Qarqet e stabilizatorit të rënies së tensionit të ulët. Stabilizues me rënie minimale të tensionit. Avantazhet dhe disavantazhet e stabilizatorëve linearë dhe komutues

Fusha e zbatimit

  • Fuqizimi i qarqeve nga një bateri
  • telefonat celularë
  • Laptopë dhe PDA
  • Skanera të barkodit
  • Elektronikë automobilistike
  • Modulet DC-DC
  • Tensioni i referencës së pajisjes
  • Furnizimet lineare të tensionit të ulët

Versioni i dytë i skemës

Ky qark është një furnizim me energji i rregulluar me rënie të ulët me një rënie shumë të ulët të tensionit në të. Sigurisht, ka shumë modele të tjera për furnizimin me energji të rregulluar, por çipi MIC2941 ka një numër avantazhesh.

Në varësi të mënyrës së funksionimit, rënia është vetëm 40 - 400 mV (krahasuar me 1.25 - 2 V në LM317). Kjo do të thotë se mund të përdorni një gamë më të gjerë tensionesh dalëse (duke përfshirë formimin e disa qarqeve dixhitale standarde 3,3 V nga një tension po aq i ulët 3,7 V (siç është një bateri 3 AA ose litium-jon). Vini re se IC-të e serisë MIC2940 funksionojnë me një Tensioni i daljes fiks, ndërsa MIC2941 mund të rregullohet vazhdimisht.

Tabela e tensionit MIC294x

Aftësitë e qarkut në MIC2941

  • Mbrojtje nga qarku i shkurtër dhe nga mbinxehja.
  • Dioda hyrëse për të mbrojtur qarkun nga tensioni negativ ose rryma AC.
  • Dy LED tregues për tension të lartë dhe të ulët.
  • Ndërprerësi i daljes për të zgjedhur 3.3V ose 5V.
  • Ekziston një potenciometër në tabelë për të rregulluar tensionin nga 1,25 V në tensionin maksimal të hyrjes (20 V max).
  • Saktësia e lartë e mbajtjes së tensionit në dalje
  • Rryma e garantuar e daljes 1,25 A.
  • Koeficienti shumë i ulët i temperaturës
  • Hyrja e mikroqarkut mund të përballojë nga -20 në +60 V.
  • Ndërprerës elektronik i kontrolluar logjikisht.
  • Dhe, natyrisht, një rënie e tensionit të ulët - nga 40 mV.

Ky qark stabilizon rrymën përmes një ose më shumë LED, pothuajse pavarësisht nga tensioni i furnizimit. Avantazhi i tij kryesor është rënia shumë e ulët e tensionit, e cila mund të jetë më pak se 100 mV. Dizajni mund të gjejë aplikim në shiritat LED, ku voltazhi mund të ndryshojë përgjatë gjatësisë për shkak të rënies së rezistencës dhe ndryshimet e vogla në tension çojnë në ndryshime të rëndësishme në rrymë dhe shkëlqim. Dhe gjithashtu në, ku çdo volt ka rëndësi.

Qarku i stabilizuesit të rrymës LED

Rënia e tensionit në qarkun e rezistencës R nuk kalon 40 mV. Pjesa tjetër varet nga parametrat e Q3.

Rryma nominale LED këtu është 7.2 mA në 9 V. Rritja e tensionit në 20 V shkakton një ndryshim të rrymës prej vetëm +15%, për shkak të rezistencës dinamike.

Vlera e rezistencës R1 zgjidhet për një LED blu/bardhë me një rënie të tensionit në intervalin 2.9 - 3.4 volt. Për të ruajtur nivelin e dëshiruar në një rënie të ndryshme të tensionit, ndryshoni vlerën e R1 në proporcion me ndryshimin e rënies së tensionit.

Rryma përmes LED-ve është në përpjesëtim të zhdrejtë me vlerën e R. Rryma mund të ndryshohet përafërsisht duke përdorur këtë rezistencë dhe të rregullohet duke ndryshuar R1.

Për të marrë një stabilitet të mirë termik, Q1 dhe Q2 duhet të jenë në kontakt termik. Idealisht, ato duhet të jenë në të njëjtin çip, por rezultate të mira merren kur shtypen kundër njëri-tjetrit.

Qarku funksionon mirë jo vetëm me një LED. Numri maksimal i LED-ve në një linjë varet vetëm nga parametrat e përbërësve të qarkut.


Një nga parametrat e rëndësishëm të stabilizuesve të tensionit të serisë (përfshirë ato me mikroqark) është voltazhi minimal i lejuar midis hyrjes dhe daljes së stabilizatorit (ΔUmin) në rrymën maksimale të ngarkesës. Ai tregon se në çfarë ndryshimi minimal midis tensioneve hyrëse (Uin) dhe daljes (Uout) të gjithë parametrat e stabilizatorit janë brenda kufijve normalë. Fatkeqësisht, jo të gjithë amatorët e radios i kushtojnë vëmendje, zakonisht ata janë të interesuar vetëm për tensionin e daljes dhe rrymën maksimale të daljes. Ndërkohë, ky parametër ka një ndikim të rëndësishëm si në cilësinë e tensionit në dalje ashtu edhe në efikasitetin e stabilizatorit.
Për shembull, për stabilizuesit e përhapur të mikroqarqeve të serisë 1_M78xx (xx është një numër i barabartë me tensionin e stabilizimit në volt), tensioni minimal i lejuar dUmin = 2 V në një rrymë prej 1 A. Në praktikë, kjo do të thotë që për një stabilizues në çipi LM7805 (Uout = 5 V) voltazhi Uinmin duhet të jetë së paku 7 V. Nëse amplituda e valëzimit në daljen e ndreqësit arrin 1 V, atëherë vlera e Uinmin rritet në 8 V, dhe duke marrë parasysh paqëndrueshmërinë e rrjetit tensioni brenda ±10%, rritet në 8.8 V. Si rezultat, efikasiteti i stabilizatorit nuk do të kalojë 57%, dhe me një rrymë të lartë daljeje mikroqarku do të nxehet shumë.
Një rrugëdalje e mundshme nga situata është përdorimi i të ashtuquajturve stabilizues të mikroqarqeve të rënies së ulët (rënie të tensionit të ulët), për shembull, seria KR1158ENxx (ΔUmin = 0,6 V në një rrymë prej 0,5 A) ose LM1084 (Umin = 1,3 V në një rrymë prej 5 A). Por vlera edhe më të ulëta të Umin mund të arrihen nëse përdoret një transistor i fuqishëm me efekt në terren si një element rregullues. Është kjo pajisje që do të diskutohet më tej.

Diagrami i stabilizatorit të propozuar është paraqitur në Fig. 1. Tranzistori VT1 me efekt në terren është i lidhur me linjën pozitive të energjisë. Përdorimi i një pajisjeje me një kanal p është për shkak të rezultateve të testeve të kryera nga autori: rezultoi se transistorë të tillë janë më pak të prirur ndaj vetë-ngacmimit dhe, për më tepër, si rregull, rezistenca e tyre e kanalit të hapur është më pak. se ai i kanaleve p. Transistori VT1 kontrollohet nga rregullatori paralel i tensionit DA1. Në mënyrë që një transistor me efekt në terren të hapet, voltazhi në portën e tij duhet të jetë së paku 2.5 V më i madh se në burim. Prandaj, nevojitet një burim shtesë me një tension dalës që tejkalon tensionin në kullimin e transistorit me efekt në terren pikërisht me këtë sasi.
Një burim i tillë - një konvertues i tensionit në rritje - është mbledhur në çipin DD1. Elementet logjike DD1.1, DD1.2 përdoren në një gjenerator pulsi me një shpejtësi përsëritjeje prej rreth 30 kHz, DD1.3, DD1.4 janë elementë tampon; Diodat VD1, VD2 dhe kondensatorët SZ, C4 formojnë një ndreqës me dyfishimin e tensionit, rezistenca R2 dhe kondensatori C5 formojnë një filtër zbutës.

Kondensatorët C6, C7 sigurojnë funksionim të qëndrueshëm të pajisjes. Tensioni i daljes (vlera minimale e tij është 2.5 V) vendoset me rezistencën e prerjes R4.
Testet laboratorike të prototipit të pajisjes treguan se me një rrymë ngarkese prej 3 A dhe një ulje të tensionit të hyrjes nga 7 në 5,05 V, dalja zvogëlohet nga 5 në 4,95 V. Me fjalë të tjera, në rrymën e specifikuar, rënia minimale e tensionit ΔUmin nuk kalon 0,1 V. Kjo ju lejon të përdorni më plotësisht aftësitë e burimit primar të energjisë (ndreqës) dhe të rrisni efikasitetin e stabilizatorit të tensionit.

Pjesët e pajisjes janë montuar në një tabelë qark të printuar (Fig. 2) e bërë nga laminat tekstil me fije qelqi të njëanshme të veshur me fletë metalike me trashësi 1,5...2 mm. Rezistenca fikse - R1-4, MLT, prerëse - SPZ-19a, kondensatorët C2, C6, C7 - qeramike K10-17, pjesa tjetër janë okside të importuara, për shembull, seria TK nga Jamicon. Në një stabilizues me një tension dalës prej 3...6 V, duhet të përdoret një transistor me efekt në terren me një tension hapjeje prej jo më shumë se 2.5 V, transistorë të tillë nga Rectifier Ndërkombëtar zakonisht shënohen me shkronjën L (shih faktin fletë "Tranzistorë me efekt të fuqisë komutuese Ndreqës Ndërkombëtar" në "Radio", 2001, nr. 5, f. Kur rryma e ngarkesës është më shumë se 1.5 ... 2 A, është e nevojshme të përdoret një transistor me një rezistencë të kanalit të hapur jo më shumë se 0.02 ... 0.03 Ohm.
Për të shmangur mbinxehjen, transistori me efekt në terren është i fiksuar në një lavaman nxehtësie dhe një tabelë mund të ngjitet në të përmes një copë litari izolues. Pamja e bordit të montuar është treguar në Fig. 3.

Tensioni i daljes së stabilizatorit mund të rritet, por nuk duhet të harrojmë se voltazhi maksimal i furnizimit të mikroqarkut K561LA7 është 15 V, dhe vlera kufi e tensionit të burimit të portës së tranzistorit me efekt në terren në shumicën e rasteve nuk kalon 20 V.

Prandaj, në një rast të tillë, duhet të përdorni një konvertues përforcues të montuar sipas një qarku të ndryshëm (në një bazë elementi që lejon një tension më të lartë furnizimi) dhe të kufizoni tensionin në portën e tranzistorit me efekt në terren duke lidhur një diodë Zener. me tensionin përkatës të stabilizimit paralel me kondensatorin C5. Nëse stabilizatori supozohet të jetë i ndërtuar në një burim energjie me një transformator në rënie, atëherë konverteri i tensionit (mikroqarku DD1, diodat VD1, VD2, rezistenca R1 dhe kondensatorët C2, SZ) mund të përjashtohet dhe ndreqësi "kryesor". në urën diodike VD5 (Fig. 4) mund të plotësohet me një tension dyfishues në diodat VD3, VD4 dhe kondensatorin C9 (numërimi i elementeve vazhdon atë që u nis në Fig. 1).


Data e publikimit: 29.09.2009

Mendimet e lexuesve
  • Seregy / 10/06/2011 - 08:34
    Cilat vlera duhet të ndryshohen në mënyrë që Uout të bëhet 9V?
  • Nikolay / 30.07.2011 - 22:30
    Skema e mirë, faleminderit. E përdora për të stabilizuar tensionin në rryma deri në 0.5A nga një burim me një rënie të fortë të tensionit kur rritet rryma e ngarkesës. U ngrit pyetja në lidhje me konsumin vetjak të pjesës së kontrollit - ha shumë :), nga 18.6 mA (maksimumi i hyrjes U) në 8.7 mA. Vendosa R3 = 8,2 kOhm (TL431 në modalitetin nominal, I > 1 mA, megjithëse rryma minimale tipike është 450 μA) dhe R4 rregulluese = 50 kOhm. konsumi aktual u ul në 2.3 mA - 1.1 mA. Me këtë modifikim, mund të përdorni kondensatorë C3-C5 me kapacitet më të vogël, unë përdora 10 μF.

Ndonjëherë në praktikën radio amatore ka nevojë për të stabilizues me rënie të tensionit të ulët në elementin rregullues (1.5-2V). Kjo mund të shkaktohet nga tensioni i pamjaftueshëm në mbështjelljen dytësore të transformatorit, kufizimet dimensionale kur rasti nuk akomodon një radiator të madhësisë së kërkuar, konsideratat e efikasitetit të pajisjes, etj.

Dhe nëse zgjedhja e mikroqarqeve për ndërtimin e stabilizuesve "konvencionalë" është mjaft e gjerë (si p.sh LM317, 78XX etj.), atëherë mikroqarqet për ndërtimin e stabilizuesve me rënie të ulët zakonisht nuk janë të disponueshme për të gjithë. Prandaj, një skemë e thjeshtë në komponentët e disponueshëm mund të jetë shumë e rëndësishme.

Unë paraqes një skemë që unë vetë e kam përdorur prej shumë vitesh. Gjatë kësaj kohe, qarku tregoi funksionim të besueshëm dhe të qëndrueshëm. Komponentët e disponueshëm dhe lehtësia e konfigurimit do të lejojnë edhe radio amatorët fillestarë të përsërisin dizajnin pa vështirësi.

kliko për të zmadhuar

Qarku i ngjan një standardi mjaft të mirë stabilizues parametrik, i cili plotësohet me një GST (gjenerator i qëndrueshëm i rrymës) për të kontrolluar rrymën bazë të transistorit rregullues, për shkak të të cilit ishte e mundur të merrej rënie të tensionit të ulët.

Qarku është projektuar për një tension daljeje prej 5V (i vendosur nga rezistenca R4) dhe një rrymë ngarkese prej 200 mA. Nëse keni nevojë të merrni më shumë rrymë, atëherë në vend të T3 duhet të përdorni tranzistor i përbërë.

Nëse keni nevojë të merrni një tension më të lartë të daljes, do t'ju duhet të rillogaritni vlerat e rezistencës.

Në rast mungesa e montimeve të tranzistorit mund të përdoren transistorë diskretë. Në versionin tim, në vend të montimit KR198NT5, u përdorën dy transistorë të zgjedhur KT361. Asambleja KR159NT1 mund të zëvendësohet me dy transistorë KT315, zgjedhja e të cilave nuk kërkohet.

Meqenëse praktikisht nuk ka asnjë informacion në internet për komponentët e brendshëm, unë jap pikën e asambleve të tranzistorit për referencë.

Bazuar në tranzistorë të fuqishëm komutues me efekt në terren, mund të ndërtohen rregullatorë linearë të tensionit. Një pajisje e ngjashme është përshkruar më parë në. Duke ndryshuar pak diagramin, siç tregohet në Fig. 1, është e mundur të përmirësohen parametrat e stabilizatorit të përshkruar duke ulur ndjeshëm (5...6 herë) rënien e tensionit në elementin e kontrollit, i cili është transistori IRL2505L. Ka një rezistencë shumë të ulët të kanalit në gjendje të hapur (0,008 Ohm), siguron një rrymë deri në 74 A në një temperaturë strehimi prej 100 ° C dhe karakterizohet nga një karakteristikë e pjerrësisë së lartë (59 A/V). Për ta kontrolluar atë, kërkohet një tension i vogël i portës (2.5 ... 3 V). Tensioni maksimal i burimit të kullimit është 55 V, voltazhi i burimit të portës është ± 16 V, fuqia e shpërndarë nga transistori mund të arrijë 200 W.

Ashtu si stabilizuesit modernë të mikroqarqeve, moduli i propozuar ka tre kunja: 1 - hyrje, 2 - e zakonshme, 3 - dalje. Mikroqarku DA1 përdoret si një element kontrolli - një stabilizues i tensionit paralel KR142EN19 (TL431). Transistori VT1 shërben si një element përputhës, dhe dioda zener VD1 siguron një tension të qëndrueshëm për qarkun e tij bazë. Vlera e tensionit të daljes mund të llogaritet duke përdorur formulën
Uout=2.5(1+R5/R6).
Tensioni i daljes rregullohet duke ndryshuar rezistencën e rezistencës R6. Kondensatorët sigurojnë funksionim të qëndrueshëm të stabilizatorit. Pajisja funksionon si më poshtë. Me rritjen e tensionit të daljes, rritet voltazhi në hyrjen e kontrollit të mikroqarkut DA1, si rezultat i të cilit rritet rryma përmes tij. Tensioni në të gjithë rezistencën R2 rritet, dhe rryma përmes transistorit VT1 zvogëlohet. Prandaj, tensioni i burimit të portës së tranzistorit VT2 zvogëlohet, si rezultat i të cilit rritet rezistenca e kanalit të tij. Prandaj, voltazhi i daljes zvogëlohet, duke u rikthyer në vlerën e mëparshme.

Transistori rregullues me efekt në terren VT2 është i lidhur me telin negativ, dhe tensioni i kontrollit furnizohet me te nga tela pozitive. Falë kësaj zgjidhjeje, stabilizuesi është i aftë të sigurojë një rrymë ngarkese prej 20...30 A, ndërsa voltazhi i hyrjes mund të jetë vetëm 0,5 V më i lartë se tensioni i daljes. Nëse planifikoni të përdorni modulin me një tension të hyrjes më shumë se 16 V, atëherë transistori VT2 duhet të mbrohet nga prishja duke përdorur një diodë zener me fuqi të ulët me një tension stabilizimi prej 10...12 V, katoda e së cilës është e lidhur te porta dhe anoda te burimi.

Pajisja mund të përdorë çdo transistor me efekt në terren me kanal n (VT2), i përshtatshëm për rrymën dhe tensionin nga lista e dhënë, mundësisht të theksuar me të verdhë. VT1 - KT502, KT3108, KT361 me çdo indeks të shkronjave. Mikroqarku KR142EN19 (DA1) mund të zëvendësohet me TL431. Kondensatorët - K10-17, rezistorët - R1-4, MLT, S2-33.
Diagrami i lidhjes për modulin e stabilizatorit është paraqitur në Fig. 2.

Me një rrymë të madhe ngarkese, transistori VT2 shpërndan shumë energji, kështu që është i nevojshëm një lavaman efektiv i nxehtësisë. Transistorët e kësaj serie me indekset e shkronjave L dhe S janë instaluar në lavamanin e nxehtësisë duke përdorur saldim. Në versionin e autorit, një strehim nga një transistor i dëmtuar KT912, KP904 përdoret si një lavaman nxehtësie dhe në të njëjtën kohë një strukturë mbështetëse. Kjo këllëf u çmontua, pjesa e sipërme e saj u hoq në mënyrë që të mbetej një rondele qeramike e veshur me ar me një kristal tranzistor dhe plumba të qëndrueshëm. Kristali hiqet me kujdes, veshja është e kallajosur, pas së cilës transistori VT2 është ngjitur në të. Një tabelë e qarkut të printuar e bërë nga tekstil me fije qelqi me fletë të dyanshme është ngjitur në veshjen e rondele dhe terminalet e tranzitorit VT2 (Fig. 3). Folja në anën e pasme të tabelës është tërësisht e ruajtur dhe e lidhur me metalizimin e rondele (kullimi i tranzitorit VT2 Pas vendosjes dhe kontrollit të modulit të stabilizatorit, pllaka ngjitet në kasë). Kunjat 1 dhe 2 janë jastëkë në tabelën e qarkut të printuar, dhe kunja 3 (kullimi i tranzitorit VT2) është një mbajtëse metalike në një rondele qeramike.

Nëse përdorni pjesë për montim në sipërfaqe: mikroqark TL431CD (Fig. 4), transistor VT1 KT3129A-9, transistor VT2 IRLR2905S, rezistorë P1-12, atëherë disa prej tyre mund të vendosen në një tabelë qark të printuar dhe pjesa tjetër mund të vendoset montuar direkt në rondele qeramike të kutisë. Pamja e pajisjes së montuar është treguar në Fig. 5. Moduli i rregullatorit të tensionit nuk ka lidhje galvanike me bazën (vidën) e kasës, kështu që mund të vendoset drejtpërdrejt në lavaman, edhe nëse është i lidhur me telin e përbashkët të pajisjes me energji.

Lejohet gjithashtu përdorimi i strehimit nga transistorët e gabuar të serive KT825, KT827. Në një paketë të tillë, kristalet e tranzitorit nuk janë ngjitur në një qeramikë, por në një rondele metalike. Është për këtë që tranzistori VT2 është ngjitur, pasi ka hequr më parë kristalin. Pjesët e mbetura janë instaluar në të njëjtën mënyrë. Kullimi i tranzistorit VT2 në këtë rast është i lidhur me kapakun, kështu që moduli mund të instalohet drejtpërdrejt në një lavaman nxehtësie të lidhur me telin negativ të furnizimit me energji të ngarkesës.
Vendosja e pajisjes zbret në vendosjen e tensionit të kërkuar të daljes me rezistorin shkurtues R6 dhe kontrollimin e mungesës së vetë-ngacmimit në të gjithë gamën e rrymës së daljes. Nëse ndodh, duhet të eliminohet duke rritur kapacitetin e kondensatorëve.

LITERATURA
1. Transistorë komutues të fuqishëm me efekt në terren nga International Rectifier. - Radio, 2001, nr 5, f. 45.
2. Necheev I. Stabilizuesi i tensionit në një transistor të fuqishëm me efekt në terren. - Radio, 2003, nr 8. f. 53, 54.

I. NECHAYEV, Kursk
“Radio” nr 2 2005