Schetchiksg.ru

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

Регулируемый стабилизатор тока транзисторе

Регулируемый стабилизатор тока транзисторе

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua


сделано в Украине

Регулируемый стабилизатор тока, 16 вольт 7 ампер

При зарядке автомобильных аккумуляторных батарей рекомендуют поддерживать средний зарядный ток на постоянном уровне. Обычно в стабилизаторах тока в качестве регулирующего элемента используют транзистор.

В процессе работы на нем рассеивается большая мощность, и в связи с этим приходится применять громоздкие теплоотводы КПД таких устройств весьма мал.

Ниже описано подобное устройство с более высоким КПД.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 2.68, а временные диаграммы в его характерных точках — на рис. 2.67.


Рис. 2.67


Рис. 2.68 (нажмите для увеличения)

  • максимальный ток нагрузки, А. 7;
  • максимальное напряжение на нагрузке, В. 16;
  • коэффициент стабилизации по току нагрузки, не менее. 200;
  • КПД, %, не менее. 70.

На транзисторе VT2 собран генератор пилообразного напряжения.

Через резистор R3 на базу транзистора VT2 подано открывающее напряжение (диаграмма А), а через резистор R2 с двуполупериодного выпрямителя на диодах VD5 — VD8 поступает закрывающее пульсирующее напряжение (Б). Суммарное напряжение на базе транзистора VT2 показано штриховой линией (Б). Диод VD11 ограничивает амплитуду закрывающего напряжения.

Сопротивление резисторов R2 и R3 выбрано таким, что транзистор большую часть времени закрыт. Конденсатор С4 заряжается через резистор R5. Но в момент приближения сетевого напряжения к нулю транзистор VT2 открывается, разряжая конденсатор С4.

На коллекторе транзистора формируется напряжение, близкое по форме к пилообразному (диаграмма В). Через резистор R6 оно поступает на один вход дифференциального усилителя, собранного на транзисторах VT4, VT5, а на другой вход подастся напряжение (Г) с выхода операционного усилителя DA1, которое зависит от положения движка резистора R14.

Как только значения напряжения на базе транзисторов VT4 и VT5 сравняются, транзистор VT4 откроется. Вслед за ним откроется транзистор VT3 и сформирует импульс тока (Д), открывающий тиристор VS1. С этого момента полупериода на нагрузку будет подано выпрямленное напряжение с обмотки 1U трансформатора Т1 (диаграмма Е). Чем больше напряжение на базе транзистора VT5, тем позже будут возникать импульсы, открывающие тринистор, и тем меньше будет средний ток через нагрузку.

Функцию стабилизации тока выполняет узел на операционном усилителе DA1. Датчиком тока служит резистор R12. Напряжение, снимаемое с этого резистора, пропорционально току нагрузки. Через резистор R16 оно подведено к неинвертирующему входу DA1.

Если по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился, то увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя DA1. Это приводит к соответствующему увеличению напряжения на базе транзистора VT5 и увеличению угла открывания тиристора VS1 — ток через нагрузку уменьшается. Таким образом, отрицательная обратная связь по току нагрузки поддерживает нагрузочный ток на заданном уровне.

Конденсаторы С5, С7 сглаживают пульсации напряжения на выходе. Резисторы R11, R15 обеспечивают подачу небольшого отрицательного напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем по схеме положении движка резистора R14. Это позволяет регулировать ток нагрузки практически от нуля.

Конденсатор С6 повышает устойчивость работы операционного усилителя. Элементы устройства питают от двух стабилизаторов(VD9, VD1 и VD12, R4).

Для налаживания устройства к его выходу подключают проволочный резистор сопротивлением 1 — 2 Ом и мощностью не менее 100 Вт (можно использовать нихромовую проволоку диаметром 0,5 — 1 мм).

Движок переменного резистора R14 устанавливают в верхнее по схеме положение и подборкой резистора R13 устанавливают ток через нагрузку 7 А. При вращении ручки переменного резистора ток должен плавно уменьшаться до нуля.

В некоторых случаях требуется установка дополнительного резистора R18 и подбор резисторов R3 и R5. Резистор R3 регулирует время выдержки между началом и концом сигналя (см. диаграмму В на рис. 1.1), R5 регулирует крутизну подъема и спада сигнала (диапазон сопротивлений, при регулировке, лежит в пределах 2,7 кОм + 27 кОм).

Читайте так же:
Регулируемый стабилизатор малых токов

От амплитуды сигнала на базе VT1 зависит будет ли стабилизироваться большой ток.

Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ25Х32.

Обмотка I содержит 1100 витков провода ПЭВ-2 0,57; Обмотка II — 160 витков провода ПЭВ-2 0,21 с отводом от середины; Обмотка III — 120 витков провода ПЭВ-2 1,95.

Операционный усилитель К140УД1Б можно заменить на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции). Транзистор КТ801Б — заменяется на любой из серий КТ603, КТ608 КТ801, КТ807, КТ815; КТ315В — на КТ312, КТ315, КТ316, КТ201; КТ814Б — наКТ814, КТ208.

Конденсаторы С1, С2, С3, С5, С7 — типа К50-6 или К50-3; С4, С6 — КМ-б или К10-7в, КЛС. Резистор R12 образован двумя параллельно соединенными резисторами C5-16B сопротивлением 0,1 Ом.

Амперметр РА1 — М5-2 с током полного отклонения стрелки 10 А.

Диоды VD1 — VD4 — можно заменить на любые из серий Д242 — Д248, но в этом случае возрастет рассеиваемая на каждом диоде мощность и размеры теллоотводов придется увеличить. Диоды VD1 — VD4 установлены на теплоотводах площадью 30 — 40 см2 каждый.

Тиристор VS1 установлен на теплоотводе площадью не менее 100 см!

Смотрите другие статьи раздела Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Комментарии к статье:

s.zbroy
Отличная схема, хорошо работает. Сделал несколько штук — себе и друзьям. Первые публикации этой схемы были в 85-89 гг.

Артур
Много неточностей, к примеру: ошибка подключения R1, вместо эмиттера на коллектор.

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе — схемотехника

Простая схема для регулировки и стабилизации напряжения показана на рисунке. Такую схему можно выполнить даже неопытному в электронике любителю. На вход подается 50 вольт, при этом на выходе получается 15,7 В.

Главной деталью этого прибора стал полевой транзистор. В его качестве можно применять IRLZ 24 / 32 / 44 и аналогичные ему полупроводники. Чаще всего их изготавливают в корпусе ТО – 220 и D2 Pak. Его стоимость составляет менее одного доллара. Этот мощный полевик имеет 3 вывода. Он имеет внутреннее строение металл–изолятор–полупроводник.

Стабилизатор на микросхеме ТL 431 в корпусе ТО – 92 обеспечивает настраивание величины выходного напряжения. Мощный полевой транзистор мы оставили на охлаждающем радиаторе и проводами припаяли к монтажной плате.

Напряжение на входе для такой схемы 6-50 В. На выходе получаем от 3 до 27 В, с возможностью регулировки переменным сопротивлением на 33 кОм. Ток выхода большой, и составляет величину до 10 А, зависит от радиатора.

Выравнивающие конденсаторы С1, С2 емкостью от 10 до 22 мкФ, С2 – 4,7 мкФ. Без таких деталей схема будет функционировать, однако не с таким качеством, как необходимо. Нельзя забывать про допустимое напряжение электролитических конденсаторов, которые должны быть установлены на выходе и входе. Мы взяли емкости, которые выдерживают 50 В.

Такой стабилизатор способен рассеивать мощность не выше 50 Вт. Полевик необходимо монтировать на радиатор охлаждения. Его площадь целесообразно выполнять не меньше 200 см 2 . При установке полевика на радиатор нужно промазать место касания термопастой, для лучшего теплоотвода.

Можно применять переменный резистор на 33 кОм типа WH 06-1. Такие резисторы имеют возможность точной настройки сопротивления. Они бывают импортного и отечественного производства.

Для удобства монтажа на плату припаивают 2 колодки, вместо проводов. Так как провода быстро отрываются.

Вид платы дискретных компонентов и переменного сопротивления вида СП 5-2.

Стабильность напряжения в результате получается неплохой, а напряжение выхода колеблется на несколько долей вольта долгое время. Монтажная плата получается компактных размеров и удобна в работе. Дорожки платы окрашены зеленым цапонлаком.

Мощный стабилизатор на полевике

Рассмотрим сборку схемы стабилизатора, предназначенного для блока питания большой мощности. Здесь улучшены свойства прибора с помощью мощного электронного ключа в виде полевого транзистора.

При разработке мощных силовых стабилизаторов любители чаще всего применяют специальные серии микросхем 142, и ей подобные, которые усилены несколькими транзисторами, подключенными по параллельной схеме. Поэтому получается силовой стабилизатор.

Схема такой модели прибора изображена на рисунке. В нем использован мощный полевик IRLR 2905. Он служит для переключения, однако в этой схеме он применен в линейном режиме. Полупроводник имеет незначительное сопротивление и обеспечивает ток до 30 ампер при нагревании до 100 градусов. Он нуждается в напряжении на затворе до 3 вольт. Его мощность достигает 110 ватт.

Полевиком управляет микросхема TL 431. Стабилизатор имеет следующий принцип действия. При подсоединении трансформатора на вторичной обмотке возникает переменное напряжение 13 вольт, которое выпрямляется выпрямительным мостом. На выравнивающем конденсаторе значительной емкости появляется постоянное напряжение 16 вольт.

Это напряжение проходит на сток полевого транзистора и по сопротивлению R1 идет на затвор, при этом открывая транзистор. Часть напряжения на выходе через делитель попадает на микросхему, при этом замыкая цепь ООС. Напряжение прибора повышается до тех пор, пока входное напряжение микросхемы не дойдет границы 2,5 вольт. В это время микросхема открывается, уменьшая напряжение затвора полевика, то есть, немного закрывая его, и прибор работает в режиме стабилизации. Емкость С3 делает быстрее выход стабилизатора на номинальный режим.

Величина напряжения выхода устанавливается 2,5-30 вольт, путем выбора переменным сопротивлением R2, его величина может меняться в больших пределах. Емкости С1, С2, С4 дают возможность стабильному действию стабилизатора.

Читайте так же:
Стабилизатор по току 12 вольт автомобиле

Для такого прибора наименьшее падение напряжения на транзисторе составляет до 3 вольт, хотя он способен работать при напряжении около нуля. Такой недостаток возникает поступлением напряжения на затвор. При малом падении напряжения полупроводник не будет открываться, так как на затворе должно быть плюсовое напряжение по отношению к истоку.

Для снижения падения напряжения цепь затвора рекомендуется подключать от отдельного выпрямителя на 5 вольт выше, чем напряжение выхода прибора.

Хорошие результаты можно получить при подключении диода VD 2 к мосту выпрямления. При этом напряжение на конденсаторе С5 повысится, так как падение напряжения на VD 2 станет ниже, чем на диодах выпрямителя. Для плавного регулирования напряжения выхода постоянное сопротивление R2 нужно заменить переменным резистором.

Величину выходного напряжения определяют по формуле: U вых = 2,5 (1+R2 / R3). Если применить транзистор IRF 840, то наименьшее значение напряжения управления на затворе станет 5 вольт. Емкости выбирают танталовые малогабаритные, сопротивления – МЛТ, С2, Р1. Выпрямительный диод с небольшим падением напряжения. Свойства трансформатора, моста выпрямления и емкости С1 подбирают по нужному напряжению выхода и тока.

Полевик рассчитан на значительные токи и мощность, для этого необходим хороший теплоотвод. Транзистор служит для монтажа на радиатор путем пайки с промежуточной пластиной из меди. К ней припаивают транзистор с остальными деталями. После монтажа пластину размещают на радиаторе. Для этого пайка не нужна, так как пластина имеет значительную площадь контакта с радиатором.

Если использовать для наружной установки микросхему П_431 С, сопротивления Р1, и чип-конденсаторы, то их располагают на печатной плате из текстолита. Плату паяют к транзистору. Настройка прибора сводится к монтажу нужного значения напряжения. Необходимо проконтролировать прибор и проверить его, имеется ли самовозбуждение на всех режимах.

Схема стабилизатора тока на полевом транзисторе

Большинство образцов современного бытового оборудования рассчитано на качественное питание от источников с нормированными показателями действующего в сети напряжения. Однако в реальности это случается крайне редко, так что чаще всего потребителю приходится довольствоваться низким качеством питания или принимать специальные меры по его стабилизации. Один из возможных выходов из создавшегося положения – использование схемы стабилизатора напряжения на полевом транзисторе.

Простейшая схема стабилизатора

Благодаря применению этого полупроводникового элемента удаётся обеспечить стабилизирующие функции источника питания, а также уберечь от повреждений подключённые к нему бытовые приборы.

Принцип стабилизации тока

Требования к управляющему элементу

Стабилизатор тока на полевом транзисторе – это самый простой и дешёвый способ получения подходящего по качеству напряжения, обеспечивающего эффективную работу домашней аппаратуры. Принцип работы такого устройства основывается на следующих фундаментальных положениях:

  • Основное назначение стабилизатора на полевом транзисторе – поддержание тока в цепи потребителя на строго фиксированном уровне;
  • Схема его включения, помимо устранения токовых скачков, должна обеспечивать компенсацию перепадов мощности в нагрузочной цепи;

Дополнительная информация. Эти девиации электрических параметров, помимо плохого качества самого питания, могут быть связаны с колебаниями окружающей температуры или с изменениями теплового режима элементов схемы.

  • Для повышения эффективности регулировки и обеспечения помехозащищённости всей схемы в ней должна быть предусмотрена цепь отрицательной обратной связи (ООС).

При выполнении всех перечисленных выше условий вопрос стабилизации по токовой нагрузке решается довольно просто.

Суть стабилизации

Работу управляющего органа схемы стабилизации можно представить следующим образом. В результате случайных колебаний мощности в нагрузке (из-за температурных или иных отклонений) протекающий через неё ток также меняет свою величину: увеличивается, например. Такое изменение сразу же проявляется в виде прироста падения напряжения на рабочей нагрузке.

По цепочке обратной связи зафиксированное отклонение передаётся на вход управляющей схемы и вызывает изменение проводящего режима регулирующего элемента (полевого транзистора). Поскольку связь является отрицательной, с увеличением напряжения ток через транзисторный переход и нагрузочную цепь уменьшается. При этом вся система возвращается к прежнему состоянию, что воспринимается как её стабилизация по токовой составляющей.

Выбор схемы включения

В зависимости от включения регулирующего элемента в цепь стабилизации, все известные схемы таких устройств делятся на три типа, а именно:

  • С непрерывным отслеживанием состояния выходных параметров;
  • Импульсный регулятор тока;
  • Комбинированные системы.

Обратите внимание! В состав первого из этих устройств в качестве обязательного узла входит цепь ООС.

Благодаря этой связи, все изменения выходных параметров моментально проявляются в виде соответствующих, но противоположных по знаку колебаний напряжения на входе регулирующего элемента (их вольтаж зависит от конкретно используемой схемы управления).

Стабилизаторы тока на полевом транзисторе, схемы которых будут рассмотрены далее, работают именно по этому принципу, обеспечивая непрерывность процесса регулировки. Импульсные и комбинированные системы отличаются большей сложностью и не рассматриваются в данном обзоре.

Устройство и работа полевого транзистора

Особенности полевых структур

Полевой транзистор, как регулируемый элемент схемы управления, может быть представлен в виде полупроводниковой структуры, состоящей из двух близко расположенных p-n переходов. Все эти электрические каналы связываются общим электрическим полем (смотрите рисунок).

Структура и принцип действия полевого транзистора

За счёт такого устройства полупроводникового элемента управление им осуществляется не током (как в биполярных транзисторах), а напряжением, подаваемым между затвором и стоком.

Важно! Электростатический принцип управления примечателен тем, что входной ток через затвор микроскопически мал (обычно он не превышает нескольких микроампер).

Вследствие данной особенности полевых структур они практически не расходуют мощности, то есть очень экономичны в смысле энергопотребления. Благодаря этому вся управляющая схема отличается мизерным расходом энергии, обеспечивая, тем не менее, достаточную эффективность регулировки выходного тока.

Принцип управления переходом

Из приведённой выше схемы можно сделать вывод, что у полевого транзистора имеется три рабочих электрода. Каждый из них выполняет свою функцию и имеет общепринятые обозначения, переводимые на русский язык как затвор, исток и сток. Эти наименования соответствуют привычным для многих аббревиатурным обозначениям БЭК (база, коллектор и эмиттер), имеющим непосредственное отношение к обычному биполярному транзистору.

Читайте так же:
Защита стабилизатора от обратного тока

Подобно этому хорошо знакомому элементу в полевых структурах управляющий потенциал подаётся между затвором и стоком, а управляемый более мощный сигнал снимется с нагрузки, включённой в цепь истока.

В отличие от существующих импульсных схем, в которых используется ключевой режим работы, в данном случае транзистор осуществляет непрерывную регулировку сигнала, корректируя выходной ток в нагрузке в соответствии с параметрами обратной связи (ООС).

Пример стабилизатора на полевом транзисторе

В качестве примера конкретного стабилизирующего устройства, имеющего более сложную структуру, рассмотрим следующую схему.

Рабочая схема стабилизирующего устройства

Основным элементом этой конструкции является полевой транзистор, обозначенный в схеме как IRLZ24/32/44 и выпускаемый в корпусах типа «TO-220».

Дополнительная информация. Его стоимость (порядка 200 рублей) не так велика, чтобы отказываться от сборки полезного и незаменимого в хозяйстве устройства.

Для повышения нагрузочных характеристик этого элемента стабилизирующей цепи его рекомендуется устанавливать на радиатор, благодаря которому корпус изделия при нагреве сможет охлаждаться. Данная схема характеризуется следующими рабочими параметрами:

  • Входное напряжение на регулировочном элементе – от 6-и до 50-ти Вольт;
  • Выходное значение того же параметра располагается в диапазоне 3-27 Вольт (регулируется подстроечным резистором 33 кОм);
  • Выходной ток – до 10 Ампер (при наличии «мощного» радиатора).

Установленные на входе и выходе фильтрующие конденсаторы C1, C2 могут иметь ёмкости от 10-ти до 22-х мкФ (без этих элементов схема вполне работоспособна, но качество фильтрации будет намного хуже). Используемый в схеме транзисторный элемент полевой структуры способен рассеивать мощность до 50-ти Ватт (с учётом установки его на радиатор площадью не менее 200 сантиметров квадратных).

Важно! В процессе крепления полевого транзистора на рабочей плоскости радиатора не следует забывать о специальной термической пасте, наносимой непосредственно на его корпус в месте контакта.

Этот приём позволяет заметно улучшить качество сочленения в месте соприкосновения двух деталей и повысить наружную теплоотдачу (обеспечить отток тепла от нагреваемого изделия).

В заключительной части данного обзора отметим, что стабилизаторы на основе полевых структур отличаются предельной простотой и надёжностью. Несмотря на это, они обеспечивают довольно неплохие показатели стабилизации, вполне достаточные для бытовых нужд.

Видео

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

Современного человека в быту и на производстве окружает большое количество электротехнических приборов и оборудования. Для устойчивой, стабильной работы всей этой техники требуется бесперебойная подача электроэнергии. Однако из-за скачков сетевого напряжения, приборы довольно часто выходят из строя. Во избежание подобных ситуаций, применяются специальные устройства, в том числе и стабилизатор тока на полевом транзисторе. Его использование гарантирует нормальную работу электротехники, предотвращает аварии и поломки.

  1. Работа стабилизаторов тока
  2. Устройство и работа полевого транзистора
  3. Полевые транзисторы в стабилизаторах тока

Работа стабилизаторов тока

Качественное питание всех электротехнических устройств можно гарантированно обеспечить лишь, используя стабилизатор тока. С его помощью компенсируются скачки и перепады в сети, увеличивается срок эксплуатации приборов и оборудования.

Основной функцией стабилизатора является автоматическая поддержка тока потребителя с точно заданными параметрами. Кроме скачков тока, удается компенсировать изменяющуюся мощность нагрузки и температуру окружающей среды. Например, с увеличением мощности, потребляемой оборудованием, произойдет соответствующее изменение потребляемого тока. В результате, произойдет падение напряжения на сопротивлении проводки и источника тока. То есть, с увеличением внутреннего сопротивления, будут более заметны изменения напряжения при увеличении токовой нагрузки.

В состав компенсационного стабилизатора тока с автоматической регулировкой входит цепь отрицательной обратной связи. Изменение соответствующих параметров регулирующего элемента позволяет достичь необходимой стабилизации. На элемент оказывает воздействие импульс обратной связи. Данное явление известно, как функция выходного тока. В зависимости от регулировок, стабилизаторы разделяются на непрерывные, импульсные и смешанные.

Среди множества стабилизаторов очень популярны стабилизаторы тока на полевых транзисторах. Подключение транзистора в данной схеме осуществляется последовательно сопротивлению нагрузки. Это приводит к незначительным изменениям тока нагрузки, в то время, как входное напряжение подвержено существенным изменениям.

Устройство и работа полевого транзистора

Управление полевыми транзисторами осуществляется посредством электрического поля, отсюда и появилось их название. В свою очередь электрическое поле создается под действием напряжения. Таким образом, все полевые транзисторы относятся к полупроводниковым приборам, управляемым напряжением.

Канал этих устройств открывается только с помощью напряжения. При этом, ток не протекает через входные электроды. Исключение составляет лишь незначительный ток утечки. Отсюда следует, что какие-либо затраты мощности на управление отсутствуют. Однако на практике не всегда используется статический режим, в процессе переключения транзисторов задействована некоторая частота.

В конструкцию полевого транзистора входит внутренняя переходная емкость, через которую протекает некоторое количество тока во время переключения. Поэтому для управления затрачивается незначительное количество мощности.

В состав полевого транзистора входит три электрода. Каждый из них имеет собственное название: исток, сток и затвор. На английском языке эти наименования соответственно будут выглядеть, как source, drain и gate. Канал можно сравнить с трубой, по которой движется водяной поток, соответствующий заряженным частицам. Вход потока происходит через исток. Выход заряженного потока происходит через сток. Для закрытия или открытия потока существует затвор, выполняющий функцию крана. Течение заряженных частиц возможно лишь при условии напряжения, прилагаемого между стоком и истоком. При отсутствии напряжения тока в канале также не будет.

Таким образом, чем больше значение подаваемого напряжения, тем сильнее открывается кран. Это приводит к увеличению тока в канале на участке сток-исток и уменьшению сопротивления канала. В источниках питания применяется ключевой режим работы полевых транзисторов, позволяющий полностью закрывать или открывать канал.

Читайте так же:
Стабилизатор с регулируемым напряжением током

Полевые транзисторы в стабилизаторах тока

Стабилизаторы тока предназначены для поддержания параметров тока на определенном уровне. Благодаря этим свойствам, данные приборы успешно используются во многих электронных схемах. Чтобы понять принцип действия, следует рассмотреть некоторые теоретические вопросы. Известно, что в идеальном источнике тока присутствует ЭДС, стремящаяся к бесконечности и бесконечно большое внутреннее сопротивление. За счет этого удается получить ток с требуемыми параметрами, независимо от сопротивления нагрузки.

Идеальный источник способен создавать ток, остающийся на одном уровне, несмотря на изменяющееся сопротивление нагрузки в диапазоне от короткого замыкания до бесконечности. Для поддержания значения тока на неизменном уровне, величина ЭДС должна изменяться, начиная от величины больше нуля и до бесконечности. Основным свойством источника, позволяющим получать стабильное значение тока, является изменение сопротивления нагрузки и ЭДС таким образом, чтобы значение тока оставалось на одном и том же уровне.

Но, на практике поддержка источником требуемого уровня тока происходит в ограниченном диапазоне напряжения, возникающего на нагрузке. Реальные источники тока используются вместе с источниками напряжения. К таким источникам относится обычная сеть на 220 вольт, а также аккумуляторы, блоки питания, генераторы, солнечные батареи, поставляющие потребителям электрическую энергию. С каждым из них может быть последовательно включен стабилизатор тока на полевом транзисторе, выход которого выполняет функцию источника тока.

Простейшая конструкция стабилизатора состоит из двухвыводного компонента, с помощью которого происходит ограничение протекающего через него тока, до необходимых параметров, устанавливаемых изготовителем. Своим внешним видом он напоминает диод малой мощности, поэтому данные приборы известны как диодные стабилизаторы тока.

Стабилизатор тока на транзисторе

Полевой транзистор принцип работы

Полевой транзистор – схема

Как проверить полевой транзистор мультиметром

Регулируемый стабилизатор 3 27в 20а. Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе. Данные испытуемого стабилизатора

Здравствуйте уважаемые читатели. Давно хотел опробовать схему мощного, регулируемого стабилизатора напряжения , схема которого представлена в книге «Микросхемы для линейных источников питания и их применение» издательство Додэка 1998г. Схема изображена на рисунке 1.

На рисунке2 изображена схема, которую собрал я. В ней отсутствуют диод, резистор 2 и конденсатор 2. Резистор R2 необходим для замыкания токов утечки мощных транзисторов. Об установке дополнительных элементов можно подробно ознакомиться в вышеупомянутой книге. Вот небольшая выдержка из данной книги.

Данные испытуемого стабилизатора

Напряжение на входе………………………. 22В
Напряжение на выходе……………………. 14,15В
Ток ……………………………………………………. 0. 5А
Провал напряжения на выходе………. 0,05В

Напряжение пульсаций не мерил, так как запитывал стабилизатор от БП постоянного тока.
И так на вход подал 22В, резистором R5 установил напряжение на выходе 14В – точнее было 14,15. При увеличении тока нагрузки до 5А напряжение на выходе уменьшилось до 14,1В, что соответствует провалу напряжения в 50млВ, что довольно не плохо.

При падении напряжения на самом стабилизаторе 10В и токе через мощные транзисторы 5А т.е. мощности, выделяемой на них в виде тепла в 50Вт, радиатор данных размеров нагревается до температуры 80 (на фото 1 правда 75 – потом температура поднялась) градусов.

Для кремния это, «как с добрым утром». Но после прогонки стабилизатора при этой температуре в течении примерно часа, скоропостижно умер один из КТ829А (пробой к-э, но при снижении температуры все свойства транзистора восстанавливались, для меня это совсем не единичный случай в моей практике, именно поэтому я всегда испытываю свои поделки при повышенной и пониженной температуре, если предполагается, что они будут работать с возможным изменением климатики), пришлось заменить. Транзисторы у меня все бу, выпаяны из старых телевизоров. Резисторы, стоящие в эмиттерах мощных транзисторов, больше нужны для контроля коллекторных токов данных транзисторов, чем для их выравнивания. У меня разброс этих токов от транзистора к транзистору изменялся в разы, что потребовало подбора транзисторов. Например ток одного транзистора был 1,64А, а другого – 0,63А. Так, что эти яко бы уравнивающие резисторы в эмиттерных цепях можно после подборки транзисторов спокойно убрать. Стабилизатор собран навесным способом прямо на радиаторе (см. фото 2). При монтаже стабилизатора надо соблюдать некоторые условия.


1. Провод идущий от резистора R5 на землю, необходимо припаять непосредственно к выходной клемме блока.
2. Конденсаторы С1 и С2 устанавливаются в непосредственной близости с микросхемой стабилизатора.
3. Резистор R4 лучше всего припаивать непосредственно на соответствующие выводы микросхемы.
4. С1 и С2 лучше танталовые.

После сборки стабилизатора обязательно проверьте осциллографом выходное напряжение стабилизатора – возможно самовозбуждение оного. Если возникнет возбуд, то возможен сильный разогрев С1 и С2 вплоть до взрыва. При первом включении всегда быстренько пальчиками пощупайте электролиты на предмет повышения их температуры. Стабилизатор нормально работает при входном напряжении 34В, при этом выходное напряжение должно быть не более 24В (зависит от номинала резистора R5 и высчитывается с помощью формулы).

Ток может достигать 10А при условии использования двух вентиляторов для принудительного обдува. В общем я уже подумываю на базе этого стабилизатора сделать себе лабораторный БП, дополнив его системами защиты и индикации, ну и естественно вольтметром и амперметром. Успехов всем. До свидания К.В.Ю.

Печатная плата с компонентами и инструкцией в упаковке. В радиолюбительской практике часто необходим источник питания, обладающий простотой исполнения, малыми габаритами и высокой нагрузочной способностью. Данный набор позволит собрать регулируемый стабилизатор напряжения с широким диапазоном выходного напряжения (3…27В) и выходным током до 10 А.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для ангельских глазок

Печатная плата с компонентами и инструкцией в упаковке.
В радиолюбительской практике часто необходим источник питания, обладающий простотой исполнения, малыми габаритами и высокой нагрузочной способностью. Данный набор позволит собрать регулируемый стабилизатор напряжения с широким диапазоном выходного напряжения (3…27В) и выходным током до 10 А.

Схема состоит из мощного полевого транзистора Q1, включённого как стоковый повторитель, и источника опорного напряжения, собранного на микросхеме TL431, которая имеет высокую термостабильность во всём температурном диапазоне. Выходное напряжение задаётся делителем, состоящим из R2, R3 и R4. В случае, если устройство необходимо использовать как стабилизатор с фиксированным напряжением на выходе, то R3 необходимо заменить перемычкой. Тогда, выходное напряжение вычисляется по формуле:

U OUT = U REF × (1+R2/R4) — U GS ,

Где: U REF — образцовое напряжение TL431 — 2,5 В;
U GS — пороговое напряжение затвор-исток (1…2 В).

Транзистор необходимо установить на радиатор с площадью поверхности сопоставимой с рассеиваемой мощностью, которую можно вычислить по формуле:

P q = (U ВХ — U ВЫХ) × I НАГР ,

Где: P q — рассеиваемая мощность транзистора;
U ВХ, U ВЫХ — входное и выходное напряжения соответственно;
I НАГР — ток нагрузки.

Характеристики:

Напряжение питания: 6. 50 В;
. Выходное напряжение: 3. 27 В;
. Максимальный выходной ток: 10 А.

Комплект поставки:

Плата печатная;
. Набор радиодеталей;
. Инструкция по эксплуатации.

Примечания:

В случае когда, нагрузка имеет индуктивный характер, параллельно нагрузке дополнительно необходимо установить диод, демпфирующий обратные выбросы ЭДС. Ёмкость дополнительных конденсаторов выбирают из расчёта 1000 мкФ на 1 А тока нагрузки;
Максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторе не должна превышать 50 Вт. Устройство не имеет защиты от короткого замыкания, и при превышении значения тока нагрузки или рассеиваемой мощности, транзистор Q1 может выйти из строя.

LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и , для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.

Для облегчения расчета необходимых выходных параметров существует специализированный LM317 калькулятор, скачать который можно по ссылке в конце статьи вместе с datasheet LM317.

Технические характеристики стабилизатора LM317:

  • Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
  • Ток нагрузки до 1,5 A.
  • Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
  • Надежная защита микросхемы от перегрева.
  • Погрешность выходного напряжения 0,1%.

Эта не дорогая интегральная микросхема выпускается в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3, а так же D2PAK.

Назначение выводов микросхемы:

Онлайн калькулятор LM317

Ниже представлен онлайн калькулятор для расчета стабилизатора напряжения на основе LM317. В первом случае, на основе необходимого выходного напряжения и сопротивления резистора R1, производится расчет резистора R2. Во втором случае, зная сопротивления обоих резисторов (R1 и R2), можно вычислить напряжение на выходе стабилизатора.

Калькулятор для расчета стабилизатора тока на LM317 смотрите .

Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)

Стабилизатор тока

Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.

В данной схеме включения применяется способ заряда постоянным током. Как видно из схемы, ток заряда зависит от сопротивления резистора R1. Величина данного сопротивления находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует зарядному току от 10 мА до 1,56 A:

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Ниже приведена схема блока питания на 15 вольт с плавным запуском. Необходимая плавность включения стабилизатора задается емкостью конденсатора С2:

Схема включения с регулируемым выходным напряжением

Несложная схема для регулирования, а также стабилизации напряжения представлена на картинке выше, её сможет собрать даже новичок в электронике. К примеру, на вход подано 50 вольт, а на выходе получаем 15,7 вольт или другое значение до 27V.

Основной радиодеталью данного устройства является полевой (MOSFET) транзистор, в качестве которого можно использовать IRLZ24/32/44 и другие подобные. Наиболее часто они производятся компаниями IRF и Vishay в корпусах TO-220 и D2Pak. Стоит около 0.58$ грн в розницу, на ebay 10psc можно приобрести за 3$ (0,3 доллара за штуку). Такой мощный транзистор имеет три вывода: сток (drain), исток (source) и затвор (gate), он имеет такую структуру: металл-диэлектрик(диоксид кремния SiO2)-полупроводник. Микросхема-стабилизатор TL431 в корпусе TO-92 обеспечивает возможность настраивать значение выходного электрического напряжения. Сам транзистор я оставил на радиаторе и припаял его к плате с помощью проводков.

Входное напряжение для этой схемы может быть от 6 и до 50 вольт. На выходе же получаем 3-27V с возможностью регулирования подстрочным резистором 33k. Выходной ток довольно большой, до 10 Ампер, в зависимости от радиатора.

Сглаживающие конденсаторы C1,C2 могут иметь ёмкость 10-22 мкФ, C3 4,7 мкФ. Без них схема и так будет работать, но не так хорошо, как нужно. Не забываем про вольтаж электролитических конденсаторов на входе и выходе, мною были взяты все рассчитаны на 50 Вольт.

Мощность, которую сможет рассеять такой не может быть более 50 Ватт. Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор, рекомендуемая площадь поверхности которого не менее 200 квадратных сантиметров (0,02 м2). Не забываем про термопасту или подложку-резинку, чтобы тепло лучше отдавалось.

Возможно использование подстрочного резистора 33k типа WH06-1, WH06-2 они имеют достаточно точную регулировку сопротивления, вот так они выглядят, импортный и советский.

Для удобства на плату лучше припаять две колодки, а не провода, которые легко отрываются.

Обсудить статью СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию