저전압 강하 안정기 회로. 최소 전압 강하가 낮은 안정기. 선형 및 스위칭 안정기의 장점과 단점

적용 범위

배터리로 회로에 전원 공급
휴대폰
노트북 및 PDA
바코드 스캐너
자동차 전자
DC-DC 모듈
장치 기준 전압
선형 저전압 전원 공급 장치

계획의 두 번째 버전

이 회로는 전압 강하가 매우 낮은 저전압 조정 전원 공급 장치입니다. 물론 조정된 전원 공급 장치에 대한 다른 설계도 많이 있지만 MIC2941 칩에는 여러 가지 장점이 있습니다.

작동 모드에 따라 강하는 40~400mV에 불과합니다(LM317의 1.25~2V와 비교). 이는 더 넓은 범위의 출력 전압을 사용할 수 있음을 의미합니다(일부 디지털 회로의 표준 3.3V를 동일하게 낮은 3.7V 전압(예: 3 AA 또는 리튬 이온 배터리)으로 구성하는 것을 포함). IC MIC2940 시리즈는 고정 출력 전압인 반면 MIC2941은 지속적으로 조정될 수 있습니다.

MIC294x 전압 테이블

MIC2941의 회로 기능

단락 및 과열 보호.
음전압이나 AC 전류로부터 회로를 보호하기 위한 입력 다이오드입니다.
고전압 및 저전압을 나타내는 2개의 표시 LED.
3.3V 또는 5V를 선택하는 출력 스위치입니다.
보드에는 전압을 1.25V에서 최대 입력 전압(최대 20V)까지 조정하는 전위차계가 있습니다.
출력 전압 유지의 높은 정확도
보장된 출력 전류 1.25A.
매우 낮은 온도 계수
마이크로 회로의 입력은 -20 ~ +60V를 견딜 수 있습니다.
논리적으로 제어되는 전자 스위치.
물론 40mV의 낮은 전압 강하도 가능합니다.

이 회로는 공급 전압과 거의 독립적으로 하나 이상의 LED를 통해 전류를 안정화합니다. 주요 장점은 100mV 미만의 매우 낮은 전압 강하입니다. 이 설계는 저항 강하로 인해 길이에 따라 전압이 달라질 수 있고 전압의 작은 변화로 인해 전류와 밝기가 크게 변화하는 LED 스트립에 적용할 수 있습니다. 또한 모든 볼트가 중요한 곳에서도 마찬가지입니다.

LED 전류 안정기 회로

저항 R 회로의 전압 강하는 40mV를 초과하지 않습니다. 나머지는 Q3의 매개변수에 따라 달라집니다.

여기서 공칭 LED 전류는 9V에서 7.2mA입니다. 전압을 20V로 높이면 동적 저항으로 인해 전류 변화가 +15%만 발생합니다.

저항 R1의 값은 2.9~3.4V 범위의 전압 강하를 갖는 청색/백색 LED에 대해 선택됩니다. 다양한 전압 강하에서 원하는 수준을 유지하려면 전압 강하의 변화에 비례하여 R1 값을 변경하십시오.

LED를 통과하는 전류는 R 값에 반비례합니다. 전류는 이 저항을 사용하여 대략적으로 변경할 수 있으며 R1을 변경하여 미세 조정할 수 있습니다.

우수한 열 안정성을 얻으려면 Q1과 Q2가 열 접촉 상태에 있어야 합니다. 이상적으로는 동일한 칩에 있어야 하지만 서로 눌렀을 때 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

회로는 하나의 LED에서만 잘 작동하는 것이 아닙니다. 라인의 최대 LED 수는 회로 구성 요소의 매개 변수에만 의존합니다.

직렬 전압 안정기(마이크로 회로 포함)의 중요한 매개변수 중 하나는 최대 부하 전류에서 안정기의 입력과 출력 사이의 최소 허용 전압(ΔUmin)입니다. 입력(Uin)과 출력(Uout) 전압 사이의 최소 차이가 어느 정도인지를 보여줍니다. 스태빌라이저의 모든 매개변수는 정상 한계 내에 있습니다. 불행하게도 모든 라디오 아마추어가 이에 주의를 기울이는 것은 아닙니다. 일반적으로 그들은 출력 전압과 최대 출력 전류에만 관심이 있습니다. 한편, 이 매개변수는 출력 전압의 품질과 안정기의 효율성 모두에 중요한 영향을 미칩니다.
예를 들어, 1_M78xx 시리즈의 광범위한 미세 회로 안정기(xx는 볼트 단위의 안정화 전압과 동일한 숫자)의 경우 최소 허용 전압 dUmin = 1A 전류에서 2V입니다. 실제로 이는 안정기의 경우 LM7805 칩(Uout = 5V) Uinmin 전압은 7V 이상이어야 합니다. 정류기 출력의 리플 진폭이 1V에 도달하면 Uinmin 값은 주전원의 불안정성을 고려하여 8V로 증가합니다. ±10% 이내의 전압은 8.8V로 증가합니다. 결과적으로 안정기의 효율은 57%를 초과하지 않으며 출력 전류가 높으면 미세 회로가 매우 뜨거워집니다.
이 상황에서 벗어날 수 있는 방법은 KR1158ENxx 시리즈(0.5A 전류에서 ΔUmin = 0.6V) 또는 LM1084(Umin = 1.3V)와 같은 소위 저드롭아웃(낮은 전압 강하) 미세 회로 안정기를 사용하는 것입니다. 5A의 전류). 그러나 강력한 전계 효과 트랜지스터를 조절 요소로 사용하면 Umin의 더 낮은 값을 얻을 수 있습니다. 더 자세히 논의할 장치가 바로 이 장치입니다.

제안된 안정 장치의 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 1. 전계 효과 트랜지스터 VT1은 양극 전력선에 연결됩니다. p-채널이 있는 장치를 사용하는 것은 저자가 수행한 테스트 결과 때문입니다. 이러한 트랜지스터는 자기 여기 경향이 덜하고, 또한 일반적으로 개방 채널 저항이 더 낮다는 것이 밝혀졌습니다. p채널보다 트랜지스터 VT1은 병렬 전압 조정기 DA1에 의해 제어됩니다. 전계 효과 트랜지스터가 열리려면 게이트 전압이 소스 전압보다 2.5V 이상 높아야 합니다. 따라서 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전압을 정확히 이 양만큼 초과하는 출력 전압을 갖는 추가 소스가 필요합니다.
이러한 소스(승압 전압 변환기)는 DD1 칩에 조립됩니다. 논리 요소 DD1.1, DD1.2는 약 30kHz의 반복률을 갖는 펄스 발생기에 사용되며 DD1.3, DD1.4는 버퍼 요소입니다. 다이오드 VD1, VD2 및 커패시터 SZ, C4는 전압을 두 배로 늘리는 정류기를 형성하고 저항 R2 및 커패시터 C5는 평활 필터를 형성합니다.

커패시터 C6, C7은 장치의 안정적인 작동을 보장합니다. 출력 전압(최소값은 2.5V)은 트리밍 저항 R4로 설정됩니다.
장치 프로토타입에 대한 실험실 테스트에서는 부하 전류가 3A이고 입력 전압이 7V에서 5.05V로 감소하면 출력이 5V에서 4.95V로 감소하는 것으로 나타났습니다. 즉, 지정된 전류에서 최소 전압 강하는 ΔUmin은 0.1V를 초과하지 않습니다. 이를 통해 주 전원(정류기)의 기능을 보다 완벽하게 활용하고 전압 안정기의 효율성을 높일 수 있습니다.

장치 부품은 두께가 1.5...2 mm인 단면 호일 코팅 유리 섬유 라미네이트로 만들어진 인쇄 회로 기판(그림 2)에 장착됩니다. 고정 저항기 - R1-4, MLT, 트리머 - SPZ-19a, 커패시터 C2, C6, C7 - 세라믹 K10-17, 나머지는 Jamicon의 TK 시리즈와 같은 수입 산화물입니다. 출력 전압이 3~6V인 안정기에서는 개방 전압이 2.5V 이하인 전계 효과 트랜지스터를 사용해야 합니다. 이러한 International Rectifier의 트랜지스터는 일반적으로 문자 L로 표시됩니다(사실 참조). 시트 "전력 전계 효과 스위칭 트랜지스터 국제 정류기", "Radio", 2001, No. 5, p. 부하 전류가 1.5...2 A를 초과하는 경우 개방 채널 저항이 0.02...0.03 Ohm 이하인 트랜지스터를 사용해야 합니다.
과열을 방지하기 위해 전계 효과 트랜지스터를 방열판에 고정하고 절연 개스킷을 통해 보드를 접착할 수 있습니다. 장착된 보드의 모습은 그림 1에 나와 있습니다. 3.

안정기의 출력 전압을 높일 수 있지만 K561LA7 마이크로 회로의 최대 공급 전압은 15V이고 대부분의 경우 전계 효과 트랜지스터의 게이트 소스 전압 제한 값은 초과하지 않는다는 점을 잊어서는 안됩니다. 20V.

따라서 이러한 경우에는 다른 회로(더 높은 공급 전압을 허용하는 요소 기반)에 따라 조립된 부스트 컨버터를 사용해야 하며, 제너 다이오드를 연결하여 전계 효과 트랜지스터의 게이트 전압을 제한해야 합니다. 커패시터 C5와 병렬로 해당 안정화 전압을 사용합니다. 안정기가 강압 변압기를 사용하여 전원에 내장되어야 하는 경우 전압 변환기(마이크로 회로 DD1, 다이오드 VD1, VD2, 저항 R1 및 커패시터 C2, SZ)를 제외하고 "주" 정류기를 제외할 수 있습니다. 다이오드 브리지 VD5(그림 4)의 전압은 다이오드 VD3, VD4 및 커패시터 C9의 두 배 전압으로 보완될 수 있습니다(요소 번호 지정은 그림 1에서 시작된 것과 동일합니다).

발행일: 29.09.2009

독자의 의견

세레지 / 2011년 10월 6일 - 08:34
Uout이 9V가 되려면 어떤 값을 변경해야 합니까?
니콜라이 / 2011년 7월 30일 - 22:30
좋은 계획이네요, 감사합니다. 부하 전류가 증가할 때 전압 강하가 강한 소스에서 최대 0.5A의 전류에서 전압을 안정화하는 데 사용했습니다. 제어 부분의 자체 소비에 대한 질문이 생겼습니다. 18.6mA(U 입력 최대)에서 8.7mA까지 많이 먹습니다. R3 = 8.2kOhm(공칭 모드의 TL431, I > 1mA, 일반적인 최소 전류는 450μA임) 및 조정 R4 = 50kOhm을 설정했습니다. 전류 소비가 2.3mA - 1.1mA로 감소했습니다. 이 수정을 통해 더 작은 용량의 커패시터 C3-C5를 사용할 수 있으며 10μF를 사용했습니다.

때로는 아마추어 무선 연습에서 다음이 필요합니다. 전압 강하가 낮은 안정기조절 요소 (1.5-2V)에. 이는 변압기 2차 권선의 전압 부족, 케이스에 필요한 크기의 라디에이터를 수용하지 못하는 경우의 치수 제한, 장치 효율성 고려 등으로 인해 발생할 수 있습니다.

그리고 "기존의" 안정 장치를 만들기 위한 미세 회로 선택의 폭이 충분히 넓은 경우(예: LM317, 78XX등), 일반적으로 Low-Drop 안정 장치 제작용 미세 회로를 모든 사람이 사용할 수는 없습니다. 따라서 간단한 계획 사용 가능한 구성 요소에 대해매우 관련성이 있을 수 있습니다.

나는 나 자신이 수년 동안 사용해 온 계획을 제시합니다. 이 기간 동안 회로는 안정적이고 안정적인 작동을 보여주었습니다. 사용 가능한 구성 요소와 설치 용이성을 통해 초보 무선 아마추어라도 어려움 없이 설계를 반복할 수 있습니다.

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회로는 상당히 표준적인 회로와 유사합니다. 파라메트릭 안정 장치, 조절 트랜지스터의 베이스 전류를 제어하기 위해 GST(안정 전류 발생기)가 추가되어 다음을 얻을 수 있었습니다. 낮은 전압 강하.

이 회로는 5V의 출력 전압(저항 R4로 설정)과 200mA의 부하 전류를 위해 설계되었습니다. 더 많은 최신 정보를 얻으려면 T3 대신 다음을 사용해야 합니다. 복합 트랜지스터.

더 높은 출력 전압을 얻으려면 저항 값을 다시 계산해야 합니다.

경우에 트랜지스터 어셈블리 부족개별 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 내 버전에서는 KR198NT5를 조립하는 대신 두 개의 선택된 KT361 트랜지스터가 사용되었습니다. KR159NT1 어셈블리는 선택할 필요가 없는 두 개의 KT315 트랜지스터로 교체할 수 있습니다.

인터넷에는 국내 부품에 대한 정보가 거의 없기 때문에 참고용으로 트랜지스터 어셈블리의 핀아웃을 제공합니다.

강력한 스위칭 전계 효과 트랜지스터를 기반으로 선형 전압 조정기를 구축할 수 있습니다. 유사한 장치가 이전에 설명되었습니다. 그림과 같이 다이어그램을 약간 변경하면 다음과 같습니다. 도 1에 도시된 바와 같이, IRL2505L 트랜지스터인 제어 요소 양단의 전압 강하를 크게(5~6배) 감소시켜 설명된 안정기의 매개변수를 개선하는 것이 가능합니다. 개방 상태에서 채널 저항이 매우 낮고(0.008Ω), 하우징 온도 100°C에서 최대 74A의 전류를 제공하며, 높은 기울기 특성(59A/V)이 특징입니다. 이를 제어하려면 작은 게이트 전압(2.5~3V)이 필요합니다. 최대 드레인-소스 전압은 55V, 게이트-소스 전압은 ±16V, 트랜지스터에서 소비되는 전력은 200W에 도달할 수 있습니다.

최신 미세 회로 안정기와 마찬가지로 제안된 모듈에는 1 - 입력, 2 - 공통, 3 - 출력의 세 가지 핀이 있습니다. DA1 마이크로 회로는 병렬 전압 안정기 KR142EN19 (TL431)의 제어 요소로 사용됩니다. 트랜지스터 VT1은 매칭 요소로 사용되며 제너 다이오드 VD1은 기본 회로에 안정적인 전압을 제공합니다. 출력 전압 값은 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다
Uout=2.5(1+R5/R6).
출력 전압은 저항 R6의 저항을 변경하여 조정됩니다. 커패시터는 안정기의 안정적인 작동을 보장합니다. 장치는 다음과 같이 작동합니다. 출력 전압이 증가함에 따라 DA1 마이크로 회로의 제어 입력 전압이 증가하고 결과적으로 이를 통과하는 전류도 증가합니다. 저항 R2 양단의 전압은 증가하고 트랜지스터 VT1을 통과하는 전류는 감소합니다. 따라서 트랜지스터 VT2의 게이트-소스 전압이 감소하고 그 결과 채널의 저항이 증가합니다. 따라서 출력 전압이 감소하여 이전 값으로 복원됩니다.

조절 전계 효과 트랜지스터 VT2는 음극선에 연결되고 제어 전압은 양극선에서 공급됩니다. 이 솔루션 덕분에 안정기는 20...30 A의 부하 전류를 제공할 수 있으며 입력 전압은 출력 전압보다 0.5V만 높을 수 있습니다. 입력 전압이 16V를 초과하는 모듈을 사용하려는 경우 트랜지스터 VT2는 음극이 연결된 안정화 전압 10...12V의 저전력 제너 다이오드를 사용하여 고장으로부터 보호되어야 합니다. 게이트에, 양극은 소스에.

장치는 주어진 목록의 전류 및 전압에 적합한 모든 n채널 전계 효과 트랜지스터(VT2)를 사용할 수 있으며 노란색으로 강조 표시되는 것이 좋습니다. VT1 - KT502, KT3108, KT361(문자 인덱스 포함) KR142EN19(DA1) 마이크로 회로는 TL431로 교체할 수 있습니다. 커패시터 - K10-17, 저항기 - R1-4, MLT, S2-33.
스태빌라이저 모듈의 연결 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 2.

부하 전류가 크면 트랜지스터 VT2는 많은 전력을 소비하므로 효과적인 방열판이 필요합니다. 문자 인덱스 L과 S가 있는 이 시리즈의 트랜지스터는 납땜을 사용하여 방열판에 설치됩니다. 저자 버전에서는 결함이 있는 트랜지스터 KT912, KP904의 하우징이 방열판이자 동시에 지지 구조로 사용됩니다. 이 케이스는 분해되었으며 윗부분이 제거되어 트랜지스터 크리스털과 스탠드오프 리드가 있는 금도금 세라믹 와셔가 남았습니다. 크리스탈을 조심스럽게 제거하고 코팅을 주석 도금한 후 VT2 트랜지스터를 납땜합니다. 양면 호일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판은 와셔 코팅과 트랜지스터 VT2의 단자에 납땜됩니다 (그림 3). 보드 뒷면의 호일은 완전히 보존되어 와셔의 금속화 부분(트랜지스터 VT2의 드레인)에 연결됩니다. 스태빌라이저 모듈을 설정하고 확인한 후 보드를 케이스에 접착합니다. 핀 1과 2는 인쇄 회로 기판의 패드이고 핀 3(트랜지스터 VT2의 드레인)은 세라믹 와셔의 금속 핀 스탠드입니다.

표면 장착용 부품을 사용하는 경우: TL431CD 마이크로 회로(그림 4), 트랜지스터 VT1 KT3129A-9, 트랜지스터 VT2 IRLR2905S, 저항기 P1-12 중 일부는 인쇄 회로 기판에 배치할 수 있고 다른 부품은 하우징의 세라믹 와셔에 직접 장착됩니다. 조립된 장치의 모습은 Fig. 5. 전압 조정기 모듈은 케이스 베이스(나사)와 갈바닉 연결이 없으므로 전원 공급 장치의 공통 와이어에 연결되더라도 방열판에 직접 배치할 수 있습니다.

KT825, KT827 시리즈의 결함이 있는 트랜지스터의 하우징을 사용하는 것도 허용됩니다. 이러한 패키지에서는 트랜지스터 결정이 세라믹이 아닌 금속 와셔에 부착됩니다. 이전에 크리스탈을 제거한 후 트랜지스터 VT2가 납땜되었습니다. 나머지 부품도 같은 방식으로 설치됩니다. 이 경우 트랜지스터 VT2의 드레인은 하우징에 연결되므로 모듈은 부하 전원 공급 장치의 음극 와이어에 연결된 방열판에 직접 설치할 수 있습니다.
장치 설정은 트리밍 저항 R6을 사용하여 필요한 출력 전압을 설정하고 전체 출력 전류 범위에서 자체 여기가 없는지 확인하는 것으로 요약됩니다. 이러한 현상이 발생하면 커패시터의 정전 용량을 늘려 이를 제거해야 합니다.