Oblasť použitia
- Napájanie obvodov z batérie
- Mobilné telefóny
- Notebooky a PDA
- Snímače čiarových kódov
- Automobilová elektronika
- DC-DC moduly
- Referenčné napätie zariadenia
- Lineárne nízkonapäťové napájacie zdroje
Druhá verzia schémy
Tento obvod je regulovaný napájací zdroj s nízkym poklesom napätia s veľmi nízkym poklesom napätia. Samozrejme, existuje mnoho ďalších návrhov pre regulované napájacie zdroje, ale čip MIC2941 má množstvo výhod.
V závislosti od prevádzkového režimu je pokles len 40 - 400 mV (v porovnaní s 1,25 - 2 V na LM317). To znamená, že môžete použiť širší rozsah výstupných napätí (vrátane tvarovania štandardných 3,3 V niektorých digitálnych obvodov z rovnako nízkeho napätia 3,7 V (ako sú 3 AA alebo lítium-iónové batérie). Všimnite si, že integrované obvody Séria MIC2940 pracuje s pevné výstupné napätie, pričom MIC2941 je možné plynule upravovať.
Tabuľka napätia MIC294x
Možnosti obvodu na MIC2941
- Ochrana proti skratu a prehriatiu.
- Vstupná dióda na ochranu obvodu pred záporným napätím alebo striedavým prúdom.
- Dve indikačné LED pre vysoké a nízke napätie.
- Prepínač výstupu na výber 3,3V alebo 5V.
- Na doske je potenciometer na nastavenie napätia od 1,25 V po maximálne vstupné napätie (20 V max).
- Vysoká presnosť udržiavania výstupného napätia
- Garantovaný výstupný prúd 1,25 A.
- Veľmi nízky teplotný koeficient
- Vstup mikroobvodu vydrží od -20 do +60 V.
- Logicky riadený elektronický spínač.
- A, samozrejme, nízky pokles napätia - od 40 mV.
Jedným z dôležitých parametrov sériových stabilizátorov napätia (vrátane mikroobvodových) je minimálne prípustné napätie medzi vstupom a výstupom stabilizátora (ΔUmin) pri maximálnom zaťažovacom prúde. Ukazuje, pri akom minimálnom rozdiele medzi vstupným (Uin) a výstupným (Uout) napätím sú všetky parametre stabilizátora v normálnych medziach. Bohužiaľ, nie všetci rádioamatéri tomu venujú pozornosť, zvyčajne ich zaujíma iba výstupné napätie a maximálny výstupný prúd. Medzitým má tento parameter významný vplyv na kvalitu výstupného napätia a účinnosť stabilizátora.
Napríklad pre rozšírené mikroobvodové stabilizátory radu 1_M78xx (xx je číslo rovné stabilizačnému napätiu vo voltoch) je minimálne prípustné napätie dUmin = 2 V pri prúde 1 A. V praxi to znamená, že pre stabilizátor na čipu LM7805 (Uout = 5 V) napätie Uinmin musí byť aspoň 7 V. Ak amplitúda zvlnenia na výstupe usmerňovača dosiahne 1 V, potom sa hodnota Uinmin zvýši na 8 V a berúc do úvahy nestabilitu siete napätie v rozmedzí ±10% sa zvýši na 8,8 V. V dôsledku toho účinnosť stabilizátora nepresiahne 57% a pri vysokom výstupnom prúde sa mikroobvod veľmi zahreje.
Možným východiskom zo situácie je použitie takzvaných Low Dropout (nízky pokles napätia) stabilizátorov mikroobvodov, napríklad série KR1158ENxx (ΔUmin = 0,6 V pri prúde 0,5 A) alebo LM1084 (Umin = 1,3 V pri prúd 5 A). Ale ešte nižšie hodnoty Umin je možné dosiahnuť, ak sa ako regulačný prvok použije výkonný tranzistor s efektom poľa. Práve o tomto zariadení sa bude ďalej diskutovať.
Schéma navrhovaného stabilizátora je na obr. 1. Tranzistor VT1 s efektom poľa je pripojený ku kladnému napájaciemu vedeniu. Použitie zariadenia s p-kanálom je spôsobené výsledkami testov vykonaných autorom: ukázalo sa, že takéto tranzistory sú menej náchylné na samobudenie a navyše je spravidla menší odpor ich otvoreného kanála. ako u p-kanálov. Tranzistor VT1 je riadený paralelným regulátorom napätia DA1. Aby sa tranzistor s efektom poľa otvoril, musí byť napätie na jeho hradle aspoň o 2,5 V väčšie ako na zdroji. Preto je potrebný dodatočný zdroj s výstupným napätím, ktoré presne o túto hodnotu prevyšuje napätie na kolektore tranzistora s efektom poľa.
Takýto zdroj - zvyšovací menič napätia - je zostavený na čipe DD1. Logické prvky DD1.1, DD1.2 sa používajú v generátore impulzov s opakovacou frekvenciou asi 30 kHz, DD1.3, DD1.4 sú vyrovnávacie prvky; diódy VD1, VD2 a kondenzátory SZ, C4 tvoria usmerňovač so zdvojnásobením napätia, rezistor R2 a kondenzátor C5 tvoria vyhladzovací filter.
Kondenzátory C6, C7 zabezpečujú stabilnú prevádzku zariadenia. Výstupné napätie (jeho minimálna hodnota je 2,5 V) sa nastavuje trimovacím odporom R4.
Laboratórne skúšky prototypu zariadenia ukázali, že pri zaťažovacom prúde 3 A a poklese vstupného napätia zo 7 na 5,05 V klesá výstup z 5 na 4,95 V. Inými slovami, pri uvedenom prúde je minimálny pokles napätia ΔUmin nepresahuje 0,1 V. To vám umožní lepšie využiť možnosti primárneho zdroja energie (usmerňovača) a zvýšiť účinnosť stabilizátora napätia.
Časti prístroja sú osadené na doske plošných spojov (obr. 2) z jednostranne fóliou potiahnutého sklolaminátu s hrúbkou 1,5...2 mm. Pevné odpory - R1-4, MLT, trimr - SPZ-19a, kondenzátory C2, C6, C7 - keramické K10-17, zvyšok sú importované oxidy, napríklad séria TK od Jamiconu. V stabilizátore s výstupným napätím 3...6 V by sa mal použiť tranzistor s efektom poľa s otváracím napätím nie väčším ako 2,5 V Takéto tranzistory od International Rectifier sú zvyčajne označené písmenom L (pozri skutočnosť list "Spínacie tranzistory s efektom výkonového poľa spoločnosti International Rectifier" v "Rádio", 2001, č. 5, s. Keď je zaťažovací prúd väčší ako 1,5...2 A, je potrebné použiť tranzistor s odporom otvoreného kanála nie väčším ako 0,02...0,03 Ohm.
Aby sa predišlo prehriatiu, tranzistor s efektom poľa je pripevnený k chladiču a cez izolačné tesnenie k nemu môže byť prilepená doska. Vzhľad osadenej dosky je znázornený na obr. 3.
Výstupné napätie stabilizátora je možné zvýšiť, ale nemali by sme zabúdať, že maximálne napájacie napätie mikroobvodu K561LA7 je 15 V a limitná hodnota hradlového napätia tranzistora s efektom poľa vo väčšine prípadov nepresahuje. 20 V.
Preto by ste v takom prípade mali použiť zosilňovací menič zostavený podľa iného obvodu (na základni prvkov, ktorá umožňuje vyššie napájacie napätie) a obmedziť napätie na hradle tranzistora s efektom poľa pripojením zenerovej diódy. s príslušným stabilizačným napätím paralelne s kondenzátorom C5. Ak má byť stabilizátor zabudovaný do zdroja energie so znižovacím transformátorom, potom možno vylúčiť menič napätia (mikroobvod DD1, diódy VD1, VD2, odpor R1 a kondenzátory C2, SZ) a „hlavný“ usmerňovač na diódovom mostíku VD5 (obr. 4) možno doplniť zdvojovacím napätím na diódach VD3, VD4 a kondenzátore C9 (číslovanie prvkov pokračuje v tom, čo sa začalo na obr. 1).
Dátum publikácie: 29.09.2009
Názory čitateľov
- Seregy / 10.06.2011 - 08:34
Aké hodnoty je potrebné zmeniť, aby sa Uout stal 9V? - Nikolay / 30. 7. 2011 - 22:30
Dobrá schéma, ďakujem. Použil som ho na stabilizáciu napätia pri prúdoch do 0,5A zo zdroja so silným poklesom napätia pri zvýšení záťažového prúdu. Vyvstala otázka na vlastnú spotrebu riadiacej časti - žerie veľa :), od 18,6 mA (vstup U max) po 8,7 mA. Nastavil som R3 = 8,2 kOhm (TL431 v nominálnom režime, I > 1 mA, hoci typický minimálny prúd je 450 μA) a regulačný R4 = 50 kOhm. prúdový odber sa znížil na 2,3 mA - 1,1 mA. Pri tejto úprave môžete použiť kondenzátory C3-C5 menšej kapacity, ja som použil 10 μF.
Kontinuálny sériový regulátor napätia - nastaviteľný, nízky výpadok
Nastaviteľný sériový regulátor
Na úpravu výstupného napätia v predchádzajúcom obvode možno ako zenerovu diódu použiť integrálny prvok s nastaviteľným stabilizačným napätím (riadená zenerova dióda). Existuje aj iná možnosť.
Tu je výber materiálov pre vašu pozornosť: Stabilizátor nízkeho napätiaOba predchádzajúce obvody fungujú dobre, ak rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím umožňuje generovanie požadovaného predpätia na báze tranzistora VT1. Vyžaduje si to aspoň niekoľko voltov. Niekedy nie je praktické udržiavať takéto napätie napríklad preto, že straty a zahrievanie výkonového tranzistora sú úmerné tomuto napätiu. Potom platí nasledujúca schéma.
Môže fungovať, aj keď je rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím len niekoľko desatín voltu, pretože toto napätie sa nezúčastňuje na vytváraní predpätia. Predpätie je napájané cez tranzistor VT2 zo spoločného vodiča. Ak je napätie na rezistorovom motore trimra menšie ako stabilizačné napätie zenerovej diódy plus saturačné napätie prechodu báza-emitor VT3, potom je tranzistor VT3 zatvorený, tranzistor VT2 otvorený a tranzistor VT1 otvorený. Keď napätie na odporovom motore prekročí súčet stabilizačného napätia zenerovej diódy a nasýtenia prechodu báza-emitor VT3, tranzistor VT3 sa otvorí a odvádza prúd zo základne VT2. VT2 a VT3 sú zatvorené. [Stabilizačné napätie Zenerovej diódy, V] = - [Saturačné napätie báza-emitor VT3, V] = ([Minimálne možné vstupné napätie, V] - [Saturačné napätie báza-emitor VT2, V]) * * [Minimálny možný koeficient prenosu prúdu tranzistora VT2] / [Odpor odporu R2, Ohm] = [Minimálne výstupné napätie, V] * [Odpor odporu R1, Ohm] * [Minimálny možný koeficient prenosu prúdu tranzistora VT3] / / 3 [Výkon tranzistora VT1, W] = ([Maximálne možné vstupné napätie, V] - [Minimálne výstupné napätie, V]) * [Maximálny možný výstupný prúd, A] [Výkon tranzistora VT2, W] = [Maximálne možné vstupné napätie, V] * [Maximálny možný výstupný prúd, A] / [Minimálny možný koeficient prenosu prúdu tranzistora VT1] Na tranzistore VT3 a zenerovej dióde nie je prakticky žiadny rozptyl energie. |
Existuje veľká potreba 5-voltových stabilizátorov s výstupnými prúdmi niekoľkých ampérov a s čo najmenším poklesom napätia. Pokles napätia je jednoducho rozdiel medzi vstupným jednosmerným napätím a výstupným napätím za predpokladu, že je zachovaná regulácia. Potrebu stabilizátorov s takýmito parametrami je možné vidieť na praktickom príklade, na ktorom je napätie nikel-kadmiovej batérie, rovné približne 8,2 V, stabilizované na 5 V. Ak je úbytok napätia obvyklých 2 alebo 3 V, napr. potom je jasné, že používanie takejto batérie na dlhú dobu batérie nie je možné. Zvýšenie napätia batérie nie je najlepším riešením, pretože v tomto prípade dôjde k zbytočnému rozptylu energie v priepustnom tranzistore. Ak by bolo možné udržať stabilizáciu pri poklese napätia povedzme polovičného, celková situácia by bola oveľa lepšia.
Je známe, že v integrovaných obvodoch stabilizátorov nie je jednoduché vyrobiť priepustný tranzistor s nízkym saturačným napätím. Hoci je žiaduce ovládať priepustný tranzistor pomocou integrovaného obvodu, samotný tranzistor musí byť samostatným zariadením. To prirodzene znamená použitie hybridných zariadení, a nie plne integrovaných obvodov. V skutočnosti je to požehnanie, pretože to uľahčuje optimalizáciu saturácie a beta napätia tranzistora na dosiahnutie zamýšľaného cieľa. Okrem toho môžete dokonca experimentovať s germániovými tranzistormi, ktoré majú od prírody nízke saturačné napätie. Ďalším faktorom, ktorý treba zvážiť, je, že tranzistory /7l/7 majú nižšie saturačné napätie ako ich náprotivky prp.
Použitie týchto skutočností prirodzene vedie k obvodu regulátora s nízkym výpadkom znázorneným na obr. 20.2. Pokles napätia na tomto regulátore je 50 mV pri zaťažovacom prúde 1 A a iba 450 mV pri 5 A. Potreba vytvorenia priepustného tranzistora bola v podstate stimulovaná uvoľnením lineárneho integrovaného regulátora 71123. Kremíkový /?l/7-tranzistor MJE1123 bol špeciálne navrhnutý pre tento obvod, ale podobných tranzistorov je dostupných viacero. Nízke saturačné napätie je dôležitým parametrom pri výbere tranzistora, ale vysoký jednosmerný zisk (beta) je tiež dôležitý pre spoľahlivé obmedzenie skratového prúdu. Ukázalo sa, že germánsky tranzistor 2iV4276 umožňuje ešte nižšie úbytky napätia, ale pravdepodobne na úkor zhoršujúcich sa charakteristík obmedzujúcich skratový prúd. Odpor odporu v základnom obvode priepustného tranzistora (v diagrame 20 Ohmov) sa volí experimentálne. Cieľom je, aby bol čo najvyšší s prijateľným poklesom napätia. Jeho hodnota bude závisieť od očakávaného maximálneho vstupného napätia. Ďalšia vlastnosť
Tento stabilizátor má nízky kľudový prúd, približne 600 μA, čo prispieva k dlhej životnosti batérie.
Ryža. 20.2. Príklad lineárneho regulátora s nízkym poklesom napätia. Používa sa tu hybridný obvod, pretože je ťažké dosiahnuť nízky pokles napätia iba pomocou integrovaných obvodov. Lineárna technológia Sofoga!1op.
Podobný lineárny regulátor s nízkym výpadkom od inej polovodičovej spoločnosti je znázornený na obr. 20.3. Základná charakteristika zostáva rovnaká - úbytok napätia 350 mV pri zaťažovacom prúde 3 A Opäť platí, že použitie hybridného obvodu poskytuje dodatočnú konštrukčnú flexibilitu. Hlavným rozdielom medzi rôznymi integrovanými obvodmi na ovládanie takýchto stabilizátorov je prítomnosť pomocných funkcií. Ich potrebu možno vopred posúdiť vo vzťahu ku konkrétnej aplikácii a urobiť vhodný výber. Väčšina týchto ASIC má aspoň ochranu proti skratu a prehriatiu. Keďže priechodný rpr-trshshstor je mimo integrovaného obvodu, dôležitý je dobrý odvod tepla. Na zabezpečenie dodatočnej stabilizácie sa často k už postavenému SMPS pridáva lineárny regulátor s nízkym výpadkom. Navyše efektívnosť systém ako celok zostane prakticky nezmenený. To sa nedá povedať, keď sa na dodatočnú stabilizáciu použije bežný vnútorný stabilizátor napätia s 3 vývodmi.
Váš prvý sklon by mohol byť replikovať dva práve opísané obvody s nízkym výpadkom pomocou bežného 3-pinového integrovaného regulátora napätia a priepustného tranzistora. Pokojový prúd (prúd spotrebovaný vnútorným obvodom stabilizátora, ktorý nepreteká záťažou) však bude oveľa vyšší ako pri použití špeciálnych obvodov. To kazí samotnú myšlienku nezavedenia dodatočného rozptylu energie do systému.
Ryža. 20.3. Ďalší obvod lineárneho regulátora s nízkym výpadkom. Rovnaká konfigurácia sa používa s externým PPR tranzistorom. Zvolený riadiaci IC je najlepší z hľadiska požadovaných podporných funkcií. Cherry Semiconductor Soph.
Niekedy v rádioamatérskej praxi je to potrebné stabilizátor s nízkym poklesom napätia na regulačnom prvku (1,5-2V). Môže to byť spôsobené nedostatočným napätím na sekundárnom vinutí transformátora, rozmerovými obmedzeniami, keď sa do skrine nehodí radiátor požadovanej veľkosti, úvahami o účinnosti zariadenia atď.
A ak je výber mikroobvodov na budovanie „konvenčných“ stabilizátorov dostatočne široký (ako napr LM317, 78XX atď.), potom mikroobvody na budovanie stabilizátorov Low-Drop zvyčajne nie sú dostupné pre každého. Preto jednoduchá schéma na dostupných komponentoch môže byť veľmi relevantné.
Uvádzam schému, ktorú sám používam už mnoho rokov. Počas tejto doby obvod vykazoval spoľahlivú a stabilnú prevádzku. Dostupné komponenty a jednoduché nastavenie umožnia aj začínajúcim rádioamatérom bez problémov zopakovať dizajn.
kliknutím priblížite
Okruh pripomína celkom štandardný parametrický stabilizátor, ktorý je doplnený o GST (stabilný prúdový generátor) na riadenie základného prúdu regulačného tranzistora, vďaka čomu bolo možné získať nízky pokles napätia.
Obvod je navrhnutý pre výstupné napätie 5V (nastavené odporom R4) a zaťažovací prúd 200mA. Ak potrebujete získať viac prúdu, potom namiesto T3 by ste mali použiť kompozitný tranzistor.
Ak potrebujete získať vyššie výstupné napätie, budete musieť prepočítať hodnoty rezistorov.
Kedy nedostatok tranzistorových zostáv možno použiť diskrétne tranzistory. V mojej verzii boli namiesto montáže KR198NT5 použité dva vybrané tranzistory KT361. Zostava KR159NT1 môže byť nahradená dvoma tranzistormi KT315, ktorých výber nie je potrebný.
Pretože na internete nie sú prakticky žiadne informácie o domácich komponentoch, uvádzam rozloženie tranzistorových zostáv ako referenciu.