Стабилизатор с малым падением напряжения для питания устройств от батарей

Напряжение стабилизации составляет 5 вольт или 3,3 вольта в зависимости от номиналов резисторов. Может использоваться для питания различных устройств от батарей или аккумуляторов, а также в системах бесперебойного питания от электросети, если на вход подключить соответствующее зарядное устройство для аккумуляторов. Коэффициент стабилизации порядка 150,выходное сопротивление 0,1 Ом. Ток нагрузки зависит от допустимой рассеиваемой мощности силового транзистора.

Принципиальная схема стабилизатора показана на Рис.1. Номиналы резисторов в скобках указаны для стабилизатора 3,3 вольта. Источником входного напряжения для стабилизатора 5 вольт служат 4 батареи АА (ААА) напряжением 6,4 вольта или 4 аккумулятора АА(ААА) напряжением 5,6 вольта, а для стабилизатора 3,3 вольта 3 батареи нпряжением 4,8 вольта или 3 аккумулятора напряжением 4,2 вольта.

Рис1.

Силовой полевой n-канальный транзистор VT2(IRLML6344) включен после нагрузки и не требует для управления дополнительного источника питания. Это транзистор c логическим уровнем напряжения на затворе открывается уже при напряжении 2,5 вольта (Rси=37мОм) в корпусе SOT23, ток нагрузки до 4 ампер, рассеиваемая мощность до 1,3 Вт, напряжение сток исток 30 вольт. Могут использоваться любые транзисторы с логическим уровнем управления и низким сопротивлением сток исток, например IRLMR2905, AUIRL3114.

Делитель напряжения на резисторах R5, R6, R7 и светодиод оптопары U1.2 образуют датчик выходного напряжения и являются одновременно нагрузкой стабилизатора при неподключенной
рабочей нагрузке. Напряжение на светодиоде оптопары определяется напряжением на резисторах R6 и R7 так как ток через светодиод (30-50 мкА) много меньше тока через эти сопротивления(около 2мА) и составляет около 0,9 вольта. Это нелинейный участок вольтамперной характеристики светодиода, на котором небольшое изменение напряжения приводит к значительному изменению тока. Это изменение приводит к изменению фототока транзистора оптопары U1.1, который усиливается транзистором VT1, коллекторный ток которого создаёт падение напряжения на резисторе R4, изменяет напряжение на затворе транзистора VT2.

Изменение тока через VT2 изменяет напряжение на резисторах R6 и R7 так чтобы уменьшить изменение напряжения на светодиоде. Происходит стабилизация напряжения на светодиоде а также выходного напряжения. Выходное напряжение определяется выражением: Uвых(В)=0,9(1+R5/(R6+R7). При этом ток через делитель (Iдел=Uвых/(R5+R6+R7))должен быть порядка 2-3 мА. Напряжение на затворе полевого транзистора Uзи=Uоп –Iк(Uвых)*R4 зависит от опорного  напряжения и тока коллектора VT1, зависящего от выходного напряжения. Поэтому опорное напряжение, подаваемое на резистор R4, должно быть хорошо стабилизировано. Для этого используется источник опорного напряжения на микросхеме TL431. Сопротивление R4 определяет ток через светодиод оптопары и напряжение на нём. Выбирается так, чтобы напряжение на светодиоде было в пределах 0,88-0,92 вольта(примерно от 3 до 10 кОм).

При входном напряжении от 5,05 до 6,4 вольта и токе нагрузки 0,2 ампера выходное напряжение меняется от 5 до 5,01 вольта. Без нагрузки 5,02 вольта. Для стабилизатора 3,3 вольта при изменении от 3,35 до 4,8 вольта и токе 0,2 ампера выходное напряжение меняется от 3,3 до 3,31 вольта. Без нагрузки 3,32 вольта. Максимальная рассеиваемая мощность на VT2 составляет 300 мВт. Если такой коэффициент стабилизации не нужен, микросхему TL431 можно исключить. При этом изменение выходного напряжения возрастёт до 0,07 вольта (Кст около 20). При указанных на схеме номиналах стабилизатор в настройке не нуждается. Нужно только резистором R6 подстроить выходное напряжение. Быстродействие определяется резистором R4 и входной ёмкостью Cси транзистора VT2 (Cси=600 пФ ). Постоянная времени
при R4=10 кОм равна 6 мкс а время отклика 2,3*6=13,8 мкс, то есть эффективно будут подавляться частоты до 70 кГц.

Схема может быть реализована как на обычных, так и SMD компонентах. Поскольку силовой транзистор VT2 в корпусе SOT23, я решил использовать чип резисторы 0805, TL431 в корпусе SOT89, VT1 тоже в SOT23, оптопара BC817 в DIP-4 установлена поверхностным монтажом, так же как и резистор R6 . Фотография платы и печатная плата с установленными деталями стабилизатора показаны на Рис.2.

Рис.2

Плата стабилизатора разведена в программе Sprint-Layout 6, там же нарисована принципиальная схема. Дорожки и контактные площадки платы нарисованы линиями толщиной 0,8 мм не в слое металлизации а в слое П(слой контура платы), в котором можно рисовать только линии и окружности. Этого достаточно чтобы нарисовать плату. Далее создаётся файл фрезеровки, в котором фреза идёт по центрам дорожек, а не вокруг них, потом рисунок платы не фрезеруется, а рисуется на фольгированном стеклотекстолите маркером Edding 780 (ширина линии 0,8мм) на плоттере с ЧПУ. Затем плата травится в хлорном железе, дорожки лудятся и впаиваются компоненты. Готовая плата не содержит никаких отверстий, а в устройство просто приклеивается универсальным клеем.

На Рис.3 фотографии стабилизаторов 5 и 3,3 вольта, собранных на отсеках для четырёх и трёх батарей АА.

Рис.3

Литература:
1. Стабилизатор с малым минимальным падением напряжения. www.radioradar.net/radiofan/power_supply/stabilized_small_minimum_voltage_drop.html
2. Стабилизатор с очень низким падением напряжения. www.cqham.ru/uldstab.htm

Автор: В. Г. Нечаев, г. Москва.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
DA1	ИС источника опорного напряжения	TL431	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
U1	Оптопара	PC817	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	BC817	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VT2	MOSFET-транзистор	IRLML6344	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1	Чип резистор 0805	3к или 0	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R2	Чип резистор 0805	5. 1к или не ставится	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3	Чип резистор 0805	820 или 750	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R4	Чип резистор 0805	4.3к или 10к	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R5	Чип резистор 0805	2к или 1.1к	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R6	Подстроечный резистор	100	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R7	Чип резистор 0805	390 или 330	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
						Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Стабилизатор
• Sprint-Layout

Схемы стабилизаторов и преобразователей напряжения, самодельные инверторы (Страница 25)

Переменное напряжение

Схема стабилизатора напряжения с регулировкой от 0 до 10 Вольт

На следующем рисунке изображена схема устройства, выходное напряжение которого можно регулировать от 0.

0 4807 0

Мощный стабилизатор напряжения (5..30V / 5A)

Представленный далее вариант стабилизатора обеспечивает выходное напряжение в пределах 5…30В при токе нагрузки до 5А.

0 4758 0

Схема стабилизатора с высоким коэффициентом стабилизации

Устройство, выполненное по этой схеме, обеспечивает очень высокий (нестабильность не более 0,001%) коэффициент стабилизации в широком интервале температуры и нагрузки. Ток через стабилитрон VD1 устанавливают подбором резистора R3.

0 3527 0

Стабилизатор напряжения на компараторе (5В, 2А)

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Пилообразное образцовое напряжение компаратор сравнивает с частью выходного напряжения, снимаемого с делителя R8R9. Пока выходное напряжение больше образцового, ключевой транзистор закрыт.

0 3546 0

Импульсный стабилизатор напряжения (вход 8-60В. выход 5В)

Этот стабилизатор отличается от подобных ему схемной простотой и высокими значениями коэффициентов стабилизации и полезного действия. В нем применена широко распространенная микросхема К155ЛАЗ.

0 4014 0

Схема ключевого стабилизатора напряжения (5В, 2 А)

Стабилизатор выполнен по классической схеме, особенностей не имеет, рассчитан на питание цифровой аппаратуры с током потребления до 2А. В стабилизаторе дроссель L1 содержит 11 витков, намотаных жгутом из восьми проводников ПЭВ-1 0,35.

0 3062 0

Универсальный преобразователь напряжения

Для получения из напряжения питания микросхем ТТЛ (+5 В) напряжений обеих полярностей можно использовать преобразователь, схема которого показана на рисунке. Его основа — задающий генератор…

1 3614 0

Бестрансформаторный преобразователь напряжения (5-10В)

Бестрансформаторный преобразователь напряжения, схема которого приведена на рисунке, состоит из трех частей: задающего мультивибратора на транзисторах ТЗ, Т4, двух усилителей на транзисторах Т1. Т2 и выпрямителя на диодах Д1 — Д4. Рассмотрим работу преобразователя. Предположим, что в данный момент транзистор ТЗ открыт. Напряжение на его коллекторе резко уменьшается…

0 4031 0

Схема инвертора напряжения на тринисторах КУ201 (12В — 220В)

Схема простого тринисторного преобразователя постоянного тока релаксационного типа изображена на рисунке ниже. В момент включения питания тринисторы V2 и V3 закрыты, а конденсаторы С1 — СЗ разряжены. Конденсаторы С2 и СЗ начинают заряжаться, и в некоторый момент времени откроется один из тринисторов (какой именно зависит в первую очередь от постоянных времени зарядки конденсаторов С2, СЗ) …

2 5607 0

Инвертор полярности напряжения 12В

В процессе усовершенствования какого — либо готового устройства часто бывает необходимо ввести в него один — два операционных усилителя, что заставляет сразу же решать вопрос об их питании — ведь большинство распространенных ОУ нуждаются в двуполярном источнике питания. В подобных случаях выходом, из положения может послужить так называемый инвертор полярности — устройство, выходное постоянное напряжение которого равно входному, но с обратной.

..

0 3906 0

 1 …  21  22  23  24 25 26 

Регулятор напряжения

— Как уменьшить 5 вольт до 4 вольт 1,5 ампер с минимальным использованием компонентов?

спросил 8 лет, 6 месяцев назад

Изменено 2 года назад

Просмотрено 19 тысяч раз

\$\начало группы\$

Я пытаюсь уменьшить 5-вольтовый источник сильного тока до 4-вольтового при токе не менее 1,5 ампера. Я искал в Интернете, но не смог найти 3-контактный регулятор напряжения, 5 В (вход) и 4 В (выход) регулятор напряжения. Я думаю, что делитель напряжения является вариантом, но он потребляет много энергии, LMZ12002 является опцией, но для нее требуется не менее 9компоненты.

Есть ли другие варианты?

• регулятор напряжения
• преобразователь постоянного тока

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Определенно есть 3 терминальных регулятора с малым падением напряжения, которые удовлетворяют этому требованию.
См., например, www.digikey.com и введите условия поиска.
Только в качестве примера Seiko S816 работает с внешним транзистором, и без учета развязывающих конденсаторов требуется всего ДВА компонента. Падение ограничено характеристиками внешнего транзистора. Хотя обычно используется биполярный транзистор, он будет управлять подходящим полевым МОП-транзистором, а падение напряжения будет настолько низким, насколько это возможно.

Используя поиск Digikey, мы также нашли

MIC29302 на складе 2,86 $/1
3A, падение напряжения 250 мВ типично при 1,5A. Упс, теперь я вижу, что пришел к тому же устройству, что и Спехро :-). Ищите Digikey, используя их превосходный поиск по параметрам. Это и многое другое есть.

Также

Semtech SC1592 в наличии $1,82/1.
Падение 260 мВ при 3 А НО использует специальный режим питания с двумя входами — преобразование мощности с малым падением напряжения, но Vspply_control должно быть Vout + 1,5 В. Может быть или не быть полезным.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Попробуйте подключить диод последовательно с нагрузкой.

редактировать: В зависимости от приложения этого может быть достаточно, но прямое падение напряжения на диоде (или двух) зависит от тока нагрузки и температуры диода(ов). Кроме того, некоторая мощность (1 Вт на А) тратится впустую. В зависимости от рабочего цикла может потребоваться рассмотрение теплоотвода диодов.

Если вы, например, хотите понизить напряжение, подаваемое на двигатель постоянного тока, чтобы он работал немного медленнее, вам подойдет последовательный диод.

редактировать Рассел МакМахон: Кремниевый диод с номинальным током 2 А или последовательно соединенные диоды 2 x 1 А обычно имеют падение напряжения от 0,6 до 1,0 В при близком к номинальному току. Фактическое значение зависит от типа — см. техпаспорт. Падение напряжения увеличивается с ростом тока.

Является ли это достаточно точным, зависит от приложения (OP должен предоставить больше информации о приложении).

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Регулируемый (поскольку 4,0 В не является широко используемым напряжением) стабилизатор LDO — самый простой способ. Например, регуляторы Micrel 29150/29300 могут работать с током 1,5 А или 3 А с гарантированным падением напряжения менее 1 В.

Вам необходимо прочитать техническое описание, рассчитать два резистора, чтобы получить требуемое напряжение, и следовать рекомендациям технического описания для конденсаторов (особенно выходного конденсатора) до буквы. Например, в приведенной выше таблице данных, где говорится, что конденсаторы с низким ESR «могут способствовать нестабильности», это означает, что ни при каких обстоятельствах вы не должны использовать большой керамический конденсатор в качестве выходного конденсатора без последовательного резистора. Есть и другие варианты чипа, это только один из вариантов. Независимо от того, какой чип будет рассеивать около 1,5 Вт при 1,5 А, требуется небольшой радиатор. Если вы на самом деле используете его на 1,5 А, хорошей идеей будет деталь с номиналом 3 А.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Делители напряжения хорошо подходят для малых токов и четко определенных постоянных нагрузок. 1,5 А слишком большой ток для хорошего регулирования и разумного рассеивания тепла с делителем напряжения.

Выбор между линейным регулятором и импульсным регулятором зависит от области применения. Как правило, линейные регуляторы менее шумные, менее эффективные и рассеивают больше тепла. Импульсные стабилизаторы более эффективны и холоднее при более высоком токе нагрузки. Импульсные стабилизаторы хорошо работают, когда они имеют высокое дифференциальное (вход-выход) напряжение по сравнению с линейными регуляторами.

Модуль LMZ12002 — хорошая деталь, но требует выбора множества внешних компонентов. Кроме того, глядя на техническое описание, трудно сказать, будет ли он работать с низким (1 В) входным и выходным дифференциальным напряжением. На графиках показано самое низкое дифференциальное напряжение 2,2В. Минимальное входное напряжение будет 6,2 В, а не 5 В для выхода 4 В.

NQR002A0X4Z — еще один готовый модуль с более низкими требованиями к дифференциальному напряжению, составляющими около 0,7 В. Входное напряжение должно быть не менее 4,7 В, чтобы оно стабилизировалось до 4 В при 2 А. И это немного дешевле, и у него все еще есть булавки. Существует множество вариантов поверхностного монтажа.

NQR002A0X4Z в Digikey

http://apps.geindustrial.com/publibrary/checkout/NQR002A0X?TNR=Data%20Sheets|NQR002A0X|generic

Минимальное количество деталей — один резистор RTrim. Тем не менее, лучше всего добавить конденсатор с низким ESR 10 мкФ или 22 мкФ (керамический) на вход и выход. Подсоедините их близко к контактам.

Расчет RTrim: 12/(4-0,6) = 3,52941к ближайшее значение 3. 57K, 1%

Мелодию C и мелодию R можно не использовать для общего использования. Они для скорости.

Оставьте контакт включения открытым, и деталь включится. Или подключите его к Вин через резистор 10к для уверенности.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Для большинства линейных (Low Drop Out — LDO) стабилизаторов напряжения требуется разница между входом и выходом около 2 В. Учитывая довольно высокое ограничение по току, я бы предложил стабилизатор напряжения Switch Mode.
При падении напряжения вы смотрите на «понижающие» регуляторы. На сайте Analog.com представлен широкий выбор регуляторов: учитывая ваши характеристики входного и выходного напряжения, ограничения по току, самое низкое количество деталей, которое я нашел, это ADP2106 с 92

Я уверен, что у других производителей есть аналогичный продукт, возможно, даже лучше. Это был самый быстрый пример, который я смог найти.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Думаю, для этой цели можно использовать диоды. По-видимому, кремниевый сигнальный диод имеет прямое напряжение 0,7 В, и на диоде падает столько же, сколько и напряжение на нем. Таким образом, на одном диоде может падать 0,7 В, а на каждый последовательно соединенный диод — кратно 0,7 В. Например, 3 последовательно соединенных диода могут понизить напряжение до 0,7 x 3 = 2,1 В. Единственное, что нужно иметь в виду, это мощность диодов в зависимости от приложенного тока.

Диод мощностью 2 Вт может подойти.

Надеюсь, это имеет смысл. (Поправьте меня, если я ошибаюсь)

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.

Источник питания

— Получение шины 4-4,2 В от выхода 5 В регулятора напряжения LM7805

\$\начало группы\$

Я делаю нумитронные часы с 4xIV-9 лампами (семисегментные дисплеи накаливания) и решил подсветить их с помощью сдвиговых регистров, управляемых ардуино. Каждый сегмент принимает напряжение 4-4,2 В и ток около 17-20 мА.

У меня есть выходное напряжение 5 В от микросхемы стабилизатора напряжения LM7805. Мне нужно запитать 4 сильноточных сдвиговых регистра (TPIC6B595), каждый с ожидаемым максимальным выходным током 200 мА. Из-за этого шина 4-4,2 В должна выдерживать максимальный ток около 800 мА. Я рассматривал возможность использования простого делителя потенциала, однако подсчитал, что требуемые потери мощности значительно превышают потери стандартных резисторов, которые у меня есть. Я также рассматривал возможность использования диода для снижения напряжения, однако прямое напряжение зависит от тока; поэтому, поскольку ток может варьироваться от 0 мА до 800 мА, я не думал, что диод будет подходящим.

Любые предложения о том, как получить V-образную рейку 4-4,2ish, будут очень признательны. Большое спасибо.

• блок питания
• регистр сдвига
• 5v
• трубка

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Замените 7805 регулируемым регулятором на 1 А или более и установите его на 4,2 В. Запустите как Arduino, так и все остальное вместо того, чтобы запускать ее от 5V. Arduino будет работать с 4,2 вольта без каких-либо проблем, и это упрощает задачу, поскольку вам также не нужно беспокоиться о переводе уровня для входных линий.

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

Микроконтроллер Atmega в Arduino будет нормально работать при напряжении 4 В, поэтому самым простым решением будет запитать все это от импульсного источника питания 4-4,2 В вместо использования регулятора напряжения.

Поскольку 4,2 В — это конечное напряжение заряда литий-ионных аккумуляторов, существует множество готовых блоков питания на 4,2 В.

В противном случае вы можете использовать SMPS или настенную розетку с регулируемым напряжением или просто заменить резистор обратной связи в USB-зарядном устройстве на 5 В 1-2 А, чтобы оно выдавало 4,2 В вместо 5 В.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я предполагаю, что входное напряжение, подаваемое на регулятор 7805, значительно выше 5 В. Если это так, я бы использовал небольшой регулируемый понижающий стабилизатор SMPS, который работает от этого входного источника.

Вы можете либо собрать его самостоятельно, либо просто купить одну из очень недорогих плат/модулей у вашего любимого поставщика.

Установите желаемое значение выходного напряжения.

Преимущество этого подхода в том, что вы не рассеиваете всю эту мощность в регуляторе 7805.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Используйте регулируемый регулятор напряжения.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Используйте регулируемый стабилизатор напряжения с малым падением напряжения.