительный ток или мощность (более 10. 20 Вт), есть большая разница между входным и выходным напряжениями (минимум в 2. 5 раз), а нагрузка сравнительно нечувствительна к помехам и пульсациям (заряжаемый аккумулятор, лампочка, электромотор и др.). В остальных случаях, особенно если нужно работать со «звуком», лучше использовать линейный стабилизатор.
Импульсный стабилизатор состоит из пяти частей:
— схемы управления;
— ключевого транзистора;
— дросселя (катушки индуктивности с ферритовым сердечником);
— фильтрующих конденсаторов;
— обратноходового диода, в качестве которого для небольшого увеличения КПД (и значительного уменьшения нагрева корпуса) можно использовать мощный транзистор.
В зависимости от того, как соединены эти элементы, «импульсник» может повышать, понижать, а также инвертировать полярность напряжения. Также известны трансформаторные импульсные преобразователи, но они менее распространены и используются, в основном, там, где необходима гальваническая развязка (блоки питания и зарядные устройства с питанием от сети) или где нужно значительно (более чем в 3. 10 раз) повысить напряжение.
Принцип действия катушки индуктивности аналогичен таковому обычной пружины. Как можно сжать пружину, точно так же можно «закачать» энергию в катушку, причем количество запасаемой энергии зависит от ее индуктивности (количества и диаметра витков, типа сердечника). Практически от этого же (вместо сердечника выступает упругость материала) зависит и «сила» пружины. Пружину можно сжать только до некоторого предела. Далее, по мере сжатия, необходимая для дальнейшего сжатия сила плавно увеличивается. Когда витки пружины «сомкнутся», при дальнейшем сжатии мы будем только зря терять силы (можно повредить пружину или пальцы).
Так же и катушка: при подаче напряжения ее сопротивление плавно уменьшается от бесконечности до минимума, поэтому «закачиваемые» в нее импульсы должны быть относительно короткими, иначе может начаться насыщение, и индуктивное сопротивление катушки уменьшится до активного сопротивления (сопротивления на постоянном токе), которое обычно не превышает долей ома. В результате может перегореть обмотка катушки или ключевой транзистор.
Сразу после снятия воздействия на пружину она стремится распрямиться, нередко с гораздо большей скоростью, чем ее сжимали. Аналогично в катушке после закрывания ключевого транзистора возникает ЭДС самоиндукции, величина которой может быть гораздо больше напряжения питания (на этом свойстве основаны повышающие преобразователи напряжения). Ну, и третье свойство: пружина распрямляется в сторону, про-, тивоположную той, в которую ее сжимали. Соответственно, полярность напряжения на катушке при возникновении ЭДС становится противоположной (на этом свойстве основаны инверторы напряжения).
Катушка индуктивности (дроссель) — единственный прибор, который, скорее всего, потребуется изготавливать самостоятельно. «Им-пульсники» работают на сравнительно низких частотах (десятки. сотни килогерц), поэтому их катушки содержат внутри себя магнитные сердечники. Обычно используются кольца или чашки из феррита. Сердечники из трансформаторной стали не подходят! У такого дросселя будут слишком большие вихревые токи в сердечнике (токи Фуко), он будет сильно греться, а КПД устройства уменьшится на 20. 50%.
В большинстве схем импульсных преобразователей катушка работает с постоянным подмагничиванием, т.е. через нее течет не переменный ток, а пульсирующий (с постоянной составляющей). Чтобы не происходило намагничивания сердечника, его нужно собирать с диэлектрическим зазором: проложить между половинками сердечника полоску бумаги или любого другого немагнитного материала толщиной 0,1.. .0,5 мм. От этого индуктивность катушки слегка уменьшится, но и резко уменьшится опасность критического намагничивания. Кстати, поломанные сердечники (феррит очень хрупок и легко ломается) можно совершенно спокойно использовать, склеив кусочки клеем типа «Момент» или просто сильно сжав их и зафиксировав изолентой. Неразрезные сердечники (ферритовые кольца) в «им-пульсниках» лучше не применять. Их нужно разрезать алмазной пилкой (или сделать насечки краем точильного бруска и просто разломать), а потом склеить с небольшим зазором. В большинстве современных низковольтных импульсных стабилизаторов используются полевые транзисторы. Они чуть дороже биполярных, но обладают гораздо меньшим падением напряжения в открытом состоянии. Благодаря этому суммарный КПД устройства с «полевиками» на 5. 15% выше, а нагрев элементов — заметно слабее. Если биполярному транзистору в ключевом режиме уже при токе 1.. .2 А требуется радиатор охлаждения, то полевой в той же схеме способен работать без радиатора с током до 5. 10 А. Однако у «полевиков» гораздо большие паразитные емкости, поэтому при работе на высоких частотах (выше 500. 1000 кГц) или при высоком входном напряжении (выше 300. 500 В) «биполярни-ки» становятся более выгодными.
Ключевые транзисторы должны открываться и закрываться с максимально возможной быстротой, поскольку от этого зависит КПД устройства (потери в катушке). Полевые транзисторы по этому параметру «обгоняют» биполярные только при невысоких напряжениях. В высоковольтных схемах выгодней использовать IGBT-модули — комбинацию из маломощного полевого транзистора на входе и мощного биполярного на выходе. Они обладают преимуществами обоих типов транзисторов и почти не имеют недостатков. Однако, они сравнительно дороги.
Аналогичные требования предъявляются и к диоду. Ток обратного хода, протекающий через диод, практически равен прямому току через транзистор, поэтому диод должен быть достаточно мощным и с минимальным падением напряжения. Этим требованиям идеально соответствуют диоды Шотки, если бы не одно «но»: они слишком низковольтны. Максимальное рабочее напряжение для большинства диодов Шотки — всего 20. 60 В, и лишь у некоторых оно достигает 100. 200 В. А так, падение напряжения на них раза в два меньше (0,3. 0,5 В против 0,7. 1,2 В у обычных диодов с p-n-переходом) и гораздо выше максимальная рабочая частота. Благодаря этому, диоды Шот-ки греются заметно слабее. Для работы с большими напряжениями можно использовать только быстрые (Fast, F) или сверхбыстрые (Ultra Fast, UF) диоды. Обычные низковольтные выпрямительные диоды на таких частотах «захлебываются» и очень сильно греются, естественно, с потерями в КПД. Конденсаторы на выходе таких схем можно использовать только из серий с небольшим внутренним сопротивлением (более известным как «эффективное последовательное сопротивление» — ESR), так как они заряжаются и работают с мощными импульсами. Емкость конденсатора менее критична: Low-ESR конденсатора емкостью 330 мкф при работе на частоте в десятки килогерц вполне достаточно, и он более эффективен, чем «обычный» конденсатор с емкостью раз в 10 большей. Однако для обеспечения значительных пиковых токов нагрузки (например, при работе на УМЗЧ) параллельно с таким конденсатором все-таки лучше включить «обычный» емкостью пару тысяч микрофарад. В любом случае, если конденсаторы при работе на номинальную нагрузку нагреваются более чем на 10. 20°С, это однозначно свидетельствует, что у них слишком большое ESR, и они элементарно «не справляются». Обычно чем больше рабочее напряжение конденсатора, тем ниже его ESR, поэтому в импульсных преобразователях желательно использовать конденсаторы, как минимум, с двукратным запасом по напряжению. При параллельном включении нескольких конденсаторов (можно разной емкости) их суммарное ESR снижается. Во многих схемах параллельно с электролитическими конденсаторами рекомендуется включать керамические емкостью до единиц микрофарад, одноко в мощных «импульсниках» эффект от их использования можно заметить разве что по приборам.
Во всех «импульсникахя обязательны фильтрующие конденсаторы по шинам питания сравнительно большой емкости (минимум 1000 мкф на 1 А входного тока) и с низким внутренним сопротивлением- На плате этот конденсатор должен стоять как можно ближе к ключевым элементам и соединяться с ними дорожками максимальной ширины. Его также можно составлять из нескольких параллельно соединенных конденсаторов. Рабочее напряжение конденсатора — минимум в 1,5 раза больше максимального входного напряжения.

Схему управления современных «импульсников» собирают на базе специализированных микросхем. Они сравнительно дешевы, обладают великолепными характеристиками и практически не требуют подключения внешних элементов и кропотливой настройки. Для управления полевыми транзисторами необходимы микросхемы с мощными выходами: для достижения максимального КПД транзистор должен быстро открываться (за время порядка сотен наносекунд), а у полевых транзисторов емкость затвора очень велика. Поэтому микросхема-драйвер полевого транзистора должна иметь попумос-товой выход, способный обеспечить ток 0,2.. .2,0 А. Чем выше рабочая частота, тем большим должен быть выходной ток. Этот ток потребляется транзистором кратковременно (пока не зарядится или разрядится емкость затвора), а все остальное время ток не потребляется. Поэтому более мощный драйвер не приведет к увеличению энергопотребления, а наоборот, КПД схемы только возрастет.

Схема повышающего преобразователя напряжения показана на рис.1 а. Во время рабочего хода, когда транзистор открыт, катушка запасает энергию. Ее можно представить как батарейку (конденсатор), положительный полюс которой — вверху схемы (рис.1 б). Диод при этом закрыт, постоянное напряжение на выходе поддерживается конденсатором. После запирания транзистора полярность напряжения на выводах катушки из-за ЭДС самоиндукции меняется на противоположную, она суммируется с напряжением питания и через открывшийся диод подзаряжает конденсатор (рис.1 в). Таким способом, в принципе, можно получить сколь угодно большое напряжение, но обычно оно не превышает несколько сотен вольт из-за потерь как в самой катушке, так и в других элементах схемы.
При сборке такой схемы нужно уделить особое внимание надежности элементов и монтажа. Транзистор, конденсатор и диод в этой схеме должны быть рассчитаны на максимальное выходное напряжение плюс 10. 20 В запаса.

Инвертор напряжения работает по аналогичному принципу (рис.2а). Пока транзистор открыт (рис.2б), катушка накапливает энергию., а диод закрыт обратным напряжением. После запирания транзистора на верхнем по схеме выводе катушки появляется отрицательный потенциал, и она через диод подзаряжает отрицательным напряжением конденсатор (рис.2в).
Конденсатор в этой схеме должен быть рассчитан на максимальное выходное напряжение (плюс запас), транзистор и диод — на выходное плюс напряжение питания.

Импульсный стабилизатор напряжения на L4960

На ИМС L4960 можно собрать простой но достаточно мощный импульсный стабилизатор напряжения. Выходное напряжение может находится в пределах от 5,1 В до 40В при выходном токе до 2,5 А. Входное напряжение может достигать 50 В. ИМС L4960 имеет встроенную защиту по току и перегреву, КПД до 90%. Мощность рассеивания с радиатором — 15 Ватт, частота преобразования 50..150 кГц.

На рисунке показана схема стабилизатора с фиксированным значением выходного напряжения, сопротивление R4 выбирают из расчета выходного напряжения:

• 12 В — 6.2 кОм
• 15 В — 9.1 кОм
• 18 В — 12 кОм
• 24 В – 18 кОм

Ниже показана схема регулируемого стабилизатора напряжения, при помощи переменного резистора R4 на 27 кОм можно получить выходное напряжение от 5,1 В до 40В.

Дроссель L1 имеет индуктивность 150…220 мкГн, рассчитанный на ток до 5А (толшина провода не менее 0,8 мм).

Источник — L4960.pd. По материалам сайта rcl-radio.ru .

Смотрите также последние радиоэлектронные схемы

На ИМС TDA7050 можно собрать простой усилитель для наушников. Схема усилителя на TDA7050 практически не содержит внешних элементов, проста в сборке и в настройке не нуждается. Диапазон питания усилителя от 1,6 до 6 В (3-4 В рекомендуемое). Выходная мощность в стерео варианте 2*75 мВт и в мостовом варианте включения 150 мВт. Сопротивление нагрузки в стерео варианте усилителя […]

На рисунке показана схема простого преобразователя на ИМС LM2586. Основные характеристики DC-DC интегрального преобразователя LM2586: Входное напряжение от 4 до 40 В Выходное напряжение от 1,23 до 60 В Частота преобразования 75 … 125 кГц Собственный ток потребления не более 11 мА Максимальный выходной ток 3 А Схема содержит минимальный набор внешних элементов, ИМС LM2586 необходимо установить на […]

На рисунке показана схема усилителя собранного на ИМС LM2877. Усилитель имеет минимальное кол-во внешних элементов, после сборки в настройке не нуждается. Основные технические характеристики усилителя на LM2877: Напряжение питания 6 … 24 В (однополярное) или ±3 … 12 В (двухполярное) Выходная мощность 4 … 4,5 Вт на канал при напряжении питания 20 В и сопротивлении нагрузки 8 […]

Схема преобразователя основана на ИМС LT1070. Схема содержит минимальный набор внешних элементов, проста в сборке. Регулировка выходного напряжения осуществляется подбором сопротивлений R1 и R2. Дроссель L1 рекомендуемы по даташиту PE-92113 , но можно применить другой на номинальный ток 1А, индуктивностью 150 мкГн.Источник — lt1070ck.pdf

Интегральные микросхема STK082 проихзводства фирмы Sanyo выполнена в корпусе SIP10 и представляют собой усилитель мощности низкой частоты в гибридном исполнении. ИМС STK082 предназначена для использования в магнитофонах, электрофонах, телевизионных и радиоприемниках, другой аудиоаппаратуре высокого класса с двухполярным питанием. В микросхемах отсутствует защита выхода от короткого замыкания в нагрузке. Основные технические характеристики: Максимальное напряжение питания ± 43 […]

На рисунке показана схема простого усилителя с выходной мощностью 5,8 Вт на канал, усилитель основан на ИМС KA2211 (Samsung). Характеристики ИМС KA2211: Максимальное напряжение питания 25 В Номинальное напряжение питания 13,2 В Рекомендуемый диапазон питающего напряжения 10…18 В Выходная мощность 5,8 Вт на канал КНИ при Rн=4 Ом при максимальной мощности 5,8 Вт … 10 % […]

ИМС MAX4295 представляет собой аудиоусилитель класса D, что дает преимущество в плане энергопотребления при работе от аккумуляторных батарей, поэтому ИМС MAX4295 идеально подойдет для контроля скорости и направления вращения миниатюрных двигателей постоянного тока. На модифицированную схему усилителя ЗЧ вместо входного аудио сигнала подается постоянное напряжение с потенциометра R1. Полное сопротивление потенциометра соответствуют максимальным оборотам двигателя, середина […]

На рисунке показана схема простого усилителя класса АВ на ИМС TDA2002. Усилитель на ИМС TDA2002 имеет минимальный набор внешних элементов, после сборки в настройке не нуждается. TDA2002 имеет защиту от КЗ и тепловую защиту. При напряжении питания 16 В и нагрузке 2 Ом усилитель может достигать до 10 Вт выходной мощности. Напряжение питания может быть в пределах […]

ИМС L5970D — импульсный DC-DC преобразователь, используется в понижающих, повышающих и инвертирующих преобразователях с использованием минимального количества внешних элементов. Основные особенности преобразователя: входное напряжение от 4.4В до 36В; низкое потребление тока в отсутствие нагрузки; внутренняя схема ограничения выходного тока; выходной ток до 1А; функция отключения при перегреве микросхемы; выходное напряжение регулируется внешним делителем от 1.2В до […]

ИМС L4971 представляет собой импульсный понижающий стабилизатор напряжения, с регулируемым выходным напряжение от 3,3 В до 50 В, при входном от 8 В до 55 В. Максимальный ток нагрузки до 1,5А. Внутренняя структура микросхемы содержит источник опорного напряжения 3.3В, функцию изменения рабочей частоты переключений до 300 кГц, мощный силовой ключ в лице n-канального полевого транзистора, […]

Книги по электронике

В учебном пособии изложены основные понятия теории диагностики электрооборудования, организации технической эксплуатации, обслуживания и ремонта. Рассмотрены способы организации обслуживания электрических машин, трансформаторов, линий электропередач и кабелей. Предназначено для студентов-бакалавров, обучающихся по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника».

В книге рассматриваются наиболее востребованные типы приборов в категории малой бытовой техники: микроволновые печи, хлебопечки, мультиварки, кофемашины, пылесосы, аэрогрили, электробритвы. На большинство моделей приведены принципиальные электрические схемы с описанием работы этих устройств. Книга будет полезна студентам профильных.

SCV0036-24V — Импульсный повышающий стабилизатор напряжения 24V

Ваша просьба принята!

Вы получите уведомление при снижении стоимости товара на указанные Вами контакты

Импульсный стабилизатор напряжения предназначен для установки в радиолюбительские устройства с фиксированным выходным напряжением. Так как стабилизатор работает в импульсном режиме, он имеет высокий КПД и, в отличие от линейных стабилизаторов, не нуждается в большом теплоотводе. Модуль выполнен на плате с алюминиевой подложкой, что позволяет в течение продолжительного времени снимать максимальный выходной ток без установки дополнительного теплоотвода. В условиях эксплуатации с нагревом модуля более 85°С к тыльной стороне модуля необходимо прикрепить радиатор площадью не менее 100 кв.см. (радиатор в комплект не входит). Рекомендуется «Радиатор для SCV0036, 204 кв.см.» Радиатор может быть прикреплен винтами М3, для этого в модуле предусмотрены четыре отверстия. Для максимальной теплопередачи рекомендуется использовать пасту КПТ-8. В случае невозможности использовать крепежные винты, модуль может быть прикреплен к радиатору/металлической части устройства с использованием автомобильного герметика. Для этого нужно нанести герметик в центр тыльной части модуля, притереть поверхности таким образом, чтобы зазор между ними был минимален и прижать на 24 часа.

Устройство имеет тепловую защиту и ограничение по входному току

3 А. Входное напряжение не должно превышать напряжение на выходе.

При питании модуля от понижающего трансформатора и диодного моста, на выход диодного моста необходимо установить фильтрующий конденсатор емкостью не менее 2200мкф.

Технические характеристики.

Параметры некоторых режимов работы.

*Температура модуля без радиатора, при Tокр. 24°С и свободной конвекции.

Модуль может быть легко модифицирован на другое выходное напряжение, для этого нужно заменить резистор R1 на другой, номиналом рассчитываемым по формуле R1=1210(Uвых/1.23-1), где Uвых — требуемое выходное напряжение. Значения входного и выходного напряжения должны быть в пределах параметров для этого модуля.

Внимание!

• Включение модуля без резистора R1 повлечет за собой выход модуля из строя!
• При замене резистора R1, его номинал не должен превышать максимальный номинал!

Параметры модуля при замене резистора R1.

Схема модуля.

Схема питания на длинных линиях.