Интегральные стабилизаторы » Страница 3 » Вот схема!
В данной статье речь пойдет об особенностях применения интегральных стабилизаторов типа КР142ЕН5, КР142ЕН8 (и импортных аналогов). Эти стабилизаторы идентичны по схемотехнике и содержат устройства защиты от замыкания в цепи нагрузки. Различаются стабилизаторы максимальным выходным током и номинальным выходным напряжением.
Существующее разнообразие по выходному напряжению, в принципе, позволяет выбрать необходимый стабилизатор, но не всегда возможно приобрести именно нужный стабилизатор. Это обстоятельство заставляет искать способы изменения напряжения стабилизации имеющегося интегрального стабилизатора.
Недостаток этой схемы в том. что требуется источник отрицательного относительного общего провода напряжения.
Микросхемы типа КР142ЕН5 или EH8, в зависимости от типа могут отдавать в нагрузку ток до 1,5А. Повысить значение выходного тока можно использованием совместно с микросхемой дополнительного мощного транзистора Принципиальная схема базового варианта стабилизатора с «умощнением» показана на рисунке 5.
При токе нагрузки до 200 mА падение напряжения на резисторе R1 мало и транзистор закрыт, а стабилизатор работает как-бы без него При увеличении тока нагрузки падение напряжения на R1 возрастает и достигает 0.6-0,7 V, что приводит к открыванию транзистора VT1. ограничивающему дальнейший прирост тока через микросхему. Микросхема поддерживает выходное напряжение на заданном уровне как и при типовом включении : при повышении выходного напряжения снижается входной ток, а следовательно и напряжения управления на базе транзистора При уменьшении напряжения, ток, наоборот, увеличивается, что приводит к большему открыванию транзистора.
Применяя такой стабилизатор нужно знать, что минимальная разность входного и выходного напряжений должна быть равна сумме минимального падения напряжения на интегральном стабилизаторе и напряжения эмиттер-база транзистора На рисунке 6 приводится схема стабилизатора напряжения 12V с максимальным током 8А В этой схеме используется защита от перегрузки транзистора Реализована она включением в цепь эмиттер-база транзистора кремниевых диодов VD1 и VD2 (вместо резистора в схеме на рисунке 5).
Пока ток не превосходит некоторого максимального значения сопротивление через диоды относительно велико и напряжение на них достаточно для открывания транзистора. При увеличении тока выше некоторого значения ток через диоды увеличивается. но напряжение на них не растет, поскольку они открыты. Значительная часть тока начинает перекладываться на микросхему, что приводит к увеличению тока через микросхему. Срабатывает схема защиты от перегрузки, имеющаяся в микросхеме и стабилизатор выключается.
Другой способ повышения мощности интегрального стабилизатора состоит в том, что интегральный стабилизатор выполняет роль мощного источника образцового напряжения. а мощный транзисторный каскада. -роль усилителя мощности, включенного по схеме эмиттерного повторителя (рис. 7). Если обратить внимание, схема практически представляет собой классическую схему параметрического стабилизатора на транзисторе и стабилитроне, только роль стабилитрона выполняет интегральный стабилизатор. дающий больший ток и стабильность.
Интегральный стабилизатор — напряжение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Интегральный стабилизатор — напряжение
Cтраница 1
Интегральный стабилизатор напряжения, конструктивно представляющий собой монолитную интегральную схему, функционально состоит из трех основных узлов. Один из них — источник опорного напряжения, которое остается постоянным при изменениях входного нестабилизированного напряжения, тока нагрузки и температуры. Другой — усилитель рассогласования, выходной сигнал которого пропорционален разности выходного и опорного напряжений. [1]
Интегральные стабилизаторы напряжения серии
Все рассмотренные трехвыводные интегральные стабилизаторы напряжения обеспечивают выходной ток не более 1 5 А. Но часто бывает необходимо получить большую выходную мощность, сохранив качество стабилизации выходного напряжения. [3]
В таких устройствах применяются интегральные стабилизаторы напряжения, операционные усилители, умножители и другие интегральные элементы. Аналоговая обработка информации отличается простотой и наглядностью схем и обеспечивает высокую надежность. [6]
В настоящее время выпускают широкий ассортимент интегральных стабилизаторов напряжения с защитой от токовых перегрузок и короткого замыкания на выходе. [7]
В настоящее время выпускают широкий ассортимент интегральных стабилизаторов напряжения компенсационного типа. [9]
По ряду выполняемых функций в составе аналоговых ИС выделяют следующие группы: операционные усилители; элементы сравнения и перемножения аналоговых величин; ИС для построения узлов радиоприемных устройств; аналоговые интегральные ключи; ИС для взаимного преобразования аналоговой и цифровой информации;
Наиболее перспективно развитие интегральных стабилизаторов напряжения. [11]
Высокая точность РЭА обеспечивается стабильностью передаточных характеристик всех звеньев аппаратуры, которые в первую очередь зависят от стабильности питающих напряжений. Для фиксации напряжения питания аппаратурных блоков применяются
Они имеют ряд преимуществ, а именно: отсутствие габаритных трансформаторов, гораздо меньшие частотные и нелинейные искажения, возможность интегрального исполнения. К недостаткам можно отнести необходимость двух источников питания, однако с появлением миниатюрных интегральных стабилизаторов напряжения серии КР140ЕН указанный недостаток не является существенным. В большинстве случаев бестрансформаторные усилители выполняют на симметричных транзисторах разного типа проводимости, по схемам с общим эмиттером или общим коллектором. [15]
Страницы: 1 2
Интегральные стабилизаторы для микроконтроллеров, схемы
Компенсационные стабилизаторы положительного напряжения популярной серии «78хх» были разработаны в 1976 г. на фирме Texas Instruments.
В дальнейшем появились их модификации (Табл. 1) и аналогичные разработки других фирм. Выходные напряжения стандартизованы согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.7; 2.8; 3.0; 3.3; 4; 5; 6; 8; 9; 12; 15; 18; 24 В.
Обзор интегральных стабилизаторов
Изготовители различаются по первым буквам в названии, например, L7812 (STMicroelectronics), КА7805 (Samsung), NJM78L03 (NJRCorporation), LM7805 (Fairchild), UTC7805 (UnisonicTechnologies). Встранах СНГ эти стабилизаторы известны по микросхемам серии КР142ЕНхх.
Важный нюанс. Допустимое падение напряжения между входом и выходом стабилизатора (£/Вх-вых) зависит от тока нагрузки. Так, например, для микросхем серии «7805» оно составляет 1 В при токе 20 мА и 2 В при токе 1 А.
В кратких справочных данных обычно указывают только последний параметр (2 В/1 А), а полные нагрузочные характеристики приводятся только в графиках даташитов. Следовательно, внимательно их изучая, можно избежать ненужной перестраховки.
Таблица 1. Параметры интегральных стабилизаторов напряжения.
Все современные интегральные стабилизаторы имеют защиту от короткого замыкания в нагрузке, от температурного перегрева кристалла и от выхода рабочей точки из зоны безопасной работы [6-17].
Кроме стабилизаторов фиксированного напряжения существуют интегральные регулируемые стабилизаторы. Первые их образцы разработал Роберт Добкин (Robert Dobkin) в 1977 г. на фирме National Semiconductor.
Типичными представителями этого направления являются микросхемы серии «317», выходное напряжение которых определяется делителем на двух резисторах.
Схемы стабилизаторов напряжения для МК
На Рис. 1, а…р показаны схемы регулируемых и нерегулируемых интегральных стабилизаторов положительного напряжения.
Рис. 1. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения.
Рисунок 1, а. Типовая схема включения интегрального стабилизатора DAL Серия микросхем «78Lxx» идеально подходит для несложных любительских конструкций, содержащих МК и имеющих ток потребления до 100 мА.
Встроенная в DA1 защита от короткого замыкания ограничивает выходной ток на уровне 0.1…0.2 А, что во многих случаях спасает МК при аварии.
Входное напряжение фильтруют элементы L1, C1, С2, причём катушка индуктивности может отсутствовать. Конденсаторы C1, С4 устанавливают вблизи (0…70 мм) от выводов стабилизатора DA1, чтобы предотвратить самовозбуждение последнего. Ёмкость конденсатора С2 должна быть в несколько раз больше, чем ёмкость конденсатора C3, иначе надо ставить защитный диод VD1 (показан пунктиром).
Главное, чтобы при выключении питания выходное напряжение +5 В снижалось по времени быстрее, чем входное +6.5…+15 В (для этого и увеличивают ёмкость конденсатора С2), иначе может выйти из строя микросхема DA1. Если нет уверенности, то подобный диод рекомендуется ставить и в других аналогичных схемах.
Рисунок 1, б. Стабилизатор DA1 (фирма Maxim/Dallas) не относится к серии «78хх». Он отличается названием и функциональностью.
В частности, в микросхеме DA1 имеется вход для выключения стабилизатора (вывод 4) и вход для плавного регулирования напряжения (вывод 5). Микросхемы МАХ603 и МАХ604 взаимозаменяемые и обеспечивают соответственно +5 и +3.3 В на выходе.
Рисунок 1, в. LDO-стабилизатор на микросхеме DA1 с максимальным током нагрузки 1 А (аналог К1184ЕН1). В семействе LM2940 существуют микросхемы с выходным напряжением 5; 8; 9; 10; 12; 15 В, а в семействе LP2950 — с напряжением 3.0; 3.3; 5 В.
Рисунок 1, г. UltraLDO-стабилизатор на микросхеме DA1 в SMD-корпусе. Напряжение UВХ-вых не более 0.12 В при токе нагрузки 50 мА и не более 7 мВ при токе нагрузки 1 мА.
Существуют модификации данного стабилизатора с выходным напряжением согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.85; 3.0; 3.2; 3.3; 3.6; 3.8; 4.0; 4.7; 4.85; 5.0 В.
Рис. 2. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (продолжение).
Рисунок 2, д. Регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме DAI серии «317».
Рисунок 2, е. Напряжение +13 В получается сложением двух напряжений стабилизаторов DAI и DA2.
Рисунок 2, ж. Индикатор HL1 светится зелёным цветом при нормальном напряжении батареи/аккумулятора GB1 в пределах 6.8…9 В. Ниже 6.8 В его свечение прекращается, что является сигналом к замене батареи или подзарядке аккумулятора.
Рисунок 2, з. Стандартный приём увеличения выходного напряжения стабилизатора DA1 на 0.1…0.3 В. Это может потребоваться при некондиционных параметрах микросхемы DA1 или для тестирования работы МК при повышенном питании.
Резистором R1 в небольших пределах регулируется выходное напряжение на линейном участке ВАХ диода VD1 (ток 5… 10 мА). Резистор RI не обязателен, если микросхему DAI серии «78LC05», «78-L05» заменить аналогичной из серии «7805», имеющей потребление тока через вывод GND в пределах 3…8 мА.
Рис. 3. Схема стабилизатора напряжения на микросхемах 78L05, TDA2030.
Рисунок 3. Стабилизатор напряжения DA1 дополнен усилителем тока на звуковой микросхеме DA2, которая используется как повторитель напряжения с нагрузкой до 3 А. Питание микросхемы DA2 должно быть повышенным +9…+12 В, хотя и не обязательно стабилизированным.
Рис. 4. Компенсационные стабилизаторы напряжения на микросхемах.
Рисунок 4, к. Высокое входное напряжение 60 В сначала понижается до 23 В (DA1), а затем до 5 В (DA2). Разность напряжений между входом и выходом микросхемы DAI не должна превышать 40 В. При большом токе нагрузки может потребоваться установка микросхем DAI, DA2 на радиаторы.
Рисунок 4, л. Резистором RI плавно подстраивается напряжение в верхнем, более мощном канале. Если средний вывод резистора RI в результате вращения его движка электрически соединится с общим проводом, то в двух каналах будут идентичные напряжения +5 В. Стабилизаторы DAI, DA2 могут иметь как одинаковые, так и разные выходные напряжения.
Рисунок 4, м. Блок питания с условным названием «Ступенька» состоит из последовательно включённых стабилизаторов напряжения DA1…DA3. Ток нагрузки, просуммированный по трём цепям + 12, +9 и +5 В, не должен превышать максимально допустимого тока для микросхемы DA1.
Рисунок 4, н. Получение двух одинаковых напряжений от одного общего источника +7…+15 В. Это полезно, например, для развязки аналоговых и цифровых цепей МК или для отдельного питания высокочувствительного входного усилителя.
Рис. 5. Схемы интегральных стабилизаторов положительного напряжения для питания микроконтроллеров.
Рисунок 5, о. Получение трёх разных стабилизированных напряжений для питания процессорного ядра, а также внутренней и внешней периферии у новых современных МК. Помехозащитный фильтр FBI (фирма Murata Manufacturing) имеет малые габариты. Он может быть заменён однозвенным LC-фильтром на дискретных элементах.
Рисунок 5, п. Получение хорошо стабилизированного напряжения +5 В и «квазистабилизированного» напряжения +2.8…+3.2 В. Диоды VD1…VD3 снижают выходное напряжение, но оно будет зависеть от протекающего через них тока и температуры окружающей среды.
Диодов может быть не три, а два, причем как обычных, так и диодов Шоттки. Резистор R1 служит для начальной нагрузки потоку, чтобы зафиксировать рабочую точку диодов на крутой вертикальной ветви ВАХ, начиная с 10 мА;
Рисунок 5, р. Двухканальный стабилизатор напряжения DA1 (фирма STMicroelectronics) обеспечивает питанием сразу два выходных тракта +5.1 и +12 В. Ток нагрузки в каждом канале может составлять 0.75… 1 А.
Источник: Рюмик С.М. — 1000 и одна микроконтроллерная схема.
Стабилизатор тока на lm317, lm338, lm350 для светодиодов
В последнее время интерес к схемам стабилизаторов тока значительно вырос. И в первую очередь это связано с выходом на лидирующие позиции источников искусственного освещения на основе светодиодов, для которых жизненно важным моментом является именно стабильное питание по току. Наиболее простой, дешевый, но в то же время мощный и надежный токовый стабилизатор можно построить на базе одной из интегральных микросхем (ИМ): lm317, lm338 или lm350.
Datasheet по lm317, lm350, lm338
Прежде чем перейти непосредственно к схемам, рассмотрим особенности и технические характеристики вышеприведенных линейных интегральных стабилизаторов (ЛИС).
Все три ИМ имеют схожую архитектуру и разработаны с целью построения на их основе не сложных схем стабилизаторов тока или напряжения, в том числе применяемых и со светодиодами. Различия между микросхемами кроются в технических параметрах, которые представлены в сравнительной таблице ниже.
LM317 | LM350 | LM338 | |
---|---|---|---|
Диапазон значений регулируемого выходного напряжения | 1,2…37В | 1,2…33В | 1,2…33В |
Максимальный показатель токовой нагрузки | 1,5А | 3А | 5А |
Максимальное допустимое входное напряжение | 40В | 35В | 35В |
Показатель возможной погрешности стабилизации | ~0,1% | ~0,1% | ~0,1% |
Максимальная рассеиваемая мощность* | 15-20 Вт | 20-50 Вт | 25-50 Вт |
Диапазон рабочих температур | 0° — 125°С | 0° — 125°С | 0° — 125°С |
Datasheet | LM317.pdf | LM350.pdf | LM338.pdf |
* – зависит от производителя ИМ.
Во всех трех микросхемах присутствует встроенная защита от перегрева, перегрузки и возможного короткого замыкания.
Lm317, самая распространенная ИМ, имеет полный отечественный аналог — КР142ЕН12А.
Выпускаются интегральные стабилизаторы (ИС) в монолитном корпусе нескольких вариантов, самым распространенным является TO-220.
Микросхема имеет три вывода:- ADJUST. Вывод для задания (регулировки) выходного напряжения. В режиме стабилизации тока соединяется с плюсом выходного контакта.
- OUTPUT. Вывод с низким внутренним сопротивлением для формирования выходного напряжения.
- INPUT. Вывод для подачи напряжения питания.
Схемы и расчеты
Наибольшее применение ИС нашли в источниках питания светодиодов. Рассмотрим простейшую схему стабилизатора тока (драйвера), состоящую всего из двух компонентов: микросхемы и резистора.
На вход ИМ подается напряжение источника питания, управляющий контакт соединяется с выходным через резистор (R), а выходной контакт микросхемы подключается к аноду светодиода.Если рассматривать самую популярную ИМ, Lm317t, то сопротивление резистора рассчитывают по формуле: R=1,25/I0 (1), где I0 – выходной ток стабилизатора, значение которого регламентируется паспортными данными на LM317 и должно быть в диапазоне 0,01-1,5 А. Отсюда следует, что сопротивление резистора может быть в диапазоне 0,8-120 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле: PR=I02×R (2). Включение и расчеты ИМ lm350, lm338 полностью аналогичны.
Полученные расчетные данные для резистора округляют в большую сторону, согласно номинальному ряду.
Постоянные резисторы производятся с небольшим разбросом значения сопротивления, поэтому получить нужное значение выходного тока не всегда возможно. Для этой цели в схему устанавливается дополнительный подстроечный резистор соответствующей мощности.
Это немного увеличивает цену сборки стабилизатора, но гарантирует получение необходимого тока для питания светодиода. При стабилизации выходного тока более 20% от максимального значения, на микросхеме выделяется много тепла, поэтому ее необходимо снабдить радиатором.Онлайн калькулятор lm317, lm350 и lm338
Допустим, необходимо подключить мощный светодиод с током потребления 700 миллиампер. Согласно формуле (1) R=1,25/0,7= 1.786 Ом (ближайшее значение из ряда E2—1,8 Ом). Рассеиваемая мощность по формуле (2) будет составлять: 0.7×0.7×1.8 = 0,882 Ватт (ближайшее стандартное значение 1 Ватт).
На практике, для предотвращения нагрева, мощность рассеивания резистора лучше увеличить примерно на 30%, а в корпусе с низкой конвекцией на 50%.
Кроме множества плюсов, стабилизаторы для светодиодов на основе lm317, lm350 и lm338 имеют несколько значительных недостатков – это низкий КПД и необходимость отвода тепла от ИМ при стабилизации тока более 20% от максимального допустимого значения. Избежать этого недостатка поможет применение импульсного стабилизатора, например, на основе ИМ PT4115.
Обозначение | Прототип | Функциональное назначение | Тип корпуса | ||
---|---|---|---|---|---|
IL5250G | LD1117AS50TR | Стабилизатор напряжения положительной полярности с фиксированным напряжением 5,0 В; 1,0 А | 4302Ю.4-А | ||
IZ1734-33 | SSAIC1734-33 | КМОП стабилизатор напряжения 3,3 В/300 мА с низким остаточным напряжением, низким током потребления | Б/к | ||
IZ1734-50 | SSAIC1734-50 | КМОП стабилизатор напряжения 5 В/300 мА с низким остаточным напряжением, низким током потребления | Б/к | ||
IZ1735-33 | SSAIC1735-33 | Стабилизатор напряжения 3,3 В/500 мА с низким остаточным напряжением, низким током потребления | Б/к | ||
IZ1735-50 | SSAIC1735-50 | Стабилизатор напряжения 5 В/500 мА с низким остаточным напряжением, низким током потребления | Б/к | ||
ILE4276V(G/S) | TLE4276GV/SV | Мощный стабилизатор напряжения с низким остаточным напряжением, низким током потребления:(2,5…20) В/400 mА | 1501.5-4 1501Ю-А | ||
ILE4276V85(G/S) | TLE4276V85 | Мощный стабилизатор напряжения с низким остаточным напряжением, низким током потребления:8,5 В/400 mА | 1501.5-4 1501Ю-А | ||
ILE4276V10(G/S) | TLE4276V10 | Мощный стабилизатор напряжения с низким остаточным напряжением, низким током потребления: 10 В/400 mА | 1501.5-4 1501Ю-А | ||
ILE4274V85 | TLE4274V85 | Мощный стабилизатор напряжения с низким остаточным напряжением, низким током потребления 8,5 В/400 mA | ТО-220АВ/3 | ||
ILE4274V10 | TLE4274V10 | Мощный стабилизатор напряжения с низким остаточным напряжением, низким током потребления 10 В/400 mA | ТО-220АВ/3 | ||
ILE4260 | TLE4260 | Стабилизатор напряжения 5 В/500 мА с низким остаточным напряжением | 1501.5-4 | ||
ILE4260-2 | TLE4260 | Стабилизатор напряжения 5 В/500 мА с низким остаточным напряжением | 1501.5-4 | ||
ILE4250G/S | TLE4250G | Повторитель (2-36 В)/50 мА | 1501.5-4, 1501Ю-А | ||
ILE4264G | TLE4264G | Маломощный стабилизатор напряжения с низким 5 В/100 мА остаточным напряжением | 4302Ю.4-А | ||
IZE4264-2 | TLE4264-2G | Маломощный стабилизатор напряжения с низким 5 В/100 мА остаточным напряжением | Б/к | ||
ILE4266G | TLE4266G | Маломощный стабилизатор напряжения 5 В/100 мА с низким остаточным напряжением | 4302Ю.4-А | ||
IZE4266-2 | TLE4266-2G | Маломощный стабилизатор напряжения 5 В/100 мА с низким остаточным напряжением | Б/к | ||
ILE4267G | TLE4267G | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/400 мА с низким остаточным напряжением | 1505Ю.7-В | ||
ILE4267S | TLE4267S | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/400 мА с низким остаточным напряжением | 1505Ю.7-С | ||
ILE4268GDW | TLE4268G | Маломощный стабилизатор напряжения 5 В/150 мА с низким остаточным напряжением со встроенным супервизором и сторожевым таймером | 4321.20-В | ||
ILE4270G | TLE4270G | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/550 мА с низким остаточным напряжением | 1501Ю.5-А | ||
ILE4270S | TLE4270S | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/550 мА с низким остаточным напряжением | 1501.5-4 | ||
ILE4270Q | TLE4270S | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/550 мА с низким остаточным напряжением | 1501.5-3 | ||
IL4270 | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/550 мА с низким остаточным напряжением(без выхода сброса «RESET”) | TO-220AB/3 | |||
ILE4271G | TLE4271G | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/550 мА с низким остаточным напряжением со встроенным сторожевым таймером | 1505Ю.7-В | ||
ILE4271S | TLE4271S | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/550 мА с низким остаточным напряжением со встроенным сторожевым таймером | 1505Ю.7-С | ||
ILE4274V50 | TLE4274V50 | Мощный стабилизатор напряжения (5 В/8,5 В/10 В)/400 мА с низким остаточным напряжением, низким током потребления | TO-220AB/3 | ||
ILE4275G/S | TLE4275G | Мощный стабилизатор напряжения 5 В/400 мА с низким остаточным напряжением, низким током потребления | 1501.5-4, 1501Ю-А | ||
ILE4276V50(G/S) | TLE4276V50 | Мощный стабилизатор напряжения с низким остаточным напряжением, низким током потребления: 5 В/400 mА | 1501.5-4, 1501Ю-А | ||
IZE4278 | TLE4278 | Маломощный стабилизатор напряжения 5 В/150 мА с низким остаточным напряжением со встроенным сторожевым таймером, низким током потребления | Б/к | ||
IL5212G | LD1117AS12TR | Стабилизатор напряжения положительной полярности с фиксированным напряжением 1,2 В; 1,0 А | 4302Ю.4-А | ||
IL5218G | LD1117AS18TR | Стабилизатор напряжения положительной полярности с фиксированным напряжением 1,8 В; 1,0 А | 4302Ю.4-А | ||
IL5225G | LD1117AS25TR | Стабилизатор напряжения положительной полярности с фиксированным напряжением 2,5 В; 1,0 А | 4302Ю.4-А | ||
IL5228G | LD1117AS28TR | Стабилизатор напряжения положительной полярности с фиксированным напряжением 2,85 В; 1,0 А | 4302Ю.4-А | ||
IL5230G | LD1117AS30TR | Стабилизатор напряжения положительной полярности с фиксированным напряжением 3,0 В; 1,0 А | 4302Ю.4-А | ||
IL5233G | LD1117AS33TR | Стабилизатор напряжения положительной полярности с фиксированным напряжением 3,3 В; 1,0 А | 4302Ю.4-А | ||
IZE42794 | TLE42794 | Предназначена для создания постоянного напряжения значением 5 В с остаточным напряжением не более 0,5 В при токе нагрузки 100 мА; точность выходного напряжения ± 4 % в диапазоне входных напряжений до 45 В; — обеспечение максимального тока нагрузки до минус 150 мА; | б/к | ||
IZE4263 | TLE4263 | Предназначена для создания постоянного напряжения зна-чением 5 В с остаточным напряжением не более 0,5 В при токе нагрузки 150 мА; точность выходного напряжения не более ± 2 % в диапазоне выходных токов от минус 5 мА до минус 150 мА и входных напряжений от 6 до 28 В; обеспечение максимального тока нагрузки до минус 200 мА; | б/к |
Линейные стабилизаторы напряжения. Интегральные стабилизаторы.
В интегральном исполнении выполняются стабилизаторы напряжения последовательного типа, для питания маломощной аппаратуры. Они очень похожи на компенсационные стабилизаторы, только выпускаются в виде интегральных микросхем. Микросхемы стабилизаторов напряжения являются функционально законченными устройствами и могут иметь только три внешних вывода: вход, выход и земля. Их выпускают только на фиксированные значения напряжения 5-24 Ви тока нагрузки до 1 А. Интегральные стабилизаторы имеют встроенные схемы ограничения выходного тока, а также специальную защиту от тепловых перегрузок.
Упрощенная схема интегрального стабилизатора напряжения.
В качестве ИОН используется стабилитрон VD1. Усилителем ошибки является дифференциальный усилитель на транзисторах VT1, VT2. Регулирующий элемент стабилизатора выполнен на составном транзисторе VT4, VT5, включенном по схеме эмиттерного повторителя. Резисторы R1 и R2 образуют цепь отрицательной обратной связи. Выходное напряжение стабилизатора:
Стабилизатор напряжения имеет встроенную схему ограничения тока, реализованную на транзисторе VT3 и резисторе R5 .
ИОН – источник опорного напряжения.
Линейные стабилизаторы напряжения выпускаются в виде интегральных схем. Такая микросхема содержит регулирующий элемент (РЭ), включенный между источником и нагрузкой, источник опорного напряжения (ИОН) и усилитель ошибки. В качестве РЭ(регулируемого эемента) используется биполярный или полевой транзистор.
Импульсные источники напряжения. Повышающий преобразователь.
Импульсный стабилизатор напряжения — это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть бо́льшую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения — с минимальным сопротивлением, а значит, может рассматриваться как ключ. Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку.
Важнейшими элементами импульсного источника питания являются ключ — устройство, способное за короткое время изменить сопротивление прохождению тока с минимального на максимальное и наоборот, и интегратор, напряжение на котором не может измениться мгновенно, а плавно растёт по мере накопления им энергии и так же плавно падает по мере отдачи её в нагрузку.
В этом преобразователе ключ установлен после дросселя. Когда ключ замкнут, ток от источника протекает через дроссель L, сила тока растёт, в сердечнике дросселя накапливается энергия. При размыкании ключа ток от источника течёт через дроссель L, диод D и нагрузку. Напряжение источника и ЭДС самоиндукции дросселя приложены в одном направлении и складываются на нагрузке. Ток постепенно уменьшается, дроссель отдаёт энергию в нагрузку. Пока ключ замкнут, нагрузка питается напряжением конденсатора C. Диод D не даёт ему разрядиться через ключ S. Выходное напряжение в такой схеме всегда оказывается выше входного.
Величина напряжения на сопротивлении нагрузки зависит от коэффициента заполнения активной фазы ключа .
Интегральные стабилизаторы для микроконтроллеров
Компенсационные стабилизаторы положительного напряжения популярной серии «78хх» были разработаны в 1976 г. на фирме Texas Instruments. В дальнейшем появились их модификации (Табл. 6.3) и аналогичные разработки других фирм. Выходные напряжения стандартизованы согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.7; 2.8; 3.0; 3.3; 4; 5; 6; 8; 9; 12; 15; 18; 24 В. Изготовители различаются по первым буквам в названии, например, L7812 (STMicroelectronics), КА7805 (Samsung), NJM78L03 (NJRCorporation), LM7805 (Fairchild), UTC7805 (UnisonicTechnologies). Встранах СНГ эти стабилизаторы известны по микросхемам серии КР142ЕНхх.
Важный нюанс. Допустимое падение напряжения между входом и выходом стабилизатора (£/Вх-вых) зависит от тока нагрузки. Так, например, для микросхем серии «7805» оно составляет 1 В при токе 20 мА и 2 В при токе 1 А. В кратких справочных данных обычно указывают только последний параметр (2 В/1 А), а полные нагрузочные характеристики приводятся только в графиках даташитов. Следовательно, внимательно их изучая, можно избежать ненужной перестраховки.
Все современные интегральные стабилизаторы имеют защиту от короткого замыкания в нагрузке, от температурного перегрева кристалла и от выхода рабочей точки из зоны безопасной работы [6-17].
Кроме стабилизаторов фиксированного напряжения существуют интегральные регулируемые стабилизаторы. Первые их образцы разработал Роберт Добкин (Robert Dobkin) в 1977 г. на фирме National Semiconductor. Типичными представителями этого направления являются микросхемы серии «317», выходное напряжение которых определяется делителем на двух резисторах.
На Рис. 6.6, а…р показаны схемы регулируемых и нерегулируемых интегральных стабилизаторов положительного напряжения.
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (начало):
а) типовая схема включения интегрального стабилизатора DAL Серия микросхем «78Lxx» идеально подходит для несложных любительских конструкций, содержащих МК и имеющих ток потребления до 100 мА. Встроенная в DA1 защита от короткого замыкания ограничивает выходной ток на уровне 0.1…0.2 А, что во многих случаях спасает МК при аварии. Входное напряжение фильтруют элементы L1, C1, С2, причём катушка индуктивности может отсутствовать. Конденсаторы C1, С4 устанавливают вблизи (0…70 мм) от выводов стабилизатора DA1, чтобы предотвратить самовозбуждение последнего. Ёмкость конденсатора С2 должна быть в несколько раз больше, чем ёмкость конденсатора СЗ, иначе надо ставить защитный диод VD1 (показан пунктиром). Главное, чтобы при выключении питания выходное напряжение +5 В снижалось по времени быстрее, чем входное +6.5…+15 В (для этого и увеличивают ёмкость конденсатора С2), иначе может выйти из строя микросхема DA1. Если нет уверенности, то подобный диод рекомендуется ставить и в других аналогичных схемах;
б) стабилизатор DA1 (фирма Maxim/Dallas) не относится к серии «78хх». Он отличается названием и функциональностью. В частности, в микросхеме DA1 имеется вход для выключения стабилизатора (вывод 4) и вход для плавного регулирования напряжения (вывод 5). Микросхемы МАХ603 и МАХ604 взаимозаменяемые и обеспечивают соответственно +5 и +3.3 В на выходе;
в) LDO-стабилизатор на микросхеме DA1 с максимальным током нагрузки 1 А (аналог К1184ЕН1). В семействе LM2940 существуют микросхемы с выходным напряжением 5; 8; 9; 10; 12; 15 В, а в семействе LP2950 — с напряжением 3.0; 3.3; 5 В;
г) UltraLDO-стабилизатор на микросхеме DA1 в SMD-корпусе. Напряжение UВХ-вых не более 0.12 В при токе нагрузки 50 мА и не более 7 мВ при токе нагрузки 1 мА. Существуют модификации данного стабилизатора с выходным напряжением согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.85; 3.0; 3.2; 3.3; 3.6; 3.8; 4.0; 4.7; 4.85; 5.0 В;
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (продолжение):
д) регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме DAI серии «317».
е) напряжение +13 В получается сложением двух напряжений стабилизаторов DAI и DA2
ж) индикатор HL1 светится зелёным цветом при нормальном напряжении батареи/аккумулятора GB1 в пределах 6.8…9 В. Ниже 6.8 В его свечение прекращается, что является сигналом к замене батареи или подзарядке аккумулятора;
з) стандартный приём увеличения выходного напряжения стабилизатора DA1 на 0.1…0.3 В. Это может потребоваться при некондиционных параметрах микросхемы DA I или для тестирования работы МК при повышенном питании. Резистором R1 в небольших пределах регулируется выходное напряжение на линейном участке ВАХ диода VD1 (ток 5… 10 мА). Резистор RI не обязателен, если микросхему DAI серии «78LC05», «78-L05» заменить аналогичной из серии «7805», имеющей потребление тока через вывод GND в пределах 3…8 мА;
и) стабилизатор напряжения DAI дополнен усилителем тока на звуковой микросхеме DA2, которая используется как повторитель напряжения с нагрузкой до 3 А. Питание микросхемы DA2должно быть повышенным +9…+12 В, хотя и не обязательно стабилизированным;
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (продолжение):
к) высокое входное напряжение 60 В сначала понижается до 23 В (DA1), а затем до 5 В (DA2). Разность напряжений между входом и выходом микросхемы DAI не должна превышать 40 В. При большом токе нагрузки может потребоваться установка микросхем DAI, DA2 на радиаторы;
л) резистором RI плавно подстраивается напряжение в верхнем, более мощном канале. Если средний вывод резистора RI в результате вращения его движка электрически соединится с общим проводом, то в двух каналах будут идентичные напряжения +5 В. Стабилизаторы DAI, DA2 могут иметь как одинаковые, так и разные выходные напряжения;
м) блок питания с условным названием «Ступенька» состоит из последовательно включённых стабилизаторов напряжения DA1…DA3. Ток нагрузки, просуммированный по трём цепям + 12, +9 и +5 В, не должен превышать максимально допустимого тока для микросхемы DA1
н) получение двух одинаковых напряжений от одного общего источника +7…+15 В. Это полезно, например, для развязки аналоговых и цифровых цепей МК или для отдельного питания высокочувствительного входного усилителя;
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (окончание):
о) получение трёх разных стабилизированных напряжений для питания процессорного ядра, а также внутренней и внешней периферии у новых современных МК. Помехозащитный фильтр FBI (фирма Murata Manufacturing) имеет малые габариты. Он может быть заменён однозвенным LC-фильтром на дискретных элементах;
п) получение хорошо стабилизированного напряжения +5 В и «квазистабилизированного» напряжения +2.8…+3.2 В. Диоды VD1…VD3 снижают выходное напряжение, но оно будет зависеть от протекающего через них тока и температуры окружающей среды. Диодов может быть не три, а два, причем как обычных, так и диодов Шоттки. Резистор R1 служит для начальной нагрузки потоку, чтобы зафиксировать рабочую точку диодов на крутой вертикальной ветви ВАХ, начиная с 10 мА;
р) двухканальный стабилизатор напряжения DA1 (фирма STMicroelectronics) обеспечивает питанием сразу два выходных тракта +5.1 и +12 В. Ток нагрузки в каждом канале может составлять 0.75… 1 А.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.
микросхем стабилизаторов напряжения. Интегрированные стабилизаторы для микроконтроллеров
В настоящее время трудно найти какое-либо электронное устройство, в котором не использовался бы стабилизированный источник питания. В принципе, в качестве источника питания для подавляющего большинства различных электронных устройств, рассчитанных на работу от 5 вольт, лучшим вариантом будет использование трехконтактного интегрального 78L05 .
Описание стабилизатора 78L05
Этот стабилизатор не дорогой () и прост в использовании, что упрощает проектирование электронных схем со значительным количеством печатных плат, на которые подается нестабилизированное постоянное напряжение, и каждый стабилизатор монтируется отдельно.
Микросхема стабилизатора 78L05 (7805) имеет термозащиту, а также интегрированную систему защиты стабилизатора от перегрузки по току. Однако для более надежной работы желательно использовать диод, защищающий стабилизатор от короткого замыкания во входной цепи.
Технические параметры и штифт стабилизатора 78L05:
- Входное напряжение: от 7 до 20 В.
- Выходное напряжение: от 4,5 до 5,5 вольт.
- Выходной ток (максимальный): 100 мА.
- Ток потребления (стабилизатор): 5,5 мА.
- Допустимая разница входного-выходного напряжения: 1,7 В.
- Диапазон рабочих температур: от -40 до +125 ° C.
Аналоги стабилизатора 78L05 (7805)
Эта микросхема бывает двух типов: мощная 7805 (ток нагрузки до 1 А) и маломощная 78L05 (ток нагрузки до 0,1 А). Зарубежный аналог 7805 — ка7805. Отечественные аналоги — для 78Л05 — КР1157ЕН5, а для 7805 — 142ЕН5
. Схема подключения78L05
Типовая схема включения стабилизатора 78L05 (согласно даташиту) проста и не требует большого количества дополнительных радиоэлементов.
Конденсатор C1 на входе необходим для устранения радиопомех при подаче входного напряжения. Конденсатор С2 на выходе стабилизатора, как и в любом другом источнике питания, обеспечивает стабильность работы блока питания при резком изменении тока нагрузки, а также снижает степень пульсаций.
При разработке блока питания необходимо учитывать, что для стабильной работы стабилизатора 78L05 входное напряжение должно быть не менее 7 и не более 20 вольт.
Ниже приведены несколько примеров использования встроенного стабилизатора 78L05.
Лабораторный блок питания на 78L05
Данная схема отличается оригинальностью из-за нестандартного использования микросхемы, источником опорного напряжения является стабилизатор 78L05. Поскольку максимально допустимое входное напряжение для 78L05 составляет 20 вольт, в схему добавлен параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1 и резисторе R1, чтобы предотвратить выход 78L05 из строя.
Микросхема TDA2030 подключена как неинвертирующий усилитель. При таком подключении коэффициент усиления составляет 1 + R4 / R3 (в данном случае 6). Таким образом, напряжение на выходе блока питания при изменении сопротивления резистора R2 будет изменяться от 0 до 30 вольт (5 вольт х 6). Если нужно изменить максимальное выходное напряжение, то это можно сделать, подобрав соответствующее сопротивление резистора R3 или R4.
Бестрансформаторный блок питания на 5 В
отличается повышенной стабильностью, отсутствием нагрева элементов и состоит из доступных радиодеталей.
В состав источника питания входят: индикатор включения на светодиоде HL1 вместо обычного трансформатора, цепь гашения на элементах C1 и R2, диодный выпрямительный мост VD1, конденсаторы для уменьшения пульсаций, стабилитрон VD2 на 9 вольт и встроенный регулятор напряжения 78L05 (DA1). Необходимость в стабилитроне обусловлена тем, что напряжение на выходе диодного моста составляет примерно 100 вольт и это может вывести стабилизатор 78L05 из строя. Можно использовать любой стабилитрон с напряжением стабилизации 8… 15 вольт.
Внимание! Поскольку схема не имеет гальванической развязки от сети, следует соблюдать осторожность при настройке и использовании источника питания.
Простой регулируемый блок питания на 78L05
Диапазон регулируемого напряжения в этой схеме от 5 до 20 вольт. Выходное напряжение изменяется с помощью переменного резистора R2. Максимальный ток нагрузки — 1,5 ампера. Стабилизатор 78L05 лучше всего заменить на 7805 или его отечественный аналог КР142ЕН5А.Транзистор VT1 можно заменить на. Мощный транзистор VT2 желательно разместить на радиаторе площадью не менее 150 квадратных метров. см.
Универсальная схема зарядного устройства
Схема зарядного устройства довольно проста и универсальна. Зарядка позволяет заряжать все виды аккумуляторных батарей: литиевые, никелевые, а также небольшие свинцовые батареи, используемые в источниках бесперебойного питания.
Известно, что при зарядке аккумуляторов важен стабильный зарядный ток, который должен составлять примерно 1/10 емкости аккумулятора.Постоянство зарядного тока обеспечивает стабилизатор 78L05 (7805). Зарядное устройство имеет 4 диапазона зарядного тока: 50, 100, 150 и 200 мА, которые определяются сопротивлениями R4 … R7 соответственно. Исходя из того, что на выходе стабилизатора 5 вольт, то для получения 50 мА понадобится резистор 100 Ом (5В / 0,05 А = 100) и так далее для всех диапазонов.
Схема также оснащена индикатором, построенным на двух транзисторах VT1, VT2 и светодиоде HL1. Светодиод гаснет, когда зарядка завершена.
Регулируемый источник тока
Из-за отрицательной обратной связи по сопротивлению нагрузки, вход напряжения Uin находится на входе 2 (инвертирующем) микросхемы TDA2030 (DA2). Под действием этого напряжения через нагрузку протекает ток: Ih = Uin / R2. Исходя из этой формулы, ток, протекающий через нагрузку, не зависит от сопротивления этой нагрузки.
Таким образом, изменяя напряжение, подаваемое с переменного резистора R1 на вход 1 DA2 от 0 до 5 В, при постоянном сопротивлении резистора R2 (10 Ом) можно изменять ток, протекающий через нагрузку, в диапазоне от 0 до 0.5 А.
Подобная схема может успешно применяться в качестве зарядного устройства для зарядки всех видов аккумуляторов. Зарядный ток постоянен в течение всего процесса зарядки и не зависит от уровня разряда аккумулятора или нестабильности электросети. Максимальный ток заряда можно изменить, уменьшив или увеличив сопротивление резистора R2.
(161,0 Kb, скачать: 3935)
Доброго времени суток!
Сегодня я хотел бы затронуть тему силовых электронных устройств.
Итак, прошивка готова, микроконтроллер куплен, схема собрана, осталось только подключить питание, а где взять? Допустим, микроконтроллер AVR и схема запитаны от 5 вольт.
Следующие схемы помогут нам получить 5c:
Линейный регулятор напряжения на микросхеме L 7805
Это самый простой и дешевый способ. Нам понадобится:
- Чип L 7805 или его аналоги.
- Crona 9v или любой другой источник питания (память телефона, планшета, ноутбука).
- 2 конденсатора (для 7805 л это 0,1 и 0,33 мкФ).
- Радиатор.
Собираем по следующей схеме:
Стабилизатор в своей работе основан на микросхеме l 7805, которая имеет следующие характеристики:
Максимальный ток: 1,5 А
Входное напряжение: 7-36 В
Выходное напряжение: 5 В
Конденсаторы используются для сглаживания пульсаций.Однако падение напряжения происходит прямо на микросхеме. То есть, если на вход подать 9 вольт, то на микросхеме l 7805 упадет 4 вольта (разница между входным напряжением и напряжением стабилизации). Это приведет к выделению тепла на микросхеме, количество которого составляет легко рассчитывается по формуле:
(Входное напряжение — напряжение стабилизации) * ток через нагрузку.
То есть если на стабилизатор подать 12 вольт, которым запитаем цепь, потребляющую 0.1 ампер, (12-5) * 0,1 = 0,7 Вт тепла будет рассеиваться на 7805 л. Следовательно, микросхему необходимо установить на радиатор:
Достоинств этого стабилизатора:
- Дешевизна (без радиатора).
- Простота.
- Легко монтируется путем монтажа, т.е. нет необходимости делать печатную плату.
Минусов:
- Необходимость размещения микросхемы на радиаторе.
- Нет возможности регулировать стабилизированное напряжение.
Этот стабилизатор идеален в качестве источника напряжения для простых маломощных схем.
Импульсный регулятор напряжения
Для сборки нам понадобится:
- Микросхема LM 2576S -5.0 (можно взять аналог, но привязка будет другая, смотрите документацию конкретно на вашу микросхему).
- Диод 1N5822.
- 2 конденсатора (Для LM 2576S -5,0, 100 и 1000 мкФ).
- Индуктор (индукторы) 100 мкГенри.
Схема подключения следующая:
Микросхема LM 2576S -5.0 имеет следующие характеристики:
- Максимальный ток: 3А
- Входное напряжение: 7-37 В
- Выходное напряжение: 5 В
Стоит отметить, что этот стабилизатор требует большего количества комплектующих (а также наличия печатной платы для более точной и удобной установки). Однако у этого стабилизатора есть огромное преимущество перед линейным аналогом — он не нагревается, а максимальный ток в 2 раза выше.
Достоинств этого стабилизатора:
- Меньше тепла (не нужно покупать радиатор).
- Максимальный ток больше.
Минусов:
- Дороже линейного стабилизатора.
- Сложность монтажа.
- Нет возможности изменения стабилизированного напряжения (При использовании микросхемы LM 2576S -5.0).
Для питания простых любительских схем на микроконтроллерах AVR достаточно указанных стабилизаторов.Однако в следующих статьях мы попробуем собрать лабораторный блок питания, который позволит быстро и удобно настроить параметры мощности схем.
Спасибо за внимание!
Интегральные стабилизаторы напряжения отечественной промышленности серии КР142позволяют простыми схемными методами получать стабилизированные напряжения в достаточно широком диапазоне — от единиц вольт до нескольких десятков вольт. Рассмотрим некоторые схемные решения, которые могут заинтересовать радиолюбителей.
Микросхема КР142ЕН5А представляет собой интегральный стабилизатор с фиксированным выходным напряжением +5 В. Типовая схема включения этой микросхемы уже была представлена в книге (см.
рис. 105). Однако, немного изменив схему переключения, можно построить на этой микросхеме стабилизатор с регулируемым выходным напряжением в диапазоне от 5,6 В до 13 В. Схема представлена на рис. 148.
Вход на интегральный стабилизатор (вывод 17 микросхемы DA1) поступает нестабилизированное напряжение +16 В, а на вывод 8 — сигнал с выхода стабилизатора, регулируемый переменным резистором R2 и усиливаемый транзистором тока VT1.Минимальное напряжение (5,6 В) — это сумма напряжения между коллектором и эмиттером полностью открытого транзистора, которое составляет около 0,6 В, и номинального выходного напряжения интегрального стабилизатора в его типичном включении (5 В). В этом случае двигатель переменного резистора R2 находится в верхнем положении согласно схеме. Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения; конденсатор С2 исключает возможное высокочастотное возбуждение микросхемы. Ток нагрузки стабилизатора до 3 А (микросхему необходимо разместить на радиаторе).
Микросхемы K142EN6A (B, C, D) представляют собой встроенные биполярные стабилизаторы напряжения с фиксированным выходным напряжением 15 В. Максимальное входное напряжение каждого плеча составляет 40 В, а максимальный выходной ток — 200 мА. Однако на основе этого стабилизатора можно построить биполярный регулируемый источник стабилизированного напряжения. Схема представлена на рис. 149.
Изменяя напряжение на выводе 2 встроенного стабилизатора, вы можете изменить выходное напряжение каждого плеча с 5 В до 25 В. Пределы регулировки для обоих плеч устанавливаются резисторами R2 и R4.Следует помнить, что максимальное рассеивание
потребляемой мощности стабилизатора составляет 5 Вт (естественно, при наличии радиатора).
Микросхемы КР142ЕН18А и КР142ЕН18Б представляют собой регулируемые стабилизаторы напряжения с выходным напряжением 1,2 … 26,5 В и выходным током 1 А и 1,5 А соответственно. Регулирующий элемент стабилизатора включен в минусовой провод источников питания. Корпус и распиновка стабилизаторов этого типа аналогичны микросхеме КР142ЕН5А.
Микросхемы снабжены системой защиты от перегрузки по выходному току и от перегрева. Входное напряжение должно быть в пределах 5 … 30 В. Мощность, рассеиваемая микросхемой с радиатором, не должна превышать 8 Вт. Типовая схема включения микросхем КР142ЕН18А (Б) представлена на рис. 150.
При всех условиях эксплуатации емкость входного конденсатора С 1 должна быть не менее 2 мкФ. При наличии сглаживающего фильтра выходного напряжения, если длина проводов, соединяющих его со стабилизатором, не превышает 1 м, входной кон
стабилизатор может быть оснащен выходом. конденсатор фильтра.
Выходное напряжение устанавливается подбором номиналов резисторов R1 и R2. Они соединены соотношением: Uвых = Uвых мин (1 + R2 / R1),
при этом ток, протекающий через эти резисторы, должен быть не менее 5 мА. Емкость конденсатора C2 обычно выбирается больше 2 мкФ.
В случаях, когда суммарная емкость на выходе стабилизатора превышает 20 мкФ, случайное замыкание входной цепи стабилизатора может привести к выходу микросхемы из строя, так как на ее элементы будет подаваться напряжение конденсатора обратной полярности.Для защиты микросхемы от таких перегрузок необходимо включить защитный диод VD1 (рис. 151), шунтирующий ее при аварийном замыкании входной цепи. Аналогичным образом диод VD2 защищает микросхему на выводе 17 в тех случаях, когда в рабочих условиях емкость конденсатора C2 должна быть более 10 мкФ при выходном напряжении более 25 В.
На основе встроенного стабилизатора напряжения, возможно выполнение стабилизатора тока (рис. 152).Выходной ток стабилизации примерно равен 1 выход = 1,5 В / R1, где R1 выбирается в пределах 1 … 120 Ом. С помощью переменного резистора R3 можно регулировать выходной ток.
Если обратиться к эталонным характеристикам интегральных стабилизаторов напряжения КП142ЕН12А (Б), то можно заметить много общего с КП142ЕН18А (Б). Типовая схема включения микросхемы КР142ЕН12А аналогична схеме переключения
КР142ЕН18А, только регулирующий элемент включен в плюсовой вывод источника питания.На основе этих микросхем несложно собрать биполярный регулятор напряжения. Его схема представлена на рис. 153. Никаких особых комментариев здесь не требуется. Для одновременного изменения напряжения плеч стабилизатора переменные резисторы R2 и R3 можно заменить одним, сдвоенным.
Одним из важных компонентов электронного оборудования является стабилизатор напряжения в блоке питания. Совсем недавно такие узлы строили на стабилитронах и транзисторах. Общее количество элементов стабилизатора было довольно большим, особенно если требовалось контролировать выходное напряжение, защищать от перегрузки и короткого замыкания выхода, а также ограничивать выходной ток на заданном уровне.С появлением специализированных чипов ситуация изменилась. Стабилизаторы напряжения микросхемы способны работать в широком диапазоне выходных напряжений и токов, часто имеют встроенную защиту от перегрузки по току и перегрева — как только температура микросхемы микросхемы превышает допустимое значение, выходной ток ограничивается. В настоящее время ассортимент отечественных и зарубежных стабилизаторов напряжения настолько широк, что ориентироваться в нем стало довольно сложно. Ставится под таблицей.предназначен для облегчения предварительного выбора стабилизатора под конкретное электронное устройство. В таблице. 13.4 представлен на отечественном рынке перечень наиболее распространенных схем трехвыводных линейных регуляторов напряжения для фиксированного выходного напряжения и их основные параметры. На рис. 13.4 упрощенно показан внешний вид устройств, а также указана их распиновка. В таблицу включены только стабилизаторы с выходным напряжением от 5 до 27 В — в этот интервал укладывается подавляющее большинство случаев из радиолюбительской практики.Конструкция сторонних устройств может отличаться от представленной. При этом следует учитывать, что информация о рассеиваемой мощности при работе микросхемы с радиатором в паспортах устройств обычно не указывается, поэтому ее средние значения, полученные из графиков, имеющихся в документации, приведены в таблицы. Также отметим, что микросхемы одной серии, но для разных значений напряжения могут различаться по рассеиваемой мощности. Также существует другая маркировка, например, перед обозначением стабилизаторов групп 78, 79, 78L, 79L, 78M, 79M, указанных в таблице, реально может присутствовать одна или две буквы, которые обычно кодируют производителя.За обозначениями, указанными в таблице, также могут стоять буквы и цифры, обозначающие определенные конструктивные или эксплуатационные особенности микросхемы. Типовая схема включения стабилизаторов микросхемы при фиксированном выходном напряжении представлена на рис. 13.5 (а и б).
Для всех микросхем керамических или оксидных танталовых конденсаторов емкость входного конденсатора C1 должна быть не менее 2,2 мкФ, для конденсаторов из оксида алюминия не менее 10 мкФ, а выходного конденсатора C2 не менее 1 и 10 мкФ соответственно.Некоторые микросхемы допускают меньшую емкость, но указанные значения гарантируют стабильную работу любых стабилизаторов. Входной конденсатор может играть конденсатор сглаживающего фильтра, если он расположен не дальше 70 мм от корпуса микросхемы.
Если требуется нестандартное значение стабилизированного выходного напряжения или его плавное регулирование, удобно использовать специализированные регулируемые стабилизаторы микросхем, поддерживающие напряжение 1.25 В между выходом и управляющим выходом. Их список представлен в таблице. 13.5.
На рис. 13.6 представлена типовая схема подключения стабилизаторов с регулирующим элементом в плюсовом проводе. Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, который включен в схему для установки уровня выходного напряжения. Учтите, что в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение регулируемые конденсаторы не работают без нагрузки. Минимальное значение выходного тока маломощных регулируемых стабилизаторов — 2.5-5 мА, мощный — 5-10 мА. В большинстве случаев применения стабилизаторов нагрузка обслуживается резистивным делителем напряжения R1, R2 на рис. 13.6. По этой схеме можно включать стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением. Однако, во-первых, потребляемый ими ток намного больше, чем B-4 мА), а во-вторых, он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения. По этим причинам невозможно достичь максимально возможного коэффициента стабилизации устройства. Чтобы снизить уровень пульсаций на выходе, особенно при более высоком выходном напряжении, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор S3 емкостью 10 мкФ и более.К конденсаторам С1 и С2 предъявляются те же требования, что и к соответствующим конденсаторам фиксированных стабилизаторов. Если стабилизатор работает на максимальном выходном напряжении, то при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема находится под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может выйти из строя. Для защиты выходной цепи в таких ситуациях параллельно ей включен защитный диод VD1. Другой защитный диод VD2 защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора СЗ.Диод быстро разряжает этот конденсатор при аварийном замыкании выходной или входной цепи стабилизатора.
Интегрированные регуляторы напряжения серии142 не всегда имеют маркировку полного типа. В этом случае на корпусе идет условное обозначение кода, позволяющего определить тип микросхемы.
Примеры расшифровки маркировки кода на корпусе микросхем:
Микросхемы для стабилизаторов КР вместо К имеют те же параметры и отличаются только конструкцией корпуса.При маркировке этих микросхем часто используют сокращенное обозначение, например, вместо КР142ЕН5А наносят КРЕН5А.
Наименование микросхемы | U stab., AT | I ст. Макс., А | P макс., Вт | Потребление тока, мА | Корпус | Код на корпусе |
(К) 142EN1A | 3… 12 ± 0,3 | 0,15 | 0,8 | 4 | Dip 16 | (C) 06 |
(К) 142EN1B | 3 … 12 ± 0,1 | (К) 07 | ||||
K142EN1V | 3 … 12 ± 0,5 | K27 | ||||
K142EN1G | 3 … 12 ± 0,5 | K28 | ||||
K142EN2A | 3 … 12 ± 0,3 | K08 | ||||
K142EN2B | 3 … 12 ± 0.1 | K09 | ||||
142ENZ | 3 … 30 ± 0,05 | 1,0 | 6 | 10 | 10 | |
K142ENZA | 3 … 30 ± 0,05 | 1,0 | K10 | |||
K142ENZB | 5 … 30 ± 0,05 | 0,75 | K31 | |||
142EN4 | 1,2 … 15 ± 0,1 | 0,3 | 11 | |||
K142EN4A | 1.2 … 15 ± 0,2 | 0,3 | K11 | |||
K142EN4B | 3 … 15 ± 0,4 | 0,3 | K32 | |||
(К) 142EN5A | 5 ± 0,1 | 3,0 | 5 | 10 | (К) 12 | |
(К) 142EN5B | 6 ± 0,12 | 3,0 | (К) 13 | |||
(К) 142EN5V | 5 ± 0,18 | 2,0 | (К) 14 | |||
(К) 142EN5G | 6 ± 0.21 | 2,0 | (К) 15 | |||
142EN6A | ± 15 ± 0,015 | 0,2 | 5 | 7,5 | 16 | |
K142EN6A | ± 15 ± 0,3 | K16 | ||||
142EN6B | ± 15 ± 0,05 | 17 | ||||
K142EN6B | ± 15 ± 0,3 | K17 | ||||
142EN6V | ± 15 ± 0,025 | 42 | ||||
К142ЕН6В | ± 15 ± 0.5 | КЗЗ | ||||
142EN6G | ± 15 ± 0,075 | 0,15 | 5 | 7,5 | 43 | |
K142EN6G | ± 15 ± 0,5 | K34 | ||||
K142EN6D | ± 15 ± 1.0 | K48 | ||||
K142EN6E | ± 15 ± 1.0 | K49 | ||||
(К) 142EN8A | 9 ± 0,15 | 1,5 | 6 | 10 | (К) 18 | |
(К) 142EN8B | 12 ± 0.27 | (К) 19 | ||||
(К) 142EN8V | 15 ± 0,36 | (К) 20 | ||||
K142EN8G | 9 ± 0,36 | 1,0 | 6 | 10 | K35 | |
K142EN8D | 12 ± 0,48 | K36 | ||||
K142EN8E | 15 ± 0,6 | K37 | ||||
142EN9A | 20 ± 0,2 | 1,5 | 6 | 10 | 21 | |
142EN9B | 24 ± 0.25 | 22 | ||||
142EN9V | 27 ± 0,35 | 23 | ||||
K142EN9A | 20 ± 0,4 | 1,5 | 6 | 10 | К21 | |
K142EN9B | 24 ± 0,48 | 1,5 | K22 | |||
K142EN9V | 27 ± 0,54 | 1,5 | K23 | |||
K142EN9G | 20 ± 0,6 | 1,0 | K38 | |||
K142EN9D | 24 ± 0.72 | 1,0 | K39 | |||
K142EN9E | 27 ± 0,81 | 1,0 | K40 | |||
(К) 142EN10 | 3 … 30 | 1,0 | 2 | 7 | (К) 24 | |
(К) 142EN11 | 1 2 … 37 | 1 5 | 4 | 7 | (К) 25 | |
(К) 142EN12 | 1,2 … 37 | 1 5 | 1 | 5 | КТ-28 | (К) 47 |
КР142ЕН12А | 1,2…37 | 1,0 | 1 | |||
КР142ЕН15А | ± 15 ± 0,5 | 0,1 | 0,8 | Дип 16 | ||
КР142ЕН15Б | ± 15 ± 0,5 | 0,2 | 0,8 | |||
КР142ЕН18А | -1,2 … 26,5 | 1,0 | 1 | 5 | CT-28 | (LM337) |
КР142ЕН18Б | -1,2 …26,5 | 1,5 | 1 | |||
KM1114EU1A | — | — | — | — | — | К59 |
KR1157EN502 | 5 | 0,1 | 0,5 | 5 | CT-26 | 78L05 |
KR1157EN602 | 6 | 78L06 | ||||
KR1157EN802 | 8 | 78L08 | ||||
KR1157EN902 | 9 | 78L09 | ||||
KR1157EN1202 | 12 | 78L12 | ||||
KR1157EN1502 | 15 | 78L15 | ||||
KR1157EN1802 | 18 | 78L18 | ||||
KR1157EN2402 | 24 | 78L24 | ||||
KR1157EN2702 | 27 | 78L27 | ||||
КР1170ЕНЗ | 3 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | CT-26 | См. Рис. |
KR1170EN4 | 4 | |||||
KR1170EN5 | 5 | |||||
KR1170EN6 | 6 | |||||
KR1170EN8 | 8 | |||||
KR1170EN9 | 9 | |||||
KR1170EN12 | 12 | |||||
KR1170EN15 | 15 | |||||
КР1168ЕН5 | -5 | 0,1 | 0,5 | 5 | CT-26 | 79L05 |
КР1168ЕН6 | -6 | 79L06 | ||||
КР1168ЕН8 | -8 | 79L08 | ||||
КР1168ЕН9 | -9 | 79L09 | ||||
КР1168ЕН12 | -12 | 79L12 | ||||
КР1168ЕН15 | -15 | 79L15 | ||||
КР1168ЕН18 | -18 | 79L18 | ||||
КР1168ЕН24 | -24 | 79L24 | ||||
КР1168ЕН1 | -1,5…37 |
Как выглядит стабилизатор напряжения на микросхеме. Интегрированные стабилизаторы для микроконтроллеров
В этой статье мы рассмотрим возможности и способы питания цифровых устройств, собранных вручную, в частности на. Ни для кого не секрет, что залог успеха любого устройства — его правильное питание. Конечно, источник питания должен обеспечивать мощность, необходимую для питания устройства, иметь на выходе электролитический конденсатор большой емкости, чтобы сглаживать пульсации и, предпочтительно, быть стабилизированным.
Я особо подчеркиваю последнее, различные нестабилизированные источники питания, такие как зарядные устройства от сотовых телефонов, маршрутизаторов и подобного оборудования, не подходят для непосредственного питания микроконтроллеров и других цифровых устройств. Поскольку напряжение на выходе таких блоков питания различается в зависимости от мощности подключенной нагрузки. Исключение составляют стабилизированные зарядные устройства с выходом USB, которые выдают на выходе 5 вольт, как зарядка от смартфонов.
Многие начинающие изучать электронику и просто заинтересовались, думаю, были шокированы тем, что на адаптере питания, например, от пульта Денди , и любой другой аналогичный нестабилизированный 9 Вольт постоянного тока (или постоянного тока) может быть написано , а при измерении мультиметром щупами, подключенными к контактам вилки блока питания на экране мультиметра, все 14, а то и 16.Такой блок питания можно использовать для питания цифровых устройств, но стабилизатор должен быть собран на микросхеме 7805, либо Крен5. Ниже на фото микросхема L7805CV в корпусе ТО-220.
Такой стабилизатор имеет простую схему подключения, из обвеса микросхемы, то есть из необходимых для его работы деталей нам понадобится всего 2 керамических конденсатора на 0,33 мкФ и 0,1 мкФ. Схема подключения многим известна и взята из Даташита на микросхеме:
Соответственно на вход такого стабилизатора подаем напряжение, либо подключаем к плюсу блока питания.А минус соединяем с минусом микросхемы, и подаем прямо на выход.
И получаем на выходе нужные нам стабильные 5 Вольт, к которым при желании, если сделать соответствующий разъем, можно подключить кабель USB и зарядить телефон, мп3 плеер или любое другое устройство с возможностью зарядки от порта USB.
Стабилизатор понижающий с 12 до 5 вольт — схема
Автомобильная зарядка с выходом USB всем давно известна.Внутри он устроен по такому же принципу, то есть стабилизатор, 2 конденсатора и 2 разъема.
В качестве примера для желающих собрать аналогичное зарядное устройство своими руками или отремонтировать имеющееся приведу его схему, дополненную индикацией включения на светодиоде:
Распиновка микросхемы 7805 в корпусе TO-220 показана на следующих рисунках. При сборке следует помнить, что распиновка микросхем в разных корпусах разная:
При покупке микросхемы в радиомагазине следует попросить стабилизатор, как L7805CV в упаковке ТО-220.Эта микросхема может работать без радиатора при токе до 1 ампера. Если требуется работа на больших токах, микросхему необходимо установить на радиатор.
Конечно, эта микросхема существует и в других корпусах, например, ТО-92, знакомом каждому по маломощным транзисторам. Этот стабилизатор работает при токах до 100 мА. Минимальное входное напряжение, при котором начинает работать стабилизатор, составляет 6,7 вольт, стандартное — 7 вольт. Фотография микросхемы в корпусе ТО-92 представлена ниже:
Распиновка микросхемы в корпусе ТО-92, как уже было описано выше, отличается от распиновки микросхемы в корпусе ТО-220.На следующем рисунке видно, как из него видно, что ножки зеркально отражены по отношению к TO-220:
Конечно, стабилизаторы выдают разные напряжения, например 12 вольт, 3,3 вольта и другие. Главное не забывать, что входное напряжение должно быть минимум на 1,7 — 3 вольта больше выходного.
Микросхема 7833 — схема
На следующем рисунке показана распиновка стабилизатора 7833 в корпусе ТО-92.Такие стабилизаторы используются для питания дисплеев, карт памяти и других периферийных устройств в устройствах на микроконтроллерах, которым требуется более низкое напряжение, чем 5 В, основное питание микроконтроллера.
Стабилизатор для блока питания МК
Использую для питания устройств на микроконтроллерах, собранных и отлаженных на макетной плате, стабилизатор в корпусе, как на фото выше. Питание осуществляется от нестабилизированного адаптера через гнездо на плате устройства.Его принципиальная схема представлена на рисунке ниже:
При подключении микросхемы необходимо строго соблюдать распиновку. Если путаются ножки, достаточно даже одного включения, чтобы стабилизатор отключился, поэтому при включении нужно быть осторожным. Автор материала AKV.
Компенсационные стабилизаторы положительного напряжения популярной серии «78xx» были разработаны в 1976 году компанией Texas Instruments. В дальнейшем появились их модификации (Таблица 6.3) и аналогичные разработки других компаний. Выходные напряжения стандартизированы по сериям: 1,5; 1,8; 2,5; 2,7; 2,8; 3.0; 3.3; четыре; 5; 6; восемь; 9; 12; 15; 18; 24 B. Производители различаются по первым буквам названия, например, L7812 (STMicroelectronics), КА7805 (Samsung), NJM78L03 (NJRCorporation), LM7805 (Fairchild), UTC7805 (UnisonicTechnologies). В странах СНГ эти стабилизаторы известны по микросхемам серии КР142ЕНхх.
Важный нюанс. Допустимое падение напряжения между входом и выходом стабилизатора (£ / IO) зависит от тока нагрузки.Так, например, для микросхем серии «7805» он составляет 1 В при токе 20 мА и 2 В при токе 1 А. В кратких справочных данных указан только последний параметр (2 В / 1 А). обычно указываются, а характеристики полной нагрузки приводятся только в таблицах технических данных. Поэтому, внимательно их изучив, можно избежать ненужного перестрахования.
Все современные интегральные стабилизаторы защищены от короткого замыкания в нагрузке, от температурного перегрева кристалла и от выхода рабочей точки из зоны безопасной эксплуатации.
Помимо фиксированных стабилизаторов напряжения существуют встроенные регулируемые стабилизаторы. Их первые образцы были разработаны Робертом Добкиным (Robert Dobkin) в 1977 году в компании National Semiconductor. Типичными представителями этого направления являются микросхемы серии 317, выходное напряжение которых определяется делителем на двух резисторах.
На рис. 6.6, а … п показаны схемы регулируемого и нерегулируемого интегральных стабилизаторов положительного напряжения.
Рис.6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (пуск):
а) Типовая схема переключения интегрального стабилизатора DAL. Микросхемы серии 78Lxx идеально подходят для простых любительских конструкций, содержащих МК и имеющих ток потребления до 100 мА. Встроенная защита DA1 от короткого замыкания ограничивает выходной ток до 0,1 … 0,2 А, что во многих случаях спасает МК в случае аварии. Входное напряжение фильтруется элементами L1, C1, C2, а катушка индуктивности может отсутствовать.Конденсаторы С1, С4 устанавливаются вблизи (0 … 70 мм) от выводов стабилизатора DA1, чтобы предотвратить самовозбуждение последнего. Емкость конденсатора С2 должна быть в несколько раз больше, чем емкость конденсатора С3, в противном случае необходимо поставить защитный диод VD1 (показан пунктирной линией). Главное, чтобы при отключении питания выходное напряжение +5 В уменьшалось во времени быстрее, чем входное +6,5 … + 15 В (для этого увеличивают емкость конденсатора С2), иначе DA1 чип может выйти из строя.Если нет уверенности, то аналогичный диод рекомендуется устанавливать в другие аналогичные схемы;
б) Стабилизатор DA1 (компания Maxim / Dallas) не относится к серии 78xx. Он отличается своим названием и функциональностью. В частности, в микросхеме DA1 есть вход для отключения стабилизатора (вывод 4) и вход для плавного регулирования напряжения (вывод 5). Микросхемы MAX603 и MAX604 взаимозаменяемы и обеспечивают на выходе +5 и +3,3 В соответственно;
в) LDO-стабилизатор на микросхеме DA1 с максимальным током нагрузки 1 А (аналог К1184ЕН1).В семействе LM2940 есть микросхемы с выходным напряжением 5; восемь; 9; 10; 12; 15 В, а в семействе LP2950 — напряжением 3,0; 3.3; 5 В;
г) UltraLDO-стабилизатор на микросхеме DA1 в SMD корпусе. Напряжение выхода UVX не более 0,12 В при токе нагрузки 50 мА и не более 7 мВ при токе нагрузки 1 мА. Существуют модификации этого стабилизатора с выходным напряжением по серии: 1,5; 1,8; 2,5; 2,85; 3.0; 3.2; 3.3; 3.6; 3,8; 4.0; 4,7; 4.85; 5,0 В;
г) регулируемый регулятор напряжения на микросхеме DAI серии «317».
е) напряжение +13 В получается сложением двух напряжений стабилизаторов DAI и DA2
г) индикатор HL1 светится зеленым светом при нормальном напряжении аккумулятора / аккумулятора GB1 в пределах 6,8 … 9 В. Ниже 6,8 В его свечение гаснет, что является сигналом к замене аккумулятора или перезарядке аккумулятора;
ч) стандартный метод увеличения выходного напряжения стабилизатора DA1 на 0.1 … 0,3 В. Это может потребоваться при некондиционных параметрах микросхемы DA I или для проверки работы МК с повышенной мощностью. Резистор R1 регулирует выходное напряжение в небольшом диапазоне на линейном участке ВАХ диода VD1 (ток 5 … 10 мА). В резисторе RI нет необходимости, если DAI-микросхема серий «78LC05», «78-L05» заменена на аналогичную из серии «7805», имеющую ток потребления через вывод GND в пределах 3 … 8 мА. ;
i) стабилизатор напряжения DAI дополнен усилителем тока на звуковой микросхеме DA2, который используется как повторитель напряжения с нагрузкой до 3 А.Напряжение питания микросхемы DA2 необходимо увеличить +9 … +12 В, хотя это не обязательно стабилизировать;
Рис. 6.6. Схемы компенсации интегральных стабилизаторов положительного напряжения (продолжение):
j) высокое входное напряжение 60 В сначала снижается до 23 В (DA1), а затем до 5 В (DA2). Разница напряжений на входе и выходе микросхемы DAI не должна превышать 40 В. При большом токе нагрузки может потребоваться установка микросхем DAI, DA2 на радиаторы;
к) резистор RI плавно регулирует напряжение в верхнем, более мощном канале.Если средний выход резистора RI в результате вращения его двигателя электрически соединить с общим проводом, то в двух каналах будут одинаковые напряжения +5 В. Стабилизаторы DAI, DA2 могут иметь как одинаковые, так и разные выходные напряжения;
м) блок питания с кодовым названием «Ступень» состоит из последовательно соединенных стабилизаторов напряжения DA1 … DA3. Ток нагрузки, суммированный по трем цепям + 12, +9 и +5 В, не должен превышать максимально допустимый ток для микросхемы DA1
.м) получение двух одинаковых напряжений от одного общего источника +7… + 15 В. Это полезно, например, для развязки аналоговых и цифровых схем МК или для отдельного питания высокочувствительного входного усилителя;
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (торцевые):
n) получение трех различных стабилизированных напряжений для питания ядра процессора, а также внутренней и внешней периферии нового современного МК. Фильтр подавления помех ФБР (Murata Manufacturing) небольшой. Его можно заменить одноканальным LC-фильтром на дискретных элементах;
o) получение хорошо стабилизированного напряжения +5 В и «квазистабилизированного» напряжения +2.8 … + 3,2 В. Диоды VD1 … VD3 уменьшают выходное напряжение, но это будет зависеть от протекающего через них тока и температуры окружающей среды. Диода может быть не три, а два, как обычные, так и диода Шоттки. Резистор R1 служит начальной нагрузкой потока для фиксации рабочей точки диодов на крутой вертикальной ветви ВАХ, начиная с 10 мА;
п) двухканальный стабилизатор напряжения DA1 (STMicroelectronics) обеспечивает питание двух выходных трактов +5.1 и +12 В. сразу. Ток нагрузки в каждом канале может составлять 0,75 … 1 А.
Одним из важных компонентов электронного оборудования является стабилизатор напряжения в блоке питания. Совсем недавно такие узлы строили на стабилитронах и транзисторах. Общее количество элементов стабилизатора было довольно большим, особенно если требовалось контролировать выходное напряжение, защищать от перегрузки и короткого замыкания выхода, а также ограничивать выходной ток на заданном уровне. С появлением специализированных чипов ситуация изменилась.Стабилизаторы напряжения микросхемы способны работать в широком диапазоне выходных напряжений и токов, часто имеют встроенную защиту от перегрузки по току и перегрева — как только температура микросхемы микросхемы превышает допустимое значение, выходной ток ограничивается. В настоящее время ассортимент отечественных и зарубежных стабилизаторов напряжения настолько широк, что ориентироваться в нем стало довольно сложно. Ставится под таблицей. предназначен для облегчения предварительного выбора стабилизатора под конкретное электронное устройство.В таблице. 13.4 представлен на отечественном рынке перечень наиболее распространенных схем трехвыводных линейных регуляторов напряжения для фиксированного выходного напряжения и их основные параметры. На рис. 13.4 упрощенно показан внешний вид устройств, а также указана их распиновка. В таблицу включены только стабилизаторы с выходным напряжением от 5 до 27 В — в этот интервал укладывается подавляющее большинство случаев из радиолюбительской практики. Конструкция сторонних устройств может отличаться от представленной.При этом следует учитывать, что информация о рассеиваемой мощности при работе микросхемы с радиатором в паспортах устройств обычно не указывается, поэтому ее средние значения, полученные из графиков, имеющихся в документации, приведены в таблицы. Также отметим, что микросхемы одной серии, но для разных значений напряжения могут различаться по рассеиваемой мощности. Также существует другая маркировка, например, перед обозначением стабилизаторов групп 78, 79, 78L, 79L, 78M, 79M, указанных в таблице, реально может присутствовать одна или две буквы, которые обычно кодируют производителя.За обозначениями, указанными в таблице, также могут стоять буквы и цифры, обозначающие определенные конструктивные или эксплуатационные особенности микросхемы. Типовая схема включения стабилизаторов микросхемы при фиксированном выходном напряжении представлена на рис. 13.5 (а и б).
Для всех микросхем из керамики или оксида тантала емкость входного конденсатора C1 должна быть не менее 2,2 мкФ, для конденсаторов из оксида алюминия не менее 10 мкФ, а выходного конденсатора C2 не менее 1 и 10 мкФ соответственно.Некоторые микросхемы допускают меньшую емкость, но указанные значения гарантируют стабильную работу любых стабилизаторов. Входной конденсатор может играть конденсатор сглаживающего фильтра, если он расположен не дальше 70 мм от корпуса микросхемы.
Если требуется нестандартное значение стабилизированного выходного напряжения или его плавное регулирование, удобно использовать специализированные регулируемые стабилизаторы микросхем, поддерживающие напряжение 1.25 В между выходом и управляющим выходом. Их список представлен в таблице. 13.5.
На рис. 13.6 представлена типовая схема подключения стабилизаторов с регулирующим элементом в плюсовом проводе. Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, который включен в схему для установки уровня выходного напряжения. Учтите, что в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение регулируемые конденсаторы не работают без нагрузки. Минимальное значение выходного тока маломощных регулируемых стабилизаторов — 2.5-5 мА, мощный — 5-10 мА. В большинстве случаев применения стабилизаторов нагрузка обслуживается резистивным делителем напряжения R1, R2 на рис. 13.6. По этой схеме можно включать стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением. Однако, во-первых, потребляемый ими ток намного больше, чем B-4 мА), а во-вторых, он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения. По этим причинам невозможно достичь максимально возможного коэффициента стабилизации устройства. Чтобы снизить уровень пульсаций на выходе, особенно при более высоком выходном напряжении, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор S3 емкостью 10 мкФ и более.К конденсаторам С1 и С2 предъявляются те же требования, что и к соответствующим конденсаторам фиксированных стабилизаторов. Если стабилизатор работает на максимальном выходном напряжении, то при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема находится под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может выйти из строя. Для защиты выходной цепи в таких ситуациях параллельно ей включен защитный диод VD1. Другой защитный диод VD2 защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора СЗ.Диод быстро разряжает этот конденсатор при аварийном замыкании выходной или входной цепи стабилизатора.
Интегрированные регуляторы напряжения серии142 не всегда имеют маркировку полного типа. В этом случае на корпусе идет условное обозначение кода, позволяющего определить тип микросхемы.
Примеры расшифровки маркировки кода на корпусе микросхем:
Микросхемы для стабилизаторов КР вместо К имеют те же параметры и отличаются только конструкцией корпуса.При маркировке этих микросхем часто используют сокращенное обозначение, например, вместо КР142ЕН5А наносят КРЕН5А.
Наименование микросхемы | U stab., AT | I ст. Макс., А | P макс., Вт | Потребление тока, мА | Корпус | Код на корпусе |
(К) 142EN1A | 3… 12 ± 0,3 | 0,15 | 0,8 | 4 | Dip 16 | (C) 06 |
(К) 142EN1B | 3 … 12 ± 0,1 | (К) 07 | ||||
K142EN1V | 3 … 12 ± 0,5 | K27 | ||||
K142EN1G | 3 … 12 ± 0,5 | K28 | ||||
K142EN2A | 3 … 12 ± 0,3 | K08 | ||||
K142EN2B | 3 … 12 ± 0.1 | K09 | ||||
142ENZ | 3 … 30 ± 0,05 | 1,0 | 6 | 10 | 10 | |
K142ENZA | 3 … 30 ± 0,05 | 1,0 | K10 | |||
K142ENZB | 5 … 30 ± 0,05 | 0,75 | K31 | |||
142EN4 | 1,2 … 15 ± 0,1 | 0,3 | 11 | |||
K142EN4A | 1.2 … 15 ± 0,2 | 0,3 | K11 | |||
K142EN4B | 3 … 15 ± 0,4 | 0,3 | K32 | |||
(К) 142EN5A | 5 ± 0,1 | 3,0 | 5 | 10 | (К) 12 | |
(К) 142EN5B | 6 ± 0,12 | 3,0 | (К) 13 | |||
(К) 142EN5V | 5 ± 0,18 | 2,0 | (К) 14 | |||
(К) 142EN5G | 6 ± 0.21 | 2,0 | (К) 15 | |||
142EN6A | ± 15 ± 0,015 | 0,2 | 5 | 7,5 | 16 | |
K142EN6A | ± 15 ± 0,3 | K16 | ||||
142EN6B | ± 15 ± 0,05 | 17 | ||||
K142EN6B | ± 15 ± 0,3 | K17 | ||||
142EN6V | ± 15 ± 0,025 | 42 | ||||
К142ЕН6В | ± 15 ± 0.5 | КЗЗ | ||||
142EN6G | ± 15 ± 0,075 | 0,15 | 5 | 7,5 | 43 | |
K142EN6G | ± 15 ± 0,5 | K34 | ||||
K142EN6D | ± 15 ± 1.0 | K48 | ||||
K142EN6E | ± 15 ± 1.0 | K49 | ||||
(К) 142EN8A | 9 ± 0,15 | 1,5 | 6 | 10 | (К) 18 | |
(К) 142EN8B | 12 ± 0.27 | (К) 19 | ||||
(К) 142EN8V | 15 ± 0,36 | (К) 20 | ||||
K142EN8G | 9 ± 0,36 | 1,0 | 6 | 10 | K35 | |
K142EN8D | 12 ± 0,48 | K36 | ||||
K142EN8E | 15 ± 0,6 | K37 | ||||
142EN9A | 20 ± 0,2 | 1,5 | 6 | 10 | 21 | |
142EN9B | 24 ± 0.25 | 22 | ||||
142EN9V | 27 ± 0,35 | 23 | ||||
K142EN9A | 20 ± 0,4 | 1,5 | 6 | 10 | К21 | |
K142EN9B | 24 ± 0,48 | 1,5 | K22 | |||
K142EN9V | 27 ± 0,54 | 1,5 | K23 | |||
K142EN9G | 20 ± 0,6 | 1,0 | K38 | |||
K142EN9D | 24 ± 0.72 | 1,0 | K39 | |||
K142EN9E | 27 ± 0,81 | 1,0 | K40 | |||
(К) 142EN10 | 3 … 30 | 1,0 | 2 | 7 | (К) 24 | |
(К) 142EN11 | 1 2 … 37 | 1 5 | 4 | 7 | (К) 25 | |
(К) 142EN12 | 1,2 … 37 | 1 5 | 1 | 5 | КТ-28 | (К) 47 |
КР142ЕН12А | 1,2…37 | 1,0 | 1 | |||
КР142ЕН15А | ± 15 ± 0,5 | 0,1 | 0,8 | Дип 16 | ||
КР142ЕН15Б | ± 15 ± 0,5 | 0,2 | 0,8 | |||
КР142ЕН18А | -1,2 … 26,5 | 1,0 | 1 | 5 | CT-28 | (LM337) |
КР142ЕН18Б | -1,2 …26,5 | 1,5 | 1 | |||
KM1114EU1A | — | — | — | — | — | К59 |
KR1157EN502 | 5 | 0,1 | 0,5 | 5 | CT-26 | 78L05 |
KR1157EN602 | 6 | 78L06 | ||||
KR1157EN802 | 8 | 78L08 | ||||
KR1157EN902 | 9 | 78L09 | ||||
KR1157EN1202 | 12 | 78L12 | ||||
KR1157EN1502 | 15 | 78L15 | ||||
KR1157EN1802 | 18 | 78L18 | ||||
KR1157EN2402 | 24 | 78L24 | ||||
KR1157EN2702 | 27 | 78L27 | ||||
КР1170ЕНЗ | 3 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | CT-26 | См. Рис. |
KR1170EN4 | 4 | |||||
KR1170EN5 | 5 | |||||
KR1170EN6 | 6 | |||||
KR1170EN8 | 8 | |||||
KR1170EN9 | 9 | |||||
KR1170EN12 | 12 | |||||
KR1170EN15 | 15 | |||||
КР1168ЕН5 | -5 | 0,1 | 0,5 | 5 | CT-26 | 79L05 |
КР1168ЕН6 | -6 | 79L06 | ||||
КР1168ЕН8 | -8 | 79L08 | ||||
КР1168ЕН9 | -9 | 79L09 | ||||
КР1168ЕН12 | -12 | 79L12 | ||||
КР1168ЕН15 | -15 | 79L15 | ||||
КР1168ЕН18 | -18 | 79L18 | ||||
КР1168ЕН24 | -24 | 79L24 | ||||
КР1168ЕН1 | -1,5…37 |
Сегодня транзисторные стабилизаторы напряжения редко используются для подключения оборудования к источнику питания. Это связано с большой популярностью использования устройств встроенной стабилизации.
Использование микросхемы
Рассмотрим свойства импортных и отечественных микросхем, действующих вместо стабилизаторов напряжения. У них есть параметры согласно таблице.
Иностранные стабилизаторы серии 78 … служат для уравнивания плюса, а 79… серия — отрицательный потенциал напряжения. Типовые микросхемы с обозначением L относятся к маломощным устройствам. Они выполнены в небольших пластиковых корпусах ТО 26. Стабилизаторы более мощные, изготавливаются в корпусе типа ТОТ, аналогичном транзисторам КТ 805, и устанавливаются на радиаторах радиаторов.
Схема подключения микросхемы КР 142 EN5
Такая микросхема служит для создания стабильного напряжения 5-6 В при силе тока 2-3 А. Электрод 2 микросхемы соединен с металлической основой кристалла.Чип крепится непосредственно к корпусу без изолирующих прокладок. Величина емкости зависит от максимального тока, протекающего через стабилизатор, и при минимальных токах нагрузки — значение емкости необходимо увеличивать — конденсатор на входе должен быть не менее 1000 мкФ, а на выходе не менее 200 мкФ. . Рабочее напряжение конденсаторов должно быть подходящим для выпрямителя с запасом 20%.
Если к цепи электрода микросхемы (2) подключен стабилитрон, то выходное напряжение возрастает до значения напряжения микросхемы, и к этому значению прибавляется напряжение стабилитрона.
Сопротивление 200 Ом предназначено для увеличения тока, протекающего через стабилитрон. Это оптимизирует стабильность напряжения. В нашем случае напряжение будет 5 + 4,7 = 9,7 В. Аналогичным образом подключаются слабые стабилитроны. Для увеличения токового выхода стабилизатора можно использовать транзисторы.
Микросхемы 79 типа используются для выравнивания отрицательного значения и подключаются аналогичным образом.
В серии микросхем есть устройство с регулируемым выходным напряжением — КР 142ЕН12 А:
.Следует отметить, что распиновка ножек 79 типа микросхем КР 142 и ЭН 12 отличается от стандартной.Эта схема с входным напряжением 40 В может выдавать напряжение 1,2-37 В при силе тока до 1,5 А.
Сменные стабилитроны
Одним из основных компонентов электронного оборудования являются стабилизаторы напряжения. До недавнего времени таких комплектующих было:
- Транзисторы различных серий.
- Стабилитроны.
- Трансформаторы
Общее количество деталей стабилизатора было значительным, особенно регулируемого устройства.С появлением особых фишек все изменилось. Новые схемы стабилизаторов производятся на широкий диапазон напряжений, со встроенными опциями защиты.
В таблице приведен список популярных микросхем стабилизаторов с обозначениями.
Если требуется нестандартное напряжение с регулировкой, то применяйте 3-х контактные схемы с напряжением 1,25 В на выходе и управляющем выходе.
Типовая схема работы микросхем на определенное напряжение представлена на рисунке.Емкость С1 не ниже 2,2 мкФ.
Регулируемые цепи, в отличие от стационарных устройств, не могут работать без нагрузки.
Наименьший ток регулируемых микросхем составляет 2,5-5 мА для слабых моделей и до 10 мА для мощных. Для уменьшения пульсаций напряжения при высоких напряжениях рекомендуется подключать выравнивающий конденсатор на 10 мкФ. Диод VD 1 служит защитой микросхемы при отсутствии входного напряжения и подачи на ее выход питания.Диод VD 2 предназначен для разряда емкости C2, когда входная или выходная цепь замкнута.
Недостатки микросхем
Свойства микрочипов остаются на уровне большинства используемых в практике любительского радио. Из недостатков микросхем можно отметить:
- Повышенное минимальное напряжение между выходом и входом, до 2–3 вольт.
- Ограничения по наибольшим параметрам: входное напряжение, рассеиваемая мощность, выходной ток.
Эти недостатки не слишком заметны и быстро окупаются простотой использования и невысокой стоимостью.
В настоящее время трудно найти какое-либо электронное устройство, в котором не использовался бы стабилизированный источник питания. В принципе, в качестве источника питания для подавляющего большинства различных электронных устройств, рассчитанных на работу от 5 вольт, лучшим вариантом будет использование трехконтактного интегрального 78L05 .
Описание стабилизатора 78L05
Этот стабилизатор недорогой () и простой в использовании, что упрощает проектирование электронных схем со значительным количеством печатных плат, на которые подается нестабилизированное постоянное напряжение, и каждый стабилизатор монтируется отдельно.
Микросхема стабилизатора 78L05 (7805) имеет термозащиту, а также интегрированную систему защиты стабилизатора от перегрузки по току. Однако для более надежной работы желательно использовать диод, защищающий стабилизатор от короткого замыкания во входной цепи.
Технические параметры и штифт стабилизатора 78L05:
- Входное напряжение: от 7 до 20 В.
- Выходное напряжение: от 4,5 до 5,5 вольт.
- Выходной ток (максимальный): 100 мА.
- Ток потребления (стабилизатор): 5,5 мА.
- Допустимая разница входного-выходного напряжения: 1,7 В.
- Диапазон рабочих температур: от -40 до +125 ° C.
Аналоги стабилизатора 78L05 (7805)
Эта микросхема бывает двух типов: мощная 7805 (ток нагрузки до 1 А) и маломощная 78L05 (ток нагрузки до 0,1 А). Зарубежный аналог 7805 — ка7805. Отечественные аналоги — для 78Л05 — КР1157ЕН5, а для 7805 — 142ЕН5
. Схема подключения78L05
Типовая схема включения стабилизатора 78L05 (согласно даташиту) проста и не требует большого количества дополнительных радиоэлементов.
Конденсатор C1 на входе необходим для устранения радиопомех при подаче входного напряжения. Конденсатор С2 на выходе стабилизатора, как и в любом другом источнике питания, обеспечивает стабильность работы блока питания при резком изменении тока нагрузки, а также снижает степень пульсаций.
При разработке блока питания необходимо учитывать, что для стабильной работы стабилизатора 78L05 входное напряжение должно быть не менее 7 и не более 20 вольт.
Ниже приведены несколько примеров использования встроенного стабилизатора 78L05.
Лабораторный блок питания на 78L05
Данная схема отличается оригинальностью из-за нестандартного использования микросхемы, источником опорного напряжения является стабилизатор 78L05. Поскольку максимально допустимое входное напряжение для 78L05 составляет 20 вольт, в схему добавлен параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1 и резисторе R1, чтобы предотвратить выход 78L05 из строя.
Микросхема TDA2030 подключена как неинвертирующий усилитель. При таком подключении коэффициент усиления составляет 1 + R4 / R3 (в данном случае 6). Таким образом, напряжение на выходе блока питания при изменении сопротивления резистора R2 будет изменяться от 0 до 30 вольт (5 вольт х 6). Если нужно изменить максимальное выходное напряжение, то это можно сделать, подобрав соответствующее сопротивление резистора R3 или R4.
Бестрансформаторный блок питания на 5 В
отличается повышенной стабильностью, отсутствием нагрева элементов и состоит из доступных радиодеталей.
В состав источника питания входят: индикатор включения на светодиоде HL1 вместо обычного трансформатора, цепь гашения на элементах C1 и R2, диодный выпрямительный мост VD1, конденсаторы для уменьшения пульсаций, стабилитрон VD2 на 9 вольт и встроенный регулятор напряжения 78L05 (DA1). Необходимость в стабилитроне обусловлена тем, что напряжение на выходе диодного моста составляет примерно 100 вольт и это может вывести стабилизатор 78L05 из строя. Можно использовать любой стабилитрон с напряжением стабилизации 8… 15 вольт.
Внимание! Поскольку схема не имеет гальванической развязки от сети, следует соблюдать осторожность при настройке и использовании источника питания.
Простой регулируемый блок питания на 78L05
Диапазон регулируемого напряжения в этой схеме от 5 до 20 вольт. Выходное напряжение изменяется с помощью переменного резистора R2. Максимальный ток нагрузки — 1,5 ампера. Стабилизатор 78L05 лучше всего заменить на 7805 или его отечественный аналог КР142ЕН5А.Транзистор VT1 можно заменить на. Мощный транзистор VT2 желательно разместить на радиаторе площадью не менее 150 квадратных метров. см.
Универсальная схема зарядного устройства
Схема зарядного устройства довольно проста и универсальна. Зарядка позволяет заряжать все виды аккумуляторных батарей: литиевые, никелевые, а также небольшие свинцовые батареи, используемые в источниках бесперебойного питания.
Известно, что при зарядке аккумуляторов важен стабильный зарядный ток, который должен составлять примерно 1/10 емкости аккумулятора.Постоянство зарядного тока обеспечивает стабилизатор 78L05 (7805). Зарядное устройство имеет 4 диапазона зарядного тока: 50, 100, 150 и 200 мА, которые определяются сопротивлениями R4 … R7 соответственно. Исходя из того, что на выходе стабилизатора 5 вольт, то для получения 50 мА понадобится резистор 100 Ом (5В / 0,05 А = 100) и так далее для всех диапазонов.
Схема также оснащена индикатором, построенным на двух транзисторах VT1, VT2 и светодиоде HL1. Светодиод гаснет, когда зарядка завершена.
Регулируемый источник тока
Из-за отрицательной обратной связи по сопротивлению нагрузки, вход напряжения Uin находится на входе 2 (инвертирующем) микросхемы TDA2030 (DA2). Под действием этого напряжения через нагрузку протекает ток: Ih = Uin / R2. Исходя из этой формулы, ток, протекающий через нагрузку, не зависит от сопротивления этой нагрузки.
Таким образом, изменяя напряжение, поступающее с переменного резистора R1 на вход 1 DA2 с 0 до 5 В, при постоянном сопротивлении резистора R2 (10 Ом) можно изменять ток, протекающий через нагрузку, в диапазоне от 0 до 0.5 А.
Подобная схема может успешно применяться в качестве зарядного устройства для зарядки всех видов аккумуляторов. Зарядный ток постоянен в течение всего процесса зарядки и не зависит от уровня разряда аккумулятора или нестабильности электросети. Максимальный ток заряда можно изменить, уменьшив или увеличив сопротивление резистора R2.
(161,0 Kb, скачать: 3935)
Пустельга Энергетика
Инженерно-консультационные услуги в области управления генерацией
ЧТО НОВОГО:
EN Engineering, ведущая компания по оказанию коммунальных услуг, заключила партнерские отношения с Kestrel Power Engineering.Пресс-релиз Курсы Generation Controls: теория и практические аспекты управления генераторами и генераторамиЛас-Вегас, Невада, 27 сентября — 1 октября 2021 г.
Kestrel разрабатывает инновационные решения для коммунальной отрасли, уделяя особое внимание контролю за генераторами и соблюдению нормативных требований, установленных НКРЭ, региональными организациями по надежности и независимыми системными операторами.
Изменяющиеся нормативные требования и технические проблемы требуют, чтобы персонал коммунальных предприятий постоянно повышал свою квалификацию и отслеживал новые требования и решения.Kestrel предоставляет полный набор консультационных и обучающих услуг, а также услуги тестирования и настройки на месте, специально разработанные для соответствия нормативным требованиям, а также средств контроля и защиты генератора. Сюда входит поддержка «под ключ» стандартов NERC MOD-025, MOD-026, MOD-027, PRC-019, PRC-024, PRC-025, PRC-026 и PRC-027. Мы постоянно отслеживаем новые тенденции и соответствующим образом адаптируем наши предложения услуг.
Памяти Роже Берубе
16 июля 2010 г. мы в «Пустельге» неожиданно потеряли близкого друга и коллегу Роже Берубе.Роджер был соучредителем и старшим инженером Kestrel, и для тех, кто работал с ним, он был отличным инженером, учителем, другом и доверенным лицом. Как профессионал, Роджер был целеустремленным, щедрым со своими знаниями, с которым было приятно работать, и он был экспертом в своей области.
Что еще более важно для своей семьи, он был любящим мужем, заботливым сыном и преданным отцом. Роджер был опытным велосипедистом, хоккеистом, каноистом и спортивным фанатом. Он всегда щедро проводил время в качестве инструктора по карате, лидера скаутов и тренера по детскому спорту.
Нам будет очень не хватать его честности, энергии, хорошего настроения, авантюризма и заботливого духа.
Роджер был предан многим делам, но сосредоточился на сборе денег на исследования рака. Пожертвования могут быть сделаны от имени Джеральда Роджера Берубе в больницу принцессы Маргарет (Торонто), для которой он собирал средства в течение последних трех лет с помощью благотворительных поездок.
Интеграция автоматического регулятора напряжения и стабилизатора энергосистемы: стабильность слабого сигнала в ветряных электростанциях на базе DFIG
Сценарии испытаний
В этом исследовании были рассмотрены пять различных сценариев.
- 1)
Случай 1 : все генераторы энергосистемы эквивалентны SG без каких-либо устройств управления.
- 2)
Случай 2 : в SG интегрированы различные комбинации типов AVR и PSS. Выбрана комбинация, дающая наилучшие результаты по гашению угловых колебаний ротора.
- 3)
Случай 3 : один из SG заменяется DFIG той же мощности, а остальные SG работают без контроллеров.
- 4)
Случай 4 : один из SG заменен DFIG, а остальные SG оснащены выбранной комбинацией AVR и PSS.
- 5)
Случай 5 : две SG заменены двумя DFIG на шине 34 и шине 39.
Случай 1
Анализ устойчивости слабого сигнала выполняется для рассматриваемой системы путем принятия первого сценария и извлечения собственных значений. Среди этих значений 37 имеют отрицательные действительные части, два равны нулю (представлены зеленым кружком) и одно имеет положительную действительную часть (представлена красной звездой), как показано на рис.7. Эти результаты демонстрируют, что система нестабильна, поскольку существует собственное значение с положительной действительной частью, которое способствует отрицательному коэффициенту демпфирования. Колебательные режимы системы, частота колебаний, коэффициент демпфирования и другие связанные состояния приведены в Приложении A, Таблица A1. По частоте колебаний динамические режимы классифицируются следующим образом:
- 1)
Режимы с 1 по 8 соответствуют режиму локальной зоны с диапазоном частот 0.95934–1,49 Гц.
- 2)
Режим 9 соответствует межзонному режиму с частотой, равной 0,63033 Гц.
- 3)
Мода 10 соответствует собственному значению с положительной действительной частью. Следовательно, этот режим линейно нестабилен.
График собственных значений для случая 1
Случай 2
Величина напряжения энергосистемы регулируется путем добавления системы управления возбуждением (АРН), обеспечивающей хорошую реакцию на напряжение на клеммах SG. Следовательно, демпфирующий момент генератора будет уменьшаться на частотах колебаний сети. Эту проблему можно решить, вставив петлю PSS в систему возбуждения.Следовательно, все SG энергосистемы должны быть оборудованы АРН и PSS. Характеристики трех различных комбинаций AVR и PSS были исследованы и сравнены на основании максимального отклонения угла ротора и периода колебаний. Помеха трехфазного короткого замыкания появляется на шине 2 при \ (t = 2 \) с и длится 0,2 с. Переходная характеристика угла ротора SG для различных типов AVR и PSS показана на рис. 8.
Рис. 8Переходная характеристика угла ротора SG \ (\ delta _ {ref} — \ delta _2 \) относительно трехфазное короткое замыкание при различных комбинациях типов АРН и PSS
Этот рисунок показывает, что колебания быстро затухают от случая АРН типа 1 и типа 3 до случая АРН типа 2 для различных моделей PSS.Сравнивая рис. 8a, b и e, мы заключаем, что AVR типа 3 показывает наименьшее значение отклонения угла ротора для всех моделей PSS. Сводная информация о максимальной скорости отклонения угла ротора (MRADR) и периоде колебаний для различных моделей AVR и PSS приведена в таблице 1. MRADR определяется как:
$$ \ begin {align} \ begin {align} MRADR = {\ frac {| D_ {ref} -D_ {con} |} {D_ {ref}}} \ times 100 \% \ end {выравнивается} \ end {выравнивается} $$
(29)
где \ (D_ {ref} \) и \ (D_ {con} \) — максимальное отклонение угла ротора при нормальных условиях и условиях отказа с контроллерами SG.
Таблица 1 Частота ошибок различных типов AVR и PSSТаблица 1 демонстрирует, что комбинация AVR типа 3 и PSS типа 1 дает наилучшие результаты демпфирования колебаний в пределах самого малого периода. Таким образом, эта комбинация контроллеров применяется ко всем SG энергосистемы в следующих случаях.
График собственных значений для этого случая показан на рис. 9a, а различные характеристики колебательного режима сети приведены в таблице в Приложении A, Таблица A1. Полученные результаты доказывают, что энергосистема становится стабильной при использовании АРН и ПСС, обеспечивающих лучшее демпфирование и повышенную частоту колебаний для разных режимов по сравнению с первым случаем.Таким образом, колебательные режимы для случая 2 классифицируются следующим образом: \ (\ textcircled {1} \) режимы 1–8 соответствуют режиму локальной зоны; \ (\ textcircled {2} \) режим 9 соответствует межобластному режиму.
Как показано на рис. 9, для начального рабочего состояния система энергоснабжения временно нестабильна, когда она подвергается трехфазному короткому замыканию. Однако с интеграцией устройств управления переходные колебания угла ротора устраняются. Кроме того, напряжение и активная мощность на шине 2 остаются в допустимых пределах после устранения неисправности для случая 2, таким образом сохраняя стабильность системы, усиливая результаты собственных значений, полученные на рис.9а.
Рис. 9Слабосигнальные и переходные характеристики 39-шинной системы IEEE при трехфазном коротком замыкании для случаев 1 и 2
Случай 3
SG заменяются по очереди на DFIG и только четыре случая со ссылкой на DFIG мощности представлены. На рисунке 10 показаны графики собственных значений системы для каждого случая. Результаты показывают, что замена SG на DFIG влияет на стабильность энергосистемы. Этот вывод сделан на основе положительных вещественных частей собственных значений, что способствует отрицательному коэффициенту затухания.Колебательные характеристики межзональных режимов приведены в Приложении А, Таблица А2. Из этой таблицы можно сделать вывод, что проникновение ветровой энергии оказывает значительное влияние на снижение коэффициента демпфирования, частоты колебаний и изменения характеристик режима. На рисунке 11 показан переходной отклик энергосистемы на трехфазное короткое замыкание при наличии DFIG. Эти графики доказывают, что отрицательный эффект высокоуровневой ветровой генерации приводит к потере синхронизма во всех случаях.Можно сделать вывод, что характеристики устойчивости ПГ к переходным процессам ухудшаются по мере увеличения доли выработки электроэнергии.
Рис. 10Графики собственных значений для случаев 3 и 4
Случай 4
Как отмечалось в предыдущем случае, интеграция энергии ветра в тестовой системе демонстрирует критическое нестабильное состояние из-за низкого демпфирования. Таким образом, добавление выбранных контроллеров AVR и PSS к SG обеспечивает лучшее демпфирование и стабилизацию системы при наличии ветрогенератора.На рисунке 10 показаны графики собственных значений, а в таблице A3 приложения A приведены характеристики колебательного отклика для трех основных режимов; высокочастотные и низкочастотные колебания в локальных режимах и межзональном режиме. Эти результаты показывают, что действительные части всех собственных значений отрицательны. Следовательно, система динамически устойчива. Кроме того, коэффициент демпфирования и частота колебаний увеличиваются при установке AVR и PSS по сравнению с таковыми в других случаях. Более того, переходная характеристика угла ротора, изображенная на рис.11 демонстрирует надежность регуляторов AVR и PSS для гашения колебаний системы при наличии сильных ветров.
Активная выходная мощность ветрогенератора, напряжение и характеристики активной мощности на шине 2 представлены на рис. 12. Во время предаварийного времени напряжение на шине 2 оценивается как 0,99 о.е. Это значение падает до 0,09 о.е. во время неисправности. После аварии напряжение показывает некоторые колебания, но всегда находится в пределах устойчивости для четвертого случая.Однако в третьем случае при отсутствии устройств управления напряжение, активная мощность на шине 2 и выходная мощность DFIG продолжают падать, что приводит к нестабильности энергосистемы.
Рис. 11Переходная характеристика угла ротора \ (\ delta _ {ref} — \ delta _2 \) для случаев 3 и 4
Рис. 12Реакция 39-шинной системы IEEE на трехфазное короткое замыкание при наличии DFIG на шине 35 для случаев 3 и 4
Случай 5
В этом случае SG на шине 34 и один на шине 39 заменяются двумя DFIG одинаковой мощности с общая доля выработки электроэнергии 1508 МВт.На рисунках 13 и 14 показаны графики собственных значений и переходная характеристика системы с шиной IEEE 39 в присутствии двух DFIG с контроллерами SG и без них, соответственно. Результаты также показали эффективность скоординированного управления AVR и PSS в сохранении устойчивости энергосистемы при слабых сигналах и переходных процессах при высоких уровнях проникновения ветровой энергии.
Рис.13График собственных значений для случаев двух DFIG
Рис.14Переходная характеристика системы питания по шине IEEE 39 для случаев двух DFIG с и без управления AVR и PSS
(PDF) Без трансформатора Стабилизатор напряжения, управляемый пропорционально-интегральным (PI) контроллером
Стр. 42-51 © MAT Journals 2019.Все права защищены
Journal of Power Electronics and Devices
Volume 5 Issue 3
Бестрансформаторный стабилизатор напряжения, управляемый пропорциональным регулятором
Plus-Integral (PI)
Candidus U Eya * 1, Emenike C Ejiogu2, Marcel У Агу3, Дамиан Б. Ннади4
Преподаватели, электротехника, Университет Нигерии, Нигерия
Электронная почта: *[email protected]
DOI: http://doi.org/10.5281/zenodo.3557180
Abstract
Стабилизаторы напряжения на трансформаторной основе отличаются большими размерами, тяжелым весом, шумом
, загрязнением, дорогим производством, ненадежной работой и имеют ограниченную способность стабилизировать выходное напряжение
.Для решения этой проблемы в данной статье рассматривается бестрансформаторный стабилизатор напряжения
с широтно-импульсной модуляцией. Изменение выходного напряжения стабилизируется интегральным (PI) контроллером Plus
. Основные свойства предлагаемой системы: (i) она легкая, вес
и занимает мало места; (ii) он имеет низкие общие гармонические искажения; (iii) выход
имеет чистые синусоидальные сигналы; (iv) Это очень дешево для массового производства. В этой статье мы
применили индекс модуляции 0.86 в предлагаемой системе (ПС). Было реализовано полное гармоническое искажение
, THD 3,968%, и мы обеспечили постоянное выходное напряжение предлагаемой системы
в диапазоне входного напряжения (120-230) В переменного тока. Предлагаемая тема может быть применена в
домах,офисах, а также на производстве.
Ключевые слова: мостовой выпрямитель, повышающий преобразователь, инвертор, ПИ-регулятор, бестрансформаторный
ВВЕДЕНИЕ
Нестабильное питание электрических и электронных приборов
в домах и в
отраслях было огромными
тревожными проблемами для эффективное использование электроэнергии
.Это вызывает
повреждений нашего оборудования и увеличивает прожиточный минимум на
. Неисправности блока питания
вызваны в основном колебаниями напряжения
. В литературе было предложено множество защитных устройств
и реализовано
для обеспечения адекватной защиты
оборудования и приспособлений [1–5].
В случае возникновения неисправностей в источнике питания
реле обнаруживает их, и
немедленно вызывает размыкание выключателя
, а элемент объекта изолирован как
согласно автору в [1].Но поскольку реле
работает механически, детали
изнашиваются по мере загрязнения контактов переключателя.
Кроме того, он не может быть включен и
выключен на высоких скоростях для управления быстрым переходом
колебаний напряжения [1].
Кроме того, предохранитель — это еще одно защитное устройство
, в котором используется нарушение принципа
по обеспечению срока службы электроприборов
[1].Но его коэффициент времени обслуживания
, когда он сокращает,
снижает эффективность любой системы
, которую он защищает. Следовательно, чтобы улучшить принципы отключения предохранителей и реле
, помимо
, используются регуляторы [2-4]. Регулятор
, как показано в [2, 4, 18], представляет собой устройство
, которое применяется для управления величиной на выходе
, которая может быть электрической величиной
или нет, такие регуляторы включают в себя регулятор скорости
, регуляторы расхода топлива , регулятор напряжения
и др.Регулятор напряжения [2, 18] — это
, электрический регулятор, предназначенный для
автоматического поддержания или обеспечения постоянного выходного сигнала напряжения
, используя либо электромагнитный механизм
, либо пассивные, либо активные электронные компоненты
. Поскольку в определенном оборудовании
требуется постоянное напряжение
, в этом случае применяется стабилизатор напряжения
[2]. Стабилизатор напряжения
— это регулятор напряжения, который используется в доме
для вывода постоянного напряжения, даже если
ВОР СЕРИИ Настольный блок питания BOP: биполярный источник питания постоянного тока, 100, 200, 400 Вт
СЕРИИ ABCНастольный источник питанияABC: автоматический кроссоверный стабилизатор напряжения / тока с полным контролем в обоих режимах, встроенная поддержка GPIB и RS 232, программная калибровка, широкий диапазон входного сигнала (85-264 В переменного тока) и коррекция коэффициента мощности.
СЕРИИ ATE-DMGНастольные блоки питания ATE-DMG: линейные блоки питания с низким уровнем шума очень быстро и точно реагируют на инструкции по настройке напряжения и тока с помощью GPIB (IEEE 488.2) или клавиатуры на передней панели.
СЕРИИ JQEНастольные блоки питания JQE: стабилизаторы напряжения системного типа с ограничением тока: 100 Вт в корпусе 1/4 стойки, 250-500 Вт в корпусе 1/2 стойки и 1000 Вт в корпусе полной стойки .
СЕРИИ KLRНастольный источник питания KLR: прямоугольные рабочие границы напряжение / ток, 2400 Вт
СЕРИИ MPSНастольный источник питанияMPS: 70 Вт, источник питания с тройным выходом, специально разработанный для удовлетворения потребностей экспериментаторов, занимающихся микросхемами и микропроцессорами.
| СЕРИЯHSP (M) с КОМПЛЕКТОМ 219-0240Настольные блоки питания HSP (с комплектом): семь моделей по 1000 Вт, выходы от 3.3–48 В, три модели мощностью 1500 Вт, выходы от 24 до 48 В.
СЕРИИ ATEНастольный источник питания ATE: униполярный источник питания постоянного тока, 50-100 Вт в корпусе на 1/4 стойки, 250 Вт в корпусе на 1/2 стойки, 500 Вт в корпусе на 3/4 стойки и 1000 Вт в стеллажной упаковке.
СЕРИИ МСКНастольные источники питанияMSK: линейные источники питания (пять моделей, 100 Вт) со схемой линейного (последовательного прохода) стабилизатора с высоким коэффициентом усиления, обеспечивающие низкий уровень шума, хорошую стабильность и точную возможность сброса.
СЕРИИ KLPНастольный источник питания KLP: рабочие ограничения по напряжению, току и мощности, 1200 Вт
СЕРИИ KLNНастольный источник питания KLN: низкопрофильный, автоматический кроссовер, высокопроизводительный, недорогой, стабильный программируемый источник питания постоянного тока, 750, 1500, 3000 Вт
|
Аддитивные стабилизаторы для нестабильных графов — Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн,
TY — JOUR
T1 — Аддитивные стабилизаторы для нестабильных графов
AU — Chandrasekaran, Karthekeyan
AU — Gottscha000,
, CorinnemannAU — Peis, Britta
AU — Schmand, Daniel
AU — Wierz, Andreas
N1 — Авторское право издателя: © 2018 Эльзевьер Б.В. Авторское право: Авторские права 2019 Elsevier B.V., Все права защищены.
PY — 2019/2
Y1 — 2019/2
N2 — Взвешенный граф называется стабильным, если максимальный вес интегрального сопоставления равен стоимости дробного покрытия вершин с минимальным весом. Мы обращаемся к следующему вопросу: как мы можем изменить данный нестабильный граф наименее навязчивым образом, чтобы добиться стабильности? Предыдущие работы касались стабилизации путем добавления или удаления минимально возможного количества ребер / вершин.В этой работе мы исследуем следующую более детальную стратегию аддитивной стабилизации: задан граф G = (V, E) с единичными весами ребер; найти неотрицательное c∈R E с минимальным ∑ e c e таким, что добавление c e к единичному весу ребра каждого e∈E дает стабильный граф. Мы обеспечиваем первую сверхпостоянную твердость результатов аппроксимации для любой задачи стабилизации графа: (i) если текущий наиболее известный алгоритм для задачи о плотных k-подграфах не может быть улучшен, не существует o (| V | 1∕24 ) -приложение для добавок стабилизаторов; (ii) проблема аддитивного стабилизатора не имеет приближения o (log | V |), если P = NP.С алгоритмической стороны мы представляем (iii) алгоритм полиномиального времени с коэффициентом аппроксимации не более | V | для суперкласса экземпляров, сгенерированных в наших доказательствах твердости, (iv) алгоритм решения минимального аддитивного стабилизатора в факторно-критических графах точно за полиномиальное время и (v) алгоритм для решения минимального аддитивного стабилизатора в произвольных графах точно за экспонента времени в размере множества Тутте. Нашими основными инструментами являются декомпозиция Галлаи-Эдмондса и структурные результаты для проблемы, которые сводят непрерывную область решения к области дискретного решения.
AB — Взвешенный граф называется стабильным, если максимальный вес интегрального сопоставления равен стоимости дробного покрытия вершин с минимальным весом. Мы обращаемся к следующему вопросу: как мы можем изменить данный нестабильный граф наименее навязчивым образом, чтобы добиться стабильности? Предыдущие работы касались стабилизации путем добавления или удаления минимально возможного количества ребер / вершин. В этой работе мы исследуем следующую более детальную стратегию аддитивной стабилизации: задан граф G = (V, E) с единичными весами ребер; найти неотрицательное c∈R E с минимальным ∑ e c e таким, что добавление c e к единичному весу ребра каждого e∈E дает стабильный граф.Мы обеспечиваем первую сверхпостоянную твердость результатов аппроксимации для любой задачи стабилизации графа: (i) если текущий наиболее известный алгоритм для задачи о плотных k-подграфах не может быть улучшен, не существует o (| V | 1∕24 ) -приложение для добавок стабилизаторов; (ii) проблема аддитивного стабилизатора не имеет приближения o (log | V |), если P = NP. С алгоритмической стороны мы представляем (iii) алгоритм полиномиального времени с коэффициентом аппроксимации не более | V | для суперкласса экземпляров, сгенерированных в наших доказательствах твердости, (iv) алгоритм решения минимального аддитивного стабилизатора в факторно-критических графах точно за полиномиальное время и (v) алгоритм для решения минимального аддитивного стабилизатора в произвольных графах точно за экспонента времени в размере множества Тутте.