Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мощный линейный стабилизатор напряжения постоянного тока схема

У блока питания заниженное выходное напряжение, как это влияет на электротехнику.

Ну, начну с конкретного примера, с которым я сам столкнулся. У меня имелись пару цифровых модулей, воспроизводящих MP3, FM радио, со встроенным Bluetooth. Когда я их поместил в корпус и сделал из них полноценный проигрыватель аудио, то после подключения питания появилась такая проблема. Ровно через минуту после включения эти модули выключались. Причем это происходило как с первой электронной схемой, так и со второй. С начала подумал что эти модули бракованные. Но четкое их выключение ровно через одну минуту навело на мысль, что возможно что-то не то с их питанием, его возможно просто не хватает.

Взял более мощный блок питания с регулировкой выходного напряжения, подключил к этим модулям. Производитель рекомендовал подавать на схемы постоянное напряжение от 5 до 12 вольт. Изначально я использовал обычную, дешевую зарядку для телефона со стандартным напряжением 5 вольт. На регулируемом блоке питания я выставил уже 6 вольт. И при этом напряжении модули начали работать нормально, больше они не выключались. При большем напряжении от 6 до 12 вольт схемы работали хорошо. Разве что стабилизаторы напряжения, которые стояли на них с увеличением напряжения больше нагревались.

Решил поэкспериментировать и выяснить минимальную величину постоянного напряжения питания этих схем, при котором они будут работать нормально. После опытов выяснил, первый модуль четко отключался при напряжении 5,15 вольт и ниже. Второй же модуль стабильно выключался при 5 вольт и ниже. Хотя и заявлено, что они могут нормально работать при этих самых 5 В. Хотя тут нет ничего странного. Все предельно просто. Дело все в том, что нормальное рабочее напряжение у этих модулей действительно 5 вольт. Но при этом напряжении работает именно цифровая схема самого проигрывателя. Но ведь на модулях стоят еще и стабилизаторы напряжения, и вот в них то и кроется проблема.

Дело в том, что даже если взять самый обычный диоды, который как известно хорошо проводит ток в одну сторону, и совсем не проводит в другую. И в открытом своем состоянии на кремниевом диоде имеется некоторое падение напряжения, что лежит в пределах около 0,6 вольт. Также и у биполярных транзисторах на их управляющем переходе присутствуют эти самые 0,6 вольта, что на них оседают. То есть, практически все схемы линейных стабилизаторов имеют на себе некоторое падение напряжения, и в итоге максимальное напряжение на выходе стабилизатора будет чуть меньше, чем входное напряжение на нем. Следовательно, если мы на модуль со стабилизатором напряжения подаем ровно 5 вольт, то на саму схему поступит уже чуть меньше напряжения, которого будет уже не хватать для нормальной работы данной схемы.

Читайте так же:
Стабилизатор тока 3 фаза

Помимо этого есть еще одна причина, по которой может возникать заниженное напряжение питания той или иной схемы. Дело в том, что если к примеру использовать самый простой трансформаторный блок питания для своих нужд, у которого отсутствует дополнительная схема стабилизатора напряжения, то при колебаниях сетевого напряжения в сторону увеличения или уменьшения на выходе БП напряжение также будет непостоянным. Как известно, в разное время суток и на разных объектах напряжение сети может колебаться от 200 до 240 вольт. Обычный трансформатор при подаче на него пониженного сетевого напряжения на своем выходе также будет выдавать меньшее напряжение. Вот и получается, что может быть такое, что в одно время (когда сетевое напряжение в норме) электронные схемы работают нормально, а вот во время пониженного сетевого напряжения схемы попросту будут выключаться или работать неправильно.

Что можно посоветовать для предотвращения подобных проблем с пониженным напряжением постоянного питания различной электронной техники. Ну, в случае использования таких схем, как мои цифровые модули, у которых имеется стабилизаторы напряжения, то минимальное напряжение питания стоит подавать на саму схему, после этих стабилизаторов. Это предотвратит дополнительное падение напряжения на этих стабилизаторах, и самой схеме минимального рабочего напряжения будет вполне хватать. Если же питание нужно осуществлять именно через встроенный стабилизатор напряжения, то на него стоит подавать чуть большее напряжения, с учетом возникающего падения этого напряжения на нем. К примеру, я модули начал запитывать уже не от 5 вольт, а от 6, и этого оказалось вполне достаточно для нормальной работы модулей.

Если использовать простые трансформаторные блоки питания, то для исключения проблемы с изменением сетевого напряжения стоит также использовать увеличенное напряжение на вторичной обмотке самого этого трансформатора (процентов так на 10-20). И все таки лучше установить хотя бы простую схему стабилизатора напряжения на подобные трансформаторные блоки питания. Допустим простейшим вариантом будет схема стабилизатора на микросхеме LM317, которая имеет весьма хорошие характеристики, и при этом она стоит совсем недорого. Схема простейшая, и нуждается всего в нескольких компонентах.

Читайте так же:
Стабилизатор напряжения постоянного тока 12в

Видео по этой теме:

P.S. Из нескольких имеющихся блоков питания я выбрал один, наиболее достойный. Дело в том, что первый, что у меня был, работал нормально (имею в виду модули), но он сильно нагревался. Была большая вероятность того, что он может в скором времени выйти из строя из-за этого перегрева. Второй блок питания был с заниженный выходным напряжением, которого как раз и не хватало для нормальной, стабильной работы цифровых модулей проигрывателей. Третий вариант блока питания с регулировкой напряжения был слишком громоздкий, хотя работал отлично. И наиболее подходящий БП, который я специально покупал, уже имел напряжение на своем выходе не 5 вольт, а 6, которых вполне хватало для полностью нормальной работы моих модулей. Причем он был небольших размеров и не нагревался.

Регулятор напряжения на LT1083 (7 Ампер)

LT1083 – это пожалуй самый мощный линейный интегральный регулятор (регулируемый стабилизатор) напряжения постоянного тока. Он способен отдавать в нагрузку ток до 7А и питать различные электронные устройства стабилизированным напряжением от 1,25В до 30В.

Схема регулятора напряжения, представленная ниже.

Схема практически является копией китайского конструктора.

Хотелось бы отметить что, как и у всех линейных регуляторов, максимальный выходной ток зависит от разницы напряжений между входом и выходом. Это обусловлено максимальной рассеиваемой мощностью, для LT1083 она составляет 60Вт. Таким образом, изучив техническое описание (Datasheet) на микросхему LT1083 становится ясно, что предельный ток при разнице 5В составляет 9,5А а при разнице 25В всего 1А.

Максимальное входное напряжение регулятора LT1083

Тщательно изучив техническое описание, я так и не нашел информацию по максимальному значению на входе. В описании есть только разница между входным и выходным напряжением (она составляет 30÷35В).

Читайте так же:
Стабилизатор тока в корпусе то

В некоторых источниках в сети есть информация, что неважно, какое значение подается на вход, главное чтобы разница не превышала допустимый порог. Я решил провести эксперимент, предварительно установив на выходе 30В, после чего подавал на вход 52В (разница 22В). Нагрузку я не устанавливал. LT1083 у меня в корпусе TO-220. Микросхема вышла из строя меньше чем за минуту. Опыт повторял дважды, но результат тот же. Может регулятор был поддельный, так как в моем Datasheet нет регулятора LT1083 в корпусе TO-220, а может все же есть ограничения по входному значению регулятора.

Исходя из печальных опытов, я рекомендую для стабилизированного регулятора напряжения LT1083 не превышать входное значение больше чем 30В.

Минимальное и максимальное выходное напряжение LT1083

Регулировка выходного напряжения начинается от 1,25В, так как LT1083 в себе содержит источник образцового напряжения с таким же значением (1,25В). В принципе все линейные интегральные регулируемые стабилизаторы имеют этот недостаток, из-за которого нет возможности выполнить регулировку от нуля. Нижний порог регулировки у них равен значению источника образцового напряжения.

Максимальное выходное напряжение будет равно разнице между входным напряжением и источником образцового напряжения (Uout_max=Uin-1,25В).

Компоненты схемы

Резистор R3 мощностью 2Вт.

Подстроечный резистор R2 многооборотный типа 3296W.

Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 должны быть рассчитаны на ток 10А.

Все электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на 50В.

Трансформатор должен иметь одну вторичную обмотку до

24В (максимум), рассчитанную на 7-10А.

Светодиод диаметром 3мм с током потребления 20мА.

Предохранитель FU1 самовосстанавливающийся на 7А. Можно вместо него установить перемычку, а предохранитель вывести на корпус с применением держателя.

Охлаждение

Во время работы регулятора необходимо отводить тепло от фланца микросхемы LT1083. Количество выделяемого тепла пропорционально разности напряжений и току нагрузки.

Я рекомендую применять LT1083 в корпусе TO-247, так как его фланец позволяет легче и быстрее отводить тепло за счет большей площади поверхности.

В моем городе не продают данный регулятор в корпусе TO-247, поэтому я применил в корпусе TO-220.

Читайте так же:
Стабилизаторы тока для зарядных устройств автомобильных аккумуляторов

Площадь радиатора подбирается экспериментально. Можно исходить из расчета 10÷20см 2 на 1Вт. То есть, если на микросхеме будет рассеиваться мощность до 30Вт, то площадь радиатора берем 300÷600см 2 .

Не смотрите на китайские наборы подобных регуляторов, китайцы всегда экономят, тем более на теплоотводах.

Печатная плата

Ниже по ссылке можно скачать архив с двумя печатными платами регуляторов на LT1083. Отличаются платы типом резистора R2. В одном варианте это подстроечный резистор, а во втором варианте переменный резистор.

При монтаже диодов VD1-VD4 рекомендую оставить длинные выводы, для более эффективной отдачи тепла.

Volt-info

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Линейный стабилизатор напряжения

Схема стабилизатора напряжения на стабилитроне показана на рисунке 1.

X1 и X2 – клеммы входа, на которые может быть подано нестабилизированное напряжение. Если к выходным клеммам X3-X4 не подключена нагрузка, то при увеличении входного напряжения до значения напряжения стабилизации стабилитрона VD1, с выхода мы можем снять то же самое напряжение. После достижения напряжения стабилизации наступает обратимый пробой p-n перехода стабилитрона, при котором через стабилитрон начинает протекать ток, а часть избыточного напряжения падает на балластном сопротивлении.

У этой схемы есть несколько значительных недостатков. Необходимость наличия в схеме балластного сопротивления приводит к увеличению потерь энергии и не позволяет питать значительную нагрузку, сопротивление которой соизмеримо с балластным. При переменной нагрузке и незначительной разнице входного и стабилизированного напряжения могут быть провалы выходного напряжения в моменты увеличения нагрузки.

Для питания таким стабилизатором более мощного потребителя, необходимо уменьшать сопротивление балласта, что в свою очередь потребует увеличения допустимой рассеиваемой мощности стабилитрона, но это приведёт к ещё большим потерям энергии. Именно по этой причине данная схема не получила широкого распространения в качестве стабилизатора питания для нагрузки примерно большей 1 Вт.

Не смотря на указанные недостатки, рассмотренная схема оказалась вполне пригодна в качестве источника опорного напряжения.

Представьте, что у нас есть генератор, напряжение на клеммах которого может изменяться в значительных пределах, например, автогенератор, генератор ветряка или даже фотоэлектрическая панель (солнечная батарея). Если этот источник питания не имеет собственной схемы стабилизации выходного напряжения, то при сильном ветре, или увеличении яркости солнечного потока, мы рискуем спалить подключенную к нему нагрузку, например, радиоприёмник или лампочку. Чтобы этого не произошло, можно собрать нехитрую схему стабилизации, рисунок 2.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для ангельских глазок

Здесь Г1, это применяемый нами в качестве источника питания генератор переменного тока. На диодах DV1-DV4 собрана схема двухполупериодного выпрямителя. Конденсатор C1 сглаживает пульсации, которые вызваны синусоидальной формой кривой генерируемого напряжения.

При увеличении напряжения на входных клеммах X1-X2 через балластный резистор и базу транзистора VT1 начинает протекать ток базы, через коллектор-эмиттер и сопротивление нагрузки начинает протекать ток нагрузки. Вспомнив принцип работы биполярного транзистора, увидим, что на эмиттере он всегда будет стараться поддерживать тоже напряжение, которое будет подаваться на базу. Как только напряжение на базе транзистора достигнет значения напряжения стабилизации стабилитрона, оно прекратит увеличиваться независимо от увеличения входного напряжения. Так транзистор будет автоматически изменять сопротивление коллектор-эмиттерного перехода, стабилизируя напряжение на уровне опорного базового, которое будет обеспечивать стабилитрон.

По сути, эта схема является делителем напряжения, верхнее плечо которого образовано переходом транзистора, а нижнее – нагрузкой. Этот принцип регулирования напряжения накладывает некоторые ограничения. Чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем большую мощность должен рассеивать транзистор. Это значительно снижает КПД стабилизатора и требует использовать более мощный транзистор, устанавливая его на радиатор.

Тем не менее, такой стабилизатор оказывается весьма эффективен, когда выходное напряжение незначительно отличается от входного. Он прекрасно справляется с кратковременными перенапряжениями сети, а также с импульсными помехами, приходящими по сети во время грозовой активности, или при работе в той же сети мощных импульсных преобразовательных устройств. Для этого параллельно стабилитрону нужно добавить конденсатор небольшой ёмкости, который будет шунтировать импульс помехи, приходящий на базу.

Схема на транзисторе более эффективна по сравнению со стабилитронной, но тоже имеет ограничение по мощности подключаемой нагрузки. Наиболее эффективно с этой задачей справляются стабилизаторы на основе импульсных преобразователей, но это тема уже для другого разговора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию