Линейный стабилизатор с регулируемым током

Регулируемый dc-dc преобразователь PSMR3006P

Цена: 2300 руб.

Особенности регулируемого DC-DC преобразователя PSMR3006P:

— быстродействующая токовая защита обеспечивает высокую степень защиты питаемых устройств;

— линейные стабилизаторы напряжения и тока;

— цифровое управление энкодерами;

— отображение тока/напряжения на LCD или 7-ми сегментных LED.

— электронное подключение/отключение нагрузки;

— для питания преобразователя нужно только силовое питание постоянного тока.

DC-DC преобразователь PSMR3006P это почти готовый лабораторный блок питания с ШИМ предрегулятором. С помощью данного преобразователя буквально «за вечер» можно собрать лабораторный блок питания с микроконтроллерным (цифровым) управлением.

Регулировка выходного напряжения и тока осуществляется двумя энкодерами, для отображения напряжения/тока может использоваться LCD 1602/0802 или модуль MAX7219 с 7-ми сегментными LED индикаторами.

Интерфейс данного модуля аналогичен модулю PSMR3010P , для управления и индикации используются комплекты PSMI-LCD1602 или PSMI-MAX7219, состав которых приведен на странице описания PSMR3010P.

В преобразователе PSMR3006P используется линейный стабилизатор напряжения/тока с ШИМ предрегулятором, чем обеспечивается высокое быстродействие, малые пульсации выходного напряжения и тока и высокий КПД преобразователя.

Благодаря многоступенчатому регулированию преобразователь PSMR3006P не требует активного охлаждения.

Параметры DC-DC преобразователя приведены в таблице

Внешний вид DC-DC преобразователя может отличаться от фото, представленных на сайте.

Нужен стабилизатор тока? Используйте стабилизатор напряжения!

В данной статье показано, как линейные стабилизаторы напряжения могут быть полезны и в приложениях стабилизации тока.

Линейные стабилизаторы напряжения, также (несколько неточно) называемые LDO, являются одними из наиболее распространенных электронных компонентов. Например, LM7805 приобрел почти легендарный статус и непременно был бы включен в зал славы интегральных микросхем, если бы такой зал существовал. В примечании к применению от Texas Instruments хорошо сказано: микросхемы линейных стабилизаторов «настолько просты в использовании», что они настолько «надежны» и «недороги», что обычно являются одними из самых дешевых компонентов в проекте.

Действительно, линейные стабилизаторы удобны, эффективны и универсальны. И на самом деле они могут быть даже более универсальными, чем вы думаете. Схемы линейных стабилизаторов построены на использовании отрицательной обратной связи, как показано на следующей диаграмме, взятой из того же примечания к применению:

Рисунок 1 – Схема линейного стабилизатора напряжения

Отрицательная обратная связь – очень полезная вещь, особенно в сочетании с источником фиксированного тока, как в случае со стабилизатором напряжения LT3085 от Linear Tech. На следующей диаграмме показана внутренняя структура этого устройства.

Рисунок 2 – Схема взята из технического описания LT3085

В предыдущей статье (исследование преобразователя напряжения в ток) мы исследовали использование отрицательной обратной связи в преобразователях напряжения в ток, которые могут точно контролировать яркость светодиода. Если вы знакомы с этими методами, для вас не будет сюрпризом, что для получения стабилизированного тока мы можем использовать стабилизатор напряжения, такой как LT3085.

В данной статье мы рассмотрим простой светодиодный драйвер на базе LT3085.

Линейный стабилизатор против операционного усилителя

Прежде чем мы проанализируем саму схему, мы должны обсудить преимущества подхода с линейным стабилизатором для получения стабилизированного тока. Методы с операционным усилителем, представленные в предыдущих статьях, несомненно, эффективны, так зачем возиться с новым методом?

Вот некоторые моменты, которые следует учитывать:

• Большинство операционных усилителей не рассчитано на высокий выходной ток, поэтому схема на основе линейного стабилизатора позволяет избежать ограничений по выходному току типовых операционных усилителей.
• Микросхема стабилизатора имеют защиту от перегрева.
• Линейные стабилизаторы обеспечивают бо́льшую устойчивость к большим входным напряжениям и высокой рассеиваемой мощности.
• Возможно, вы сможете найти один компонент, который подойдет практически для всех ваших требований по стабилизации напряжения и получения тока. Моим наименее любимым аспектом проектирования схем/печатных плат является создание запасов новых компонентов, поэтому я стараюсь использовать детали, которые могут пригодиться для будущих проектов.

LT3085 как стабилизатор напряжения

Давайте вкратце рассмотрим работу стабилизации напряжения LT3085. Эта информация поможет нам понять реализацию источника тока.

Ниже типовая конфигурация стабилизатора напряжения:

Рисунок 3 – Схема взята из технического описания LT3085

Источник тока (10 мкА) создает напряжение на R_настр. Это напряжение появляется на неинвертирующем входе усилителя. Действие отрицательной обратной связи гарантирует, что напряжение на инвертирующем входе равно напряжению на неинвертирующем входе; другими словами, выходное напряжение равно напряжению на R_настр. Выходной конденсатор необходим для обеспечения стабильности, а транзистор, подключенный к выходу усилителя, будет выглядеть очень знакомым, если вы читали мою статью «Как буферизовать выход операционного усилителя для получения более высокого тока».

От напряжения к току

Назначение стабилизатора напряжения – обеспечить неизменное выходное напряжение независимо от сопротивления нагрузки. Другими словами, идеальный стабилизатор будет выдавать напряжение, которое (например) равно 3,3 В при подключении к нагрузке 100 кОм и ровно 3,3 В при подключении к нагрузке 5 Ом. Что, конечно, меняется, так это ток нагрузки, который полностью определяется сопротивлением нагрузки (потому что напряжение на нагрузке не изменяется).

Что же произойдет, если мы дадим идеальному стабилизатору напряжения фиксированное сопротивление нагрузки? Если напряжение нагрузки не меняется и сопротивление нагрузки не меняется, и если закон Ома всё еще действует, то ток тоже не изменится.

Вуаля: источник тока.

На следующей диаграмме показано, как использовать LT3085 для решения задач, связанных с управлением светодиодами.

Рисунок 4 – Схема взята из технического описания LT3085

Вот как это работает:

• Внутренний источник тока посылает 10 мкА через R1, генерируя напряжение, которое будет равно выходному напряжению (т.е. напряжению на R2).
• Это выходное напряжение постоянно (потому что сопротивление R1 и значение силы тока внутреннего источника тока постоянны).
• Это постоянное выходное напряжение будет создавать неизменный ток через R2, потому что сопротивление R2 постоянно.
• Инвертирующий вход усилителя не выдает ток, поэтому почти весь ток R2 идет от положительного источника питания через транзистор, подключенный к выходу усилителя. (Я говорю «почти», потому что ток эмиттера биполярного транзистора представляет собой сумму тока базы и тока коллектора, но ток базы намного меньше тока коллектора.)
• Светодиод включен последовательно с коллектором биполярного транзистора, и поэтому ток через светодиод фиксирован и (почти) равен току, протекающему через R2.

Ток через светодиод можно изменить, изменив значение R1 или R2; как показано в следующем уравнении, ток через светодиод – это просто значение силы тока внутреннего источника тока, умноженное на отношение R1 к R2.

Я бы назвал это довольно удобной схемой: процесс проектирования чрезвычайно прост, и требуется лишь несколько компонентов. Если вы замените один из резисторов потенциометром, результатом станет высокоточный светодиодный драйвер с регулируемым током с широким диапазоном входных напряжений и защитой от перегрева, который может обеспечивать ток до 500 мА.

И, конечно, эта схема не ограничивается светодиодами; вы могли бы так же легко использовать ее, скажем, с резистивным нагревательным элементом. Это позволит вам, несмотря на колебания напряжения питания, генерировать постоянное тепло (потому что P = I 2 R).

Заключение

Мы обсудили простой, но высокопроизводительный источник тока на базе микросхемы стабилизатора напряжения от Linear Tech. Я предполагаю, что аналогичные схемы на стабилизаторах доступны и у других производителей.

Мне нравится всегда включать моделирование SPICE в статьи, но в данном случае это казалось действительно ненужным. Однако прежде чем я написал статью, я проверил, что в LTspice действительно есть компонент LT3085 (в папке » [PowerProducts] «). Поэтому, если вы захотите исследовать эту схему дальше, то сможете легко это сделать.

Интегральные стабилизаторы с малым падением напряжения STMicroelectronics и особенности их применения

Стабилизатор напряжения (СН) — это устройство, поддерживающее (с определенной точностью) неизменным напряжение на нагрузке. Обычно СН представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования, в которой выходное напряжение устанавливается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению, создаваемому специальным источником опорного напряжения (ИОН). Стабилизаторы такого типа, называемые компенсационными, содержат регулирующий элемент (РЭ) — биполярный или полевой транзистор, включаемый последовательно или параллельно нагрузке. Регулирующий элемент может работать в активном (непрерывном) режиме, в этом случае стабилизатор называется линейным, или с непрерывным регулированием, а также в ключевом (импульсном) режиме. Далее мы будем рассматривать линейные стабилизаторы, достоинства которых — сравнительная простота схемы, минимальное число внешних элементов и отсутствие импульсных помех, присущее ключевым стабилизаторам. На рис. 1 изображена упрощенная структурная схема линейного стабилизатора напряжения, включающая ИОН, усилитель сигнала ошибки УСО, РЭ и делитель напряжения на резисторах R1 и R2. Величина выходного напряжения зависит от сопротивления резисторов делителя — в стабилизаторах с фиксированным выходным напряжением резисторы расположены в самой микросхеме, в стабилизаторах с регулируемым выходным напряжением оно устанавливается внешними резисторами. Современные линейные ИСН, как правило, содержат также схемы защиты от перегрузки по току и перегрева.

Рис. 1. Упрощенная структурная схема линейного стабилизатора напряжения

Расширяющийся спрос на малогабаритные мобильные устройства РЭА с питанием от химических источников диктует необходимость в разработке ИСН в миниатюрных корпусах с низким уровнем собственных шумов, эффективным подавлением высокочастотных пульсаций выходного напряжения и минимальным энергопотреблением. Причем линейные ИСН, выполненные на основе традиционной схемотехники РЭ — схемы Дарлингтона на биполярных n‑p‑n‑транзисторах (рис. 2а), не позволяют создать стабилизатор с падением напряжения на регулирующем элементе менее 2,5 В [1]. А поскольку КПД линейных ИСН в предположении пренебрежимо малого тока собственного потребления равен отношению выходного и входного напряжений U_вых/U_вх, для повышения КПД, что особенно важно для аппаратуры с автономным питанием, необходимо уменьшать падение напряжения на РЭ. Для решения этой задачи были созданы специальные ИСН с малым падением напряжения (LDO, Low Dropout Output). Условно к LDO относят линейные стабилизаторы с падением напряжения менее 500 мВ.

Рис. 2. Структурные схемы основных типов регулирующих элементов линейных ИСН:
а) схема Дарлингтона на n p n транзисторах;
б) p n p транзистор;
в) составной p n p–n p n транзистор;
г) p канальный МОП-транзистор; д) n канальный МОП-транзистор

Существует несколько вариантов выполнения РЭ ИСН с малым падением напряжения. В ранних разработках LDO ИСН в качестве регулирующего элемента использовались одиночные p‑n‑p‑транзисторы с коллекторным выходом (рис. 2б) или составные p‑n‑p–n‑p‑n‑транзисторы (рис. 2в). По такой схеме, в частности, выполнены весьма популярные интегральные стабилизаторы серии LD108X в корпусах TO220. Недостатком ИСН с РЭ на одиночном p‑n‑p‑транзисторе является сравнительно большое собственное энергопотребление, связанное с низким значением коэффициента усиления транзистора по току, использование составных p‑n‑p–n‑p‑n‑транзисторов устраняет этот недостаток, но увеличивает падение напряжения на РЭ до 0,9 В. Ситуация существенно улучшается, если в качестве регулирующего элемента вместо биполярных применить полевые p‑канальные МОП-транзисторы с практически нулевым значением тока управления (рис. 2г). Дополнительным преимуществом полевых транзисторов, выполненных по современным технологиям, является очень малая величина сопротивления канала, что позволяет получить большее по сравнению с биполярным p‑n‑p‑транзистором значение выходного тока при одинаковом падении напряжения на регулирующем элементе.

Важно отметить, что применение в стабилизаторах положительного напряжения регулирующих элементов на биполярных p‑n‑p‑ и p‑канальных МОП-транзисторах связано с рядом проблем. Поскольку транзисторы РЭ в этих случаях работают в схемах с общим эмиттером и общим истоком соответственно, частотная характеристика стабилизатора становится двухполюсной, а само устройство приобретает потенциальную склонность к самовозбуждению, в связи с чем требуется принятие специальных мер по его предотвращению. В частности, для устойчивой работы LDO ИСН с РЭ на p‑канальных МОП-транзисторах необходимо к выходу стабилизатора подключать электролитический конденсатор C с определенной емкостью и эквивалентным последовательным сопротивлением ESR [3]. Область устойчивой работы ИСН такого типа LD39200, подробно рассмотренного ниже, приведена на рис. 3. В зарубежной литературе подобные диаграммы называют «туннель смерти». Как видно из рисунка, стабилизатор устойчиво работает при величинах емкости выходного конденсатора от 5 до 20 мкФ с эквивалентным последовательным сопротивлением ESR от 0,5 до 3 Ом.

Рис. 3. Область устойчивой работы LDO ИСН LD39200 в зависимости от емкости C0 и эквивалентного последовательного сопротивления ESR выходного конденсатора

В последнее время в LDO-стабилизаторах стали широко использовать РЭ на n‑канальных МОП-транзисторах (рис. 2д). Преимущество n‑канальных транзисторов в их относительно небольших размерах, что позволяет вдвое увеличить максимально допустимый ток регулирующего элемента. Кроме того, в отличие от ИСН с РЭ на p‑n‑p- и p‑МОП-транзисторах, LDO-стабилизаторы на n‑канальных транзисторах не требовательны к параметрам выходного конденсатора и могут нормально функционировать даже при его отсутствии, за что получили название Capless. В то же время для эффективного управления n‑МОП-транзистором необходимо подавать на его затвор большее по сравнению с аналогичным p‑канальным транзистором напряжение смещения, что предполагает повышение напряжения питания усилителя сигнала ошибки. Последнее обычно осуществляется от отдельного маломощного источника или специальной внутренней схемой вольтдобавки, что, естественно, увеличивает стоимость стабилизатора.

В технических описаниях и руководствах по применению LDO ИСН приводятся следующие параметры интегральных стабилизаторов:

• минимальное и максимальное входное напряжение, при которых сохраняются точностные параметры стабилизатора — коэффициенты нестабильности по току и напряжению;
• максимальный выходной ток;
• падение напряжения — минимальная величина U_вх–U_вых, при которой еще возможен режим стабилизации, зависит от тока нагрузки;
• статический ток, или ток покоя, — определяется как разность входного и выходного тока (тока нагрузки) стабилизатора;
• коэффициент нестабильности по напряжению — характеризует изменение выходного напряжения при изменении входного напряжения, измеряется в процентах;
• коэффициент нестабильности по току — характеризует изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки, измеряется в процентах.

В специальных случаях нормируется динамическая нестабильность стабилизатора, определяемая как кратковременное отклонение выходного напряжения при скачкообразном изменении входного напряжения и (или) тока нагрузки, шумовое напряжение на выходе стабилизатора и коэффициент подавления пульсаций напряжения питания PSSR (Power Supply Rejection Ratio — отношение напряжения пульсаций на входе и выходе ИСН в дБ). Поскольку LDO-стабилизаторы довольно часто применяются в качестве выходной ступени импульсных источников питания, а также для питания различных высокочастотных устройств с ФАПЧ, два последних параметра могут иметь решающее значение, так как шумы стабилизатора модулируют напряжение питания схемы ФАПЧ, за счет чего появляется фазовый шум в выходном сигнале [2].

Выпускаемые промышленностью современные LDO ИСН могут быть условно разделены на несколько групп в соответствии с их параметрами и областью применения:

• типовые с положительным и отрицательным фиксированным и регулируемым напряжением;
• экономичные (с малым статическим током);
• со сверхмалым (200 мВ и менее) падением напряжения;
• малошумящие;
• с большим коэффициентом подавления пульсаций по питанию;
• миниатюрные;
• специализированные с дополнительными сервисными устройствами.

Отметим, что такие сервисные устройства, как схемы защиты от перегрузки по току и перегрева, а также отключающие нагрузку при повышении и понижении выходного напряжения стабилизатора, сейчас, по существу, являются стандартными и используются в большинстве LDO ИСН. У стабилизаторов, предназначенных для работы в устройствах с батарейным питанием, предусматривается защита по входу от переполюсовки и значительного превышения входного напряжения, могущих возникнуть при неправильном подключении элементов питания. Ряд микросхем имеют управляющий вход On/Off установки дежурного (спящего) режима Sleep Mode, в котором отключается выходное напряжение и существенно снижается статический ток. Изменение выходного напряжения на определенную величину индицирует выходной сигнал «флаг ошибки», а выход стабилизатора в режим нормальной работы — сигнал готовности Power Good. В зависимости от области применения ИСН, микросхемы выполняются в разнообразных корпусах — от сравнительно больших TO‑220 и PPAK до сверхминиатюрных CSP4 размером 0,69×0,69 мм.

Типичными представителями интегральных стабилизаторов с малым падением напряжения с РЭ на биполярных p‑n‑p‑транзисторах являются ИСН L4931/40/41. В таблице приведены основные параметры самой мощной микросхемы данной серии L4940 с максимальным током 1,5 А, при этом величина собственного токопотребления достигает 30 мА. Для устойчивой работы стабилизатора необходим выходной электролитический конденсатор емкостью 22 мкФ.

Тип

Диапазон
входных
напряжений, В

Выходное
напряжение, В

Выходной ток, мА

Падение
напряжения, мВ

LM317T Линейный регулируемый стабилизатор напряжения положительной полярности TO-220

Краткое описание

LM317T — Линейный регулируемый стабилизатор напряжения положительной полярности Микросхема LM317T является готовым регулируемым стабилизатором напряжения в диапазоне 1,2 . 37 В с выходным током до 1,5 А. Номинал вых. Читать далее.

Доступность: Нет в наличии 0

Оплата

Узнайте как оплатить!

Наложенный платеж

Оплата заказа после его получения

Доставка Новой Почтой

Стоимость доставки оплачивает получатель

Банковский перевод

Предоплата переводом на карту Приватбанка

• Описание
• Отзывы (0)
• Вопрос — ответ (0)

LM317T — Линейный регулируемый стабилизатор напряжения положительной полярности

Микросхема LM317T является готовым регулируемым стабилизатором напряжения в диапазоне 1,2 . 37 В с выходным током до 1,5 А. Номинал выходного напряжения регулируется переменным резистором, что делает устройство очень простым в применении.

Микросхема представляет собой мощный операционный усилитель, специально предназначенный для использования в качестве активного элемента линейных регуляторов/стабилизаторов напряжения/тока.

Особенности включения микросхемы LM317T:

Выходное напряжение рассчитывается по формуле: Vout=1,25*(1+R2/R1)+Iref*R2
где 1,25V — опорное напряжение(Vref), Iref -ток в цепи регулирующего вывода (100µA max);

Сопротивление R1 выбирается в пределах 100-1000Ω (типовое 240Ω). R2 служит для задания выходного напряжения.

На схеме указаны минимальные значения фильтрующих ёмкостей C1 и C2, необходимые для устойчивой работы стабилизатора. На практике значения емкостей составляют от десятков до тысяч микрофарад. Ёмкости должны располагаться как можно ближе к микросхеме LM317T. С1 может совмещаться с ёмкостью фильтра выпрямителя. При больших емкостях рекомендуется C1>>C2.

Ёмкость Cadj устанавливается в случае необходимости дополнительно снизить пульсации выходного напряжения. Рекомендуется Cadj Типовая схема включения LM317T:

Основные технические характеристики LM317T: