Schetchiksg.ru

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

Стабилизатор тока с малым падением напряжения схема

Стабилизатор тока с малым падением напряжения схема

Компактный стабилизатор напряжения 13.8в. 25А.

Ещё один стабилизатор напряжения. Основа схемы — микросхема MIC 29152 BT , представляющая собой интегральный регулируемый стабилизатор, отличающийся чрезвычайно низким падением напряжения. Стабилизатор микросхемы устойчиво работает уже при разнице входного и выходного напряжений порядка 0.4в. Это позволяет создавать линейные стабилизаторы напряжения на большие токи с КПД, почти не уступающим импульсным. В схеме применены биполярные транзисторы, что позволило отказаться от применения дополнительного источника повышенного напряжения, а благодаря наличию у микросхемы отдельного вывода включения, появилась возможность завести на этот вывод управление пуском стабилизатора и отключением его при срабатывании защиты по току или при КЗ на выходе. В целом получилась очень простая, компактная и качественно работающая конструкция.

Схема стабилизатора проста и ясна из рисунка. Для увеличения тока нагрузки микросхема включена по известной схеме с внешними транзисторами. При малом токе нагрузки падения напряжения на резисторе R 3 недостаточно для открывания VT1 и VT2 и ток течёт только через микросхему. При росте тока нагрузки транзисторы начинают открываться и ток начинает течь и через транзисторы. Так как для включения микросхемы на выводе 1 должно присутствовать положительное напряжение, то при первом включении стабилизатор будет выключен, а выходное напряжение — отсуствует. При нажатии кнопки «Пуск» положительное напряжение поступает на этот вывод, стабилизатор запускается и остаётся в таком режиме и после отпускания кнопки, так как часть выходного напряжения поступает на вывод 1 микросхемы через R9 и R4 . Даже при кратковременноми пропадании выходного напряжения, например при КЗ, стабилизатор вновь сбрасывается в исходный режим. Схема также имеет в своём составе датчик тока, выполненный на токовом реле и магнитоуправляемой микросхеме К1116КП4. Число витков реле и расстояние до микросхемы подобраны таким образом, что при токе 25А происходит срабатывание микросхемы датчика и отключение стабилизатора. На транзисторе VT3 выполнен регулятор оборотов кулера. Перемычка jmp1 — технологическая, бывает полезна при настройке стабилизатора.

Детали, наладка и конструктив..

Весь стабилизатор, включая диодный мост, выполнен на радиаторе от процессора Atlon , для обдува радиатора использован штатный кулер. Несмотря на небольшие габариты, стабилизатор длительно держит ток 20А благодаря интенсивному обдуву. Конструкция наглядно видна на фотографиях. Плата устройства вырезана резаком для ускорения процесса и облужена толстым слоем припоя для увеличения допустимых токов. Микросхема U1 установлена на радиатор непосредственно, транзисторы стабилизатора и диоды моста — через слюдяные прокладки. Диоды прижаты к радиатору алюминиевой пластинкой всего в одной точке. Датчик тока представляет собой четыре витка толстого обмоточного провода, намотанных на цилиндрическом ферритовом сердечнике. Такие часто применяются в компьютерных блоках питания. Микросхема U 2 установлена вплотную к торцу сердечника. Остальные детали — стандартные. Диодный мост выполнен на сборках КД636БС, имеющих по два пятнадцатиамперных диода Шоттки, отличающихся малым падением напряжения и, соответственно — малым нагревом. Все применённые электролитические конденсаторы, кроме C1 и C11 — танталовые smd . Всё остальные — керамические smd , кроме С12, который распаян не на плате, а непосредственно на выходных клеммах. Там же распаяны R 12 (МЛТ-2) и С11. Светодиод HL 1 индицирует наличие выходного напряжения и он может быть любым. Всё остальное хорошо видно на фотографиях. При желании можно ввести в схему кнопку «Стоп» включив её нормальноразомкнутые контакты параллельно микросхеме датчика тока.

Читайте так же:
Схема стабилизатора напряжения с усилителем постоянного тока

При исправных деталях наладка сводится к установке выходного напряжения равным 13.8в при помощи R 7. При этом выводы 1 и 2 микросхемы U1 можно временно замкнуть. Затем резистором R 4 устанавливаем минимальное напряжение на выводе 1, при котором стабилизатор удерживается в рабочем режиме. Отдельно следует остановится на датчике тока: работа микросхемы зависит от полярности приложенного к нему магнитного поля и если датчик тока не срабатывает, необходимо или повернуть микросхему к сердечнику датчика другой плоскостью или же намотать обмотку реле в другом направлении. Убедиться же в исправности магнитомикросхемы можно, поднеся к ней постоянный магнит. Если необходимо ввести в схему стрелочный амперметр, то можно включить его параллельно резистору R 3 через подстроечный резистор 220-510 Ом.

Проведённые испытания показали, что стабилизатор сохраняет нормальную работоспособность даже при входном напряжении порядка 15.5в. То есть при падении на нём 1.7в. Несомненно, этот показатель ещё можно бы улучшить, отказавшись от уравнительных резисторов в эмиттерах транзисторов. Для этого их необходимо подобрать по наиболее близкому значению h21 э. Также можно уменьшить номинал резистора R3 до 2.2 Ом. В качестве силовых транзисторов подойдут любые pnp с током коллектора 15-20А, желательно в корпусах TO247 , так как у них больше площадь теплоотвода.

Стабилизатор с малым падением напряжения для питания устройств от батарей

Напряжение стабилизации составляет 5 вольт или 3,3 вольта в зависимости от номиналов резисторов. Может использоваться для питания различных устройств от батарей или аккумуляторов, а также в системах бесперебойного питания от электросети, если на вход подключить соответствующее зарядное устройство для аккумуляторов. Коэффициент стабилизации порядка 150,выходное сопротивление 0,1 Ом. Ток нагрузки зависит от допустимой рассеиваемой мощности силового транзистора.

Принципиальная схема стабилизатора показана на Рис.1. Номиналы резисторов в скобках указаны для стабилизатора 3,3 вольта. Источником входного напряжения для стабилизатора 5 вольт служат 4 батареи АА (ААА) напряжением 6,4 вольта или 4 аккумулятора АА(ААА) напряжением 5,6 вольта, а для стабилизатора 3,3 вольта 3 батареи нпряжением 4,8 вольта или 3 аккумулятора напряжением 4,2 вольта.


Рис1.

Силовой полевой n-канальный транзистор VT2(IRLML6344) включен после нагрузки и не требует для управления дополнительного источника питания. Это транзистор c логическим уровнем напряжения на затворе открывается уже при напряжении 2,5 вольта (Rси=37мОм) в корпусе SOT23, ток нагрузки до 4 ампер, рассеиваемая мощность до 1,3 Вт, напряжение сток исток 30 вольт. Могут использоваться любые транзисторы с логическим уровнем управления и низким сопротивлением сток исток, например IRLMR2905, AUIRL3114.

Читайте так же:
Lm317 как стабилизатор тока расчет

Делитель напряжения на резисторах R5, R6, R7 и светодиод оптопары U1.2 образуют датчик выходного напряжения и являются одновременно нагрузкой стабилизатора при неподключенной
рабочей нагрузке. Напряжение на светодиоде оптопары определяется напряжением на резисторах R6 и R7 так как ток через светодиод (30-50 мкА) много меньше тока через эти сопротивления(около 2мА) и составляет около 0,9 вольта. Это нелинейный участок вольтамперной характеристики светодиода, на котором небольшое изменение напряжения приводит к значительному изменению тока. Это изменение приводит к изменению фототока транзистора оптопары U1.1, который усиливается транзистором VT1, коллекторный ток которого создаёт падение напряжения на резисторе R4, изменяет напряжение на затворе транзистора VT2.

Изменение тока через VT2 изменяет напряжение на резисторах R6 и R7 так чтобы уменьшить изменение напряжения на светодиоде. Происходит стабилизация напряжения на светодиоде а также выходного напряжения. Выходное напряжение определяется выражением: Uвых(В)=0,9(1+R5/(R6+R7). При этом ток через делитель (Iдел=Uвых/(R5+R6+R7))должен быть порядка 2-3 мА. Напряжение на затворе полевого транзистора Uзи=Uоп –Iк(Uвых)*R4 зависит от опорного напряжения и тока коллектора VT1, зависящего от выходного напряжения. Поэтому опорное напряжение, подаваемое на резистор R4, должно быть хорошо стабилизировано. Для этого используется источник опорного напряжения на микросхеме TL431. Сопротивление R4 определяет ток через светодиод оптопары и напряжение на нём. Выбирается так, чтобы напряжение на светодиоде было в пределах 0,88-0,92 вольта(примерно от 3 до 10 кОм).

При входном напряжении от 5,05 до 6,4 вольта и токе нагрузки 0,2 ампера выходное напряжение меняется от 5 до 5,01 вольта. Без нагрузки 5,02 вольта. Для стабилизатора 3,3 вольта при изменении от 3,35 до 4,8 вольта и токе 0,2 ампера выходное напряжение меняется от 3,3 до 3,31 вольта. Без нагрузки 3,32 вольта. Максимальная рассеиваемая мощность на VT2 составляет 300 мВт. Если такой коэффициент стабилизации не нужен, микросхему TL431 можно исключить. При этом изменение выходного напряжения возрастёт до 0,07 вольта (Кст около 20). При указанных на схеме номиналах стабилизатор в настройке не нуждается. Нужно только резистором R6 подстроить выходное напряжение. Быстродействие определяется резистором R4 и входной ёмкостью Cси транзистора VT2 (Cси=600 пФ ). Постоянная времени
при R4=10 кОм равна 6 мкс а время отклика 2,3*6=13,8 мкс, то есть эффективно будут подавляться частоты до 70 кГц.

Схема может быть реализована как на обычных, так и SMD компонентах. Поскольку силовой транзистор VT2 в корпусе SOT23, я решил использовать чип резисторы 0805, TL431 в корпусе SOT89, VT1 тоже в SOT23, оптопара BC817 в DIP-4 установлена поверхностным монтажом, так же как и резистор R6 . Фотография платы и печатная плата с установленными деталями стабилизатора показаны на Рис.2.

Читайте так же:
Как сделать стабилизатор тока для зарядного устройства


Рис.2

Плата стабилизатора разведена в программе Sprint-Layout 6, там же нарисована принципиальная схема. Дорожки и контактные площадки платы нарисованы линиями толщиной 0,8 мм не в слое металлизации а в слое П(слой контура платы), в котором можно рисовать только линии и окружности. Этого достаточно чтобы нарисовать плату. Далее создаётся файл фрезеровки, в котором фреза идёт по центрам дорожек, а не вокруг них, потом рисунок платы не фрезеруется, а рисуется на фольгированном стеклотекстолите маркером Edding 780 (ширина линии 0,8мм) на плоттере с ЧПУ. Затем плата травится в хлорном железе, дорожки лудятся и впаиваются компоненты. Готовая плата не содержит никаких отверстий, а в устройство просто приклеивается универсальным клеем.

На Рис.3 фотографии стабилизаторов 5 и 3,3 вольта, собранных на отсеках для четырёх и трёх батарей АА.

Стабилизатор с малым падением напряжения

Одним из важнейших свойств стабилизаторов питания является наименьшее допускаемое напряжение между выходом и входом стабилизатора при наибольшем нагрузочном токе. Он выдает информацию, при какой наименьшей разности напряжений параметры прибора находятся в нормальном состоянии.

Стабилизатор с малым падением

Одним способом повышения КПД линейной настройки является снижение до наименьшего значения падения напряжения регулировочного элемента. Это особенно важно для миниатюрных регуляторов, на которых каждые вспомогательные 50 милливольт падения преобразуются в несколько сотен милливатт теплоты со сложным рассеиванием в небольшом корпусе устройства.

Поэтому для подключения подобных схем многие фирмы предлагают проектировщикам микросхемы с малым падением до 100 милливольт. Хорошие параметры имеет микросхема ST 1L 08 при токовой нагрузке до 0,8 А наименьшее падение на транзисторе имеется около 70 милливольт.

Из заводских стабилизаторов можно отметить те, у которых при снижении нагрузочного тока до наименьшего значения падение снижается до 0,4 милливольта. Для уменьшения шума такие микросхемы снабжены вспомогательным буферным усилителем с клеммой для подключения наружного фильтра емкостью до 0,01 мкФ. К такому фильтру предъявляются наименьшие требования: величина емкости должна быть от 2,2 до 22 мкФ.

Особое внимание необходимо обратить на микросхему LD CL 015. При хороших свойствах и низком падении напряжения это один из стабилизаторов, работающих без конденсаторного фильтра. Это достигается схемой операционного усилителя с запасом по фазе. Однако для улучшения параметров и уменьшения шума на выходе целесообразно установить на выходе и входе прибора емкости около 0,1 мкФ.

Читайте так же:
Повышающий стабилизатор мощности тока

Прибор с падением до 0,05 вольт

При подключении разной аппаратуры от аккумуляторов, чаще всего есть необходимость выравнивать напряжение и расходуемый ток. Например, для образования лазера видеопроигрывателя или фонарика на светодиодах. Для решения такой задачи на производстве уже спроектировано несколько микросхем в виде драйверов. Они представляют собой низковольтный преобразователь напряжения с внутренним стабилизатором. Новой разработкой является микросхема LТ 130 8А.

Не снижая преимущества таких драйверов, нужно заметить, что в большом областном городе нет таких микросхем. Можно заказать по высокой стоимости, около 10 евро. Поэтому есть дешевая простая и эффективная схема прибора из одного радио журнала.

Коэффициент стабилизации такого устройства равен 10000. Напряжение на выходе настраиваем сопротивлением 2,4 килома от 2 до 8 вольт. При величине питания на входе ниже выхода, настроечный транзистор открыт, и снижение питания равно нескольким мВ. Если входное напряжение выше выходного, то на стабилитроне оно равно 0,05 вольт. Это становится возможным для питания лазерных и светодиодов от пальчиковых батареек. Даже, меняя нагрузочный ток в интервале от 0 до 0,5 ампера, выходное напряжение изменится только на 1 мВ.

Для такого простого стабилизатора плату не обязательно травить, а можно вырезать специальным ножом. Оно изготавливается из сломанных полотен по железу, затачивается на шлифовальном круге. Затем ручку обматывают для удобства пользования.

Таким резаком можно процарапать дорожки на медной плате.

Плату чистим шлифшкуркой, лудим, припаиваем детали и все готово.

На фотографиях видно, что нет необходимости в травлении платы и ее сверлении.

Такой способ всегда применяется для производства маленьких простых схем. Нет необходимости оснащать радиатором охлаждения мощный транзистор. Он из-за небольшого падения напряжения не нагревается. При настройке обязательно необходимо подключить слабую нагрузку на выход.

Устройство выравнивания питания с малым падением

Наиболее важным свойством обладает стабилизатор с малым падением питания, так же как и на микросхемах, наименее допустимая разность потенциалов выхода и входа при наибольшей токовой нагрузке. Он определяет, при какой наименьшей разности напряжений между выходом и входом все свойства прибора находятся в норме.

  • У наиболее распространенных стабилизаторов, выполненных на микросхемах серии М78 наименьшее допускаемое напряжение равно 2 вольта при силе тока 1 ампер.
  • Прибор на микросхеме с минимальным напряжением на входе должен выдавать напряжение 7 вольт на выходе. При амплитуде импульсов на выходе прибора доходит до 1 вольта, то величина входного наименьшего напряжения увеличивается до 8 вольт.
  • С учетом нестабильности напряжения сети в интервале 10% увеличивается до 8,8 вольт.

В итоге КПД прибора не превзойдет 57%, при значительном токе на выходе микросхема сильно нагреется.

Применение микросхем с низким падением

Хорошим выходом из ситуации является использование таких сборок, как КР 1158 ЕН, или LМ 10 84.

Читайте так же:
Стабилизаторы напряжения тока реферат

Работа прибора на микросхеме заключается в следующем:

  • Малых значений напряжения можно достичь, применяя для регулировки мощный полевик.
  • Транзистор работает в положительной линии.
  • Использование стабилизатора с n-каналом предполагается по испытаниям: такие полупроводники не склонны к самовозбуждению.
  • Сопротивление открытой цепи ниже, по сравнению с p-канальным.
  • Транзистором управляет параллельный стабилизатор.
  • Для открытия полевого транзистора, напряжение на затворе доводят на 2,5 вольта выше истока.

Такой вспомогательный источник необходим, если у него напряжение на выходе выше напряжения стока полевого транзистора на это значение.

СТАБИЛИЗАТОР С МАЛЫМ ПАДЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

Регулируемый стабилизатор с низким падением напряжения — зачем он нужен? Конечно запитывая усилитель от мостового выпрямителя и трансформатора, или зарядное устройство для авто, можно смело «пожертвовать» несколькими вольт, или даже десятком. Но в радиосхемах с батареечным питанием, либо тех, что берут питание от USB — будет на счету каждый милливольт. И вот тут очень пригодится новая разработка — микросхема MIC2941.

Область применения

  • Питание схем от аккумуляторной батареи
  • Сотовые телефоны
  • Ноутбуки и карманные компьютеры
  • Сканеры штрих-кода
  • Автомобильная электроника
  • DC-DC модули
  • Опорное напряжение в устройствах
  • Линейные низковольтные блоки питания

Электрическая схема стабилизатора low dropout

Второй вариант схемы

Эта схема представляет из себя low drop регулируемый блок питания с очень малым падением напряжения на нём. Конечно существует множество других конструкций для регулируемых источников питания, но микросхема MIC2941 имеет ряд преимуществ.

В зависимости от режима работы падение всего 40 — 400 мВ (сравните с 1, 25 — 2 В на LM317). Это означает, что вы можете использовать более широкий диапазон выходных напряжений (в том числе формирование стандартных для некоторых цифровых схем 3.3 В от столь же низкого 3.7 В напряжения (например, 3-х AA или литий-ионный аккумулятор). Обратите внимание, что микросхемы серии MIC2940 работают с фиксированным напряжением выхода, а MIC2941 можно плавно регулировать.

Таблица напряжений MIC294х

Возможности схемы на MIC2941

  • Защита от короткого замыкания и от перегрева.
  • Входной диод для защиты цепи от отрицательного напряжения или переменного тока.
  • Два индикаторных светодиода для высокого и низкого напряжения.
  • Выходной переключатель, чтобы выбрать 3,3 В или 5 В.
  • На плате потенциометр для регулировки напряжения от 1,25 В до максимального входного напряжения (20V max).
  • Высокая точность поддержания выходного напряжения
  • Гарантированный ток выхода 1.25 A.
  • Очень низкий температурный коэффициент
  • Вход микросхемы может выдержать от -20 до +60 В.
  • Логически управляемый электронный выключатель.
  • И, конечно, малое падение напряжения — от 40 мВ.

Originally posted 2019-06-11 12:52:09. Republished by Blog Post Promoter

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию