Site Loader
Posted on 22.05.2023

Простой мощный стабилизатор 3…32 В с защитой | PRACTICAL ELECTRONICS

Простую, но в тоже время мощную и функциональную, плату линейного стабилизатора напряжения можно реализовать на основе микросхемы LM723. Это высокопрецизионный регулятор напряжения в корпусе DIP-14. Разработка довольно старая, но несмотря на это до сих пор пользующаяся высокой популярностью. Особенно её любят китайцы и ставят практически во все недорогие лабораторные блоки питания.

Вообще тенденции к импульсным схемам породили мнение что линейные стабилизаторы отжили свой век, а на смену им пришли импульсные источники питания. Вопрос спорный и неоднозначный. Например, схема импульсного источника питания с регулировкой выходного напряжения, скажем до 30 В, будет в разы сложнее. Но это как бы второстепенный фактор. Самое главное, это форма выходного напряжения, т.е. его фильтрация от переменной составляющей, которая появляется в ходе преобразования. И если в «классике» всё довольно просто, с подавлением 100 Гц прекрасно справляются конденсаторы, то в импульсных схемах необходимо применять более сложные LC-фильтры. Особенно это сказывается при питании аудио аппаратуры, УМЗЧ в частности.

Но перейдём непосредственно к нашей схеме, посмотрим её технические характеристики и варианты возможного применения.

Схема электрическая принципиальная стабилизированного БП 3…32 В с защитой

В схеме не показаны входные цепи — трансформатор, выпрямительный мост, фильтрующие ёмкости, а также выходные индикаторы. Только сам непосредственно стабилизатор.

Максимальное входное напряжение для схемы составляет 40 В постоянного тока. Но это вовсе не означает, что оно должно быть именно таким, плату можно применять и с другими меньшими значениями. Максимальное напряжение, при этом, на выходе составит Uвых = Uвх — 3 В, (при напряжении ниже 35 В), а минимальный диапазон регулировки начинается от 3 В.

Регулировка выходного напряжения производится переменным резистором R1, который может запаиваться непосредственно на плату или быть вынесен на переднюю панель корпуса. Силовой транзистор применен TIP3055 в корпусе TO-3P. При выборе силового транзистора целесообразно отталкиваться от мощности выпрямителя, которым предполагается питать схему, а также учитывать максимальные показатели величины рассеиваемой мощности того или иного корпуса. Например, для 3055 в TO-3P это 90 Вт, значит смело можно рассчитывать на стабильную работу при рассеиваемой мощности на транзисторе 60 Вт. Итоговая выходная мощность ограничена только выпрямителем и типом применяемого транзистора.

Схема имеет защиту от перегрузки. Максимальный выходной ток задаётся низкоомным проволочным сопротивлением, например, таким как SQP-5, которое включено последовательно с нагрузкой. Внутренняя схема DA1 постоянно «мониторит» величину напряжения между выводами 2 и 3, и как только оно достигнет 0,6 В, начинает работать функция ограничения. При сопротивлении R6 = 0,1 Ом — это будет 5 А, при 0,2 Ом — 2,5 А, при 0,3 Ом — 1,7 А и при 0,5 Ом — 1 А. Ограничение автоматически пропадёт при устранении перегрузки.

Печатная плата для схемы БП

Печатная плата показана на рисунке выше. Размер теплоотвода для VT1 выбирают исходя из итого-вой мощности законченного устройства.

радиолюбительэлектроникаэлектропитание

Поделиться в социальных сетях

Вам может понравиться

Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе.

В различной литературе неоднократно описывались различные схемы стабилизаторов к различным блокам питания. В этой статье автор приводит описание аналогового стабилизатора напряжения для блока питания повышенной мощности. В схеме стабилизатора напряжения, удалось значительно улучшить параметры, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор.

В основном при построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор. Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.1.

Рис.1.

В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечивает ток до 30А при температуре корпуса до 100 °С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5…3 В [1]. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт. Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431). Ее назначение, устройство и параметры подробно описаны в статье [2]. Работает стабилизатор (рис. 1) следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13В (эффективное значение).

Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе большой емкости (обычно несколько десятков тысяч микрофарад) выделяется постоянное напряжение около 16 В.

Оно поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор. Часть выходного напряжения через делитель R2R3 подается на вход микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления ву микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе мощного транзистора, т. е. частично закрывая его, и устройство входит в режим стабилизации. Конденсатор СЗ ускоряет выход стабилизатора на рабочий режим. Значение выходного напряжения можно установить в пределах от 2,5 до 30В подбором резистора R2, его значение может изменяться в широких пределах. Конденсаторы С1, С2 и С4 обеспечивают устойчивую работу стабилизатора.

Для описанного варианта стабилизатора минимальное падение напряжения на регулирующем мощном транзисторе VT1 составляет 2,5.

..3В, хотя потенциально этот транзистор может работать при напряжении сток-исток, близком к нулю. Обусловлен данный недостаток тем, что управляющее напряжение на затвор поступает из цепи стока, поэтому при меньшем значении падения напряжения на нем, транзистор открываться не будет, ведь на затворе открытого транзистора должно быть положительное напряжение относительно истока.

Рис.2.

Чтобы уменьшить падение напряжения на регулирующем транзисторе, цепь его затвора целесообразно питать от отдельного выпрямителя с напряжением на 5… 7В больше, чем выходное напряжение стабилизатора. Если нет возможности сделать дополнительный выпрямитель, то в устройство можно ввести дополнительный диод и конденсатор (рис. 2). Эффект от такой простой доработки может быть большим. Дело в том, что напряжение, поступающее на сток транзистора, является пульсирующим, имеет значительную переменную составляющую, которая увеличивается при увеличении потребляемого тока. Благодаря диоду VD2 и конденсатору С5 напряжение на затворе будет примерно равно пиковому значению пульсирующего, т.

е. может быть на несколько вольт больше, чем среднее или минимальное. Поэтому стабилизатор оказывается работоспособным при меньшем среднем напряжении сток-исток.

Рис.3.

Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к выпрямительному мосту (рис. 3). В этом случае напряжение на конденсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2 будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при максимальном токе. При необходимости плавной регулировки выходного напряжения постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроечным резистором. Значение выходного напряжения можно определить по формуле: Uвых = 2,5(1+R2/R3).

Детали

В устройстве допустимо применить подходящий транзистор из списка в вышеприведенном справочном листке, желательно выделенный желтым цветом. Если использовать, к примеру, IRF840, то минимальное значение управляющего напряжения на затворе будет составлять 4,5… 5В. Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы — МЛТ, С2-33, Р1-4.

Диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока.

Рис.4.

Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможностей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод. Примененный транзистор предназначен для установки на радиатор с помощью пайки. В этом случае целесообразно использовать промежуточную медную пластину толщиной несколько миллиметров, к которой припаивают транзистор и на которой можно установить остальные детали (рис. 4). Затем, после окончания монтажа, пластину можно разместить на радиаторе. Пайки при этом уже не требуется, поскольку пластина будет иметь большую площадь теплового контакта с радиатором.

Рис.5.

Если применить для поверхностного монтажа микросхему DA1 типа TL431С, резисторы типа Р1 -12 и соответствующие чип-конденсаторы, то их можно разместить на печатной плате (рис.

5) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Плату припаивают к выводам транзистора и приклеивают к упомянутой медной пластине клеем. В качестве такой пластины можно использовать, например, корпус с фланцем от испорченного мощного биполярного транзистора, скажем, КТ827, применив при этом навесной монтаж.

Настройка

Налаживание стабилизатора сводится к установке требуемого значения выходного напряжения. Надо обязательно проверить устройство на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов. Для этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам С1, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ с выводами минимальной длины. Размещаются эти конденсаторы как можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме DA1.

И. Нечаев

Литература:

1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, №5, с. 45.

2.И. Нечаев. Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. — Радио, 2003, № 5, с. 53,54.

Сделайте эту схему стабилизатора напряжения для своего автомобиля

В этом посте мы узнаем о схеме автомобильного стабилизатора напряжения, которую можно изготовить и установить во всех автомобилях для обеспечения идеально контролируемого и стабилизированного питания соответствующей чувствительной электроники и гаджетов.

Понимание автомобильной электрики

Электрика автомобиля, вероятно, более изменчива, чем наша домашняя, просто потому, что она генерируется из источника, называемого генератором переменного тока, мощность которого значительно зависит от скорости автомобиля.

Это означает, что если вы едете на автомобиле с внезапными изменениями скорости или если вы часто нажимаете на педаль тормоза, на выходе генератора переменного тока могут возникать переменные напряжения.

Поскольку в настоящее время салоны наших автомобилей и других транспортных средств в значительной степени содержат сложные электронные устройства, нестабильное напряжение может серьезно повлиять на их работу и срок службы.

Идея схемы была запрошена г-ном Хазиком, давайте узнаем больше о создании предложенной схемы (разработанной мной для приложения).

Сегодня в нашем распоряжении есть замечательные микросхемы, специально разработанные для приложений регулирования напряжения.

LM317 и LM338 — это пара из них, которые универсальны с их функциями регулирования напряжения, я подробно обсуждал их в некоторых моих предыдущих сообщениях.

LM317 выдерживает ток до 1,5 ампер, тогда как его старший брат LM338 выдерживает не более 5 ампер.

Однако эти значения довольно мизерны по сравнению с огромными запросами в автомобилях.

При соответствующей модификации конфигурации можно настроить ИС для регулирования любых желаемых уровней тока.

В предложенную схему стабилизатора напряжения автомобиля мы включили микросхему LM317 и модифицировали ее стандартную конструкцию таким образом, чтобы она обеспечивала достаточное питание автомобиля и в то же время ограничивала его от всех возможных опасностей, таких как перегрузки, перегрузки по току, колебания напряжения и короткие замыкания, обеспечивая идеальные условия напряжения для салонов транспортных средств.

Работа схемы

На схеме показана довольно простая конфигурация, в которой IC 317 подключен в стандартном режиме регулятора напряжения.

R1 ограничивает импульсный ток, в то время как R2 определяет напряжение срабатывания для T1, если потребляемый ток превышает отметку 1,5 ампера, T1 проводит и помогает IC, распределяя через нее избыточный ток.

P1 настроен на достижение около 13 вольт на C3.

R5 отслеживает условия перегрузки и короткие замыкания, если ток превышает 12 ампер, на R5 возникает достаточный ток для срабатывания T2, который мгновенно отключает IC, так что выходное напряжение падает и ограничивает ток ниже 12 ампер.

Идеальные характеристики:
  1. Постоянное напряжение = 13 В
  2. Ограничение по току = 12 А
  3. Защита от перегрузки = свыше 12 А отсечка ВЫКЛ
  4. Тепловая защита (если транзистор и ИС установлены на одном радиаторе со слюдяной изоляцией)
  5. Защита от короткого замыкания (защита от возгорания)
Список деталей
  • R1 = 0,1 Ом, 100 Вт, изготовлен из стальной проволоки диаметром 1 мм.
  • R2 = 2 Ом, 1 Вт,
  • R3 = 120 Ом, 1/4 Вт,
  • R4 = 0,1 Ом, 20 Вт, как описано для R1 (на самом деле этот резистор не требуется, его можно заменить коротким проводом).
  • R5 = 0,05 Ом, 20 Вт, сделать как R1 на большом ребристом радиаторе
  • T2 = BC547,
  • C1 = 10 000 мкФ, 35 В
  • C2 = 1 мкФ/50 В
  • C3 = 100 мкФ/25 В
  • P1 = Предустановка 4k7,
  • IC1 = LM317
  • D1, D2 = 20-амперный диод (3 шт. 6-амперных диода параллельно)
Упрощенная версия

Используя IC LM196, описанная выше конфигурация становится чрезвычайно простой. Вы можете обратиться к следующей схеме, которая иллюстрирует упрощенную версию предложенной схемы стабилизатора напряжения автомобильного генератора с использованием минимума компонентов.

  • R3 = 240 Ом
  • D1, D2 = 15-амперные диоды
  • P1 = 10 кОм предуст. 8
О компании Swagatam

Я инженер-электронщик ( dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете задать их через комментарии, я буду очень рад помочь!

Линейные регуляторы напряжения для автомобильной техники | OPTIREG™ linear

Обзор

Линейные регуляторы напряжения для автомобильной техники | Линейные подкатегории OPTIREG™

По мере того, как автомобильная промышленность продолжает расти, растет и спрос на безопасность и качество, когда речь идет о автомобильных технологиях. Имея давнюю историю лидерства на рынке автомобильной электроники, Infineon постоянно разрабатывает лучшие в своем классе продукты, которые обеспечивают решения для целого ряда потребительских приложений.

Линейные стабилизаторы напряжения Infineon OPTIREG™ с малым падением напряжения (LDO) сочетают в себе качество и технологии для обеспечения простых решений в области источников питания.

Они специально разработаны для автомобильных приложений с такими нагрузками, как приемопередатчики, микроконтроллеры, активные антенны и датчики. Наши линейные автомобильные регуляторы напряжения (LDO) состоят из небольших компонентов в простой компоновке и просты в использовании для простого проектирования заказчиком.

Они предлагают широкий спектр встроенных функций безопасности и защиты, таких как защита от перегрузки, защита от короткого замыкания, защита от обратной полярности и защита от перегрева. Автомобильные LDO Infineon также отличаются низким уровнем шума и низким энергопотреблением благодаря низкому току покоя.

 

Ассортимент автомобильных линейных регуляторов напряжения Infineon OPTIREG™

Линейные регуляторы напряжения с малым падением напряжения представляют собой простые ИС, которые могут преобразовывать широкий диапазон входных токов постоянного тока в стабилизированный выходной ток более низкого напряжения. Линейные регуляторы всегда должны иметь входное напряжение, превышающее выходное напряжение. Например, автомобильный линейный LDO на 5 В можно использовать для преобразования входного тока 12 В в выходной ток 5 В, но, в отличие от импульсных стабилизаторов, эти уровни напряжения нельзя изменить на противоположные. Регуляторы с малым падением напряжения могут работать с падением напряжения менее 2 В, чего не могут сделать стандартные линейные стабилизаторы.

Ассортимент Infineon OPTIREG™ включает в себя высокопроизводительные линейные автомобильные LDO с широким входным диапазоном и температурным диапазоном от –40°C до +160°C. Наши линейные регуляторы напряжения (LDO) могут использоваться для широкого спектра автомобильных источников питания, таких как EPS, трансмиссия, модули управления кузовом, HVAC, приборные панели, ADAS, телематика и CAV.

Прочная конструкция делает их особенно подходящими для использования в суровых автомобильных условиях. Портфолио OPTIREG™ реализует несколько функций продуктов, предназначенных для автомобилей, включая сторожевой таймер, раннее предупреждение и сброс, которые могут помочь найти решения проблем, стоящих перед автомобильными конструкторами.

 

Основные характеристики:

  • Низкий диапазон отсева
  • Прочная конструкция, подходящая для суровых автомобильных условий
  • Широкий диапазон ввода
  • Расширенный диапазон температур: от –40°C до +160°C
  • Низкий ток покоя
  • Отслеживание напряжения
  • Специальные функции для автомобилей: сторожевой таймер, раннее предупреждение и отдых
  • Зеленые продукты соответствуют требованиям RoHS

 

  Типы автомобильных линейных регуляторов напряжения

В то время как все линейные автомобильные регуляторы Infineon предлагают набор встроенных базовых функций, некоторые продукты в портфолио OPTIREG™ предлагают ряд дополнительных функций для разработки конкретных приложений, а именно высокую производительность и отслеживание напряжения.

Высокопроизводительные регуляторы

Высокопроизводительные регуляторы — это мощные автомобильные регуляторы напряжения (LDO), оптимизированные для прямого подключения к аккумуляторной батарее. Они имеют более широкий диапазон входного напряжения, чем LDO общего назначения, что обеспечивает лучшие условия запуска и отличные переходные характеристики сети. Мощные автомобильные регуляторы напряжения обеспечивают сверхнизкий ток покоя в режиме ожидания. Это обеспечивает более длительную работу от батареи и меньшее потребление энергии.

Высокоточное отслеживание напряжения

Высокоточное отслеживание напряжения — это регуляторы, предназначенные для питания внешних нагрузок, таких как датчики. Они не имеют собственного внутреннего опорного напряжения, а отслеживают внешнее напряжение с очень точными результатами. Трекеры напряжения оснащены несколькими механизмами защиты от короткого замыкания на аккумулятор и обрыва кабеля.

Для получения дополнительной информации об автомобильных линейных регуляторах напряжения от Infineon и других электронных компонентах из нашего ассортимента свяжитесь с одним из членов команды сегодня или изучите наш раздел поддержки.

 

  • Активация функции основного выхода
  • Низкое потребление тока покоя в режиме ожидания
  • Стандартный и оконный сторожевой таймер
  • Функция супервизора для внешнего микроконтроллера
  • Функция сброса
  • Контролирует выходное напряжение
  • Функция раннего предупреждения
  • Контролирует уровень входного напряжения

 

Продукты

Основные моменты

Детали

Основные характеристики Ключевые преимущества