Site Loader

Стабилизатор цепи сеточного смещения с регулируемым выходным напряжением

Достаточно часто необходимо иметь стабилизатор, величина напряжения на выходе которого может устанавливаться в заданных пределах. В приводимом ниже примере будет рассмотрен стабилизатор напряжения, предназначенный для задания сеточного смещения прямонакального лампового триода типа 845. Внимательное изучение анодных характеристик этого триода, приводимых Американской радиокорпорацией RCA (датированных примерно 1933 г.) показало, что значение сеточного смещения должно составлять —125 В, однако, современные лампы не полностью соответствуют приводимым в технической документации первоначальным характеристикам. Следовательно, оказывается необходимым точно согласовывать значения анодных токов в выходном каскаде, собранном по двухтактной схеме, для того, чтобы предотвратить насыщение выходного трансформатора за счет протекающих неуравновешенных постоянных токов, которое вызывает значительное увеличение искажений.

Пределы изменения напряжения ± 25 В относительно базового значения — 125 В кажутся вполне достаточными. Однако возникает вопрос, каким образом должен работать стабилизатор напряжения, чтобы удовлетворять этим требованиям?

Весьма удобным обстоятельством является то, что так как стабилизатор напряжения питает часть схемы усилительного каскада, в которой переменное напряжение сигнала очень велико (вплоть до напряжений 90 В среднеквадратического значения), к стабилизатору могут не предъявляться очень жесткие требования по уровню шумов, поэтому полупроводниковые стабилитроны являются неплохими кандидатами на использование в этом качестве (рис. 6.31).

Рис. 6.31 Стабилизатор с регулируемым выходным напряжением, предназначенный для питания цепей смещения ламп

Стабилитроны, рассчитанные на более высокие рабочие напряжения, позволяют добиться в схеме лучшей стабилизации напряжения, однако по-прежнему остается в силе требование сохранять между коллектором и эмиттером управляющего транзистора приемлемые уровни напряжений. На практике, выбор стабилитрона, рассчитанного на напряжение, равное примерно половине максимального значения выходного напряжения, считается вполне разумным, к тому же, стабилитроны на рабочее напряжение 75 В имеют достаточное широкое распространение.

Стабилитрон поддерживает напряжение —75 В на эмиттере транзистора, отпирающее напряжение база-эмиттер равно 0,7 В, следовательно, на базе транзистора будет фиксированное значение напряжения —75,7 В. Так как база транзистора подключена к движку резистора делителя напряжения, то напряжение на движке потенциометра также будет равно —75,5 В. При этом, вне зависимости от того, какое значение выходного напряжения установлено. Можно теперь рассчитать значения необходимого ослабления делителя напряжения для двух крайних случаев использования схемы:

Путем выбора подходящего значения переменного резистора, установленного в середине цепи делителя напряжения, можно далее рассчитать верхний и нижний элементы схемы делителя напряжения.

Низкое значение сопротивления переменного резистора вызвало бы протекание больших по величине токов в цепи делителя напряжения, тогда как слишком большие значения сопротивления приводило бы к погрешностям, вызванных слишком малыми токами, протекающими в базу транзистора. Обычный инженерный подход заключается в том, чтобы в цепи делителя напряжения протекал ток, примерно десятикратно превышающий ожидаемый ток базы. Поэтому значение сопротивления 50 кОм для переменного резистора представляет для рассматриваемого примера достаточно разумную величину.

Аналогично для напряжения (—100 В) получим:

Когда движок переменного резистора устанавливается в положение, обеспечивающее максимальное значение напряжения на выходе стабилизатора, то он будет непосредственно подключен к заземляющему резистору (обозначен на схеме через «x»), для минимального значения выходного напряжения движок должен будет сдвинут до отказа в противоположенном направлении. Используя стандартное уравнение для цепи делителя напряжения и значение напряжения —150 В, можно определить, что:

Получена система из двух уравнений для двух неизвестных, решение которой может быть осуществлено различными способами для определения значений «

x» и «у», Для конкретного рассматриваемого случая решение получается очень удобным, если для «x» задать значение 100 кОм, тогда значение «у» будет равно 47 кОм. При этом «x» — это верхний резистор делителя напряжения, а «y» — нижний.

Стабилизатор напряжения на интегральной микросхеме 317 серии

Хотя схема стабилизатора напряжения, в которой используются два транзистора, представляется идеальной для ее применения в цепях сеточного смещения, так как она способна обеспечить высокий перепад в значениях регулируемого напряжения, в ряде случаев бывает необходимо иметь более высокие значения токов при меньшем диапазоне регулирования напряжения, что накладывает определенные ограничения на возможность применения рассмотренной схемы.

На практике всегда очень желательно создать подходящую схему стабилизатора напряжения, используя для этого небольшое количество относительно недорогих компонентов, включая операционный усилитель, источник опорного напряжения, несколько резисторов, конденсаторов и транзисторов. Если очень тщательно подобрать элементы и не менее тщательно собрать их в единую схему, то полученный результат будет мало отличаться от готового стабилизатора напряжения, выполненного на интегральной микросхеме, правда и будет при этом стоить примерно в три раза больше, нежели таковая микросхема.

Поэтому не следует пренебрегать возможностью применять в качестве стабилизатора напряжения интегральные микросхемы, там где это целесообразно.

Например, интегральная микросхема 317 серии является стандартным прибором, который выпускается практически всеми производителями интегральных микросхем. Компания Linear Technology выпускает усовершенствованную версию 317 интегральной микросхемы, которая известна как LT317, единственное отличие которой заключается в том, что гарантированный допуск на величину опорного напряжения для нее задан более жестким. Коммерческий вариант схемы позволяет, таким образом, устанавливать выходное напряжение, используя постоянные резисторы взамен переменных, что позволяет экономить не только небольшую сумму, так как переменные резисторы не только стоят несколько больше, но они также должны настраиваться в схеме (что тоже стоит дополнительных затрат по времени). Так как в любительской практике этот аргумент нельзя признать в качестве определяющего, то можно вполне остановиться на варианте стандартной 317 микросхемы.

Интегральная микросхема 317 серии включает все основные элементы, образующие последовательный стабилизатор, и представляет единый корпус с тремя выводами, к которым необходимо только подключить внешний делитель напряжения, чтобы получить законченную схему требуемого стабилизатора (рис. 6.32).

Рис. 6.32 Принципиальная схема стабилизатора на интегральной микросхеме 317 серии

В этой микросхеме один вывод источника опорного напряжения подключен к выводу Выход, тогда как другой подключен к входу усилителя рассогласования. Второй вход усилителя рассогласований соединен с выводом Настройка микросхемы. Таким образом, стабилизатор напряжения 317 серии стремится поддерживать напряжение, равное собственному опорному напряжению (1,25 В), между выводами Выход и Настройка. Все, что необходимо сделать, так это задать параметры делителя напряжения таким образом, чтобы напряжение на ответвлении составляло (

Vout — 1,25 В), а микросхема — стабилизатор сделает все остальное.

В технической документации для интегральной микросхемы 317 серии можно будет почти наверняка обнаружить, что величина верхнего резистора рекомендуется 240 Ом. Причина этого заключается в том, стабилизатор напряжения 317 серии должен (для того, чтобы стабилизация осуществлялась надежно) пропускать ток не менее 5 мА. Если делитель напряжения пропускает ток 5 мА, то это гарантирует, что прибор будет в состоянии стабилизировать напряжение даже в случае отсутствия внешней нагрузки.

Стабилизатор напряжения 317 серии поддерживает ток смещения величиной примерно 50 мкА, протекающий от вывода Настройка к противоположной шине, который, следовательно, протекает вниз через нижнее плечо делителя напряжения. Как правило, обычно этим значением можно пренебречь, однако, при проектировании схемы высоковольтного стабилизатора и выборе тока, протекающего через нижнее плечо делителя, это значение тока должно быть принято во внимание.

В технических данных производителей обычно приводится схема стабилизатора, в которой вывод Настройка зашунтирован на землю электролитическим конденсатором с емкостью 10 мкФ, который значительно снижает величину пульсаций с уровня 60 дБ до значения 80 дБ на частоте 100 Гц.

Такой прием по своему действию совершенно аналогичен введению в схему ускоряющего конденсатора, который применялся в двухтранзисторном стабилизаторе напряжения. Однако, так как опорное напряжение «привязано» к выходному напряжению Vout, а не к потенциалу земли, то в этом случае «ускоряющий конденсатор» присоединен к земляной шине, а не к точке с выходным напряжением Vout.

В силу этого обстоятельства можно использовать метод, использовавшийся ранее, для проверки того, является ли используемое значение емкости конденсатора оптимальным. Вывод Настройка представляет собой вход операционного усилителя, следовательно, его можно рассматривать, как имеющий бесконечно высокое сопротивление, что позволяет учитывать только значения сопротивлений внешних резисторов. Если желательно использовать верхний резистор с сопротивлением 240 Ом, то для поддержания выходного напряжения 22 В необходимое сопротивление нижнего резистора составляет 3,9 кОм. При этих значениях оптимальное значение емкости составит 7 мкФ, что позволяет считать выбор электролитического конденсатора, имеющего емкость 10 мкФ, полностью оправданным, хотя следует заметить, что автор скорее всего предпочел бы конденсатор, имеющий емкость 6,6 мкФ, если бы он имел в запасе хотя бы один такой.

Точно так же, как и в случае двухтранзисторного стабилизатора напряжения, характер выходного сопротивления стабилизатора 317 серии является индуктивным. Зависимости выходного комплексного сопротивления, приводимые производителями, дают основание предположить, что выходной импеданс может быть представлен в виде эквивалентной индуктивности порядка 2,2 мкГн и последовательно включенного резистивного сопротивления, равного 2,7 мкОм. Поэтому производители рекомендуют использовать в качестве шунтирующего внешний танталовый дисковый конденсатор, имеющий емкость 1 мкФ, который изображен на эквивалентной схеме (рис. 6.33).

Рис. 6.33. Эквивалентная схема Тевенина по переменной составляющей для стабилизатора серии 317 с шунтирующим конденсатором емкостью 1 мкФ

Если принять, что танталовый дисковый конденсатор имеет идеальные характеристики (!), то можно считать, что в наличии имеется колебательный контур с докритическим затуханием, для которого добротность Q определяется следующим образом:

Паразитное сопротивление будет значительно снижать добротность Q, но не сможет уменьшить ее до значения Q = 05, которое могло бы быть критическим для затухания. Это не будет иметь большого значения, так как цепь не сможет возбуждаться со стороны выхода (для любого сигнала внешнего воздействия конденсатор будет представлять короткозамкнутую цепь). Если же принять, что конденсатор вовсе не является идеальным, то, к несчастью, придется признать, что возбуждение колебаний из-за резонанса в контуре все-таки возможно, и схема может оказаться неустойчивой. Применив предыдущее соотношение, можно определить, что сопротивление величиной 3 Ом критически демпфирует резонанс, поэтому производители рекомендуют последовательно с дисковым танталовым конденсатором включать резистор с сопротивлением 2,7 Ом.

 

Стабилизатор напряжения для лабораторного блока питания

Предлагаемый несложный стабилизатор с регулируемым в широких пределах выходным напряжением и токовой защитой может быть использован как в одноканальных, так и в многоканальных лабораторных источниках питания.

Выходное напряжение стабилизатора можно регулировать от 3 до 27 В. Наибольший ток нагрузки — 3 А. Его прототипом послужил стабилизатор, описанный в статье А. Уварова «Лабораторный источник питания» («Радиоконструктор», 2001, № 10, с. 18-20). Самое полезное, что я увидел в этой конструкции, — не требующий отдельной обмотки трансформатора способ питания маломощных узлов стабилизатора. От оптрона в узле токовой защиты я отказался и сделал эту защиту регулируемой.

Схема стабилизатора показана на рис. 1 . Стабилизатор — компенсационного типа с непрерывным регулированием, регулирующий элемент — составной транзистор VT4VT5. Образцовое напряжение формирует параметрический стабилизатор на резисторе R11 и стабилитроне VD2. Его часть, снимаемую с движка переменного резистора R12, ОУ DA4 сравнивает с частью выходного напряжения стабилизатора, снимаемой с делителя из резисторов R17 и R18. Усиленный ОУ сигнал рассогласования управляет составным транзистором, поддерживая выходное напряжение равным заданному, которое регулируют переменным резистором R12.

Рис. 1. Схема стабилизатора

 

Маломощные узлы стабилизатора питаются от интегрального стабилизатора DA3. Включённый последовательно с его общим выводом стабилитрон VD1 поднимает выходное напряжение стабилизатора VD3 до 29…30 В. Интегральный стабилизатор DA1 предназначен для питания узла токовой защиты.

При подаче на стабилизатор входного напряжения цепь R3C2 формирует импульс, устанавливающий триггер на элементах DD1.1 и DD1.2 в состояние, при котором полевой транзистор VT6 открыт, благодаря чему нагрузка подключена к выходу стабилизатора. Об этом сигнализирует включённый зелёный светодиод HL1. ОУ DA2.1 сравнивает сигнал с датчика тока(резисторов R1 и R2) и пороговое напряжение, снимаемое с движка переменного резистора R4. При превышении порога будет открыт подключённый к выходу ОУ транзистор VT1. Напряжение низкого логического уровня с его коллектора поступит на вывод 6 элемента DD1.2 и переведёт триггер в состояние, при котором полевой транзистор VT6 будет закрыт, что приведёт к отключению нагрузки от выхода стабилизатора. Одновременно погаснет светодиод HL1 и включится красный светодиод HL2, сигнализируя о превышении установленного переменным резистором R4 допустимого выходного тока стабилизатора.

После устранения причины перегрузки нажатием на кнопку SB1 можно возвратить триггер в исходное состояние и этим вновь подключить к стабилизатору нагрузку. Учтите, что при включении стабилизатора защита срабатывает от тока зарядки конденсатора C8. Подумав, я не стал дорабатывать этот узел, сохранив своеобразную индикацию его исправности.

Стабилизатор собран в основном на печатной плате размерами 97x82x1,5 мм, чертёж печатных проводников которой приведён на рис. 2, а схема расположения элементов — на рис. 3. Конденсатор C1, светодиоды HL1 и HL2, переменные резисторы R4 и R12, кнопка SB1 и транзистор VT5 находятся вне платы. Теплоотвод транзистора VT5 — кулер DEEPCOOL CK-AM209 с вентилятором на 12 В для процессора AMD.
Конденсатор C1 служит сглаживающим для выпрямителя, от которого питают стабилизатор, и составлен из пяти соединённых параллельно конденсаторов К50-16 ёмкостью 2000 мкФ. Эти конденсаторы выпуска 1989 г пришлось формовать в течение десяти часов, постепенно повышая приложенное к ним напряжение до номинальных 50 В. Разумеется, предпочтительней применить в качестве C1 современные оксидные конденсаторы ёмкостью 2000…10000 мкФ с номинальным напряжением не ниже 50 В.

Рис. 2. Печатная плата

 

Рис. 3. Схема расположения элементов

 

Изготавливать плату лучше из фольгированного материала с толщиной медного покрытия не менее 70 мкм, но в крайнем случае можно использовать и более распространённый материал с покрытием толщиной 35 мкм. На печатные проводники силовых цепей следует по всей длине напаять сверху медный провод диаметром не менее 1 мм.

Резисторы R1 и R2 — RX27-1 (SQE) мощностью 5 Вт, остальные — постоянные резисторы CF-50 (С1-4). Переменный резистор R12 должен иметь линейную зависимость сопротивления от угла поворота оси движка. В качестве R4 применён проволочный переменный резистор ППБ-1А, но возможна его замена непроволочным.

Транзисторы КТ502А можно заменить любыми из серии КТ3107, а КТ315Б — из серии КТ3102. При этом следует обратить внимание на различия в расположении выводов. Замена транзистора КТ815А — КТ969А или КТ503Д, это проверено на практике. Замену транзистора КТ819Г нужно подбирать с допустимым напряжением коллектор-эмиттер более 40 В и максимальным постоянным током коллектора не менее 5 А. Его допустимая рассеиваемая мощность (с теплоотводом) должна быть не менее 100 Вт. Полевой транзистор IRF3205 допускается заменить другим с n-каналом, имеющим как можно меньшее сопротивление в открытом состоянии, и с пороговым напряжением не более 4 В. Подойдёт, например, IRL2505.

Аналог интегрального стабилизатора КР142ЕН9И — импортный 7824. Но можно применить и стабилизатор LM317T, для чего следует уменьшить номинал резистора R6 до 240 Ом, а стабилитрон VD1 заменить резистором сопротивлением 5,6 кОм. Вместо отечественных стабилитронов подойдут импортные мощностью 0,5 Вт с соответствующим напряжением стабилизации.

Для замены микросхем LM358N и КР140УД608 желательно выбирать ОУ класса «rail-to-rail». В первом случае это необходимо для успешной работы токовой защиты, а во втором позволит уменьшить практически до нуля минимальное выходное напряжение стабилизатора. Микросхему К561ЛА7 можно заменить импортной CD4011B. Немаловажно, чтобы назначение и расположение выводов микросхем, выбранных в качестве замен, было бы таким же, как у заменяемых. Это позволит не переделывать печатную плату.

При исправных деталях и правильном монтаже стабилизатор требует минимального налаживания. Следует проверить наличие напряжения на выходах интегральных стабилизаторов DA1 и DA3 и основного стабилизатора. Затем убедиться в возможности регулирования выходного напряжения переменным резистором R12. Вероятно, потребуется подобрать сопротивление резистора R17, чтобы крайнее верхнее (по схеме) положение движка переменного резистора R12 соответствовало выходному напряжению 27 В. При выполнении этой операции к выходу стабилизатора обязательно подключите нагрузку сопротивлением 100. ..300 Ом.

Следующая операция — проверка работы токовой защиты. К выходу стабилизатора подключите нагрузочный резистор сопротивлением 10 Ом. Я использовал четыре резистора сопротивлением 10 Ом и мощностью 10 Вт каждый, соединённых последовательнопараллельно. Движок резистора R4 установите в крайнее правое (по схеме) положение. При плавном увеличении выходного напряжения стабилизатора токовая защита должна сработать, при этом вместо светодиода HL1 будет включён светодиод HL2. Если ток срабатывания защиты больше (меньше) требуемого, следует увеличить (уменьшить) сопротивление резистора R5.

Работа узла защиты зависит и от сопротивления резисторов R1 и R2. Если в малом токе срабатывания нет необходимости, один из резисторов можно удалить, заменив его проволочной перемычкой. В изготовленных стабилизаторах при двух резисторах минимальный ток срабатывания защиты получился равным 0,16 А, максимальный — 3,2 А.

Заключительные действия — изготовление и градуировку шкалы для переменного резистора R4 выполняют с использованием нагрузочных резисторов и амперметра.

Для создания полноценного лабораторного блока питания стабилизатор необходимо дополнить понижающим трансформатором и выпрямителем.

Применив трансформатор с несколькими вторичными обмотками и собрав нужное число описанных стабилизаторов, можно изготовить многоканальный источник питания с несколькими гальванически развязанными и независимо регулируемыми выходными напряжениями.

В авторском варианте применён трансформатор ТС180-2, с которого удалены все вторичные обмотки, а вместо них намотаны четыре обмотки по 50 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,3 мм (по две на каждом керне магнитопровода). После сборки трансформатора каждая обмотка одного керна соединена последовательно с одной из обмоток второго керна. В итоге получены две обмотки с числом витков 100 и напряжением 32 В, к которым подключены выпрямительные диодные мосты на ток 5 А с допустимым обратным напряжением 100 В.

Корпус блока питания готовый, состоящий из двух П-образных частей. Его размеры — 270x200x95 мм. Два одинаковых кулера с охлаждаемыми ими транзисторами установлены на задней стенке корпуса. Двигатели их вентиляторов соединены последовательно и подключены к одному из выпрямителей через ограничивающий ток резистор. Не показанные на схеме стрелочные вольтметры с пределом измерения 30 В, подключённые к выходу каждого стабилизатора, размещены на передней стенке корпуса. Там же находятся органы управления, светодиоды и зажимы для подключения нагрузки.    

Автор: Н. Салимов, г. Ревда Свердловской обл.

Схемы стабилизаторов напряжения тока 1А — Самоделки

Предлагаю несколько схем исполнения стабилизаторов, доступные даже начинающему радиолюбителю.

Классические схемы, которые неоднократно описаны во всех учебниках и справочниках. Отличие может быть только в номиналах деталей т.к. я у себя оставляю только то, что сам собирал и убедился что работает без проблем. В книгах часто встречаются опечатки.

Рис.1. Стабилизатор по классической схеме без защиты от КЗ в нагрузке. 5В, 1А.

Рис.2. Стабилизатор по классической схеме без защиты от КЗ в нагрузке. 12В, 1А.

Рис.3. Стабилизатор по классической схеме без защиты от КЗ в нагрузке. Регулируемое напряжение 0..20В, 1А


Стабилизатор на 5V 5A построен на основе статьи «Пятивольтовый с системой защиты», Радио №11 за 84г стр. 46-49. Схема действительно оказалась удачной, что не всегда бывает. Легко повторяема.

Сделана была не одна. Встречал потом и в промышленных разработках (а может она и оттуда…). Отличие данного варианта — нет тепловой защиты, убрал.
В статье и она есть. Особенно хороша идея тиристорной защиты нагрузки при выходе из строя самого стабилизатора. Если ведь он (стабилизатор) погорит, то ремонтировать что он питал себе дороже. Транзистор в стабилизаторе тока VT1 германиевый для уменьшения зависимости выходного напряжения от температуры. Если это не важно можно и кремниевый применить. Остальные транзисторы подойдут любые подходящие по мощности. При выходе из строя регулирующего транзистора VT3 напряжение на выходе стабилизатора превышает порог срабатывания стабилитрона VD2 типа КС156А (5.6V) открывается тиристор и коротит вход и выход, горит предохранитель. Просто и надежно.

Назначение элементов регулировок указано на схемах.

.

Рис.4. Принципиальная схема стабилизатора с защитой от короткого замыкания в нагрузке и тиристорной схемой защиты при выходе из строя схемы самого стабилизатора.

Номинальное напряжение — 5В, ток — 5А.
RP1 — установка тока срабатывания защиты, RP2 — установка выходного напряжения


Следующая схема стабилизатора на 24V 2A — это я делал ч/б монитор и пришлось мозгами шевелить.
В общем-то то же классическая схема. Ничего нового нет, но работает. Проверено.

Рис.5. Принципиальная схема стабилизатора с защитой от короткого замыкания в нагрузке.

Номинальное напряжение — 24В, ток — 2А.
RP1 — установка выходного напряжения, R3 — установка тока срабатывания защиты.


Стабилизированный регулируемый блок питания
с защитой от перегрузок.


    Множество радиолюбительских блоков питания (БП) выполнено на микросхемах КР142ЕН12, КР142ЕН22А, КР142ЕН24 и т.п. Нижний предел регулировки этих микросхем составляет 1,2…1,3 В, но иногда необходимо напряжение 0,5…1 В. Автор предлагает несколько технических решений БП на базе данных микросхем.


    Интегральная микросхема (ИМС) КР142ЕН12А (рис.1) представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа в корпусе КТ-28-2, который позволяет питать устройства током до 1,5 А в диапазоне напряжений 1,2…37 В. Этот интегральный стабилизатор имеет термостабильную защиту по току и защиту выхода от короткого замыкания.

 

Рис.1. ИМС КР142ЕН12А

    На основе ИМС КР142ЕН12А можно построить регулируемый блок питания, схема которого (без трансформатора и диодного моста) показана на рис.2. Выпрямленное входное напряжение подается с диодного моста на конденсатор С1. Транзистор VT2 и микросхема DA1 должны располагаться на радиаторе. Теплоотводящий фланец DA1 электрически соединен с выводом 2, поэтому если DA1 и транзистор VD2 расположены на одном радиаторе, то их нужно изолировать друг от друга. В авторском варианте DA1 установлена на отдельном небольшом радиаторе, который гальванически не связан с радиатором и транзистором VT2.

 

Рис.2. Регулируемый БП на ИМС КР142ЕН12А

    Мощность, рассеиваемая микросхемой с теплоотводом, не должна превышать 10 Вт. Резисторы R3 и R5 образуют делитель напряжения, входящий в измерительный элемент стабилизатора, и подбираются согласно формуле:

 

Uвых = Uвых.min ( 1 + R3/R5 ).

    На конденсатор С2 и резистор R2 (служит для подбора термостабильной точки VD1) подается стабилизированное отрицательное напряжение -5 В. В авторском варианте напряжение подается от диодного моста КЦ407А и стабилизатора 79L05, питающихся от отдельной обмотки силового трансформатора.

    Для защиты от замыкания выходной цепи стабилизатора достаточно подключить параллельно резистору R3 электролитический конденсатор емкостью не менее 10 мкФ, а резистор R5 зашунтировать диодом КД521А. Расположение деталей некритично, но для хорошей температурной стабильности необходимо применить соответствующие типы резисторов. Их надо располагать как можно дальше от источников тепла. Общая стабильность выходного напряжения складывается из многих факторов и обычно не превышает 0,25% после прогрева.

    После включения и прогрева устройства минимальное выходное напряжение 0 В устанавливают резистором Rдоб. Резисторы R2 (рис.2) и резистор Rдоб (рис.3) должны быть многооборотными подстроечными из серии СП5.

 

Рис.3. Схема включения Rдоб

    Возможности по току у микросхемы КР142ЕН12А ограничены 1,5 А. В настоящее время в продаже имеются микросхемы с аналогичными параметрами, но рассчитанные на больший ток в нагрузке, например LM350 — на ток 3 A, LM338 — на ток 5 А. Данные по этим микросхемам можно найти на сайте National Semiconductor [1].

    В последнее время в продаже появились импортные микросхемы из серии LOW DROP (SD, DV, LT1083/1084/1085). Эти микросхемы могут работать при пониженном напряжении между входом и выходом (до 1…1,3 В) и обеспечивают на выходе стабилизированное напряжение в диапазоне 1,25…30 В при токе в нагрузке 7,5/5/3 А соответственно. Ближайший по параметрам отечественный аналог типа КР142ЕН22 имеет максимальный ток стабилизации 7,5 А.

    При максимальном выходном токе режим стабилизации гарантируется производителем при напряжении вход-выход не менее 1,5 В. Микросхемы также имеют встроенную защиту от превышения тока в нагрузке допустимой величины и тепловую защиту от перегрева корпуса.

    Данные стабилизаторы обеспечивают нестабильность выходного напряжения 0,05%/В, нестабильность выходного напряжения при изменении выходного тока от 10 мА до максимального значения не хуже 0,1 %/В.

    На рис. 4 показана схема БП для домашней лаборатории, позволяющая обойтись без транзисторов VT1 и VT2, показанных на рис.2. Вместо микросхемы DA1 КР142ЕН12А применена микросхема КР142ЕН22А. Это регулируемый стабилизатор с малым падением напряжения, позволяющий получить в нагрузке ток до 7,5 А.

 

Рис.4. Регулируемый БП на ИМС КР142ЕН22А

    Максимально рассеиваемую мощность на выходе стабилизатора Рmax можно рассчитать по формуле:

 

Рmax = (Uвх — Uвых) Iвых ,


где Uвх — входное напряжение, подаваемое на микросхему DA3, Uвых — выходное напряжение на нагрузке, Iвых — выходной ток микросхемы.

    Например, входное напряжение, подаваемое на микросхему, Uвх=39 В, выходное напряжение на нагрузке Uвых=30 В, ток на нагрузке Iвых=5 А, тогда максимальная рассеиваемая микросхемой мощность на нагрузке составляет 45 Вт.

    Электролитический конденсатор С7 применяется для снижения выходного импеданса на высоких частотах, а также понижает уровень напряжения шумов и улучшает сглаживание пульсаций. Если этот конденсатор танталовый, то его номинальная емкость должна быть не менее 22 мкФ, если алюминиевый — не менее 150 мкФ. При необходимости емкость конденсатора С7 можно увеличить.

    Если электролитический конденсатор С7 расположен на расстоянии более 155 мм и соединен с БП проводом сечением менее 1 мм, тогда на плате параллельно конденсатору С7, ближе к самой микросхеме, устанавливают дополнительный электролитический конденсатор емкостью не менее 10 мкФ.

    Емкость конденсатора фильтра С1 можно определить приближенно, из расчета 2000 мкФ на 1 А выходного тока (при напряжении не менее 50 В). Для снижения температурного дрейфа выходного напряжения резистор R8 должен быть либо проволочный, либо металло-фольгированный с погрешностью не хуже 1 %. Резистор R7 того же типа, что и R8. Если стабилитрона КС113А в наличии нет, можно применить узел, показанный на рис.3. Схемное решение защиты, приведенное в [2], автора вполне устраивает, так как работает безотказно и проверено на практике. Можно использовать любые схемные решения защиты БП, например предложенные в [3]. В авторском варианте при срабатывании реле К1 замыкаются контакты К1.1, закорачивая резистор R7, и напряжение на выходе БП становится равным 0 В.

    Печатная плата БП и расположение элементов показаны на рис.5, внешний вид БП — на рис.6. Размеры печатной платы 112×75 мм. Радиатор выбран игольчатый. Микросхема DA3 изолирована от радиатора прокладкой и прикреплена к нему с помощью стальной пружинящей пластины, прижимающей микросхему к радиатору.

 

Рис.5. Печатная плата БП и расположение элементов

    Конденсатор С1 типа К50-24 составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов емкостью 4700 мкФх50 В. Можно применить импортный аналог конденсатора типа К50-6 емкостью 10000 мкФх50 В. Конденсатор должен располагаться как можно ближе к плате, а проводники, соединяющие его с платой, должны быть как можно короче. Конденсатор С7 производства Weston емкостью 1000 мкФх50 В. Конденсатор С8 на схеме не показан, но отверстия на печатной плате под него есть. Можно применить конденсатор номиналом 0,01…0,1 мкФ на напряжение не менее 10…15 В.

 

Рис.6. Внешний вид БП

    Диоды VD1-VD4 представляют собой импортную диодную микросборку RS602, рассчитанную на максимальный ток 6 А (рис.4). В схеме защиты БП применено реле РЭС10 (паспорт РС4524302). В авторском варианте применен резистор R7 типа СПП-ЗА с разбросом параметров не более 5%. Резистор R8 (рис.4) должен иметь разброс от заданного номинала не более 1 %.

    Блок питания обычно настройки не требует и начинает работать сразу после сборки. После прогрева блока резистором R6 (рис.4) или резистором Rдоп (рис.3) выставляют 0 В при номинальной величине R7.

    В данной конструкции применен силовой трансформатор марки ОСМ-0,1УЗ мощностью 100 Вт. Магнитопровод ШЛ25/40-25. Первичная обмотка содержит 734 витка провода ПЭВ 0,6 мм, обмотка II — 90 витков провода ПЭВ 1,6 мм, обмотка III — 46 витков провода ПЭВ 0,4 мм с отводом от середины.

    Диодную сборку RS602 можно заменить диодами, рассчитанными на ток не менее 10 А, например, КД203А, В, Д или КД210 А-Г (если не размещать диоды отдельно, придется переделать печатную плату). В качестве транзистора VT1 можно применить транзистор КТ361Г.

Источники

  1. http://www.national.com/catalog/AnalogRegulators_LinearRegulators-StandardNPN_PositiveVoltageAdjutable.html
  2. Морохин Л. Лабораторный источник питания//Радио. — 1999 — №2
  3. Нечаев И. Защита малогабаритных сетевых блоков питания от перегрузок//Радио. — 1996.-№12

Автор: А.Н. Патрин, г.Кирсанов

Сильноточный регулятор напряжения: Полное руководство

Регуляторы напряжения

Источник: Wikimedia Commons

Вряд ли найдется электротехническое изделие, для которого не требуется регулятор напряжения. И этот факт делает регулятор напряжения одним из наиболее часто используемых электрических компонентов для цепей. Если ваш курс не может питаться напрямую от напряжения батареи или напряжения адаптера постоянного/переменного тока, вам понадобится регулятор напряжения, чтобы предотвратить повреждения от увеличения тока и мгновенного тока.Кроме того, вы должны хорошо разбираться в сильноточных регуляторах напряжения, прежде чем выбирать или изготавливать их для своих цепей. Итак, в этой статье вы узнаете, как работает сильноточный стабилизатор напряжения, какие типы стабилизаторов напряжения, области применения и некоторые схемы регуляторов напряжения вы можете построить для своего проекта.

Начнем!

Как работает сильноточный регулятор?

Основное назначение регулятора напряжения — ограничение тока. Другими словами, он создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение.Даже если вы измените состояние нагрузки или входное напряжение, постоянное выходное напряжение останется прежним.

Регулятор напряжения

Источник: Wikimedia Commons

Кроме того, регуляторы напряжения поддерживают номинальное напряжение, получаемое цепью от импульсного источника питания, в приемлемом диапазоне для нормальной работы других электронных компонентов в цепи.

Большинство регуляторов напряжения работают для преобразования постоянного тока в постоянный, но некоторые также могут выполнять преобразования переменного тока в постоянный и переменного тока в переменный.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

У нас есть два типа напряжения, которые следует учитывать перед выбором или изготовлением регулятора напряжения. К этим типам относятся линейные регуляторы и импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы

— это недорогие и простые регуляторы с бесшумными функциями. Однако линейные понижающие стабилизаторы имеют низкий или средний уровень мощности, и поэтому они наиболее полезны для понижения напряжения легких нагрузок.Линейный регулятор также имеет компактные размеры.

Схема линейного регулятора

Источник: Викиверситет

С другой стороны, импульсные стабилизаторы обладают высокой энергоэффективностью, но имеют более сложную конструкцию и стоят дороже, чем линейные регуляторы. В довершение всего, они имеют более высокий уровень шума. Однако вы используете импульсный стабилизатор в качестве повышающего или понижающего регулятора.

Схема импульсного регулятора с обратной связью

Источник: Wikimedia Commons

Применение регуляторов напряжения

Вот некоторые области применения линейных и импульсных регуляторов напряжения:

  • Вы можете использовать линейные регуляторы для малобюджетных, чувствительных к шуму, ограниченному пространству или слаботочных приложений, таких как носимые устройства, Интернет вещей (IoT) и устройства для наушников.

Наушники

  • Импульсные стабилизаторы можно использовать для более общих применений. И вы также можете использовать их для высокопроизводительных и эффективных приложений, таких как потребительские, автомобильные, корпоративные и промышленные приложения.

Автомобили

Сильноточные схемы регуляторов напряжения Проекты

В этом разделе будут рассмотрены два типа схем регулятора напряжения, которые вы можете изготовить для своего проекта.Мы обсудим две схемы: высоковольтную схему контроллера напряжения 7812 и высокоточную схему адаптируемого регулятора напряжения с использованием LM338.

Сильноточный 7812 Цепь регулятора напряжения

Сильноточная схема напряжения 7812

Источник: блог о регуляторе напряжения постоянного тока

Вы можете построить сильноточный 7812 напряжения с помощью транзистора, и транзистор поможет увеличить мощность тока нагрузки схемы регулятора.Кроме того, имейте в виду, что в положительных типах регуляторов используются NPN-транзисторы, а в отрицательных регуляторах используются PNP-транзисторы.

Кроме того, эта схема является идеальным образцом схемы регулятора тока постоянного напряжения 12 В. И он поставляется с IC 7812, предназначенным для улучшения напряжения нагрузки 1A IC 7812 (до 15A).

Примечание. Чем больше внешних транзисторов используется, тем выше ток нагрузки.

Следовательно, вы можете создать сильноточный стабилизатор напряжения 7812, соединив 3 комплементарных транзистора MJ2955.

Вот лучшая часть.

Вы можете изменить мощность тока нагрузки, добавив больше транзисторов MJ2955 (увеличение) или удалив некоторые транзисторы.

Кроме того, вы можете использовать резистор номиналом 100R или ниже, чтобы защитить вашу систему от перегрузки по току. Итак, этим резистором можно стабилизировать напряжение, которое получает 1с 7812.

Так как ток нагрузки 7812 не выше 1А, можно использовать его в качестве защитного предохранителя на выходное напряжение ИС 1А.Таким образом, защищая ИС от высокого постоянного тока или постоянного тока.

Кроме того, вы должны установить радиатор для транзисторов 1C MJ2955 и 7812, чтобы иметь эффективную систему теплоотвода для дополнительного охлаждения напряжения нагрузки или функции отключения при перегреве.

Радиатор

Источник: Wikimedia Commons

Примечание: теплоотвод также предотвращает повышение температуры. Вы также можете включить функции отключения по температуре при достижении максимальной температуры.

Кроме того, вы можете использовать регулятор 7912 для этой схемы. Но вам придется заменить транзисторы MJ2955 на другие транзисторы, такие как MJ3055, TIP3055 или 2N3055.

Схема сильноточного адаптируемого регулятора напряжения с использованием LM338

Цепь регулятора высокого напряжения с использованием LM338

Источник: 320volt.com

Эта гибкая схема регулятора напряжения, использующая LM338, может обеспечить регулируемое фактическое выходное напряжение постоянного тока в пределах 1.от 2в до 32в с входным неуправляемым питанием постоянного тока от 1,5в до 35в.

LM338 представляет собой ИС с регулируемым источником питания с трехвыводным регулятором напряжения +ve. Кроме того, он может подавать пять ампер от 1,2 до 32 вольт. Кроме того, вам нужно всего два резистора, чтобы использовать эту схему. Кроме того, вот целевое выходное напряжение, которое вы можете получить с переменным резистором:

.

В вых = 1,25 В (1+R2/R1) + Iadj R2

Необходимые компоненты

Вот компоненты, необходимые для этой схемы:

  1. C1 – 10 мкФ/25 В – CP Радиальный D4.0 мм – P2,00 мм (1)
  1. C2 – 4,7 мкФ/25 В – CP Радиальный D4,0 мм – P2,00 мм (1)
  1. R1 – 120 Ом – R Осевой DIN0204 D1,6 мм L3,6 мм – P5 0,08 мм Горизонтальный (1)
  1. D1, D2 – 1N4007 – D-DO-41 SOD81 P10,16 мм Горизонтальный (2)
  1. U1 – LM338 – TO- 220-3 Вертикальный (1)
    1. 3 RV1 – 1 кОм – Потенциометр Bourns 3266Y Вертикальный (1)
    1. J1, J2 – Винт Ter 01×02 – JWT A3963 1×02 P3,96 мм Вертикальный (1)

    LM338 является важным компонентом этого гибкого напряжения цепь регулятора.Вы можете подключить входную клемму 3 напрямую к положительной клемме (Vin). Кроме того, соедините контакт 2 (Vout) с винтовой клеммой, выходной диапазон. Далее соедините контакт 1 с GND через переменный резистор RV1.

    Итак, вы можете изменить регулируемое выходное напряжение LM338 этой схемы, изменив значения R1 и RV1. Также конденсаторы С2 и С1 выполняют функции фильтра, а D1 и D2 работают как «элементы обратной защиты».

    Подведение итогов

    Наконец, давайте рассмотрим, что следует учитывать перед выбором идеального регулятора напряжения, если вы не собираетесь его делать.Во-первых, вы должны понимать основные функции, такие как Vout, Vin, Iout и даже системные приоритеты.

    Как только вы поймете эти параметры, выясните, какое устройство соответствует требованиям вашего приложения. Для этого можно использовать таблицу параметрического поиска и текущий график. И вы также можете использовать график эффективности, чтобы найти фактическую эффективность желаемого регулятора напряжения.

    Таблица параметрического поиска

    Источник: DCD-селектор

    Кроме того, подходящий регулятор напряжения продлит срок службы батарей ваших цепей, если они используют питание от батарей.

    На этом статья заканчивается. Не забудьте связаться с нами, если вам потребуется дополнительная помощь или у вас возникнут дополнительные вопросы. Мы всегда рады помочь.

    Ламповые регуляторы напряжения — Часть 1

    Ламповые регуляторы напряжения — Часть 1

    Ламповые регуляторы напряжения

    Назначение

    Цель этого отчета — предоставить учебник для начинающих по напряжению на электронных лампах. цепи регулятора. Мы сделаем это в несколько частей:

    • В части 1 обсуждаются несколько одноламповых регуляторов напряжения.
    • Часть 2. К нашему простому регулятору напряжения добавляется устройство опорного напряжения. обеспечить линию, а также регулирование нагрузки.
    • Часть 3 представляет каскад «Усилитель ошибок».
    • Часть 4 описывает схемы с несколькими контрольными лампами.
    • В части 5 обсуждаются шунтирующие регуляторы.

    Для всех этих схем мы будем использовать одну и ту же секцию выпрямителя и фильтра, так что вы можете увидеть разницу в производительности различных топологий покрыты этим праймером.

    (c) Copyright 2000, Стив Бенч. Все права защищены.


    Часть 1 — Однотрубные регуляторы.

    Одни ламповые регуляторы обеспечивают электронную фильтрацию, а другие — «нагрузку». регулирование; то есть выходное напряжение остается довольно постоянным при нагрузке по поводу изменений регулятора.

    Так как эти простые регуляторы не имеют «ссылки», они не могут предоставить «линейное» регулирование. То есть при изменении напряжения сети переменного тока выход напряжение тоже изменится.Отсутствие линейного регулирования имеет одно странное преимущество: при низком линейном напряжении выходное напряжение падает вместе с линией, поэтому падение напряжения на трубке резко не меняется. В части 2, когда мы вводим отсчет, этот эффект станет более очевидным, так как выходной сигнал должен оставаться постоянным даже при низком напряжении в сети. Следствие такого дополнительного регулирования является возможность изменения напряжения на трубка становится слишком низкой для регулировки. Эти одноламповые схемы регулятора не есть такая проблема.(см. основы ниже).

    Во всех показанных примерах я буду описывать «рябь», возникающую питания и постройте график зависимости выходного напряжения от нагрузки. Я использовал «сеть» 60 Гц. в этом примере. Те, у кого сеть 50 Гц, будут наблюдать немного больше пульсаций для показанных значений.


    Схема выпрямителя и фильтра, используемая в примерах

    Вот основная схема блока питания и фильтра.

    Эта схема обеспечивает около 294 вольт при нагрузке 50 мА и номинальной линии.Это также производит около 800 мВ пульсации. При 20% низкой линии это напряжение падает до 232 вольт, при -10% низшей линии, напряжение 260 вольт. При +10% высокой линии, выход достигает 320 вольт, а при 20% высокой линии выход поднимается до 355 вольт. Зависимость напряжения от тока нагрузки выглядит следующим образом:

    Обратите внимание, что при токах нагрузки ниже 40 мА напряжение быстро растет. Этот из-за LC-фильтра. При этих токах критический ток для дросселя входная фильтрация не устраивает. Это сделано специально, чтобы мы могли видеть влияние различных регуляторов.


    Основные сведения о регуляторе

    Цель регулятора напряжения — поддерживать относительно постоянное напряжение независимо от того, как изменяется нагрузка или линия электропередачи. Для начального набора регуляторов обсуждаемый в этой части, регулятор может обеспечить некоторую регулировку «нагрузки». Это означает, что напряжение будет оставаться относительно постоянным, поскольку ток вытекает из изменения предложения. Показатель качества «доброты» регулятора – его выходное сопротивление. В идеале он должен быть равен нулю.Для регуляторов в этой части она будет приближаться к 1/г используемого тюбика.

    Хороший регулятор должен поддерживать одно и то же выходное напряжение, когда линия или меняется «сетевое» напряжение. Обычно для этого требуется некоторая форма «эталонной» трубки. чтобы сделать это. Для регуляторов в этой части нет «линии возможность регулирования». Это означает, что выходное напряжение будет изменяться, когда меняется напряжение в сети. Во второй части этой серии мы обсудим, как обеспечить регулирование линии.

    Хороший регулятор также должен уменьшать «пульсации на выходе» (гул), возникающие при выпрямитель и фильтр.Достоинством регулирующих органов является «пульсация снижение». Для регуляторов, обсуждаемых в этом разделе, пульсация сокращение будет между 3 и 20 к1 уменьшению пульсации. Часть 3 познакомит улучшения, которые позволяют лучше уменьшить пульсации.

    Типичной характеристикой регуляторов является возможность установки выходного напряжения, не зависит от напряжения выпрямителя и фильтра. (Ну и настроить на любое напряжение несколько НИЖЕ, чем выпрямитель и фильтр в любом случае). Это обычно выполняется с помощью потенциометра или набора резисторов, делящих напряжение на сетка трубки регулятора.В этом случае выходной сигнал регулятора обычно катод трубки. Поскольку сеть не потребляет ток, это напряжение делитель не должен быть большой мощности.

    Трубка, предназначенная для регулирования, называется проходной трубкой. Хорошо Характеристики проходных трубок включают высокую крутизну (обеспечивающую низкую выходное сопротивление), способность к сильному току (чтобы обеспечить максимальный ток от регулятора) и высокая рассеиваемая мощность. Рассеивание — это напряжение падающий через трубку, умноженный на подаваемый ток.Например, если выпрямитель и фильтр производят 400 вольт, а мы хотим произвести 250 вольт. вольт при 100 мА, в проходной трубке рассеивается 150 В * 100 мА = 15 Вт. Обратите внимание, что мощность, рассеиваемая в проходной трубке, УВЕЛИЧИВАЕТСЯ по мере увеличения выходного напряжения. устанавливается НИЖЕ для любого выходного тока. Мы обсудим это далее в части 2.


    Трубка, использованная в этом исследовании.

    Для этого примера я решил использовать 6KG6/EL509 в качестве регулирующего устройства. Это лучевая силовая трубка. В некоторых тестах он будет подключен триодом, обеспечивая лучшую производительность, чем 2 секции 6AS7/6080.Это также позволяет нам использовать его в «пентодном» соединении, чтобы увидеть, помогает это или мешает в работе блока питания. (Здравый смысл подсказывает низкое мю, низкое сопротивление плиты. триоды).

    Лампа способна рассеивать пластину 35 Вт и рассеивать экран 7 Вт. (для триодного подключения мощность около 40 Вт), максимум 500 мА ток, крутизна 18 мс и номинальное напряжение пластины 900 В.


    Регулятор триодного режима с автоматическим смещением

    Простейшим регулятором является последовательный проходной регулятор с автоматическим смещением.

    Я показал два состояния: одно подает 200 вольт, другое подает 250 вольт. Характеристики регулирования этой схемы:

    Обратите внимание, что напряжение довольно быстро растет при малых токах, а нагрузка Регулировка не так хороша, как входной фильтр с дросселем. В чем преимущество? Эта схема уменьшает пульсации на выходе с 800 мВ до примерно 150 мВ (250 вольт). корпус) или 200 мВ (корпус 200 В). При настройке на 250 вольт от -20% до +20% вариации в линии, выходное напряжение изменяется от 192 до 306 вольт.Когда настроен на 200 вольт, с изменением от -20% до +20% в линии, выход изменяется от 154 до 245 вольт. (при нагрузке 50 мА).

    Кроме того, пульсации можно уменьшить, увеличив номинал конденсатора на входе. сетка трубки.


    Регулятор триодного режима с фиксированным смещением

    Характеристики регулирования можно улучшить, управляя сетью от делитель фиксированного напряжения с выхода дроссельного фильтра. Это:

    Недостатком этой схемы является то, что пульсации на выходе немного выше. чем в случае с фиксированным смещением: около 200 мВ для любого выбранного выходного напряжения.Опять же, это можно улучшить, используя конденсатор большей емкости в сетке. трубка. Регулировка нагрузки этой схемы:

    Обратите внимание, что это хорошее улучшение, и до тех пор, пока ввод остается постоянна, выход достаточно постоянен. Регулирование линии немного лучше, чем в случае самопредвзятости. Для корпуса на 250 вольт с +/-20% изменение, выходное напряжение изменяется от 198 до 305 вольт и для 200 корпус вольт, от 158 до 245 вольт. (при нагрузке 50 мА).


    «Улучшенный» триодный регулятор с фиксированным смещением

    Заметив, что регулирование этого предложения на самом деле довольно хорошо, поскольку пока вход регулятора постоянный, это говорит о «дешевости» улучшение.Мы могли бы отдельно определить пиковое значение выходного сигнала мостового выпрямителя. (требуется дополнительный диод и дополнительный конденсатор). Поскольку контроль цепь имеет относительно низкий ток и не меняется с нагрузкой, это означает обнаруженный пик будет относительно постоянным. Это меняет нашу схему на:

    Это также имеет немного меньшую пульсацию (около 150 мВ для любого выбранного выхода). напряжение) и улучшенные характеристики регулирования:

    Однако регулирование линии примерно такое же: для номинала 250 В +/- 20% изменение в линии меняет выход с 200 на 306 вольт, а для 200 вольт, изменяет выходное напряжение со 158 до 243 вольт (нагрузка 50 мА).


    Регулятор пентодного режима с фиксированным смещением

    Пентод можно рассматривать как триод от сетки к экрану, а пластину как источник тока. Таким образом, если мы жестко контролируем сетку экрана, тот же может быть достигнуто низкое выходное сопротивление (хорошее регулирование нагрузки) с невосприимчивостью к тарелочным вариациям. Это, в принципе, могло бы обеспечить еще лучшую производительность. Поскольку ток экрана относительно мал по сравнению с током анода, мы также можем запустить сетку экрана из нашего пикового источника напряжения.Схема:

    Кроме того, поскольку характеристики экрана теперь определяют вывод регулирования пульсации уменьшаются примерно до 50 мВ. Регулировка нагрузки характеристики:

    Здесь следует отметить два момента: во-первых, общее регулирование является равномерным. лучше, а изменение напряжения с нагрузкой почти чисто резистивное. Этот в принципе, обеспечит лучшее качество «звучания» в работе усилителя от такого регулятора.

    Вариант с линией по сути похож на все остальные: я измерил от 197 В до 306 В для корпуса 250 В и от 155 В до 245 В для корпуса 200 В (50 мА). нагрузка).


    Версии «Легкий вес»

    Есть еще один вариант, который мы можем рассмотреть. Поскольку пластина пентода обеспечивает высокоомную изоляцию, пульсации на выводе пластины не должны быть соединены с выходом. Итак, давайте избавимся от дросселя. Вот схема:

    Угадай, что? Характеристики регулирования нагрузки практически не изменились. как и в предыдущей версии, а пульсации увеличились всего до 60мВ. Линейное регулирование был таким же, как и другие цепи.


    Это обеспечивает основу для простых однотрубных регуляторов. Если вы посмотрите на кривые снова, вы заметите, что эффективное выходное сопротивление этих регуляторы приближаются к 1/г. Это дает представление о производительности вы можете ожидать практически с любым типом ламп в вашей схеме.

    В следующей части мы добавим опорную трубку напряжения, чтобы получить некоторую линию а также регулировка нагрузки.

    перейти к части 2

    -Стив

    Источник питания 9 В, использующий регулятор напряжения LM7809 IC

    Блоки питания (БП)

    9 В являются распространенной, но важной частью бытовой электроники.Они обычно используются с испытательным оборудованием в академических и промышленных приложениях. Итак, в этом проекте мы собираемся построить блок питания 9 В с использованием микросхемы регулятора напряжения L78S09.

    Регуляторы

    L78S09 могут обеспечивать локальную регулировку на плате, устраняя проблемы распределения, связанные с одноточечной регулировкой. Он включает в себя внутреннее ограничение тока, тепловое отключение и защиту безопасной зоны, что делает его практически неразрушимым. Если обеспечен адекватный отвод тепла, они могут обеспечить выходной ток более 2 А.Хотя они разработаны в первую очередь как стабилизаторы постоянного напряжения, они также могут работать с внешними компонентами для получения регулируемых напряжений и токов.

    Аппаратные компоненты

    Для сборки этого проекта вам понадобятся следующие детали.

    [inaritcle_1]
    PIN-код

    0
    PIN №

    0
    Описание

    9
    в 1 Положительное напряжение дано в качестве ввода на этот PIN-код.
    GND 2 Общий для входа и выхода.
    OUT 3 На этом выводе микросхемы снимается регулируемое напряжение 9 В.

    Принципиальная схема

    Рабочее объяснение

    Работа этой схемы довольно проста. Сердцем этой схемы является микросхема L78S09. Вход постоянного тока 12-35В берется с источника питания, поступающего на ИМС регулятора напряжения L78S09. Схема будет работать без дополнительных компонентов, но для защиты от обратной полярности на входе присутствует диод 1N5400, остаточные шумы снимаются конденсатором С1 ( 200 мкФ).

    Микросхема L78S09 обеспечивает постоянное выходное напряжение 9 В постоянного тока. Выход микросхемы проходит через сглаживающий конденсатор C2 (47 мкФ) для подавления любого дополнительного шума, прежде чем перейти к выходу.

    приложений

    • Блок питания постоянного тока может использоваться в таких приложениях, как подача переменного напряжения на вентиляторы постоянного тока.
    • Обычно используется при тестировании небольших электронных проектов, таких как небольшие проекты «сделай сам».

    Использование линейного регулятора напряжения по сравнению сИмпульсный регулятор на вашей печатной плате | Блог

    Захария Петерсон

    |&nbsp Создано: 4 мая 2021 г.

    Как бы нам не хотелось, но питание, которое мы подаем на электронику, не всегда стабильно.Реальные источники питания содержат шум, они могут демонстрировать нестабильность питания или неожиданно отключаться. К счастью, у нас есть регуляторы мощности, которые помогают предотвратить некоторые из этих проблем.

    Для маломощных устройств мы обычно видим два типа регуляторов мощности: линейный стабилизатор напряжения (иногда называемый регулятором с малым падением напряжения или LDO) или импульсный стабилизатор. Вы можете смешивать и сочетать их в разных точках вашей шины питания, но все еще остается вопрос выбора, использовать ли LDO или импульсный регулятор в ваших проектах.

    Если вы когда-нибудь задумывались о том, как принимаются эти решения и когда использовать тот или иной тип регулятора, просто знайте, что это решение не ограничивается простым просмотром входного/выходного напряжения/тока. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о выборе линейного стабилизатора напряжения по сравнению с импульсным стабилизатором для маломощных схем. Поскольку в этом блоге нас интересует разводка печатной платы, я кратко расскажу, что должно произойти в разводке для поддержки LDO или импульсного регулятора.

    Сравнение линейного регулятора напряжения

    и импульсного регулятора

    Перед тем, как приступить к компоновке компонентов и расположению этих типов регуляторов мощности, лучше напомнить, как работает каждая из этих схем.LDO — это понижающий линейный преобразователь напряжения постоянного тока, поэтому его лучше всего сравнивать с понижающим преобразователем. Существуют также резистивные линейные стабилизаторы или последовательные и шунтирующие стабилизаторы, в которых используются транзисторы, но я пока не буду их использовать, так как они не часто используются на шине питания на печатной плате.

    Регулятор с малым падением напряжения (LDO)

    LDO — это линейный регулятор на основе операционного усилителя. Схема работает, сравнивая выходной сигнал регулятора и опорное напряжение (опорное напряжение кремниевой запрещенной зоны с ~1.выход 25 В) в контуре обратной связи. Базовая топология показана ниже. Обратите внимание, что на этой схеме используется NPN-транзистор, но обычно в реальных схемах вы найдете полевой МОП-транзистор.

    Принципиальная схема LDO

    Запас в LDO

    LDO имеет некоторый «запас», также известный как падение напряжения, которое представляет собой небольшое напряжение выше номинального выходного сигнала, определяющего, включится ли компонент. Пока V (вход) — V (выход) > запас, компонент будет давать номинальное выходное напряжение.Делитель напряжения используется для понижения входного напряжения, чтобы операционный усилитель мог сравнить его с опорным напряжением (V-Ref). Если вы не собираете LDO из дискретных компонентов, вам не нужно беспокоиться о настройке схемы операционного усилителя и выборе резисторов R1/R2; они интегрированы в компонент.

    Наконец, C1 и C2 — фильтрующие конденсаторы, очищающие напряжения на входе и выходе соответственно. Эти значения не повлияют на запас по перегрузке, хотя помогут ослабить шум на входе и выходе.Операционный усилитель устанавливает выходной сигнал регулятора на желаемый уровень, пока входное напряжение превышает запас для регулятора.

    Понижающий преобразователь

    Как упоминалось выше, LDO лучше всего сравнивать с понижающим преобразователем, поскольку они оба являются понижающими компонентами. Цель любого импульсного преобразователя проста: создать стабильное, но регулируемое выходное напряжение путем модуляции тока и напряжения, подаваемых на нагрузку с помощью переключающего элемента. Обычно это мощный полевой МОП-транзистор, управляемый ШИМ-сигналом, хотя более крупный стабилизатор, такой как резонансный LLC-преобразователь, может использовать несколько МОП-транзисторов параллельно для обеспечения высокого выходного тока.В любом случае все понижающие стабилизаторы будут подавлять низкочастотные колебания входного напряжения, но на выходе будет присутствовать некоторый высокочастотный шум из-за действия переключения полевого МОП-транзистора, что хорошо видно при моделировании.

    Сравнение

    Итак, когда следует использовать каждый из этих регуляторов? Они оба понижают напряжение постоянного тока до полезного уровня, очищая шум, так что не должны ли они быть взаимозаменяемыми? На самом деле они иногда взаимозаменяемы, но это зависит от нужного вам уровня мощности и характеристик источника питания.В таблице ниже приведены некоторые из различных аспектов каждого типа этих схем и их преимущества.

     

    ЛДО

    Понижающий преобразователь

    Сложность

    Доступны в виде отдельных интегрированных компонентов

    Как правило, со встроенным переключателем, но требуется внешняя катушка индуктивности

    Стабильность и контроль

    Обратная связь встроена в устройство, обеспечивает только контроль напряжения

    Обычно они включают контакт обратной связи для измерения и регулировки выходного напряжения и/или тока

    Шумовые характеристики

    Высокая устойчивость к низкоуровневому шуму, если входное напряжение всегда выше допустимого уровня

    Шум на выходе состоит из пульсаций и шума переключения.

    PSRR

    Высокий, обычно около -60 дБ

    Зависит от размера индуктора, может быть менее 1% при достаточной фильтрации

    Эффективность

    Ниже, когда входное напряжение выше, чем падение напряжения

    Всегда высокий (~95%), пока работает в непрерывном режиме

    Тип входа

    Лучше всего использовать, когда ожидается снижение входного напряжения со временем

    Лучше всего использовать, когда ожидается, что входное напряжение будет изменяться случайным образом с течением времени, но для этого требуется контур обратной связи с настройкой ШИМ

    В этой таблице много чего происходит, но я постараюсь обобщить здесь несколько моментов.

    1. LDO — малошумящая альтернатива импульсным стабилизаторам. Они проще в планировке и, как правило, стоят дешевле.
    2. LDO
    3. иногда используются после импульсного стабилизатора для дальнейшего понижения напряжения до низкого уровня. На самом деле, некоторые компоненты импульсного регулятора включают в себя LDO на выходе; см. пример ADP5037.
    4. Импульсные стабилизаторы
    5. могут обеспечить очень точное управление напряжением, которое требует только регулировки частоты возбуждения ШИМ. В LDO управление пассивное.

    Схема печатной платы для LDO и импульсных стабилизаторов

    Это довольно глубокая тема, поскольку часть компоновки печатной платы может быть сосредоточена на схеме регулятора, силовой шине и последующих нагрузках. Есть два правила, которым я предпочитаю следовать:

    • Обратите внимание на ширину дорожки, необходимую для поддержки желаемого тока, низкого падения сопротивления IR и поддержания температуры в безопасных пределах. Не бойтесь использовать полигональную заливку, когда работаете с большим током.
    • Индуктивность контура должна быть небольшой.Это означает, что компоненты должны располагаться близко друг к другу и прослеживать обратные пути на печатной плате, чтобы убедиться, что вы не создаете проблемы с электромагнитными помехами.

    Изображение ниже должно проиллюстрировать, что я имею в виду. Эта схема предназначена для импульсного регулятора, работающего на частоте 3 МГц. Вы заметите, что критическая часть, а именно петля, созданная L2 и колпачками фильтра, имеет узкий круговой обратный путь обратно к ближайшей заливке грунта. Это помогает обеспечить низкое излучаемое электромагнитное излучение и прием. Те же принципы применимы к LDO, хотя в этом случае мы больше беспокоимся о приеме электромагнитных помех, поскольку нет переключения.

    Пример разводки печатной платы импульсного стабилизатора. Эти принципы также применимы к LDO.

    Примеры компоновки часто встречаются в примечаниях по применению LDO или импульсных преобразователей. Будьте осторожны с ними; они могут быть хороши для подачи тока, но в их компоновке может скрываться проблема с электромагнитными помехами. Эти проблемы электромагнитных помех в примечаниях по применению часто возникают из-за плохо определенных обратных путей или невозможности создать компактную схему с низкими индуктивностями контура. Марк Харрис показывает отличный пример компактной компоновки печатной платы для импульсного регулятора в недавней статье. Ознакомьтесь с некоторыми хорошими рекомендациями от опытного инженера по компоновке.

    После того, как вы выбрали между линейным регулятором напряжения и импульсным стабилизатором в компоновке печатной платы, используйте лучший набор инструментов САПР и функций управления компонентами в Altium Designer® для размещения и разводки ваших проектов. Когда вы закончили разработку и хотите передать файлы своему производителю, платформа Altium 365™ упрощает совместную работу и совместное использование ваших проектов. Мы лишь немного коснулись того, что можно сделать с помощью Altium Designer в Altium 365. Вы можете посетить страницу продукта, чтобы получить более подробное описание функций, или посетить один из вебинаров по запросу.

    .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.