Schetchiksg.ru

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

Стабилизатор тока с низким падением напряжения

Регулируемый последовательный стабилизатор с низким падением напряжения вход — выход. Схемы, расчет online, конструкция, проектирование

Как спроектировать и рассчитать регулируемый последовательный стабилизатор с низким падением напряжения вход — выход. Форма для онлайн расчета. Схемотехника (10+)

Последовательный стабилизатор напряжения непрерывного действия — Регулируемый, с малым падением напряжения

1 2 3 4 5

Регулируемый последовательный стабилизатор

Для регулировки выходного напряжения в предыдущей схеме в качестве стабилитрона можно применять интегральный элемент с регулируемым напряжением стабилизации (управляемый стабилитрон). Есть и другой вариант.

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Схема работает так. Если напряжение на движке подстроечного резистора повышается выше напряжения стабилизации стабилитрона плюс напряжение насыщения перехода база-эмиттер VT2, то транзистор начинает открываться, отводит часть тока от базы транзистора VT1. В результате VT1 закрывается и напряжение на выходе снижается.

[Напряжение стабилизации стабилитрона, В] = [Минимальное выходное напряжение, В] — [Напряжение насыщения база-эмиттер VT2, В]

[Сопротивление резистора R1, Ом] = ([Минимально возможное входное напряжение, В] — [Максимальное выходное напряжение, В] — [Напряжение насыщения база-эмиттер VT1, В]) * ([Минимально возможный коэффициент передачи тока транзистора VT1] — 1) / [Максимально возможный выходной ток, А]

[Сопротивление резистора R2, Ом] = [Минимальное выходное напряжение, В] * [Сопротивление резистора R1, Ом] * [Минимально возможный коэффициент передачи тока транзистора VT2] / ([Максимально возможное входное напряжение, В] — [Напряжение стабилизации стабилитрона, В]) / 3

Выбираем резистор R2 так, чтобы ток через него был по крайней мере в три раза больше необходимого тока управления.

[Мощность транзистора VT1, Вт] = ([Максимально возможное входное напряжение, В] — [Минимальное выходное напряжение, В]) * [Максимально возможный выходной ток, А]

[Мощность стабилитрона, Вт] = ([Максимально возможное входное напряжение, В] — [Напряжение стабилизации стабилитрона, В]) * [Напряжение стабилизации стабилитрона, В] / [Сопротивление резистора R1, Ом]

На транзисторе VT2 мощность практически не рассеивается.

[Максимально возможный ток через транзистор VT1, А] = ([Максимально возможное входное напряжение, В] — [Минимальное выходное напряжение, В] — [Напряжение насыщения база-эмиттер VT1, В]) * [Максимальный коэффициент передачи тока транзистора VT1] / [Сопротивление резистора R1, Ом]

Онлайн расчет

Стабилизатор с низким падением напряжения

Обе предыдущие схемы хорошо работают, если разница между входным и выходным напряжением позволяет сформировать нужное смещение на базе транзистора VT1. Для этого надо минимум несколько вольт. Иногда такое напряжение поддерживать нецелесообразно, например потому, что потери и нагрев силового транзистора пропорциональны этому напряжению. Тогда применяется следующая схема.

Она может работать, даже если разница входного и выходного напряжений составляет всего насколько десятых долей вольта, так как в ней это напряжение не участвует в формировании смещения. Смещение подается через транзистор VT2 с общего провода. Если напряжение на движке подстроечного резистора меньше напряжения стабилизации стабилитрона плюс напряжение насыщения перехода база-эмиттер VT3, то транзистор VT3 закрыт, транзистор VT2 открыт, транзистор VT1 открыт. Когда напряжение на движке резистора превышает сумму напряжения стабилизации стабилитрона и насыщения перехода база-эмиттер VT3, транзистор VT3 открывается и отводит ток от базы VT2. VT2 и VT3 закрываются.

Читайте так же:
Стабилизатор тока с igbt транзистором

[Напряжение стабилизации стабилитрона, В] = [Минимальное выходное напряжение, В] — [Напряжение насыщения база-эмиттер VT3, В]

[Сопротивление резистора R1, Ом] = ([Минимально возможное входное напряжение, В] — [Напряжение насыщения база-эмиттер VT2, В]) * [Минимально возможный коэффициент передачи тока транзистора VT1] * [Минимально возможный коэффициент передачи тока транзистора VT2] / [Максимально возможный выходной ток, А]

[Сопротивление резистора R2, Ом] = [Минимальное выходное напряжение, В] * [Сопротивление резистора R1, Ом] * [Минимально возможный коэффициент передачи тока транзистора VT3] / [Максимально возможное входное напряжение, В] / 3

[Мощность транзистора VT1, Вт] = ([Максимально возможное входное напряжение, В] — [Минимальное выходное напряжение, В]) * [Максимально возможный выходной ток, А]

[Мощность транзистора VT2, Вт] = [Максимально возможное входное напряжение, В] * [Максимально возможный выходной ток, А] / [Минимально возможный коэффициент передачи тока транзистора VT1]

На транзисторе VT3 и стабилитроне мощность практически не рассеивается.

Низковольтный стабилизатор напряжения 3-5В/0,4А (КР142ЕН19,КТ814)

Несмотря на то, что сейчас появились микросхемы стабилизаторы напряжения (3. 5 В) с малым падением напряжения, они еще пока мало распространены, особенно среди радиолюбителей. А ведь низковольтные стабилизаторы сейчас приобретают особую актуальность.

Почти все аудиоплейеры питаются от источника 3 В, многие современные радиоприемники также требуют этого напряжения, не говоря уже о микропроцессорах. Предлагаемые вниманию читателей устройства — попытка сделать подобные низковольтные стабилизаторы на доступных и недорогих элементах.

Схемотехника стабилизаторов напряжения для питания устройств с низковольтным питанием имеет особенности. Например, наиболее эффективна простейшая защита стабилизаторов ограничением максимального тока нагрузки при низком выходном напряжении.

Падение напряжения на регулирующем транзисторе стабилизатора при замыкании на выходе мало отличается от рабочего и транзистор перегревается незначительно. Весьма актуально именно для низковольтных стабилизаторов уменьшение минимального напряжения между входом и выходом, поскольку при этом повышается не только экономичность аппаратуры, но и ее надежность.

Например, если применить в трехвольтном стабилизаторе микросхему с падением напряжения на ней также три вольта, то питающий это устройство выпрямитель должен отдавать напряжение с учетом пульсаций около 9 В. Если это напряжение, вследствие пробоя микросхемы, попадет на нагрузку, весьма вероятно, что она выйдет из строя.

Для стабилизатора же, падение напряжения на котором менее 0,4 В, хватит входного напряжения около 5 В. Такое перенапряжение нагрузка, рассчитанная на трехвольтное питание, скорее всего выдержит.

До недавнего времени существовала проблема — подобрать для низковольтного стабилизатора источник образцового напряжения — стабилитрон. Обычно низковольтные стабилитроны имеют очень невысокие параметры. Разработать сравнительно простые низковольтные стабилизаторы с учетом всего вышеизложенного позволяет микросхема КР142ЕН19 — интегральный аналог низковольтного стабилитрона.

Эта микросхема выпускается в пластмассовом корпусе с тремя выводами. Когда напряжение на ее управляющем электроде относительно анода меньше +2,5 В, ток катода микросхемы не превышает 1,2 мА, причем он мало зависит от напряжения между анодом и катодом микросхемы.

Как только напряжение на управляющем электроде превысит порог +2,5 В, ток катода микросхемы резко возрастает, пока напряжение на катоде не снизится до 2,5 В. Резистор, подключенный к катоду, должен ограничивать этот ток значением не более 100 мА.

Читайте так же:
Стабилизатор тока 12в своими руками

Ток управляющего электрода весьма мал — единицы микроампер, причем этот ток также следует ограничивать, поскольку при его слишком большом увеличении напряжение на катоде микросхемы может возрасти.

Т.к. микросхема представляет собой аналог стабилитрона, то и в схемах она включается аналогично, в обратной полярности. При этом напряжение на катоде всегда более положительное, чем на аноде.

Принципиальная схема

Схема низковольтного стабилизатора напряжения на микросхеме КР142ЕН19 с регулирующим транзистором в плюсовом проводнике показана на рис. 1. Падение напряжения на этом стабилизаторе не превышает 0,4 В, а коэффициент стабилизации более 600.

Рис. 1. Схема низковольтного стабилизатора напряжения 3-5В/0,4А (КР142ЕН19,КТ814).

При повышении напряжения на движке регулятора выходного напряжения (резистор R7) до 2,5 В микросхема DA1 открывается, что вызывает открывание транзистора VT1, закрывание транзистора VT2, а затем и регулирующего транзистора VT3.

Регулятором напряжения R7 можно установить выходное напряжение меньше указанных на схеме 3 В примерно до 2,6 В, однако в процессе включения стабилизатора, особенно без нагрузки, возможно кратковременное повышение выходного напряжения до 3 В.

Этот стабилизатор можно отрегулировать и на напряжение больше 5 В, но тогда он будет сильно перегреваться при замыкании в нагрузке, поскольку защищен лишь ограничением выходного тока, зависящего от сопротивления резистора R2. Максимальный рабочий ток увеличивается при уменьшении его номинала.

Если требуется существенно увеличить выходной ток стабилизатора, можно попробовать уменьшить номиналы резисторов R1 и R2 в одинаковое число раз и применить более мощные транзисторы. На месте VT1 допустимо использовать транзистор серии КТ626, a VT2 — КТ630. Транзистор КТ814А (VT3) заменим любым из серий КТ816, КТ837 с максимальным коэффициентом передачи тока базы.

В стабилизаторе не следует применять эмиттерные повторители для повышения выходного тока. Это увеличивает время прохождения сигнала по цепи обратной связи и может привести к возникновению возбуждения. Если все же самовозбуждение возникло, следует увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, а также подключить конденсатор емкостью в несколько сотен пикофарад между катодом и управляющим электродом микросхемы.

Вариант стабилизатора с регулирующим транзистором

Рис. 2. Вариант стабилизатора с регулирующим транзистором — схема.

Вариант стабилизатора с регулирующим транзистором в минусовом проводнике показан на рис. 2. При повышении напряжения на управляющем электроде до +2,5 В относительно анода микросхема открывается и закрывает транзисторы VT1 и VT2. Максимальный рабочий ток устанавливают подбором резистора R2.

В описанных устройствах применены несколько необычные делители выходного напряжения в отличие от традиционного, когда переменный резистор включен в верхнее по схеме плечо.

В этом случае, если нарушается контакт в цепи движка переменного резистора, напряжение на выходе стабилизаторов может только уменьшаться, тогда как при использовании традиционного делителя выходное напряжение достигает максимального уровня, что может вывести из строя нагрузку.

В обоих описанных выше стабилизаторах для уменьшения зависимости максимального рабочего тока от температуры полезно обеспечить тепловой контакт диодов VD1, VD2 с теплоотводом регулирующего транзистора.

Если такие стабилизаторы используются как регулируемые, полезно последовательно с переменными резисторами включить постоянные (к каждому крайнему выводу). Их сопротивления следует подобрать так, чтобы пределы регулировки выходного напряжения соответствовали указанным на схемах.

Читайте так же:
Импульсное зарядное устройство стабилизатор тока

При отсутствии таких резисторов стабилизаторы могут выходить из режима стабилизации в крайних положениях движков.

Стабилизатор с низким падением

Здесь можно немножко помяукать 🙂

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Ср окт 10, 2018 20:08:28

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 04:38:59

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 07:44:46

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 08:29:02

Просто сначала такая задача и не ставилась. Ставилась задача стабилизатора напряжения с малым падением напряжения.
Ваша схема не подходит по падению напряжения.

Добавлено after 39 minutes 53 seconds:
Вот как будет зависеть падение напряжение на транзисторе от тока нагрузки.
Вложения 00.png (12.22 KiB) Скачиваний: 682

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 10:03:26

В обсуждении другой темы на «Паяльнике» пользователь отписался, что у него она работает уже 3 года в машине без нареканий. Этот пост искать лениво, но если кто-то наедет, что я лгу — найду, дабы неповадно было.

А по поводу превращения минусов подобной же схемы, но на биполярном транзисторе (её привел Asaba ), в плюсы, вот статья: http://cxem.net/pitanie/5-342.php

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 10:18:26

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 10:43:00

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 11:06:00

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 11:11:38

Не знаю я, что там симулируется, но два клиента уже почти год успешно используют эти зарядники для подзарядки аккумуляторов детских электроавтомобилей. Минувшим летом приходилось ставить их на подзарядку день/через день. Никаких проблем при такой активной эксплуатации не выявилось.

Я прекрасно понимаю, что простые до примитивности схемы, при нынешней тенденции ставить чуть ли не 8-ядерные «Пентиумы» в простую мигалку светодиодами, вызывают настороженность. Но что есть — то есть.

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 11:19:15

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 11:20:02

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 11:28:42

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 11:54:48

Хоть и в схеме появятся элементы для стабилизации это не чего не изменит, так как при пониженном выходном напряжении они в работе не будут участвовать.

Как видно стабилизация наступает только при разницы напряжений в 4 вольта. Вложения 00.png (36.24 KiB) Скачиваний: 905

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 13:47:02

Телекот, чой-то Ваш симулятор врёт, как сивый мерин

А впредь прошу запомнить, что я НИКОГДА не вру, ибо память уже не та, чтобы запоминать, что кому соврал.. Вложения LDO СН.rar (142.54 KiB) Скачиваний: 128

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 14:01:18

Читайте так же:
Выходной ток 555 таймера

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 14:27:40

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 14:32:52

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 14:39:59

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 14:53:05

Re: Стабилизатор напряжения на 12 вольт с малым падением.

Чт окт 11, 2018 14:59:36

Powered by phpBB © phpBB Group.

phpBB Mobile / SEO by Artodia.

  • Список форумов
    • Наша команда
    • Удалить cookies форума
    • Часовой пояс: UTC + 3 часа
  • #
    • Страница 16 из 201 . 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20
    • Пред.
    • След.

Стабилизатор с малым минимальным падением напряжения

Один из важных параметров последовательных стабилизаторов напряжения (в том числе и микросхемных) — минимально допустимое напряжение между входом и выходом стабилизатора (ΔUмин) при максимальном токе нагрузки. Он показывает, при какой минимальной разности входного (Uвх) и выходного (Uвых) напряжений все параметры стабилизатора находятся в пределах нормы. К сожалению, не все радиолюбители обращают на него внимание, обычно их интересуют только выходное напряжение и максимальный выходной ток. Между тем этот параметр оказывает существенное влияние как на качество выходного напряжения, так и на КПД стабилизатора.
Например, у широко распространенных микросхемных стабилизаторов серии 1_М78хх (хх — число, равное напряжению стабилизации в вольтах) минимально допустимое напряжение дUмин= 2 В при токе 1 А. На практике это означает, что для стабилизатора на микросхеме LM7805 (Uвых = 5 В) напряжение Uвхмин должно быть не менее 7 В. Если амплитуда пульсаций на выходе выпрямителя достигает 1 В, то значение Uвхмин повышается до 8 В, а с учетом нестабильности сетевого напряжения в пределах ±10 % возрастает до 8,8 В. В результате КПД стабилизатора не превысит 57 %, а при большом выходном токе микросхема будет сильно нагреваться.
Возможный выход из положения — применение так называемых Low Dropout (с низким падением напряжения) микросхемных стабилизаторов, например, серии КР1158ЕНхх (ΔUмин = 0,6 В при токе 0,5 А) или LM1084 (Uмин= 1,3 В при токе 5 А). Но еще меньших значений Uмин можно добиться, если в качестве регулирующего элемента использовать мощный полевой транзистор. Именно о таком устройстве и пойдет речь далее.

Схема предлагаемого стабилизатора показана на рис. 1. Полевой транзистор VT1 включен в плюсовую линию питания. Применение прибора с п-каналом обусловлено результатами проведенных автором испытаний: оказалось, что такие транзисторы менее склонны к самовозбуждению и к тому же, как правило, сопротивление открытого канала у них меньше, чем у р-канальных. Управляет транзистором VT1 параллельный стабилизатор напряжения DA1. Для того чтобы полевой транзистор открылся, напряжение на его затворе должно быть как минимум на 2,5 В больше, чем на истоке. Поэтому необходим дополнительный источник с выходным напряжением, превышающим напряжение на стоке полевого транзистора именно на эту величину.
Такой источник — повышающий преобразователь напряжения — собран на микросхеме DD1. Логические элементы DD1.1, DD1.2 использованы в генераторе импульсов с частотой следования около 30 кГц, DD1.3, DD1.4 — буферные; диоды VD1, VD2 и конденсаторы СЗ, С4 образуют выпрямитель с удвоением напряжения, резистор R2 и конденсатор С5 — сглаживающий фильтр.

Читайте так же:
Пусковой ток при включении стабилизатора напряжения

Конденсаторы С6, С7 обеспечивают устойчивую работу устройства. Выходное напряжение (его минимальное значение 2,5 В) устанавливают подстроеч-ным резистором R4.
Лабораторные испытания макета устройства показали, что при токе нагрузки 3 А и снижении входного напряжения с 7 до 5,05 В выходное уменьшается с 5 до 4,95 В. Иными словами, при указанном токе минимальное падение напряжения ΔUмин не превышает 0,1 В. Это позволяет более полно использовать возможности первичного источника питания (выпрямителя) и повысить КПД стабилизатора напряжения.

Детали устройства монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5. 2 мм. Постоянные резисторы — Р1-4, МЛТ, подстроечный — СПЗ-19а, конденсаторы С2, С6, С7 — керамические К10-17, остальные — оксидные импортные, например, серии ТК фирмы Jamicon. В стабилизаторе с выходным напряжением 3. 6 В следует применять полевой транзистор с напряжением открывания не более 2,5 В. У таких транзисторов фирмы International Rectifier в маркировке, как правило, присутствует буква L (см. справочный листок «Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier» в «Радио», 2001, № 5, с. 45). При токе нагрузки более 1,5. 2 А необходимо использовать транзистор с сопротивлением открытого канала не более 0,02. 0,03 Ом.
Во избежание перегрева полевой транзистор закрепляют на тепло-отводе, к нему же через изолирующую прокладку можно приклеить плату. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.

Выходное напряжение стабилизатора можно повысить, однако не следует забывать, что максимальное напряжение питания микросхемы К561ЛА7- 15 В, а предельное значение напряжения затвор-исток полевого транзистора в большинстве случаев не превышает 20 В.

Поэтому в подобном случае следует применить повышающий преобразователь, собранный по иной схеме (на элементной базе, допускающей более высокое напряжение питания), и ограничить напряжение на затворе полевого транзистора, подключив параллельно конденсатору С5 стабилитрон с соответствующим напряжением стабилизации. Если стабилизатор предполагается встроить в источник питания с понижающим трансформатором, то преобразователь напряжения (микросхему DD1, диоды VD1, VD2, резистор R1 и конденсаторы С2, СЗ) можно исключить, а «основной» выпрямитель на диодном мосте VD5 (рис. 4) дополнить удвоителем напряжения на диодах VD3, VD4 и конденсаторе С9 (нумерация элементов продолжает начатую на рис. 1).

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Мнения читателей
  • Серегй / 06.10.2011 — 08:34

Какие номиналы нужно изменить, чтоб Uвых стало 9в?

Николай / 30.07.2011 — 22:30

Удачная схема, спасибо.Использовал ее для стабилизации напряжения при токах до 0,5А от источника с сильно просаживающимся напряжением при увеличении тока нагрузки. Стал вопрос о собственном потреблении управляющей части — много жрет :), от 18,6 мА (U вх макс) до 8,7 мА. Поставил R3 = 8,2 кОм (TL431 в номинальном режиме, I > 1мА, хотя типичный минимальный ток 450 мкА) и регулирующий R4 = 50 кОм. потребляемый ток снизился до 2,3 мА — 1,1 мА. При такой модификации можно использовать конденсаторы С3-С5 меньшей емкости, я использовал 10мкФ.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию