Schetchiksg.ru

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

Управляемый линейный стабилизатор тока

Управляемый напряжением источник двунаправленного тока

IL300

Steven Lau, Ronald Moradkhan, Maxim Integrated Products

Electronic Design Europe

При измерениях КПД и нестабильности выходного напряжения линейных и импульсных стабилизаторов полезно иметь изолированный регулируемый источник тока, имитирующий нагрузку исследуемых устройств. (См. схему на рисунке).

Этот изолированный стабилизатор тока способен отдавать в нагрузку до ±10 А. Величина тока устанавливается положением отвода и управляющим напряжением VISET.

Нагрузка подключается к стоку транзистора N1 и, в зависимости от требуемого диапазона токов, к одному из показанных на схеме отводов. Изолированная структура схемы позволяет использовать ее в качестве источника как втекающего (а), так и вытекающего (б) тока. Для обеспечения достаточного запаса регулирования в конфигурации с вытекающим током к нагрузке необходимо подключать плавающий источник напряжения, хотя бы на 1.75 В превышающий напряжение на нагрузке.

Стабилизатор тока состоит из трех узлов:

  • преобразователя напряжение-ток на усилителе U1,
  • второго преобразователя напряжение-ток на усилителе U3,
  • оптоизолятора U2.

Для питания U3 необходим изолированный источник напряжения 9 В, для которого можно использовать обычную батарею.

Выходной ток источника устанавливается напряжением VISET на входе U1, которое может изменяться от 0 до 1 В. U1 управляет светодиодом линейного оптрона, ток IP1 через который достигает значения VISET/R1.

Линейный оптрон IL300 компании Vishay.

Поскольку U2 является линейным оптроном, состоящим из светодиода, входного фотодиода и выходного фотодиода, протекающий через светодиод ток IF создает световой поток, генерирующий пропорциональные токи входного (IP1) и выходного (IP2) фотодиодов. В идеальном случае токи должны быть равны, а коэффициент передачи, соответственно, равен 1:

На практике два тока оказываются не совсем одинаковыми, и расхождение между коэффициентами передачи может достигать ±6%. Для компенсации этой ошибки усиления служит регулировочный резистор RADJUST. После подстройки коэффициента усиления ток IP2 с противоположной стороны изолирующего барьера будет пропорционален напряжению VISET на неинвертирующем входе U3.

Управляя n-канальным MOSFET N1, операционный усилитель U3 устанавливает ток нагрузки в соответствии с выражением

Сопротивление датчика тока зависит от того, к какому отводу подключена нагрузка. Значения сопротивлений между отводами подобраны таким образом, чтобы обеспечить работу источника тока в пределах четырех декад при максимальном токе 10 А. (См. таблицу).

Следует сделать отдельное замечание, касающегося теплового режима схемы. Для надежной работы во всем заявленном диапазоне токов допустимая мощность рассеивания резисторов датчика тока должна быть не меньше 1 Вт, а MOSFET транзистор N1, возможно, придется установить на теплоотвод.

Выбор диапазонов токов нагрузки

1.2 Линейные стабилизаторы на интегральных схемах

Прецизионный стабилизатор напряжения 5 В

Рисунок 3 – Прецизионный стабилизатор напряжения 5 В

В примере показан стабилизатор 5 В, 3 А на LM123. Необходим дополнительный стабилизатор отрицательного напряжения.

Регулируемый источник питания от 0 до 30 В на LM117

Рисунок 4 – Регулируемый источник питания 0-30 В на LM117

При высоких входных напряжениях от микросхемы LM117 выходной ток за счет падения напряжения на самом стабилизаторе может и не достигнуть номинального значения в 1,5 А, так как термозащита способна вызвать ограничение по току.

Высокостабильный источник напряжения 10 В

Рисунок 5 – Высокостабильный источник напряжения 10 В

В диапазоне температур от 0 до 70 °С дрейф напряжения составляет величину менее 5 мВ. При использовании транзистора типа 2N2907 максимальный выходной ток составляет 25 мА.

1.3 Линейные стабилизаторы на напряжение выше 40 в

Стабилизатор 100 В / 100 мА на LT317AT

Рисунок 6 – Стабилизатор 100 В / 100 мА на LT317AT

Стабилитрон 1N3031 поддерживает необходимое напряжение в регулирующей цепи. Защита от короткого замыкания может быть гарантирована только в случае использования трансформатора, насыщающегося при токе 120 мА во вторичной обмотке. Кроме того, следует обеспечить тепловой контакт между корпусами транзистора Q1 и микросхемы.

Читайте так же:
Микросхема стабилизатор тока для аккумулятора

Источник напряжения от 0 до 500 В / 6 мА

Рисунок 7 – Источник напряжения от 0 до 500 В / 6 мА

Напряжение 5 В, которое обеспечивается микросхемой IC2, является опорным. Пороговый уровень ограничения по току составляет

6 мА. Конденсатор С8 должен быть расположен непосредственно на выходе.

Силовая цепь, управляемая микросхемой L200

Рисунок 8 – Силовая цепь, управляемая микросхемой L200

Стабилизатор L200 образует эмиттерное сопротивление для транзистора Т1, зависящее от выходного напряжения за счет делителя R1 / R2. Резистор R3 ограничивает эмиттерный ток на уровне 450 мА. Работа схемы определяется минимальным током в резисторе RL, а также от сопротивлений этих двух резисторов, которые обеспечивают достаточное напряжение на входе стабилизатора.

1.4 Линейные источники питания на несколько напряжений

Двухполярный стабилизатор напряжения на RC4194

Рисунок 9 – Двухполярный стабилизатор напряжения на RC4194

Выходное напряжение устанавливается из расчета 2,5 В на каждый килоом резистора R0. Входное напряжение ограничено уровнем 35 В.

Внутреннее падение напряжения составляет 3 В. При токе 2,5 А на выходе наблюдаются изменения напряжения на 10 мВ. Ограничение по току составляет Rsc = 0,7 / Imax.

Двухполярный стабилизатор на 2 А

Рисунок 10 – Двухполярный стабилизатор на 2 А

Нерегулируемые стабилизаторы типа L78SXX выпускаются на 5, 7, 5, 9, 10, 15, 18 и 24 В. Их входное напряжение должно быть по крайней мере на 2 В больше, чем выходное. Операционный усилитель LS141 и мощный pnp-транзистор 2N6124 образуют ведомый стабилизатор отрицательного напряжения.

Источник питания на два напряжения на LT1020

Рисунок 11 – Источник питания на два напряжения на LT1020

Выходные напряжения 5 и 12 В получают при помощи внутреннего опорного напряжения 2,5 В. Ток нагрузки по шине 5 В способен достигать 125 мА. На выходе 12 В он зависит от типа радиатора транзистора.

Чем будем питаться? Питание от Micrel

В спектре продукции, выпускаемой компанией Micrel, значительное место занимают компоненты управления питанием. Этим материалом открывается цикл статей, призванных познакомить специалистов с широким выбором функций, параметров, типов корпусов силовых компонентов Micrel для решения самых разнообразных задач.

Учитывая, что всю электронику можно разделить на две части — сигнальную (аналоговую, цифровую, смешанную) и силовую, можно предположить, что они равнозначны. В то же время подсистемам питания уделяется зачастую незаслуженно меньшее внимание в разработке перспективных устройств. Компоненты подсистем питания выполняют функцию обеспечения целевой задачи, находятся в ее фоне. Разработчик, сосредоточившись на главной цели, оставляет меньшую часть бюджета времени на проработку схемы питания. Поэтому весьма актуально, чтобы разнообразные требования к питанию могли быть разрешены оптимальным набором функций и параметров интегральных компонентов систем питания с минимальными затратами времени, усилий и средств.

Компания Micrel предлагает множество семейств компонентов для подсистем питания, различающихся назначением, функциональностью, специфическими параметрами:

  • Линейные стабилизаторы с малым падением напряжения со встроенным или внешним (контроллеры LDO) регулирующим элементом. Об этом классе компонентов будет рассказано в данной публикации.
  • Контроллеры импульсных стабилизаторов — включают компоненты повышающих, понижающих, изолирующих преобразователей напряжения, синхронных, асинхронных, на входные напряжения до 180 В, с внешним или встроенным ключевым элементом.
  • Контроллеры «горячего» включения и замены (Hot-swap, Hot-Plug) — обеспечивают элементы электромагнитной совместимости сложных модульных систем, защиту источников питания от перегрузки при подключении новой подсистемы без выключения питания.
  • MOSFET-драйверы верхнего, нижнего плеча, полумостовые; сдвоенные, счетверенные; с защитой от перегрева, с управляемым ограничением тока, с выводом сигнала диагностики.
  • Ключи питания с защитой, фиксированным или регулируемым ограничением тока, управляемые логическим уровнем — предназначены для программного включения-выключения нагрузки общего назначения и стандартных интерфейсов: USB, CardBus, PCMCIA.
  • Контроллеры заряда литий-ионных батарей на фиксированное напряжение заряда 4,2 В или регулируемое, а также прецизионная схема ограничения тока заряда.
  • Супервизоры микропроцессоров с обычными и специфическими свойствами. Среди специфических свойств: микромощные, с регулируемым гистерезисом, сдвоенные, с функцией мониторинга перенапряжения.
  • Драйверы светодиодов и электролюминесцентных ламп — обеспечивают однокристальное энергосберегающее управление сверхъяркими светодиодами, матрицами светодиодов (до 35 независимо управляемых) и высоковольтное преобразование напряжения.
  • Мощные быстродействующие драйверы с регистром-защелкой являются, по существу, версиями компонентов из стандартной логики 74xx259, 595, 596 с более мощными выходами (до 500 мА).
Читайте так же:
Стабилизатор электрического тока что это

Часть 1. Линейные стабилизаторы с малым падением напряжения

LDO, контроллеры LDO и другие линейные стабилизаторы

LDO (Low Drop-Out — буквально: «малый перепад») это жаргонное наименование класса линейных стабилизаторов, которые требуют лишь незначительного превышения входного напряжения над номинальным и стабильным выходным. Для различных уровней выходных токов типовые значения перепада составляют от десятков до сотен милливольт. Для «классических» линейных стабилизаторов, как, например, 7805 или LM317, необходимо, чтобы входное напряжение было выше номинального выходного на 2,5–3,0 В. LDO показывают существенно более высокую эффективность по сравнению с классическими линейными стабилизаторами. Так, LDO Micrel MIC37151-3.3 на фиксированное выходное напряжение 3,3 В при нагрузке 1,0 А может работать от входного напряжения, всего на 270 мВ превышающего номинальное выходное. Его эффективность превышает 90%. А эффективность LM317 составит около 50%. Другим преимуществом LDO является возможность использования в системах с распределенным питанием недорогих магистральных преобразователей AC/DC (импульсные преобразователи сетевого напряжения 220 В в постоянное) со стандартными номиналами выходных напряжений.

Например, при использовании LM317 для получения стабилизированного питания 5,0 В необходимо входное напряжение около 8 В. Ближайший стандартный номинал выходного напряжения массово поставляемых, а значит, недорогих, преобразователей AC/DC составляет 12 В (7,5 и 9 В — также стандартные номиналы, но объем предложений и доступность их со складов поставщиков значительно меньше). Тогда на LM317 должно падать 7 В, что влечет потерю 7 Вт (при потребляемом токе 1 А), выделение тепла и потребность в более мощном источнике питания (соответственно, и более дорогом). Если же использовать LDO, то достаточно применить преобразователь AC/DC с регулируемым выходным напряжением 5 В. Обычно подобные преобразователи позволяют подстраивать выходное напряжение в диапазоне ±10%, как, например, MeanWell RS-25-5, S-25-5 в металлическом перфорированном корпусе или Chinfa DRA05-05 в корпусе для монтажа на DIN-рейку. С помощью регулировки можно выставить выходное напряжение до 5,5 В — и этого будет достаточно для стабильной работы LDO без непроизводительных потерь мощности.

LDO с одним, двумя и тремя выходными напряжениями

Компания Micrel производит широкую гамму LDO не только с одним выходным напряжением, но также с двумя и тремя фиксированными или регулируемыми выходами. В номенклатуре представлены также LDO, стабилизирующие напряжение отрицательной полярности. И по нагрузочной способности Micrel предоставляет выбор наиболее эффективного решения — от 10 мА до 7,5 А со встроенными проходными транзисторами. Отличительными особенностями LDO Micrel являются крайне низкие токи собственного потребления и регулирования. Типовое значение максимального тока в общую шину составляет менее 2–3% от величины тока, отдаваемого в нагрузку. В паре с очень низким минимальным падением напряжения на проходном транзисторе эти два параметра повышают КПД стабилизаторов Micrel до 93–97% в широком диапазоне температур.

Читайте так же:
Как сделать стабилизатор тока для дхо

Большинство LDO специфицированы для температурного диапазона от –40 до +125 °С.

Одноканальные LDO Micrel предлагает более чем в 15 типах корпусов — от самых миниатюрных MLF размером 2X2 мм, SC-70, SOT-23 и других для поверхностного монтажа, до TO-247 для монтажа в отверстия.

LDO с функциями управления питанием

К ним относятся стабилизаторы Micrel с функциями электронного включения-выключения выходного напряжения, управляемой задержкой или последовательностью появления напряжения на выходе после подачи питания или сигнала включения, а также с сигнализацией о снижении выходного напряжения ниже порогового значения. К этому же подсемейству относятся LDO со встроенным драйвером — ключевым транзистором с открытым стоком. Он обычно используется для управления индикацией, подсветкой или обмоткой реле током до 150 мА.

Эти функции востребованы особенно в мобильных и портативных приборах с батарейным питанием, дистанционно управляемых, и модульных системах. Например, MIC2215 представляет собой три независимых LDO в одном малогабаритном безвыводном корпусе MLF-16, каждый из которых имеет вход управления включением-отключением. Наиболее распространенные области применения этого компонента — сотовые телефоны, GSM/GPRS-модемы, компьютерные платы расширения и периферия, приемники GPS, карманные персональные компьютеры.


Рис. 1. MIC2215 — три независимых LDO в одном корпусе. Типовая схема включения

Задача LDO-контроллера — прецизионное управление мощным внешним проходным транзистором. Такое конструктивное решение при значительных токах нагрузки и широком диапазоне изменения входного напряжения оказывается более эффективным, чем совмещение в одном кристалле силового и управляющего элементов. Трудность их сочетания в одном корпусе заключается в обеспечении температурной стабильности параметров узлов точного управления при нагреве силового проходного транзистора. В новые серии LDO-контроллеров MIC5190 и MIC5191 разработчики Micrel вложили уникальные свойства:

  • функция активного фильтра помех с передовыми параметрами для этого класса устройств — более чем на порядок снижен уровень шумов в шине потребителя;
  • более чем на 40 дБ снижены шумы от источника входного напряжения в полосе до 500 кГц;
  • возможность работы с обычными керамическими конденсаторами;
  • возможность обеспечения ультранизкого падения напряжения на проходном внешнем транзисторе — до 25 мВ при токе 10 А.

При наличии таких характеристик логичным кажется наличие функций электронного включения-выключения и управляемого ограничения тока. Типовая схема включения MIC5190 приведена на рис. 2.


Рис. 2. MIC5190 — LDO-контроллер с функцией активного фильтра снижает уровень шумов с 200 мВ до 10 мВ в полосе до 500 кГц

Все представители семейства LDO-контроллеров Micrel обеспечивают колебания выходного напряжения не более 1–3 мВ во всем специфицированном диапазоне условий эксплуатации — по входному напряжению, току нагрузки, температурному диапазону (от –40 до +125 °С).

LDO с функцией подавления шумов

В серии LDO малой и средней мощности MIC52XX (до 500 мА) со встроенным регулирующим элементом разработчики Micrel предлагают версии стабилизаторов с существенно улучшенными параметрами по подавлению шумов — как от источника (уменьшение на 75 дБ), так и в нагрузке (снижение до 300 нВ/Гц 1/2 ).

Для измерительных и высококлассных аудио устройств снижение уровня шумов по питанию является одной из наиболее важных составляющих повышения качественных параметров этих устройств.

µCAP LDO — стабильность на обычных конденсаторах

Подавляющее число линейных стабилизаторов различных производителей, представленных сегодня на рынке компонентов для систем питания, рассчитано на использование фильтрующих конденсаторов с малыми токами утечки и низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). В основном производители рекомендуют использовать танталовые конденсаторы, а также электролитические с улучшенными параметрами по утечке и температурной стабильности. Эти типы не являются дешевыми компонентами, иногда их стоимость может превышать стоимость самого LDO. Например, встречаются предложения о поставке LM317 по $0,15, в то время как электролитические конденсаторы, обеспечивающие стабильную работу во всем специфицированном диапазоне условий эксплуатации, стоят практически в два раза дороже. Особые параметры конденсаторов важны не для всех применений. Для устройств, не требующих оптимизации характеристик, можно использовать и широко доступные обычные конденсаторы. Подобные подсистемы питания при определенных условиях могут входить в состояние самовозбуждения или создавать короткое замыкание по выходу.

Читайте так же:
Схема стабилизатора тока для блока питания

Компания Micrel владеет технологией µCAP LDO, которая обеспечивает устойчивую работу стабилизатора во всем специфицированном диапазоне условий эксплуатации при применении даже обычных керамических конденсаторов небольшой емкости (до 10 мкФ). Это свойство позволяет не только снизить стоимость компонентов, но и уменьшить габариты подсистемы питания.

Защитные функции в LDO Micrel

Схемотехника стабилизаторов Micrel включает целый ряд защитных функций, обеспечивающих им и питаемым схемам высокую надежность. Это такие свойства, как:

  • ограничение выходного тока;
  • защитное отключение при перегреве, превышении входного напряжения;
  • стойкость к входному напряжению обратной полярности;
  • сигнализация о снижении выходного напряжения ниже порогового значения (типовое значение –5%).

Ограничение выходного тока реализуется стабилизаторами Micrel двумя способами:

  1. Замкнутая внутренняя цепь токового сенсора обеспечивает фиксированное значение выходного тока. Например, MIC29150, рассчитанный на номинальный выходной ток 1,5 А, при короткозамкнутой нагрузке ограничивает выходной ток на уровне 2 А. Если нагрузка носит емкостной характер, ток через некоторый промежуток времени уменьшится до номинального. При продолжительном токе, превышающем номинальный, вступает в действие «второй эшелон» защиты — кристалл стабилизатора нагревается и срабатывает защита от перегрева, отключающая выход.
  2. Разработчик устанавливает уровень ограничения выходного тока. Для этого на внешние контакты стабилизатора выведен инвертирующий вход встроенного компаратора. Второй вход компаратора запитан внутренним источником опорного напряжения 35–50 мВ (различная величина у разных наименований LDO Micrel).

Включение миллиомного сопротивления между входом напряжения питания и входом сенсора тока позволяет варьировать величину порога ограничения тока.

В следующей части публикации будет рассмотрено разнообразие импульсных стабилизаторов Micrel.

Design by GAW.RU

Управляемый стабилизатор тока

Кто может подсказать по схеме? Мне нужно снять нагрузочную характеристику источника питания с напряжением порядка 0,5 В и током КЗ около 2-3 мА.

Я накидал схему стабилизатора тока регулируемого напряжением на ОУ, но столкнулся с нестабильности работы.

Источник подключается в к выводам XT1 и XT2. Подключаю обычную батарейку, а на неинверсный вход DA1.1 подаю около 3 В. Получается ток должен быть порядка 3/100000=30 мкА, а он под 500-600мкА. Почему так? Я посмотрел что на инверсном входе осцилом, там пила с амплитудой около 100 мВ. Как с этим можно бороться?

И вообще может быть есть другие какие-то более удобнее схематические решения данной проблемы?

Управляемый источник тока
Друзья, подсобите схемкой или мыслью. Нужен управляемый микроконтроллером источник тока от 0,1.

Регулируемый стабилизатор тока
Подскажите пожалуйста нужно реализовать схему при напряжении питания 5В регулируемого стабилизатора.

Управляемый источник переменного тока 0-250В.
Вопрос: Какие вообще существуют варианты по управляемому источнику переменного тока. Мы тут.

Импульсный стабилизатор тока источника
Подскажите, как может выглядеть схема импульсного стабилизатора тока в применении к источнику.

Вашу тему никто не обсуждает, потому, что ничего не указано — напряжение питания, назначение входных и выходных сигналов, тип ОУ, идея работы устройства в целом. Хотя инженер может прочитать Вашу схему, но на это уходит время и труд. А у людей должен быть хоть какой-то интерес потратить время, кроме чистой благотворительности.

Ваша схема возбуждается потому, что на ОУ накапливается фазовый сдвиг, и на какой-то частоте он становится более 180 градусов. По мне, так узлы на DA1.1 и DA2.2 лишние, сигнал с выхода 1 DA2.1 можно запустить прямо на затвор полевика. Полевик слишком мощный в этой задаче — регулировать всего несколько мА, зато у него здоровенная емкость затвор-исток. Источник тока можно составить и без транзистора, на одном ОУ.

Читайте так же:
Параметры стабилизаторов постоянного тока

Устройство представляет собой не источник тока, а по сути регулируемую электронную нагрузку на ток порядка 0-10 мА, перестраиваемую напряжением на выходе XP2.3. Эленент питания подключается внешний к разъемам XT1 и XT2. Так чтобы подовая напряжение на XP2.3 можно было регулировать его нагрузку от холостого хода до тока КЗ.

ОУ TL082, питание +/- 12В. С вывода XP2.1 снимание напряжение элемента питания, и усиленное неинвертирующим усилителем и идет на вход АЦП. С вывода XP2.2 снимается напряжение пропорциональное току и тоже идет на АЦП.

Она у меня отлично работала как электронная нагрузка, но для серьезных элементов питания. Тут же при вменяемых сопротивлениях резистора-датчика тока уже при подаче на неинверующих вход ОУ напряжения в пол вольта элемент питания подключенный транзистору уже переходит в режим КЗ. Мне нужно измерить нагрузочную характеристику элемента питания у которого ЭДС всего с 0,5 В, а ток КЗ в самом лучшем случае доходит до 10 мА, а так обычно сотни микроампер.

По моему, вы всё усложнили до нельзя, теперь расхлебваете.
Соберите схему тока нагрузки по этой схеме http://www.gaw.ru/html.cgi/txt. p_10_5.htm, только используйте 2n7002.
В результате, меняя напряжение на входе ОУ вы меняете ток нагрузки, от 0 до максимума. В качестве истокового резистора используйте точный с таким номиналом, что-бы на нем падало не более 0.1В. (3мА = 33 Ом).
Теперь, вы имеете:
— напряжение источника (измеряется обычным образом)
— ток через источник, считается как напряжение на резисторе датчика (см. выше). Для измерения это напряжение стоит усилить, используйте ОУ с малым смещением.

Если вам надо получить ток КЗ, как именно КЗ, то можно поступить иначе — соберите источник тока на ОУ http://www.gaw.ru/html.cgi/txt. p_10_4.htm
Подключаете его к «источнику» и нагружаете на нужный вам ток.

ivash/ims/t5/analog.htm. Uвых=-RI. Поэтому я и поставил инвертор на DA2.2.

Регулирующее напряжение я снимаю с 10 разрядного ЦАПа, соответственно шаг перестройки при опорном напряжении 5В — 5 мВ.

ps. И диапазон у меня не 0,1-10 мА, а от 0 до тока КЗ. Мне нужно снять нагрузочную характеристику элемента питания.

Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.

Конденсатор как стабилизатор тока
Здравствуйте! Вопрос к спецам электроники. Имеется нагрузка с потреблением по току в 3А(например).

Регулируемый стабилизатор-приставка с ограничением тока
Тема лабораторных источников питания настолько обширна, что я быстро отказался от идеи сообразить.

Линейный стабилизатор тока на MOSFET транзисторе
Всем привет. Понадобился регулируемый стабилизатор тока, порывшись в инете родил такую схему.

Посоветуйте схему линейного стабилизатор тока подешевле.
Тут решил себе домой поставить освещение на диодах, прикупил диодов с CRI 95+, посмотрел на их.

хочу сделать управляемый источник тока для светодиодных ламп
хочу поменять драйвера на своих лампах. щас стоят с родными, опознать микросхемы не удалось. .

Стабилизатор тока для небольшой светодиодной RGB ленты
Привет, Хочу поиграться со светодиодной RGB лентой, выбор пал на такую — 12 Lm/LED 30шт на метр.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию