Схема регулируемого стабилизатора напряжения: Схемы стабилизаторов напряжения и тока

Схемы стабилизаторов напряжения и тока

  Стабилизированные источники питания необходимы для обеспечения независимости параметров электронного устройства от изменений питающего напряжения. Практически в любой современной аппаратуре имеется стабилизатор напряжения, а то и несколько. В таких устройствах часто применяются операционные усилители ( ОУ ), с помощью которых решить эту задачу просто и эффективно с точностью регулировки и стабильности в диапазоне 0,01…0,5 %, причём ОУ легко встраивать в традиционные стабилизаторы напряжения и тока.
Простейший стабилизатор напряжения представляет собой усилитель постоянного тока, на вход которого подано постоянное напряжение стабилитрона или часть его. Нагрузочная способность такого стабилизатора определяется силой максимального выходного тока ОУ.
Следящие стабилизаторы, как правило, работают на принципе сравнения опорного и выходного напряжений, усиления их разности и управления электропроводностью регулирующего транзистора.

   Стабилизатор по схеме Рис.1 выдаёт напряжение Uвых большее, чем опорное напряжение стабилитрона VD1, а стабилизатор Рис.2 – меньшее. Стабилизаторы питаются от одного источника. С помощью эмиттерного повторителя VT2 увеличивают ток нагрузки, в нашем примере – до 100 мА, но можно и более с составным повторителем на мощном транзисторе.

Транзистор VT1 защищает выходной транзистор VT2 от перегрузок по току, причём датчиком тока служит резистор R8 небольшого сопротивления, включённый в цепь эмиттера транзистора VT2. Когда падение напряжения на нём превысит Uб-э=0,6 В, откроется транзистор VT1 и зашунтирует эмиттерный переход транзистора VT2. При токах нагрузки до 10…15 мА резисторы R7, R8 и транзисторы VT1, VT2 можно не ставить. Отметим, что в стабилитронах по схемам на

    На Рис. 3а приведена схема подобного стабилизатора в котором ОУ включён таким образом, что он сам питается стабилизированным напряжением. Здесь дополнительно включены несколько элементов, улучшающих работу стабилизатора напряжения. Потенциал выхода ОУ DA1 смещён в сторону положительного напряжения с помощью стабилитрона VD3 и транзистора VT1. Выходной эмиттерный повторитель – составной ( VT2, VT3 ), а к базе защитного транзистора VT4 подключён делитель R4R5, что позволяет создать “падающую” характеристику ограничения тока перегрузки. Ток короткого замыкания не превышает 0,3 А.

Термокомпенсированный источник опорного напряжения выполнен на микросхеме К101КТ1А (DA2)

. Выходное напряжение стабилизатора, равное +15В, изменяется всего на 0,0002 % при изменении входного напряжения в пределах 19…30 В; при изменении тока нагрузки от нуля до номинального выходное напряжение падает лишь на 0,001%. В этом стабилизаторе подавление пульсаций входного напряжения частотой 100 Гц составляет 120 дБ. К достоинствам стабилизатора следует отнести также и то, что в отсутствии нагрузки потребляемый ток составляет около 10 мА. При скачкообразном изменении тока нагрузки выходное напряжение устанавливается с погрешностью 0,1% за время не более 5 мкс.

Практически нулевые пульсации напряжения на выходе может обеспечить стабилизатор по схеме Рис.4. Если движок переменного резистора R1 находится в верхнем (по схеме) положении, амплитуда пульсаций максимальна. По мере перемещения движка вниз амплитуда будет уменьшаться, так как напряжение пульсаций, поданное на инвертирующий вход ОУ через конденсатор С2, в противофазе складывается с выходным напряжением пульсаций. Примерно в среднем положении движка резистора R1 пульсации будут компенсированы.

В случае необходимости получения отрицательного выходного напряжения необходимо в качестве повторителя применить p-n-p транзистор, а также заземлить положительную шину питания ОУ. Но можно поступить по-другому, если в аппаратуре требуются стабилизированные напряжения разной полярности.

   На Рис.5 приведены две упрощённые схемы соединения стабилизаторов для получения выходных напряжения разного знака. В первом случае входная и выходная цепи имеют общую шину. Пусть, например, имеются только положительные стабилизаторы. Тогда в стабилизаторе по второй схеме можно применить, если оба канала по входным цепям гальванически развязаны, чтобы можно было заземлять положительный полюс нижнего (по схеме) стабилизатора. Источником опорного напряжения для одного из каналов служит стабилитрон, а для второго – выходное напряжение первого стабилизатора. Для этого необходимо включить делитель из двух резисторов между выводами +Uст и -Uст стабилизаторов и подвести напряжение средней точки делителя к неинвертирующему входу ОУ второго стабилизатора, заземлив инвертирующий вход ОУ. Тогда выходные напряжения двух стабилизаторов ( несимметричные в общем случае ) связаны и регулирование напряжений осуществляется одним переменным резистором.

В случае если необходимо иметь два питающих напряжения с заземлённой средней точкой, то можно применить активный делитель на ОУ с повторителями для увеличения нагрузочной способности (

Ключевые стабилизаторы напряжения зарекомендовали себя наилучшим образом с точки зрения экономичности, так как КПД таких устройств всегда высокий. Несмотря на их сложность по сравнению с линейными стабилизаторами, только за счёт уменьшения размеров теплоотводящего радиатора проходного транзистора ключевой стабилизатор позволяет уменьшить габариты регулируемого мощного источника питания в два – три раза. Недостаток ключевых стабилизаторов заключается в повышении уровня помех. Однако рациональное конструирование, и когда весь блок выполнен в виде экранированного модуля с расположенной непосредственно на теплоотводе мощного транзистора платой управления, позволяет свести помехи к минимуму. Устранить “пролезание” высокочастотных помех в нестабилизированный источник первичного питания и нагрузку можно путём включения последовательно радиочастотных дросселей, рассчитанный на постоянный ток 1…3 А. В ключевых стабилизаторах напряжения с успехом применяются интегральные компараторы.

   На Рис. 7 приведена схема релейного стабилизатора на базе микросхемы К554СА2. Здесь компаратор DA1 работает от источников напряжения +12 и -6 В. Эта комбинация образована подключением вывода 11 положительного питания DA1 к эмиттеру транзистора VT1 (+18 В), вывода 2 – к стабилитрону VD6 (примерно +6 В), вывода 6 отрицательного питания – к нулевому потенциалу общей шины. Опорное напряжение стабилизатора формируется диодами VD3 – VD5, оно равно +4,5 В.

Данный стабилизатор напряжения относится к числу автогенерирующих, когда в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, разряжающего накопительный конденсатор C7, автоматически меняется как период автоколебаний, так и время включённого состояния транзисторов VT3, VT4. Усилитель управления на компараторе DA1 и транзисторе VT2 открывает ключевой элемент в тот момент, когда потенциал инвертирующего входа станет меньше, чем потенциал неинвертирующего (опорного) входа. В этот момент напряжение на нагрузке падает несколько ниже заданного уровня стабилизации, т.е пульсирует. После включения транзисторов VT3, VT4 ток через дроссель L1 нарастает, его индуктивность и конденсатор С7 запасает энергию, так что потенциал инвертирующего входа повышается. Благодаря действию усилителя управления ключевой элемент закрывается. Затем фильтр L1C7 отдаёт некоторую часть запасённой энергии в нагрузку, причём полярность напряжения на дросселе L1 меняется и цепь питания замыкается через диод VD7. Как только напряжение на конденсаторе С7 станет ниже опорного на величину гистерезиса, вновь включаются транзисторы VT3, VT4. Далее циклы повторяются.

В качестве дросселя L1 можно применить дроссели фильтров промышленного изготовления, например из серий Д8, Д5 – плоские и др. , среди которых выбирают типономинал с требуемой индуктивностью, рассчитанный на ток подмагничивания не менее ожидаемого тока нагрузки и пригодный к использованию на частотах до 50 кГц.
Диод VD7 должен быть обязательно быстродействующим с большим допустимым импульсным током, не менее удвоенного значения тока нагрузки. В стабилизаторе по схеме на Рис. 7, где ток нагрузки 2 А, возможна замена его на диоды КД212Б, КД217А и некоторые другие. Конденсатор С7 из ряда К53 или танталовый типов К52-7А, К52-9, К52-10, С9 – ёмкостью не менее 15,…2,2 мкФ.

Большая потребность в стабилизаторах для питания аппаратуры привела к необходимости разработки и производства специальных линейных микросхем – стабилизаторах напряжения. В интегральном исполнении преобладают последовательные регуляторы с непрерывным или импульсным режимом управления. Стабилизаторы строятся как для положительных так и для отрицательных напряжений питания. Выходное напряжение может быть регулируемым или фиксированным, например +5 В для питания блоков с цифровыми микросхемами или ±15 В для питания аналоговых микросхем.

   На базе микросхем КР142ЕН1,2 можно создавать стабилизаторы отрицательных напряжений Рис. 8. При этом стабилитрон VD1 смещает уровень напряжения на выводе 8 относительно входного напряжения. Базовый ток транзистора VT1 не должен превышать максимально допустимого тока стабилизатора, иначе следует применить составной транзистор.

   Широкие возможности микросхем КР142ЕН1,2 позволяют создавать на их основе релейные стабилизаторы напряжения (Рис. 9). В таком стабилизаторе опорное напряжение установлено делителем R4R5, а амплитуда пульсаций выходного напряжения на нагрузке задаётся делителем R2R3. Следует также иметь в виду, что ток нагрузки не может изменяться в широких пределах, обычно не более чем в два раза от номинального значения. Преимуществом релейных стабилизаторов является высокий КПД.

Также следует рассмотреть ещё один класс стабилизаторов – стабилизаторов тока, преобразующих напряжение в ток независимо от изменения напряжения нагрузки. Мощные источники тока предусматривают подключение к ОУ усилительных транзисторов.

   На Рис.10 дана схема источника тока, а на Рис. 11 – схема приёмника тока. В обоих устройствах сила тока зависит от напряжения Uвх и номинала резистора R1, чем меньше входной ток ОУ и тем меньше ток управления первого (после ОУ) транзистора, который выбран поэтому полевым. Ток нагрузки может достигать 100 мА.

   Схема простого мощного источника тока для зарядки устройства показана на Рис. 12. Здесь R4 – токоизмерительный проволочный резистор. Номинальное значение тока нагрузки Iн =ΔU/R4=5 A устанавливается примерно при среднем положении движка резистора R1. При зарядке автомобильной аккумуляторной батареи напряжение Uвх ≥ 18 В без учёта пульсаций выпрямленного переменного напряжения. В таком устройстве следует применять ОУ с диапазоном входного напряжения вплоть до напряжения положительного питания. Такими возможностями обладают ОУ К553УД2, К153УД2, К153УД6, а также КР140УД18.
Более подробно по данной тематике можно найти в источнике:

“В ПОМОЩЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ” выпуск 91, МОСКВА издательство ДОСААФ СССР, 1985 стр. 39-53

Регулируемый стабилизатор напряжения до 1.5 Ампер

Стабилизатор напряжения — это устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Механизм поддержания требуемого напряжения включает в себя замкнутую систему автоматического регулирования, в которой выходное напряжение устанавливается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению, создаваемому специальным источником опорного напряжения (ИОН). Стабилизаторы такого типа, называются компенсационными. Регулирующий элемент может работать с непрерывным регулированием в этом случае стабилизатор называется линейным, а также в ключевом (импульсном) режиме. Несмотря на обширное внедрение в современную РЭА импульсных интегральных стабилизаторов напряжения, обладающих высоким КПД, область применения линейных стабилизаторов остается весьма широкой, поскольку только линейные стабилизаторы способны обеспечить эффективное подавление пульсаций, минимальный уровень шумов и помех. Современные линейные стабилизаторы, содержат схемы защиты от перегрузки по току и перегрева.

Обычно линейные регуляторы с падением напряжения меньше 1 В (минимальная разность между входным напряжением Uвх и выходным напряжением Uвых) рассматриваются как регуляторы с малым падением напряжения (LowDropoutVoltage, LDO). Регуляторы с падением напряжения больше 1 В относятся к стандартным линейным регуляторам. Регуляторы LDO необходимы когда допускается приближение входного напряжения к выходному напряжению, а рассеяние мощности должно быть сведено к минимуму. При выборе линейного регулятора необходимо так же учитывать тепловые параметры микросхемы. Для большинства регуляторов LDO определена максимальная температура р-п-перехода, при которой гарантируется их функционирование. Это условие ограничивает рассеяние мощности, которое способен поддерживать регулятор. Мощность рассеивается корпусом линейного регулятора и внешним радиатором для того, чтобы температура р-п-переходов гарантированно находилась в допустимых пределах. К другим факторам, влияющим на тепловые характеристики, относятся топология печатной платы, расположение компонентов и их взаимодействие на плате, обтекание потоком воздуха и высота компонента. За дополнительными сведениями по учету тепловых параметров в конструкциях линейных регуляторов обратитесь к описанию микросхемы.

Далее будем рассматривать линейный стабилизатор LM 317, достоинством которого является сравнительная простота схемы, минимальное число внешних элементов и отсутствие импульсных помех, присущее ключевым стабилизаторам.

Виды корпусов стабилизатора типа LM 317

Характеристики стабилизатора LM 317

Описание формулы расчёта и спецификация элементов стандартной схемы

• Для защиты микросхемы от короткого замыкания по входу и выходу, предназначены диоды D1 (по входу) и D2 (по выходу). Производитель допускает работу стабилизатора без использования защитных диодов если напряжение на выходе не превышает 25 вольт.
• Конденсатор С1 рекомендуется, если стабилизатор не находится в непосредственной близости от источника входного напряжения U вх (от конденсаторов фильтра питания).
• Конденсатор С2 снижает уровень пульсаций на выходе микросхемы и влияет на скорость реакции стабилизатора на изменение выходного напряжения U вых.
• Резисторы R1 и R2 необходимы для установки выходного напряжения. Для стабильности выходного напряжения сопротивление R1 не должно быть выше 240 Ом. Ток, на втором выводе микросхемы (I adj) паразитный, производитель указывает его в диапазоне от 50 до 70 мкА.
• Опорное напряжение Uref = 1.25 вольт. Изменяя значение R2,мы можем устанавливать требуемое значение выходного напряжения (U вых).
• Для максимальной реализации выходных параметров ИМС необходимо осуществлять контактирование резисторного делителя обратной связи и выходного конденсатора (R1, R2, C3) как можно ближе к выходу ИМС, а саму ИМС рекомендуется устанавливать в непосредственной близости к нагрузке.
• При использовании дополнительного радиатора, рассеиваемая мощность не должна превышать 10 Вт. При этом температура кристалла микросхемы должна быть не более 130 °С.
• Важно помнить и не превышать установленные производителем выходные характеристики. В случае превышения тока нагрузки, сработает цепочка защиты.

Для расчёта после ввода данных входного напряжения (U вх) введите значение R2 или желаемое выходное напряжение (U вых)

Внимание! Пользователям устаревших браузеров полный функционал не доступен!

Расчетные значения:

U_ВХ  = 

R₂  =   Ом

U_ВЫХ  = 

Поиск микросхемы стабилизатора LM317 на сайте

Найти на сайте

Поиск диодов D1 и D2 на сайте:

Найти на сайте

Поиск конденсаторов сайте:

С₁ = 0. 1 мкФ

Найти на сайте

С₂ = 10 мкФ

Найти на сайте

С₃ = 1 мкФ

Найти на сайте

Поиск резистора на сайте:

Внимание! Производители объединяют резисторы в серии или ряды: E6, E12, E24…
Для подбора компонента будет использована серия E24.

R₁ = 240 Ом 0.25Вт 5%

Найти на сайте

R₂ = 0.25Вт 5%

Найти на сайте

*

Подбор компонентов по результатам расчета имеет рекомендательный характер.
Проверяйте технические характеристики компонента или изделия.

Обнаружили ошибку или неточность в работе калькулятора? Сообщите нам об этом.
Соблюдайте технику безопасности во время работы с электронными компонентами!

Регулятор напряжения – регулируемый – COM-00527

Этот продукт имеет ограничения на доставку, поэтому он может иметь ограниченные варианты доставки или не может быть отправлен в следующие страны:

• Дом
• Категории продуктов
• ИС РТН
• Регулятор напряжения – регулируемый
• Описание
• Функции
• Документы

Это стабилизатор напряжения LM317TG, трехполюсный положительный стабилизатор с регулируемым выходным напряжением от 1,2 В до 37 В. Этот регулируемый регулятор обеспечивает локальное регулирование, внутреннее ограничение тока, контроль теплового отключения и защиту безопасной зоны для вашего проекта. Мы упоминали, что этот парень прост в использовании? Для установки выходного напряжения требуется всего два внешних резистора. Каждый из этих регуляторов напряжения может выдавать максимальный ток 1,5 А.

• Выходное напряжение: 1,2–37 В, регулируемое
• Выходной ток: 1,5 А
• Защита от тепловой перегрузки
• Защита от короткого замыкания
• Безопасный выходной транзистор
• Плавающий режим для высоковольтных приложений
Регулятор напряжения

— справка и ресурсы по регулируемому продукту

• Учебники
• Необходимые навыки

Руководство по подключению звукового детектора

27 февраля 2014 г.



Детектор звука представляет собой микрофон с бинарным выходом. В этом руководстве объясняется, как это работает и как вы можете использовать его в своих проектах.

Избранное Любимый 10

Основной навык:

Пайка

Этот навык определяет сложность пайки конкретного изделия. Это может быть пара простых паяных соединений или потребуются специальные инструменты для оплавления.

1 Пайка

Уровень навыка: Нуб – Требуется некоторая базовая пайка, но она ограничена всего несколькими контактами, базовой пайкой через отверстие и парой (если есть) поляризованных компонентов. Обычный паяльник — это все, что вам нужно.
Просмотреть все уровни навыков

---

Основной навык:

Создание электрических прототипов

Если для этого требуется питание, вам нужно знать, сколько, что делают все контакты и как их подключить. Возможно, вам придется обращаться к таблицам данных, схемам и знать все тонкости электроники.

3 Электрическое прототипирование

Уровень квалификации: Компетентный – Вам потребуется обратиться к таблице данных или схеме, чтобы узнать, как использовать компонент. Ваше знание таблицы данных потребует только основных функций, таких как требования к питанию, распиновка или тип связи. Кроме того, вам может понадобиться блок питания с напряжением более 12 В или силой тока более 1 А.
Просмотреть все уровни навыков

---

• Комментарии 20
• Отзывы 0

Пока нет отзывов.

Схема регулируемого регулятора напряжения LM317 » Источники питания

LM317 представляет собой микросхему регулируемого регулятора напряжения. В этом проекте мы будем создавать регулируемую схему стабилизатора напряжения LM317 от 1,25 до 37 В. Эта ИС может обеспечить выходной ток до 1А. Это микросхема регулятора положительного напряжения с тремя выводами.

Для этого регулятора напряжения требуется всего два внешних резистора для установки напряжения питания. Он имеет линейное регулирование около 0,01% и регулирование нагрузки около 0,1%. Он также имеет ограничитель тока и термозащиту.

Особенности LM317:

Вот некоторые важные особенности регулятора положительного напряжения LM317:

• Регулируемый диапазон выходного напряжения от 1,25 В до 37 В
• Выходной ток более 1,5 А
• Внутренний ограничитель тока короткого замыкания
• Защита от тепловой перегрузки
• Выходная компенсация безопасной зоны

 

 

Объяснение схемы:

Эта схема состоит из следующих компонентов

Трансформаторы:

Понижает 220 В переменного тока до 24 В переменного тока с меньшей амплитудой.

Выпрямитель:

Он преобразует входной синусоидальный переменный ток в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение, которое не является стабильным и содержит пульсации.

Емкостный фильтр:

Емкостный фильтр на 1000 мкФ отфильтровывает большую часть пульсаций на выходе мостового выпрямителя.

Регулятор положительного напряжения LM317:

Эта микросхема с тремя выводами может регулировать выходное напряжение от 1,25 В до 37 В. Выходное напряжение зависит от схемы делителя напряжения, образованной резистором 220 Ом и резистором 12 кОм. Потенциометр на 10 кОм используется для изменения напряжения на клемме регулировки IC. Контакт № 3 — это входной терминал, а 2 — выходной терминал, а первый контакт — это регулировочный контакт.

Схема защиты:

Два диода 1N4007 подключены к ИС в обратном направлении. Если на микросхему подать неправильное высокое напряжение, она может быть повреждена. Эти два диода защищают микросхему от повреждений, обеспечивая альтернативный путь для сильного тока.

Наконец, параллельно используется конденсатор на 470 мкФ, чтобы сделать выходной сигнал более стабильным.

Схема регулируемого регулятора напряжения LM317

Учебное пособие по LM317:

обязательно посмотрите это видео

Работа схемы регулируемого регулятора напряжения LM317:

LM317 — линейный регулятор напряжения. Понижающий трансформатор дает среднеквадратичное значение 24 вольта, 2А на выходе. Этот выходной сигнал нестабилен, поэтому используется конденсатор на 1000 мкФ, чтобы сделать его ровным и стабильным за счет устранения пульсаций.

Затем это напряжение подается на входной контакт микросхемы регулятора переменного напряжения LM317. Эта микросхема вырабатывает выходное напряжение в зависимости от клеммы регулировки.

Напряжение на резисторе обратной связи R1 постоянно составляет около 1,25 В. Из-за этого опорного напряжения постоянный ток 100 мкА протекает через настроить клемму. Из-за опорного напряжения 1,25 В через резистор R2 протекает ток.

Выходное напряжение пропорционально падению напряжения на резисторах R1 и R2.

 Vout = Vref x {1+ (Rp/R1) 

 Здесь Vref = 1,25 В 

Rp = VR || R2, потенциометр 10 кОм и R2 соединены параллельно

Когда мы устанавливаем потенциометр на минимальное нулевое сопротивление, выходное напряжение становится равным 1,25 В. Поскольку Rp = 0 Ом из приведенной выше формулы,

 Vout = 1,25 x {1+(0/220)} 

 = 1,25 В 

Когда мы устанавливаем потенциометр на максимальное сопротивление, параллельное сопротивление становится равным

 Rp = 5,4545 кОм 

Таким образом, выходное напряжение из-за этого сопротивления становится равным

 Vout = 1,25 x {1+(5454,5) /220)} 

 = 32,2В 

Залив выбрав правильное значение сопротивления можно установить выходное напряжение.

Как заставить работать от 0В?

Если вы хотите контролировать выход от 0 вольт, вы должны последовательно подключить два диода к выходу схемы. Поскольку падение напряжения на диоде 1N4007 составляет всего около 0,7 В, вы получите падение примерно от 1,3 до 1,4 В. Используя эту технику, вы можете контролировать выход от 0 вольт, но ток будет уменьшаться.

Также, если вы хотите отрегулировать точное напряжение, подключите потенциометр 1k последовательно с потенциометром 10k.

Использование радиатора:

Необходимо использовать радиатор, так как микросхема LM317 представляет собой линейный регулятор напряжения. Падение напряжения на этой микросхеме составляет около 2,5 вольт. Это падение напряжения вызывает много тепла. Этот нагрев может превысить тепловой порог ИС, что может привести к повреждению ИС. Таким образом, для защиты микросхемы необходимо использовать хороший радиатор и систему охлаждения.

Итак, это схема источника питания переменного напряжения, способная подавать более 32 В при выходном токе 1,5 А.