Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

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.

Схема регулируемого стабилизатора

Схема регулируемого стабилизатора

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.

IRLZ24/32/44

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

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.

Схема для плавной регулировки напряжения постоянного тока

Мощность, которую сможет рассеять такой стабилизатор напряжения 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.

Плата плавной регулировки напряжения постоянного тока

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

Фото подстрочного резистора типа WH06-1, WH06-2

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

на плату припаять две колодки

Печатная плата для дискретных элементов и переменного резистора типа СП5-2 (3296).

плата для дискретных элементов схемы

Стабильность неплоха и напряжение изменяется только на доли вольта на протяжении длительного времени. Готовая платка получилась компактна и удобна. Так как я планирую длительное время использовать это устройство для защиты дорожек окрасил всё дно платы зеленым цапонлаком. Автор материала - Егор

.

   Форум по БП

   Обсудить статью СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ


Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

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.

Схема стабилизатора.

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 см2. 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.

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.

Стабилизаторы напряжения на полевых транзисторах: схема включения и регулировки

Для корректной функциональности многих электротехнических устройств необходимо поддержание определенных рабочих параметров сети питания. Выход напряжения за границы нормированного диапазона сопровождается ухудшением КПД. Импульсные помехи провоцируют сбои. Исправить ситуацию поможет стабилизатор тока на полевом транзисторе схема которого представлена в этой публикации.

Мощный блок питания на полевом транзисторе

Мощный блок питания на полевом транзисторе

Принцип стабилизации тока

Целевое назначение специальной схемы – регулирование источника питания в автоматическом режиме для поддержания стабильных параметров цепей нагрузки. Основной компонент – достаточно мощный полупроводниковый прибор, ограничитель силы тока на выходе блока питания.

Требования к управляющему элементу

Критерии выбора можно сформулировать, если известны параметры силы тока (ампер). Однако даже без конкретного технического задания несложно перечислить базовые требования:

  • ток в контрольной цепи поддерживается с определенной точностью;
  • следует компенсировать перепады потребляемой мощности;
  • корректирующие изменения должны выполняться достаточно быстро;
  • для автоматической настройки оптимального режима и улучшения защиты от помех нужна организация обратной связи.

Суть стабилизации

Для уточнения функциональности управляющего элемента необходимо отметить особенности типичной нагрузки. Интенсивность излучения светодиода, например, существенно зависит от температуры в процессе эксплуатации. Соответствующим образом изменяется мощность потребления. При увеличении тока уменьшается напряжение.

Важно! Если установить обратную связь (отрицательную), отмеченное изменение будет регулировать рабочий режим управляющего устройства. В частности, при увеличении напряжения между затвором и стоком полевого транзистора ток через исток уменьшается. Тем самым без иных дополнительных действий обеспечивается стабилизация выходных параметров источника.

Выбор схемы включения

На практике применяют разные инженерные решения. В частности, для подключения светодиодных светильников производители предлагают импульсные источники питания. Эти устройства выполняют свои функции с помощью частотного преобразования и модуляции сигнала. Для управления ключом устанавливают микросхемы. Для дозированного накопления энергии используют дроссель.

Импульсный стабилизатор тока

Импульсный стабилизатор тока

Для упрощения в данной статье рассмотрена линейная стабилизация. Устройства, созданные по этой схеме, не создают сильные электромагнитные помехи. В этом – главное отличие от импульсных аналогов.

Работа стабилизаторов тока

Минимальное количество функциональных элементов в схемах этой категории подразумевает разумную стоимость. При выборе такого варианта нетрудно изучить рабочие режимы, особенности настройки.

Особенности полевых структур

В радиотехнических приборах этого типа p-n переходы расположены особым образом. Для регулировки прохождения тока через центральный канал изменяются напряжение и соответствующее электромагнитное поле. Разницу потенциалов создают на стоке и затворе.

Принцип действия полевого и биполярного транзисторов

Принцип действия полевого и биполярного транзисторов

На рисунке показаны принципиальные отличия, по сравнению с биполярным транзистором. При использовании полевой структуры управляющий ток отсутствует, а входное сопротивление становится значительно больше. При такой схеме прибор потребляет минимум энергии, но не способен обеспечить усиление сигнала. Впрочем, для решения обозначенной задачи (стабилизации) увеличивать напряжение не нужно.

Принцип управления переходом

В области между зонами р типа формируется канал. Для прохождения тока создается разница потенциалов «сток-исток». Управляют переходом изменением напряжения «затвор-исток» – Uзи.

Устройство и работа полевого транзистора

Для изучения функциональности полевого транзистора можно рассмотреть две схемы подключения. В первом варианте соединяют исток и затвор проводником, выравнивая соответствующий потенциал: Uзи= 0. Повышением напряжения Uси (сток-исток) обеспечивают прохождение тока в рабочей зоне.

Напряжение равно нулю

Напряжение равно нулю

В показанном на рисунке состоянии прибор функционирует как типичный проводник. Специфическое название на графике «Омическая область» определяет зону пропорционального увеличения силы тока по мере увеличения разницы потенциалов. При переходе в режим насыщения количества свободных зарядов недостаточно для поддержания отмеченного изменения.

Уменьшение потенциала на затворе

Уменьшение потенциала на затворе

На этом рисунке канал прохождения зарядов сужают дополнительным источником питания, который уменьшает Uзи<0. На определенном уровне (напряжение отсечки) ток не проходит.

Устройство полевого транзистора

Устройство полевого транзистора

На рисунке показаны зоны p и n типа. Регулировкой напряжения Uси изменяют сопротивления канала (силу тока). Как показано выше, при необходимости можно закрыть эту цепь.

Полевые транзисторы в стабилизаторах тока

В идеальном примере источник питания обеспечивает стабильность тока, если электрическое сопротивление цепи нагрузки меняется от нуля (КЗ) до бесконечности. Однако в действительности рабочие параметры проводимости (напряжения) ограничены определенным диапазоном. Схема на полевом транзисторе с последовательным подключением к зарядному устройству, солнечной батарее или другому «реальному» источнику обеспечит поддержание тока в линии на заданном уровне.

Пример стабилизатора на полевом транзисторе

При создании радиотехнических устройств с применением ламп типовой анодный блок питания не обеспечивает необходимую стабильность выходных параметров. Добавление резистора в цепь увеличивает потери, не позволяет точно корректировать изменение мощности в нагрузке.

Электрическая схема простого стабилизатора

Электрическая схема простого стабилизатора

Своими руками несложно собрать этот стабилизатор тока на полевом транзисторе. С его помощью обеспечивается точность заданных параметров в диапазоне не более 6% от номинала.

Видео

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

В статье расскажу, как сделать простой стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе.

Описание задумки.

Задолго до разработки фонарика на ATtiny13 мне уже доводилось работать со сверх-яркими светодиодами. И что могу сказать. Редкий радиолюбитель жаждет чтобы светодиоды перегорали, как можно чаще! :). Особенно мощные и дорогие. Вот и мне этого не хотелось и решил взяться за разработку стабилизатора тока.

Немного теории.

Мне часто задают один и тот же вопрос, мол почему именно стабилизатор тока лучше для светодиодов, а не стабилизатор напряжения. Ответ простой, но он многим не нравиться. Постараюсь пояснить на вольт-амперной характеристики(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528, рисунок 1.

Вольт-амперная характеристика(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528

Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528 при 25⁰С.

Ось У – ток через светодиод.

Ось Х – падение напряжения на светодиоде.

Теперь внимание! Заявленный производителем ток для данного светодиода равен 20мА. Смотрим на рисунок и видим, что ток 20 мА приблизительно соответствует напряжению на светодиоде 3,4В. Если поднять напряжение на светодиоде до 3,5В, а это всего лишь на 0,1В больше чем его типовое напряжение, то ток увеличиться до 50мА, а это в 2,5 раза больше чем его заявленный ток. Если всё перевести в процентное соотношение, то получиться что ток возрастает в 2,5 раза, при увеличении напряжения всего лишь на 3%(округлил). Вот почему стабилизатор напряжения должен быть практически идеальным!

Теперь рассмотрим стабилизатор тока. Если стабилизировать ток 20мА, то увеличение тока на 3% даст результат – 20,6мА. Согласитесь, что это совсем другой результат и он куда лучше предыдущего!

Иногда мне пытаются доказать, что последовательное соединение светодиодов + стабилизатор напряжения лучше, чем параллельное + стабилизатор тока. Это, конечно, тема для отдельной статьи, но хочу тут немного пояснить, что параллельное соединение однозначно выигрывает.

Для примера возьмём пять светодиодов 20мА, 3,4В и соединим их последовательно и параллельно. При последовательном соединении если один светодиод перегорает и остаётся замкнутым, а такое бывает и часто, напряжение 17В(3,4В*5шт) делится между оставшимися четырьмя светодиодами в равных пропорциях (предположим что так). Получается, что падение напряжение на каждом светодиоде будет - 4,25В (17В/4шт). Ток при этом возрастает до неимоверных значений, а это приводит к последовательному перегоранию оставшихся светодиодов или части из них.

При параллельном соединении и стабилизации тока в 100мА(20мА*5шт) перегорание светодиода приведёт к увеличению тока на оставшихся всего на 5мА(20мА/4шт). Или по-другому: 100мА/4шт = 25мА – ток на каждом светодиоде. Разница очевидна! В этой статье не буду больше приводить плюсы и минусы каждого из решений, статья совсем о другом. Надеюсь пример был понятным. Мой личный выбор всегда на стороне параллельного соединения светодиодов и стабилизатора тока для них. Если и ваш тоже, то читайте дальше, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора тока на полевом транзисторе показана на рисунке 2.

Стабилизатор тока на полевом транзисторе схема

Рисунок 2.

Резистор R1 нужен для того чтобы транзистор VT2 открывался. Стабилитрон VD1 защищает затвор от перенапряжения, для транзистора P0903BDG максимальное напряжение затвор-сток – 20В. Если у вас другой транзистор, то информацию на него смотрите в даташите. Параметр этот называется Gate-Source Voltage. Если напряжение питание значительно меньше максимального напряжения затвор-сток, то можно вообще стабилитрон не ставить. Резисторы R2-R6 выполняют роль шунта. На схему добавил их побольше чтобы можно было удобно подобрать нужный номинал.

Схема работает следующим образом. В начальный момент времени транзистор VT2 открыт, ток протекает через светодиоды и шунт из резисторов R2-R6, транзистор VT1 закрыт. При протекании тока через шунт на нём падает определённое напряжение и если оно равняется напряжению открытия транзистора VT1, то он открывается и «садит» затвор транзистора VT2 на минус питания, транзистор VT2 закрывается и ток через светодиоды и шунт начинает снижаться. При снижении тока через светодиоды будет снижаться падение напряжение и на шунте, как только напряжение станет меньше чем нужно для открытия транзистора VT1, он закроется и «освободит» затвор транзистора VT2. Транзистор VT2 снова откроется и ток устремиться к светодиодам и шунту. Дальше все повторяется по кругу.

Настройка.

Настройка схемы заключается в определении необходимого тока для светодиодов и подбору номиналов резисторов шунта. Приблизительно считаю, что падение напряжение на шунте должно быть около 0,5В. Этого напряжения достаточно для открытия транзистора VT1. Хотя по даташиту напряжение база-эмиттер для транзистора BC846 – 0,66В, для отечественных – 0,7В.

В качестве примера рассчитаю для вас номиналы резисторов шунта на ток 170мА.

Сопротивление шунта(Ом) = падение напряжение на шунте(В) / ток через шунт (А), получается: Сопротивление шунта = 0,5В / 0,17А = 2,94 Ом. Полученный результат округляю до 3 Ом. Из стандартного ряда можно взять два резистора номиналом 1 Ом и 2 Ом и впаять их на плату, как R2, R3. Резисторы R4-R6 при этом исключаются из схемы.

Дальше нужно проверить какой ток стабилизирует стабилизатор. Для проверки потребуется амперметр или миллиамперметр. Прибор нужно подключить в разрыв любого из проводов питания, подать питающее напряжение, оно, кстати, должно быть больше чем типовое питание светодиодов. Лучше использовать источник питания с возможностью регулировки выходного напряжения. Подключаем, регулируем, смотрим.

В определённый момент времени ток через стабилизатор перестанет меняться – это и будет током стабилизации. Дальнейшее увеличение напряжения ничего не изменит, разве что добавит разогрев транзистора VT2. Нужно понимать, что всё избыточное напряжение будет выделяться на транзисторе VT2 в качестве тепла. Если ток стабилизации получился таким какой нужен значит подбор шунта закончен, если же ток отличается от нужного значения в большую сторону – увеличиваем сопротивление шунта, в меньшую – уменьшаем.

О печатной плате.

Печатную плату разрабатывал под SMD компоненты в программе P-CAD 2006. Размеры платы – 37x18мм, рисунок 3. Вы можете разработать свою печатную плату и прислать мне файл для размещения на сайте.

Печатная плата стабилизатора тока на полевом транзисторе

Рисунок 3.

О деталях.

Перечень деталей, необходимых для сборки стабилизатора тока, свёл в таблицу 1.

Таблица1 – перечень компонентов.

Позиционное обозначение

Наименование

Аналог/замена

R1

Резистор 10к.

SMD типоразмер 0805

R2-R6

Резисторы шунта.

SMD типоразмер 1206

VD1

Стабилитрон 9,1В.

Корпус SOD80

VT1

Транзистор биполярный BC846. Структура – n-p-n.

Корпус SOT23.

VT2

Транзистор полевой P0903BDG. Структура - n-канальный.

Корпус DPAK

Резюмирую. Во всех моих разработках со светодиодами обязательно есть стабилизатор тока. Он или простой, как в тот, что описан в статье или на операционном усилителе. Светодиоды обычно подключаю параллельно или последовательно-параллельно, всё зависит от конкретной задачи. В этой же статье рассказал, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе. Постарался объяснить, чем отличается стабилизатор напряжения от стабилизатора тока для светодиодов и что лучше. Надеюсь у меня получилось. Привёл принципиальную схему стабилизатора тока и печатную плату. Все файлы можно скачать с сайта. Приятных разработок!

Ну и фото напоследок.

Печатная плата стабилизатора тока фото

Стабилизатор тока и светодиоды фото

Стабилизатор тока и светодиоды фото

Крылья ангела со светодиодами фото

Печатная плата стабилизатора тока(8шт) фото

Стабилизатор тока и светодиоды фото

Стабилизатор тока и светодиоды фото

Оформление костюмов светодиодами фото

Оформление костюмов светодиодами фото

Печатная плата с двумя  стабилизаторами токов для костюмов Мелифисенты фото

Оформление костюмов Мелифисенты светодиодами фото

BC846 datasheet.

P0903BDG datasheet.

Архив с проектом.

Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе 13В (IRLR2905)

При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор,

Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис. 3.28.0. Со вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение около 13 В (эффективное значение) поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр. На конденсаторах фильтра оно равно 16 В. Это напряжение поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор.

Часть выходного напряжения через делитель R2, R3 подается на вход микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе мощного транзистора, т.е. частично закрывая его, и, таким образом, устройство входит в режим стабилизации. Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к выпрямительному мосту (рис. 3.28.6). В этом случае напряжение на конденсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2 будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при максимальном токе.

При необходимости плавной регулировки выходного напряжения постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроенным резистором.

В стабилизаторе в качестве регулирующего элемента применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечивает ток до 30 А при температуре корпуса до 100°С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5...3 В. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.

Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (импортный аналог TL431). Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы — MJ1T, С2-33, диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока. Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможностей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод.

Налаживание сводится к установке требуемого значения выходного напряжения. Надо обязательно проверить устройство на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов. Для этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам CI, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ с выводами минимальной длины. Размещаются эти конденсаторы как можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме DA1.

Печатная плата устройства приведена на рис. 3.29. Эта плата рассчитана на установку малогабаритных деталей в корпусах для поверхностного монтажа, в том числе и микросхема КР142ЕН19 требует замены на импортный аналог в корпусе SO-8.

В случае, если полевой транзистор найти не удалось, стабилизатор можно выполнить по другой схеме (рис. 3.30), на мощных биполярных транзисторах, с использованием той же микросхемы. Правда, максимальный ток нагрузки у этого варианта стабилизатора не более 3...4 А. Для повышения коэффициента стабилизации применен стабилизатор тока на полевом транзисторе, в качестве регулирующего элемента применен мощный составной транзистор. Трансформатор должен обеспечивать на вторичной обмотке напряжение не менее 15 В при максимальном токе нагрузки.

Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе

Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе

И. НЕЧАЕВ, г. Курск

В статье описан аналоговый стабилизатор напряжения для блока питания повышенной мощности. Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор.

При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, "усиленные" одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор.

Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.1. В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечиваетток до 30 А при температуре корпуса до 100 °С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5...3 В [1]. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.

Stabilizator-napryajeniya-na-mownom-polevom-tranzistore-1

Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431). Ее назначение, устройство и параметры подробно описаны в статье [2]. Работает стабилизатор (рис. 1) следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13 В (эффективное значение). Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе большой емкости (обычно несколько десятков тысяч микрофарад) выделяется постоянное напряжение около 16 В.

 

Оно поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор. Часть выходного напряжения через делитель R2R3 подается на вход микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления ву микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе мощного транзистора, т. е. частично закрывая его, и устройство входит в режим стабилизации. Конденсатор СЗ ускоряет выход стабилизатора на рабочий режим. Значение выходного напряжения можно установить в пределах от 2,5 до 30 В подбором резистора R2, его значение может изменяться в широких пределах. Конденсаторы С1, С2 и С4 обеспечивают устойчивую работу стабилизатора.

Для описанного варианта стабилизатора минимальное падение напряжения на регулирующем мощном транзисторе VT1 составляет 2,5...3 В, хотя потенциально этот транзистор может работать при напряжении сток-исток, близком к нулю. Обусловлен данный недостаток тем, что управляющее напряжение на затвор поступает из цепи стока, поэтому при меньшем значении падения напряжения на нем транзистор открываться не будет, ведь на затворе открытого транзистора должно быть положительное напряжение относительно истока.

Чтобы уменьшить падение напряжения на регулирующем транзисторе, цепь его затвора целесообразно питать от отдельного выпрямителя с напряжением на 5...7 В больше, чем выходное напряжение стабилизатора. Если нет возможности сделать дополнительный выпрямитель, то в устройство можно ввести дополнительный диод и конденсатор (рис. 2). Эффект от такой простой доработки может быть большим. Дело в том, что напряжение, поступающее на сток транзистора, является пульсирующим, имеет значительную переменную составляющую, которая увеличивается при увеличении потребляемого тока. Благодаря диоду VD2 и конденсатору С5 напряжение на затворе будет примерно равно пиковому значению пульсирующего, т.е. может быть на несколько вольт больше, чем среднее или минимальное. Поэтому стабилизатор оказывается работоспособным при меньшем среднем напряжении сток-исток.

Stabilizator-napryajeniya-na-mownom-polevom-tranzistore-2

Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к выпрямительному мосту (рис. 3). В этом случае напряжение на конденсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2 будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при максимальном токе. При необходимости плавной регулировки выходного напряжения постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроечным резистором. Значение выходного напряжения можно определить по формуле Uвых = 2,5(1+R2/R3). В устройстве допустимо применить подходящий транзистор из списка в вышеприведенном справочном листке, желательно выделенный желтым цветом. Если использовать, к примеру, IRF840, то минимальное значение управляющего напряжения на затворе будет составлять 4,5...5 В. Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы — МЛТ, С2-33, Р1-4. Диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока.

Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможностей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод. Примененный транзистор предназначен для установки на радиатор с помощью пайки. В этом случае целесообразно использовать промежуточную медную пластину толщиной несколько миллиметров, к которой припаивают транзистор и на которой можно установить остальные детали (рис. 4). Затем, после окончания монтажа, пластину можно разместить на радиаторе. Пайки при этом уже не требуется, поскольку пластина будет иметь большую площадь теплового контакта с радиатором.

Stabilizator-napryajeniya-na-mownom-polevom-tranzistore-3

Если применить для поверхностного монтажа микросхему DA1 типа~П_431С, резисторы типа Р1 -12 и соответствующие чип-конденсаторы, то их можно разместить на печатной плате (рис. 5) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Плату припаивают к выводам транзистора и приклеивают к упомянутой медной пластине клеем. В качестве такой пластины можно использовать, например, корпус с фланцем от испорченного мощного биполярного транзистора, скажем, КТ827, применив при этом навесной монтаж.

Налаживание стабилизатора сводится к установке требуемого значения выходного напряжения. Надо обязательно проверить устройство на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов. Для этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам С1, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ с выводами минимальной длины. Размещаются эти конденсаторы как можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме DA1.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, № 5, с. 45.
  2. И. Нечаев. Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. - Радио, 2003, № 5, с. 53,54.
Схема. Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе

Схема Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе 1
      На основе мощных переключательных полевых транзисторов [1] можно построить линейные стабилизаторы напряжения. Подобное устройство было ранее описано в [2]. Немного изменив схему, как показано на рис. 1, можно улучшить параметры описанного стабилизатора, существенно (в 5…6 раз) уменьшив падение напряжения на регулирующем элементе, в качестве которого применен транзистор IRL2505L. Он имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,008 Ом), обеспечивает ток до 74 А при температуре корпуса 100 °С, отличается высокой крутизной характеристики (59 А/В). Для управления им требуется небольшое напряжение на затворе (2,5…3 В). Предельное напряжение сток—исток — 55 В, затвор—исток — ±16 В, мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 200 Вт.

      Подобно современным микросхемным стабилизаторам, предлагаемый модуль имеет три вывода: 1 — вход, 2 — общий, 3 — выход. В качестве управляющего элемента применена микросхема DA1 — параллельный стабилизатор напряжения КР142ЕН19 (TL431). Транзистор VT1 выполняет функцию согласующего элемента, а стабилитрон VD1 обеспечивает стабильное напряжение для его базовой цепи. Значение выходного напряжения можно рассчитать по формуле
Uвых=2,5(1+R5/R6).
Схема Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе 2      Выходное напряжение регулируют, изменяя сопротивление резистора R6. Конденсаторы обеспечивают устойчивую работу стабилизатора. Устройство работает следующим образом. При увеличении выходного напряжения повышается напряжение на управляющем входе микросхемы DA1, в результате чего ток через нее увеличивается. Напряжение на резисторе R2 увеличивается, а ток через транзистор VT1 уменьшается. Соответственно напряжение затвор—исток транзистора VT2 уменьшается, вследствие чего сопротивление его канала возрастает. Поэтому выходное напряжение уменьшается, восстанавливаясь до прежнего значения.
Схема Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе 3
      Регулирующий полевой транзистор VT2 включен в минусовый провод, а управляющее напряжение поступает на него с плюсового провода. Благодаря такому решению стабилизатор способен обеспечить ток нагрузки 20…30 А, при этом входное напряжение может быть всего на 0,5 В больше выходного. Если предполагается использовать модуль при входном напряжении более 16 В, то транзистор VT2 необходимо защитить от пробоя с помощью маломощного стабилитрона с напряжением стабилизации 10…12 В, катод которого подключают к затвору, анод — к истоку.

      В устройстве можно применить любой n-канальный полевой транзистор (VT2), подходящий по току и напряжению из списка, приведенного в [1], желательно выделенный желтым цветом. VT1 — КТ502, КТ3108, КТ361 с любыми буквенными индексами. Микросхему КР142ЕН19 (DA1) допустимо заменить на TL431. Конденсаторы — К10-17, резисторы — Р1-4, МЛТ, С2-33.
      Схема подключения модуля стабилизатора приведена на рис. 2.

      При большом токе нагрузки на транзисторе VT2 рассеивается большая мощность, поэтому необходим эффективный теплоотвод. Транзисторы этой серии с буквенными индексами L и S устанавливают на теплоотвод с помощью пайки. В авторском варианте в качестве теплоотвода и одновременно несущей конструкции применен корпус от неисправного транзистора КТ912, КП904. Этот корпус разобран, удалена его верхняя часть так, что осталась позолоченная керамическая шайба с кристаллом транзистора и выводами-стойками. Кристалл аккуратно удален, покрытие облужено, после чего к нему припаян транзистор VT2. К покрытию шайбы и выводам транзистора VT2 припаяна печатная плата из двусторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 3). Фольга на обратной стороне платы целиком сохранена и соединена с металлизацией шайбы (стоком транзистора VT2) После налаживания и проверки модуля стабилизатора плата приклеена к корпусу. Выводы 1 и 2 — площадки на печатной плате, а вывод 3 (сток транзистора VT2) — металлический вывод-стойка на керамической шайбе.
Схема Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе 4
      Если применить детали для поверхностного монтажа: микросхему TL431CD (рис. 4), транзистор VT1 КТ3129А-9, транзистор VT2 IRLR2905S, резисторы Р1-12, то часть их можно разместить на печатной плате, а другую часть — навесным монтажом непосредственно на керамической шайбе корпуса. Внешний вид собранного устройства показан на рис. 5. Модуль стабилизатора напряжения не имеет гальванической связи с основанием (винтом) корпуса, поэтому его можно непосредственно разместить на теплоотводе, даже если он соединен с общим проводом питаемого устройства.
Схема Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе 5
      Также допустимо использовать корпус от неисправных транзисторов серий КТ825, КТ827. В таком корпусе кристаллы транзистора прикреплены не к керамической, а к металлической шайбе. Именно к ней, предварительно удалив кристалл, припаивают транзистор VT2. Остальные детали устанавливают аналогично. Сток транзистора VT2 в этом случае соединен с корпусом, поэтому модуль можно непосредственно установить на теплоотвод, соединенный с минусовым проводом питания нагрузки.
      Налаживание устройства сводится к установке требуемого выходного напряжения подстроечным резистором R6 и к проверке отсутствия самовозбуждения во всем интервале выходного тока. Если оно возникнет, его нужно устранить увеличением емкости конденсаторов.

ЛИТЕРАТУРА
1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, № 5, с. 45.
2. Нечеев И. Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе. — Радио, 2003, № 8. с. 53, 54.

И. НЕЧАЕВ, г. Курск
«Радио» №2 2005г.

Похожие статьи:
ПОВЫШАЮЩИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Импульсный источник питания на однопереходном транзисторе
Регулируемый стабилизатор напряжения с ограничением по току
Мощный стабилизатор двухполярного напряжения для УМЗЧ

Post Views: 3 698

Series Pass »Электроника Примечания

Серийный или последовательный регулятор является наиболее широко используемой формой стабилизатора напряжения, используемого в линейных источниках питания.


Схемы линейного электропитания Учебник для начинающих и учебник Включает: Шунт-регулятор Регулятор серии Ограничитель тока Регуляторы серии 7805, 7812, & 78 **

Смотри также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Спецификации блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


Регулятор последовательного напряжения или, как его иногда называют, регулятор последовательного прохода является наиболее часто используемым подходом для обеспечения окончательного регулирования напряжения в линейном регулируемом источнике питания.

Серийный линейный регулятор обеспечивает высокий уровень производительности, особенно когда требуется низкий уровень шума, пульсации и переходные процессы в регулируемом выходе.

Существует большое разнообразие схем, использующих дискретные электронные компоненты, которые обеспечивают линейное регулирование с помощью элемента последовательного прохода, и в дополнение к этому практически все интегральные микросхемы линейного регулирования используют этот подход.

Это означает, что существует множество вариантов для последовательных регуляторов напряжения, которые открываются при разработке схемы электронного источника питания.

Основы стабилизатора напряжения серии

В последовательном регуляторе напряжения или последовательном регуляторе напряжения используется переменный элемент, размещенный последовательно с нагрузкой. Изменяя сопротивление последовательного элемента, падение напряжения на нем можно варьировать, чтобы гарантировать, что напряжение на нагрузке остается постоянным.

Block diagram of a series voltage regulator - this basic concept is used in most linear power supplies Блок-схема последовательного стабилизатора напряжения

Преимущество последовательного регулятора напряжения состоит в том, что количество потребляемого тока эффективно соответствует нагрузке, хотя часть будет потребляться любой схемой, связанной с регулятором.В отличие от шунтирующего стабилизатора напряжения, последовательный стабилизатор не потребляет полный ток, даже когда нагрузка не требует тока. В результате регулятор напряжения серии значительно эффективнее.

Вместо того, чтобы потреблять ток, который не требуется нагрузке для поддержания напряжения, он понижает разницу напряжения между входным напряжением и требуемым стабилизированным напряжением.

Для поддержания достаточного уровня регулирования и подавления шума и переходных процессов, которые могут быть на входящем напряжении, линейные линейные стабилизаторы напряжения должны сбрасывать значительное напряжение.Многим высококачественным, малошумящим и пульсирующим стабилизаторам напряжения требуется несколько вольт на последовательном элементе регулятора. Это означает, что в этом компоненте могут рассеиваться значительные уровни мощности, и для устройства последовательного регулирования, а также для источника питания в целом требуются хорошие теплоотвод и возможность отвода тепла.

Несмотря на то, что последовательный регулятор значительно более эффективен, чем шунтирующий, он значительно менее эффективен, чем импульсный источник питания. Эффективность последовательного стабилизатора напряжения и любых линейных источников питания, использующих их, будет зависеть от нагрузки и т. Д., Но часто достигаются уровни эффективности менее 50%, тогда как импульсные источники питания могут достигать уровней, превышающих 90%.

Регуляторы напряжения серии

имеют относительно низкий уровень эффективности по сравнению с источником питания в режиме переключения, но они обладают преимуществами простоты, а также на их выходе отсутствуют пики переключения, наблюдаемые на некоторых источниках питания с переключением, хотя SMPS улучшаются и производительность из многих в наше время исключительно хорош.

Простой регулятор напряжения эмиттерного повторителя

Конструкция электронной схемы для простого транзисторного эмиттерного стабилизатора напряжения очень проста.Эта схема не широко используется сама по себе в линейном источнике питания, но может использоваться в другом оборудовании для обеспечения понижающего напряжения и т. Д. От шины высокого напряжения.

Basic series regulator using a zener diode and emitter follower Основной регулятор серии с использованием стабилитрона и эмиттера

В схеме используется однопроходный транзистор в форме конфигурации следящего элемента эмиттера и один стабилитрон или другой диод с регулятором напряжения, управляемый резистором от нерегулируемого источника питания.

Это обеспечивает простую форму системы обратной связи, обеспечивающую поддержание напряжения Зенера на выходе, хотя снижение напряжения равно напряжению на контакте базового эмиттера - 0.6 вольт для кремниевого транзистора.

Разработать схему регулятора напряжения с последовательным проходом очень просто. Зная максимальный ток, требуемый нагрузкой, можно рассчитать максимальный ток эмиттера. Это достигается путем деления тока нагрузки, то есть тока эмиттерного транзистора, на - или Гц транзистора.

Стабилитрону обычно требуется минимум около 10 мА для того, чтобы маленький стабилитрон сохранял регулируемое напряжение.Затем следует рассчитать резистор, чтобы обеспечить базовый ток привода и минимальный ток стабилитрона, исходя из знания нерегулируемого напряжения, напряжения стабилитрона и требуемого тока. [(Нерегулируемое напряжение - напряжение Зенера) / ток]. Небольшой запас должен быть добавлен к току, чтобы обеспечить достаточное пространство для запаса при нагрузке, и, следовательно, транзисторная база принимает полный ток.

Мощность рассеивания мощности для стабилитрона следует рассчитывать для случая, когда ток нагрузки, а следовательно, и базовый ток равен нулю.В этом случае стабилитрон должен принимать полный ток, передаваемый последовательным резистором.

Иногда конденсатор может быть установлен через стабилитрон или опорный диод напряжения, чтобы помочь удалить шум и любые переходные напряжения, которые могут возникнуть.

Выходная выборка

Простая схема регулятора напряжения с последовательным эмиттером напрямую сравнивает выход с опорным напряжением. Таким образом, выходное напряжение было равно эталонному, игнорируя падение напряжения на базовом эмиттере.

Однако можно улучшить работу регулятора напряжения путем выборки доли выходного напряжения и сравнения ее с эталонной. Для этой функции можно использовать дифференциальный усилитель, такой как операционный усилитель. Если это сделано, то выходное напряжение становится больше, чем опорное напряжение в качестве обратного отрицательного в цепи схватках, чтобы держать два сравниваемых напряжений одинаковы.

Если, например, опорное напряжение 5 вольт, и отбор проб или потенциальный делитель обеспечивает 50% от выходного напряжения, то выходное напряжение будет поддерживаться на 10 вольт.

 Series pass voltage regulator sampled output - a differential amplifier compares the reference and sampled output Серийный проходной регулятор напряжения с дискретным выходом

Деление потенциала или выборка могут быть сделаны переменными, и, таким образом, выходное напряжение можно отрегулировать до требуемого значения. Обычно этот метод используется только для небольших корректировок, как уровень минимальной мощности, полученного этим способом, является выходным сигналом, равного опорного напряжения.

Следует помнить, что использование потенциального делителя приводит к снижению усиления контура обратной связи.Это приводит к снижению коэффициента усиления контура и, тем самым, к снижению эффективности регулирования. Обычно имеется достаточное усиление контура, чтобы это не было основной проблемой, за исключением случаев, когда дискретизируется только очень небольшая часть выходного сигнала.

Также следует позаботиться о том, чтобы напряжение на выходе не увеличивалось до уровня, при котором регулятор не имеет достаточного падения напряжения для достаточного регулирования выходного напряжения.

Регулятор прохода серии

с обратной связью

Чтобы обеспечить улучшенные уровни производительности по сравнению с тем, который обеспечивается простым повторителем эмиттера, можно добавить более сложную сеть обратной связи в схему регулятора напряжения.Это достигается путем выборки выходного сигнала, сравнения его с эталоном и последующего использования дифференциального усилителя некоторой формы для обратной связи по разнице для исправления ошибок.

Возможно использовать простую двухтранзисторную схему для последовательного регулятора с измерением напряжения и обратной связью. Хотя довольно просто использовать операционный усилитель, который обеспечит более высокий уровень обратной связи и, следовательно, лучшее регулирование, эти две транзисторные схемы хорошо иллюстрируют принципы.

Simple two transistor series pass regulator circuit Простая двухтранзисторная последовательная схема проходного стабилизатора

В этой схеме TR1 образует последовательный транзистор. Второй транзистор TR2 действует как дифференциальный усилитель, подавая напряжение ошибки между опорным диодом и измеренным выходным напряжением, которое является пропорцией выходного напряжения, установленного потенциометром. Резистор R1 обеспечивает ток для коллектора TR2 и опорного напряжения диода ZD1.

Источник опорного напряжения

Любой линейный регулятор напряжения может быть таким же хорошим, как эталон напряжения, который используется в качестве основы для сравнения в системе.Хотя теоретически можно использовать батарею, это не подходит для большинства применений. Вместо этого ссылки на основе стабилитронов почти повсеместно используются.

В интегральных схемных регуляторах и эталонах используются сложные встроенные комбинации транзисторов и резисторов для получения температурных и точных эталонных источников напряжения.

Опорное напряжение должно быть приводится в движение от нестабилизированного источника. Это не может быть взято из регулируемого выхода, поскольку есть проблемы запуска.При запуске нет выхода, и, следовательно, выход задания будет нулевым, и он будет поддерживаться до запуска задания.

Reference source for series pass voltage regulator Упрощенный эталонный источник для последовательного регулятора напряжения

Часто выходной сигнал от эталонного источника подается через делитель потенциала. Это не только снижает выходное напряжение, которое обычно очень полезно, но также позволяет добавлять конденсатор к выходу, чтобы помочь устранить любые пульсации или шумы, которые могут присутствовать. Пониженное напряжение также полезно, потому что минимальное выходное напряжение определяется опорным напряжением.

Регуляторы напряжения серии low drop

Одним из соображений любого регулятора является напряжение, которое должно быть размещено на элементе последовательного прохода. Часто для линейных регуляторов для достижения наилучшего регулирования и подавления шума требуется значительный перепад поперечного проходного элемента. Например, линейный регулятор с выходным напряжением 12 вольт может быть рассчитан на входное напряжение 18 вольт или более.

Для любого линейного регулятора существует минимальное напряжение, которое требуется на последовательном элементе, прежде чем регулятор "выпадет".«Это падение напряжения наблюдается во многих интегральных схемах линейного регулятора.

В некоторых цепях важно иметь регулятор низкого выпадения. Если доступное входное напряжение не особенно высокое, важно иметь линейный стабилизатор с малым падением напряжения. Он должен хорошо регулировать, несмотря на ограниченное напряжение на нем.

Хотя схемы, показанные здесь, являются простыми транзисторными схемами, те же принципы используются в больших схемах, а также в интегральных схемах.Те же концепции последовательных регуляторов, а также схемы эталонных диодов, выборки и другие области используют одни и те же элементы.

Концепции, используемые здесь, используются в практически линейно регулируемых источниках питания, которые могут предложить очень хорошие уровни производительности. Линейные регулируемые источники питания больше и тяжелее, чем источники питания с переключаемым режимом, однако они имеют название «низкий уровень шума» и хорошее регулирование на выходе, без скачков, которые имеют некоторые переключающие источники питания.

Больше схем и схемотехники:
Основы операционного усилителя Операционные усилители Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтон Транзисторные схемы Полевые схемы Схема символов
Вернуться в меню «Схема». , ,

.

Цепи стабилизатора напряжения »Electronics Notes

- обзор основ цепей линейного и импульсного стабилизатора напряжения, используемых в электронных источниках питания.


Схемы блоков питания Учебник для начинающих и учебник Включает в себя:
Обзор электроники блока питания Линейный источник питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Спецификации блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


Регуляторы напряжения широко используются в цепях электропитания электроники.Они обеспечивают очень высокую степень регулирования и низкий уровень пульсаций, хотя их уровни эффективности намного ниже, чем у другой популярной формы регулятора, называемой регулятором режима переключения. Однако линейные регуляторы все еще используются в больших количествах из-за их относительной простоты и высокого уровня производительности.

Возможно изготовление цепей регулятора напряжения из обоих дискретных компонентов, а также возможность использования регуляторов ИС. Регуляторы IC позволяют достичь очень высоких уровней производительности, часто используя сравнительно небольшое количество компонентов, но часто для многих проектов можно использовать несколько доступных компонентов для создания совершенно адекватной схемы регулятора напряжения.

Основная концепция цепей стабилизатора напряжения

Несмотря на то, что существует множество различных схем стабилизаторов напряжения и регуляторов интегральных схем, основные концепции для этих схем подразделяются на одну из двух основных категорий:

    Регулятор серии
  • Параллельная или шунтирующая цепь регулятора.

Все цепи регулятора напряжения попадают в одну из этих категорий, хотя из двух наиболее распространенным типом цепей регулятора напряжения является последовательный регулятор.

В дополнение к тому, что регуляторы напряжения классифицируются как последовательные и шунтирующие, их также можно разделить на две другие категории в зависимости от режима работы:

  • Линейные регуляторы напряжения.
  • Импульсные регуляторы напряжения.

Широко используются как линейные, так и импульсные регуляторы. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, и поэтому выбор типа регулятора должен быть сделан в зависимости от предполагаемого применения.

Серия стабилизатора напряжения цепи

Схемы последовательного стабилизатора напряжения работают с использованием последовательного элемента управления, такого как биполярный транзистор или полевой транзистор. Основа работы схемы основана на управлении проводимостью этого последовательного элемента управляющим напряжением. Если напряжение на выходе имеет тенденцию к росту, то это будет обнаружено, и управляющее напряжение будет отрегулировано для уменьшения проводимости последовательного элемента, что приведет к росту напряжения на последовательном элементе.Поскольку последовательный элемент и нагрузка образуют цепь делителя потенциала, любое увеличение напряжения на последовательном элементе управления приведет к падению напряжения на нагрузке.

Аналогичным образом, если напряжение на нагрузке имеет тенденцию падать слишком низко, то это будет обнаружено, управляющее напряжение для последовательного элемента будет затем вызывать повышение проводимости последовательного элемента, и напряжение на нагрузке будет поддерживаться.

Это типичная форма системы отрицательной обратной связи.Управляющее напряжение должно иметь эталон, с которым можно сравнить выход. Это часто обеспечивается опорного напряжения схемы, основанной вокруг стабилитрона. Выходное напряжение с регулятора берется, часто через делитель потенциала, и сравнивается с опорным напряжением, а напряжение ошибки возвращается в качестве управляющего напряжения для изменения проводимости элемента последовательного управления.

Можно изменить выходное напряжение, изменив величину, на которую делится выход.Поместив переменный резистор в делитель потенциала, можно изменить напряжение, которое сравнивается с опорным напряжением. Это, в свою очередь, изменит выходное напряжение в цепи регулятора напряжения.

Схема стабилизатора напряжения шунта

Как видно из названия, шунтирующий регулятор напряжения работает параллельно с нагрузкой, а не последовательно с ней. Используя устройство постоянного тока в форме, которое может быть таким же простым, как резистор, оно работает параллельно с нагрузкой, шунтированием или поглощением тока, так что напряжение на нагрузке остается неизменным.

В простейших формах шунтирующих регуляторов используются устройства постоянного напряжения, такие как стабилитроны. Эти схемы используют последовательный резистор, чтобы обеспечить действие ограничения тока, и стабилитрон помещается между резистором и землей параллельно с нагрузкой. Поскольку стабилитрон поддерживает постоянное напряжение, а колебания тока от нагрузки не будут вызывать (значительных) изменений напряжения, поскольку диод будет поддерживать постоянное напряжение, принимая любые изменения тока. Естественно, есть и другие, более сложные формы шунтирующего регулятора, но версия с стабилитроном является самой простой и простой.

Линейный регулятор напряжения

Схема линейного регулятора напряжения - это схема, в которой проводимость последовательного элемента регулятора изменяется линейно, чтобы обеспечить поддержание требуемого напряжения на выходе. Таким образом, выходное напряжение поддерживается настолько точно, насколько это возможно, и получается самый чистый выход.

Хотя схема линейного стабилизатора напряжения обеспечивает очень высокий уровень производительности с точки зрения шума, пульсации и регулирования, этот тип схемы неэффективен.Последовательный стабилизирующий элемент требует, чтобы на него было пропущено значительное напряжение, чтобы он мог поддерживать требуемые высокие уровни шума и пульсации. Последовательный регуляторный элемент должен рассеивать значительные уровни мощности в зависимости от требуемой мощности. Это означает, что эти блоки питания могут быть большими и тяжелыми.

Импульсный регулятор напряжения

В отличие от линейных регуляторов, в которых последовательный элемент изменяется линейно, последовательный элемент в переключающих регуляторах имеет только два состояния - включено и выключено.Регулятор работает, заряжая большой конденсатор на выходе. Когда напряжение падает, поскольку заряд используется для питания нагрузки, последовательный регулятор включается. Как только он достиг необходимого напряжения, он снова выключается. При наличии достаточно большого накопительного конденсатора на выходе шипы переключения снимаются в основном.

Преимущество переключающих регуляторов заключается в их гораздо более высоком уровне эффективности, который они могут предложить. Последовательный элемент рассеивает очень мало энергии при включении или выключении.В результате эти источники питания не только очень эффективны, но также могут быть сделаны намного меньше. Проблема в том, что на выходе всегда присутствуют пики переключения, а уровень общего шума на выходе выше, чем у линейных регуляторов. Однако они вполне подходят для многих приложений и в результате они очень широко используются.

Резюме

Линейные регуляторы напряжения очень широко используются в электронных схемах. С цепями, работающими на высоких скоростях и требующими точного обслуживания шин питания, цепи стабилизатора напряжения используются для обеспечения питания для большинства цепей.

Больше схем и схемотехники:
Основы операционного усилителя Операционные усилители Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтон Транзисторные схемы Полевые схемы Схема символов
Возврат в меню схемы. , ,

.

Транзисторная коммутационная схема и ее теория

Горячие подсказки: слово в этой статье - около 3500, а время чтения - около 18 минут.

Резюме

Транзисторная коммутационная цепь (работающая в состоянии насыщения) является обычным явлением в современных приложениях проектирования схем. Классические 74LS, 74ALS и другие интегральные схемы используют транзисторные коммутационные схемы внутри, но у них есть только общие возможности вождения.Схема переключения транзистора разделена на две категории: одна - классическая схема переключения транзисторов TTL, другая - схема переключения труб MOS. Эта статья покажет вам знания о схеме переключения транзисторов, включая схему переключения транзисторов TTL; Схема управления зуммером - пассивный зуммер; и т. д.

Артикул ядра Конструкция транзисторной коммутационной схемы и ее теория Категория Схема
Английское имя Схема коммутации транзисторов


Каталоги

Каталоги

I.Транзисторная схема переключения

III. Схема управления зуммером - пассивный зуммер

4,3 A Трубка регулятора напряжения и схема MOS Трубка регулятора напряжения

II.TTL транзисторная схема переключения

IV.IO Управляющий выключатель питания включен - Используйте транзистор и трубку MOS

В.Преобразование уровня сигнала

2,1 цепи заземления эмиттера

4.1 Через IO-вывод для управления питанием

5.1 Базовый транзисторный переключатель для улучшения схемы

2.2 Излучатель следует за цепью переключателя

4.2 Две трубки MOS 3401

5.2 Ускоряющий конденсатор


Введение

II.Транзисторная схема переключения

Транзисторная коммутационная цепь (работающая в состоянии насыщения) является обычным явлением в современных приложениях проектирования схем. Классические 74LS, 74ALS и другие интегральные схемы используют транзисторные коммутационные схемы внутри, но у них есть только общие возможности вождения.Схема переключения транзистора разделена на две категории: одна - классическая схема переключения транзисторов TTL, другая - схема переключения труб MOS.

II.TTL транзисторная схема переключения

Схема переключения транзисторов TTL в соответствии с способностью возбуждения делится на схему переключения слабого сигнала и схему переключения мощности. По типу подключения транзистор делится на землю эмиттера (транзистор PNP подключен к источнику питания), а стрелок следует схеме переключателя.

2,1 цепи заземления эмиттера

Базовая схема, расположенная выше, немного дальше от фактической расчетной схемы: происходит переход из включенного состояния в выключенное из-за накопления основного заряда транзистора (когда транзистор выключен, высвобождение основного заряда замедляется из-за наличие R1, поэтому Ic не будет сразу превращаться в ноль). Другими словами, цепь заземления эмиттера имеет время выключения. Его нельзя напрямую применить к высокочастотному переключателю.

Объяснение: Когда транзистор внезапно включается (внезапно скачет сигнал IN), C1 на мгновение вызывает короткое замыкание, которое обеспечивает транзистор током базы быстро, тем самым ускоряя проводимость транзистора. Когда транзистор внезапно отключается (сигнал IN внезапно отключается), C1 включается мгновенно, обеспечивая путь с низким импедансом для разряда основного заряда, тем самым ускоряя отключение транзистора. Значение C обычно составляет от десятков до сотен скин-методом. R2 в цепи должен гарантировать, что транзистор остается в выключенном состоянии, когда отсутствует высокий вход IN.R4 должен гарантировать, что транзистор остается выключенным, когда нет низкого входа IN. R1 и R3 используются в ограничении тока базы.

Объяснение: Поскольку Vf диода TVS на 0,2–0,4 В меньше, чем Vbe, большая часть тока базы течет от диода, а затем от транзистора, и заземляется при включении транзистора, так что ток течет к базе. Транзистор мал, накапливая меньше заряда. Когда транзистор выключен (сигнал IN внезапно скачет), разрядившийся заряд становится меньше, процесс выключения естественным образом ускоряется.

В реальной конструкции схемы нам нужно рассмотреть транзистор Vceo, Vcbo для удовлетворения давления и транзистор для удовлетворения потребляемой мощности коллектора. Используя ток нагрузки и hfe (чтобы вычислить минимальное значение hfe для транзистора), вычислите базовое сопротивление (базовый ток должен оставаться в 0,5-1 раза больше допустимого значения). Обратите внимание, что специальный диод обратного выдерживает напряжение.

2.2 Излучатель следует за цепью переключателя

Объяснение: Преимущества следования излучателя - скорость переключения.Он может быть использован при переключении высокочастотных сигналов. R2 не может быть слишком большим, цепь чувствительна к помехам. Конечно, он не может быть слишком маленьким, или потерял предыдущий потенциал диска. База не нуждается в токоограничивающем резисторе, поскольку ток нагрузки, деленный на hfe, является током базы, транзистор будет автоматически принимать такой большой ток от старших.

Цепь выключателя питания

Вышеупомянутая схема переключателя подходит для переключателя с низким энергопотреблением.когда ток нагрузки больше, есть два способа решить: во-первых, выбрать трубку с высоким разрешением, чтобы на предыдущем этапе обеспечивался базовый ток. Другой способ заключается в использовании Дарлингтона. Соедините две цепочки транзисторов вместе, поэтому hfe = hfe1 * hfe2, но также способствует обеспечению тока базы.

Примечание при использовании соединения Darlington: Разность потенциалов между базой и эмиттером составляет от 1,2 до 1,4 вольт. Падение напряжения на трубке, используемое для расчета рассеиваемой мощности коллектора трубки, больше не является его Vce (sat), а его Vbe, то есть 0.От 6 до 0,7 вольт.

Транзисторная схема переключения видео сайта:

Это видео о простой схеме транзисторного переключателя на основе биполярного транзистора, транзисторные переключатели

используется в различных радиоэлектронных приборов, аналоговых и цифровых сигнальных переключателей, автоматизации и мониторинга

систем, систем автоматического управления оборудованием, бытовой радио и ТВ техникой, а также во многих других устройствах.


Деталь

III. Схема управления зуммером - пассивный зуммер

Когда BUZZ находится под высоким напряжением, транзистор T1 (транзистор N-типа) включен, звучит зуммер. Роль R5 используется для текущего ограничения.

Следующая схема добавляет конденсатор C18 и обратный диод D2 для фильтрации и блокировки обратного хода. Напряжение обратного пробоя диода очень высокое.Общее низкое энергопотребление триодного напряжения очень низкое до 0,7 В. Ток также очень маленький, как правило, менее 1UA.

IV.IO Управляющий выключатель питания включен - Используйте транзистор и трубку MOS

MOS: одна из труб FET MOSFET, которая может быть преобразована в усиленный или обедненный, P-канал или N-канал. Но практическое применение - это только усовершенствованная трубка MOS с N-каналом и улучшенная трубка MOS с каналом P, то есть NMOS и PMOS.

Для этих двух усиленных MOS-трубок обычно используется NMOS с низким сопротивлением.Обычно применяется для питания от колдовства и с приводом от двигателя.

Условия проведения:

NMOS включается, когда Vgs больше определенного значения. PMOS включается, когда Vgs меньше определенного значения.

Потери при переключении:

Будь то NMOS или PMOS, после проводимости имеется сопротивление при включении, что приводит к неизбежным потерям. И теперь сопротивление МОП-транзистора обычно составляет десятки миллиом.

МОП трубка AO3401: полевой транзистор с усилением в P-канале

Условия проведения: как правило, не превышают -12 В может быть для AO3401.Ниже приведено сопротивление для разного падения давления:

Ниже приведена схема управления переключателем в инженерных приложениях.

4.1 Через IO-вывод для управления питанием

4.2 Две трубки MOS 3401

Ниже приведены две трубки MOS 3401 без добавления переключателя управления. Сразу после включения VDD равен входному напряжению. На данный момент вы можете получить власть двумя способами. Если у J5 нет входного напряжения, подайте питание от VBUS, выведите напряжение 5 В через F1.Следующая схема может заменить R10 переключателем, Q201 всегда включен, падение напряжения на внутреннем диоде составляет около 0,5 В.

Примечание: направление двух транзисторов разное, слева Q200 - S, справа - D. Q201, слева - D, справа - s.

Когда на J5 подается напряжение, Q200 включается, Q201 также соответствует условию проводимости, напряжение составляет 0,1 В.

Примечание: правая сторона VBUS отключена.

Ссылка

J5voltage

R11

R9

VDD

VBUS

J5 и VBUS

5.09

0

0,46

5,07

4,6

Только VBUS

4,21

0

0,38

4,21

4.51

Только J5

5,09

0

0,46

5,09

4,75

4,3 A Трубка регулятора напряжения и схема MOS Трубка регулятора напряжения

Описание:

VCC может поступать с левой стороны VDD5V_Control, а также может поступать от источника питания PS2 для рта Vpc_IN.VCC принимает тот, напряжение которого высокое.

Оригинальная схема:

Левый Vpc_IN питается от источника питания PS2, правый - от VCC.

Когда PS2 включается, а слева 5 В, справа около 4,5 В. Это может удовлетворить требования к напряжению машины, когда порт PS2 выключен, машина может работать должным образом.

Чтобы уменьшить падение напряжения на PS2, я решил принять следующую схему:

Когда на порт PS2 подается питание, включаются три трубки Q412, поэтому Q411 включается и VCC близко к Vpc_IN.В это время машина принимает напряжение порта PS2 (около 5 В). когда PS2 не подключен, ток не может течь от машины к порту PS2.

Используя вышеупомянутые параметры записи теста:

Напряжение на обоих концах регулятора напряжения

А (вход)

B

C

D (выход)

E

B текущий

3.41

5.14

1,73

.
Цепи ограничителя тока источника питания »Electronics Notes

Методы и схемы ограничения тока с использованием диодов и транзисторов для обеспечения функции ограничения тока для источников питания и других цепей.


Схемы линейного электропитания Учебник для начинающих и учебник Включает: Шунт-регулятор Регулятор серии Ограничитель тока Регуляторы серии 7805, 7812, & 78 **

Смотри также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Спецификации блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


Цепи ограничителя тока являются ключом к источникам питания, защищая их в случае короткого замыкания или других условий перегрузки.

Ввиду возможного повреждения источника питания в случае перегрузки, ограничители тока почти всегда устанавливаются и являются стандартной функцией, встроенной в ИС регулируемого источника питания.

Как следует из названия, схема ограничения тока ограничивает ток от регулируемого источника питания до максимальной величины, определяемой схемой, и, таким образом, можно избежать серьезного повреждения цепей, как источника питания, так и цепи, на которую подается питание. ,

Эти схемы в большей степени применимы к линейным источникам питания, хотя аналогичные методы считывания могут использоваться в импульсных источниках питания.

Linear power supply current limiting options

Виды ограничения тока

Как и в любой технологии и типе электронной схемы, есть несколько вариантов на выбор. То же самое относится и к ограничителям тока, которые используются в регулируемых источниках питания.

Существует два основных типа цепи ограничителя тока:

  • Ограничение постоянного тока: При использовании ограничения постоянного тока выходное напряжение сохраняется при увеличении тока до тех пор, пока не будет достигнута точка, где достигается максимум.В этот момент ток поддерживается на этом уровне, в то время как напряжение падает с увеличением нагрузки.

    Это самая основная форма ограничения тока, используемая в регулируемых источниках питания. Схема проста и использует всего несколько электронных компонентов, но она не уменьшает ток в случае короткого замыкания - он поддерживается на максимальном уровне, и это может привести к повреждению схемы.

    Одним из недостатков является то, что, когда начинает действовать ограничение тока, максимальный ток потребляется, но в этот момент выходное напряжение падает, а это означает, что последовательный транзистор в регулируемом источнике питания имеет повышенное напряжение на нем.Это увеличивает рассеиваемую мощность внутри устройства.

    В точке, где выходное напряжение почти равно нулю, максимальный ток, потребляемый через него, равен току полного входного напряжения от сглаживающих и выпрямительных цепей. Это не идеально, потому что на этапе проектирования электронных схем необходимо учесть это, требуя, возможно, более крупного последовательного транзистора, а также дополнительных возможностей радиатора, добавляя дополнительные затраты и размеры к регулируемому источнику питания.

  • Ограничение тока в обратном направлении: В этом типе ограничения тока, используемого в регулируемых источниках питания, выходное напряжение поддерживается до тех пор, пока ограничение тока не начнет действовать. В этот момент, а не просто ограничение тока, ток фактически начинает уменьшаться. Таким образом, ток уменьшается по мере увеличения перегрузки и, следовательно, уменьшается риск повреждения.

    Ограничение тока обратного хода в регуляторе напряжения снижает энергопотребление, поскольку при увеличении перегрузки ток уменьшается и общее энергопотребление падает, сохраняя теплоотвод последовательного транзистора в более разумных пределах.

    Хотя это немного сложнее в своем подходе, ограничение тока обратного хода может быть реализовано с использованием относительно небольшого количества электронных компонентов. Поскольку эта функция обычно включена в интегральные схемы регулируемого источника питания, дополнительные затраты на использование ограничения с обратной связью по сравнению с ограничением постоянного тока не заметны. Соответственно, в этих микросхемах практически всегда используется ограничение тока обратного хода.

    Ограничитель обратного складывания усложняет линейный источник питания, поскольку требует большего количества электронных компонентов, чем простой ограничитель постоянного тока.Существует также возможность состояния, известного как «блокировка» с неомическими устройствами, которые потребляют постоянный ток независимо от напряжения питания. Ограничитель тока с обратной связью может также включать временную задержку, чтобы помочь избежать проблемы блокировки.

Две разные формы ограничения тока линейного источника питания, как правило, используются в разных областях, фактический тип, используемый для любого конкретного применения, выбирается на этапе проектирования электронных схем проекта.

Базовая схема ограничения постоянного тока

Существует несколько схем, которые можно использовать для ограничения постоянного тока для защиты источника питания, но одна из самых простых схем использует только три электронных компонента: два диода и резистор.

Basic regulated power supply circuit with current limiting Простой регулируемый источник питания с ограничением тока

В цепи ограничителя тока источника питания используется чувствительный резистор, установленный последовательно с эмиттером выходного проходного транзистора. Два диода, размещенные между выходом схемы и базой проходного транзистора, обеспечивают действие по ограничению тока.

Когда цепь работает в нормальном рабочем диапазоне, на последовательном резисторе присутствует небольшое напряжение. Это напряжение плюс напряжение базового эмиттера транзистора меньше, чем падение двух диодных контактов, необходимое для включения двух диодов, чтобы они могли проводить ток.Однако по мере увеличения тока напряжение на резисторе также увеличивается.

Когда оно равно напряжению включения для диода, напряжение на резисторе плюс падение соединения базового эмиттера для транзистора равняется двум падениям диода, и в результате это напряжение появляется на двух диодах, которые начинают проводить. Это начинает тянуть напряжение на базе транзистора вниз, ограничивая тем самым ток, который может потребляться.

Схема этого диодного ограничителя тока для линейного источника питания особенно проста, и, соответственно, конструкция электронной схемы также очень проста.

Значение последовательного резистора можно рассчитать так, чтобы напряжение на нем возрастало до 0,6 В (напряжение включения для кремниевого диода), когда достигается максимальный ток. Однако всегда лучше убедиться в наличии некоторого запаса, ограничивая ток от простого регулятора источника питания до достижения абсолютного максимального уровня.

Двухтранзисторный линейный стабилизатор напряжения с ограничением тока

Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в линейные цепи электропитания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечивают более точно регулируемый выходной сигнал.Если точка измерения выходного напряжения берется после резистора, чувствительного к последовательному току, то падение напряжения на этом может быть исправлено на выходе.

Linear power supply circuit with feedback and current limiting Линейная цепь питания с обратной связью и ограничением тока

Транзисторная транзисторная ограниченная цепь

Цепь ограничения тока с обратной связью дает гораздо лучшую производительность, чем обычная ограниченная постоянная сила тока, используемая в более базовых источниках питания.

Linear power supply with foldback current limit Транзисторный линейный стабилизатор напряжения с ограничением тока в обратном направлении

В схеме с обратной связью используется еще несколько электронных компонентов, в том числе транзистор и несколько резисторов, но она обеспечивает гораздо лучшую защиту источника питания и схемы, на которую подается питание.

Схема работает, потому что, когда нагрузка увеличивается, увеличивающаяся пропорция напряжения между эмиттером и землей падает через резистор R3 - поскольку нагрузка становится меньше, эффект делителя потенциала означает, что больше напряжения падает на R3.

Точка достигается, когда транзистор Tr3 начинает включаться. Когда это происходит, оно начинает ограничивать ток.

Если сопротивление нагрузки становится меньше, то напряжение на R3 увеличивается, больше включается Tr3, и это дополнительно уменьшает ток, снижая уровень предоставленного тока.

Существует несколько уравнений, которые можно использовать для определения ключевых значений схемы, чтобы обеспечить требуемый максимальный ток для линейного регулятора напряжения, а также уровень тока обратного хода при коротком замыкании.

Для максимального тока от линейного стабилизатора напряжения:

я Максимум знак равно 1 р 3 ( ( 1 + р 1 р 2 ) В БЫТЬ + р 1 р 2 В Редж )

Для тока короткого замыкания линейного стабилизатора напряжения:

я Южная Каролина знак равно 1 р 3 ( 1 + р 1 р 2 ) В В

Отношение максимального тока к току короткого замыкания составляет:

я Максимум я Южная Каролина знак равно 1 + ( р 1 р 1 + р 2 ) В Редж В БЫТЬ

Где:
I макс. = максимальный ток регулятора напряжения до ограничения тока
В BE = напряжение для включения транзистора - обычно 0.6 В
В рег = выходное регулируемое напряжение
I SC = ток, подаваемый при наличии короткого замыкания.

Linear power supply foldback current limiting

Ввиду того, что точка чувствительности регулятора возникает после резистора, чувствительного к току, любое падение напряжения на резисторе не повлияет на выходное напряжение цепи, поскольку это будет компенсировано регулятором. (Предполагается, что на последовательном транзисторе достаточно напряжения для правильной регулировки.) Таким образом, резистор, чувствительный к току, не приведет к уменьшению выходного напряжения цепи регулятора источника питания.

Цепь ограничителя тока источника питания может быть встроена в различные схемы с использованием транзисторов и полевых транзисторов в качестве элемента последовательного прохода. Операционные усилители могут быть использованы в качестве дифференциальных усилителей с получением требуемого напряжения опорного диска для выходных устройств.

Основная проблема с ограничением тока в обратном направлении заключается в том, что оно не всегда хорошо работает с нелинейными нагрузками.Например, если бы он работал на лампе накаливания, где сопротивление в холодном состоянии намного ниже, чем в горячем, регулятор напряжения с ограничителем тока увидел бы очень низкое сопротивление и вошел бы в обратный склад, не позволяя лампа, чтобы нагреться и начать. Индуктивные нагрузки могут вызывать аналогичные проблемы - двигатели и т. Д. Имеют большой пусковой ток. Это означает, что основное ограничение тока обратного хода в большинстве случаев не подходит для этих типов нагрузки.

Ограничение тока является ключевой характеристикой всех источников питания.Поскольку электронные устройства остаются включенными почти постоянно и часто остаются без присмотра, такие функции безопасности, как ограничение тока, необходимы в линейных источниках питания, а также в импульсных источниках питания.

К счастью, ограничение тока легко реализовать и не требует включения множества дополнительных электронных компонентов, а если оно содержится в интегральной схеме, дополнительные расходы не заметны.

Больше схем и схемотехники:
Основы операционного усилителя Операционные усилители Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтон Транзисторные схемы Полевые схемы Схема символов
Вернуться в меню «Схема»., ,

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *