Стабилизаторы напряжения: схемы, параметры, принцип работы

Параметры стабилизаторов напряжения. Наиболее важными параметрами стабилизатора напряжения являются коэффициент стабилизации Kst, выходное сопротивление R out и КПД η.

Коэффициент AVR рассчитывается из выражения Kst= [ ∆in/tein] / [ ∆in/tein].

где ebb и tbs — постоянные напряжения на входе и выходе, соответственно; ∆cvx — изменение напряжения ebb; ∆eff — изменение напряжения tsv, соответствующее изменению напряжения ∆cvx.

Чем выше коэффициент стабилизации, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении входного напряжения. Простейшие регуляторы имеют значения Kst в единицах, в то время как более сложные регуляторы имеют значения в сотнях и тысячах.

Выходное сопротивление регулятора задается уравнением Rout= | ∆yf/∆yf|.

где ∆in — изменение постоянного напряжения на выходе регулятора; ∆in — изменение постоянного выходного тока регулятора, вызвавшее изменение выходного напряжения.

Выходное сопротивление регулятора имеет значение, аналогичное выходному сопротивлению фильтрованного выпрямителя. Чем меньше выходное сопротивление, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении тока нагрузки. Простейшие регуляторы напряжения имеют значения Rout порядка единиц Ом, а более совершенные — сотых или тысячных долей Ом. Следует отметить, что стабилизатор напряжения обычно значительно снижает пульсации напряжения.

КПД стабилизатора ηc — это отношение мощности, передаваемой на нагрузку Pn, к мощности, потребляемой от источника входного напряжения Pvh: ηc = Pn / Pvh

Традиционно стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные.

Интересное видео о регуляторах напряжения:

Параметрические стабилизаторы

Это простейшие устройства, в которых небольшие изменения выходного напряжения получаются с помощью электронных схем с двумя выводами, характеризующиеся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперных характеристик. Рассмотрим схему на основе параметрического стабилизатора (рис. 2.82).
Проанализируем эту схему (рис. 2.82, а), для которой сначала выполним преобразование по теореме об эквивалентном генераторе (рис. 2.82, б). Проанализируем работу схемы графически, построив вольт-амперные характеристики линии нагрузки для различных значений эквивалентного напряжения, соответствующих различным значениям входного напряжения (рис. 2.82, в).
Из графических рисунков видно, что при значительном изменении эквивалентного напряжения (на ∆e), а значит и входного напряжения цвх, выходное напряжение изменится на небольшую величину ∆cf.

Определим основные параметры такого стабилизатора. Для этого заменим регулятор его эквивалентной схемой и введем во входную цепь источник напряжения, соответствующий изменению входного напряжения ∆cvx (пунктирная линия на схеме) (рис. 2.82, г):

Параметрические стабилизаторы обычно используются при нагрузках от нескольких единиц до десятков миллиампер. Чаще всего они используются в качестве источников опорного напряжения в компенсационных регуляторах напряжения.

Компенсационные стабилизаторы

Это системы управления с замкнутым контуром. Типичными компонентами компенсационного регулятора являются источник опорного напряжения (ION), элемент сравнения и усиления (CUE) и регулирующий элемент (RE).

Напряжение на выходе стабилизатора или какой-то его части постоянно сравнивается с опорным напряжением.

В зависимости от их соотношения, сравнивающий и усиливающий элемент формирует управляющий сигнал для регулирующего элемента, который изменяет свой режим работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.

26. Параметрический стабилизатор напряжения. Для новичков.

В качестве ИОН обычно используется электронная схема на основе стабилизатора, в качестве ПИ часто используется операционный усилитель, а в качестве РЭ — биполярный транзистор или полевой транзистор.

Компенсационные стабилизаторы

Регулирующий элемент обычно подключается последовательно с нагрузкой. В этом случае регулятор называется последовательным регулятором (рис. 2.83, а).

Иногда регулирующий элемент подключается параллельно нагрузке, и тогда регулятор называется параллельным регулятором (рис. 2.83, б. Для простоты ЭПС и ИОН здесь не показаны). В параллельном регуляторе используется балластный резистор Rb, подключенный последовательно с нагрузкой.

В зависимости от режима работы управляющего элемента стабилизаторы делятся на непрерывные и импульсные (ключевые, релейные).

В стабилизаторах непрерывного действия регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме, а в импульсных стабилизаторах — в импульсном.

Рассмотрим типичную концептуальную схему непрерывного регулятора (рис.

2.84, а).
Эта схема соответствует структурной схеме последовательного стабилизатора, упомянутой ранее. Для того чтобы проанализировать эту схему наиболее простым способом, основываясь на предположениях, рассмотренных при изучении операционного усилителя, давайте представим эту схему в другом виде. Схема питания операционного усилителя не будет показана для простоты чертежа.
Из схемы (рис. 2.84, б) видно, что элементы R2, R3, DA и VT построили неинвертирующий ОУ с выходным каскадом в виде эмиттерного усилителя на транзисторе VT, а входное напряжение на него является выходным напряжением параметрического стабилизатора напряжения на элементах R1 и VD. Согласно вышеприведенным предположениям, получаем:

Подставляя выражение для iR2 в предыдущее уравнение, получаем — цст/ R3- R2= цст — цв. Следовательно, цв = цст- ( 1 + R2/ R3)

Последнее выражение полностью совпадает с соответствующим выражением для неинвертирующего усилителя (входное напряжение равно цст).

Стоит отметить, что цепь обратной связи включает в себя два каскада: один на операционном усилителе, другой на транзисторе. Эта схема является убедительным примером, демонстрирующим преимущество общей отрицательной обратной связи над местной обратной связью.

§73. Стабилизаторы напряжения | Электротехника

В схемах стабилизации напряжения используют резисторы, полупроводниковые приборы или реакторы с линейной и нелинейной вольт-амперными характеристиками. Если включить линейный элемент, например реактор L1, последовательно с нагрузкой R_н, а нелинейный насыщающийся реактор L2 — параллельно ей (рис. 243), то при изменении входного напряжения U_вх в некоторых пределах выходное напряжение U_вых будет оставаться постоянным. Объясняется это тем что нелинейный реактор L2 работает в режиме насыщения и напряжение на его зажимах практически не изменяется при изменении проходящего по нему тока. Поэтому при изменении напряжения U_вх происходит перераспределение напряжений между последовательно включенными реакторами L1 и L2 и весь прирост напряжения U _вх приходится на линейный реактор L1.

Напряжение же на нелинейном реакторе, параллельно которому включена нагрузка R_н, будет стабилизированным в некоторых пределах, зависящих от вольт-амперной характеристики нелинейного реактора и пределов изменения напряжения U_вх. Такой стабилизатор напряжения называют ферромагнитным. Недостатками его являются низкий коэффициент мощности и значительные габаритные размеры стабилизатора.

Для уменьшения габаритных размеров стабилизатор выполняют с объединенной магнитной системой, а для повышения коэффициента мощности параллельно нелинейному реактору включают конденсатор С (рис. 244, а). Такой стабилизатор называют

феррорезонансным. Первичная обмотка 3 стабилизатора, на которую подается напряжение U_вх, расположена на участке 2 магнитопровода, по которому проходит магнитный поток Ф₂. Этот участок имеет большое поперечное сечение, вследствие чего он находится в ненасыщенном состоянии. Вторичная обмотка 4, к которой подключается нагрузка R_н, расположена на участке 5 магнитопровода с малым поперечным сечением и, следовательно, находится в насыщенном состоянии. Поэтому при изменении напряжения U_вх и магнитного потока Ф

2 магнитный поток Ф₃ и индуцируемая в обмотке 4 э. д. с. изменяются незначительно. Так же незначительно изменяется и выходное напряжение U_вых. При увеличении

Рис. 243. Принципиальная схема стабилизатора напряжения на реакторах

Рис. 244. Схемы феррорезонансного стабилизатора напряжения

потока Ф₂ та его часть, которая не может проходить по участку 5, замыкается в виде потока Ф₁ через магнитный шунт 1.

При подаче на обмотку 2 синусоидального напряжения U_вх напряжение U_вых будет несинусоидальным. Поток Ф₁ проходит через магнитный шунт только в те моменты времени, когда поток Ф

2 приближается к амплитудному значению и участок 5 переходит в режим насыщения. Чтобы повысить точность стабилизации напряжения, на части 2 магнитопровода стабилизатора размещают компенсационную обмотку 6 (рис. 244,б), включенную в цепь нагрузки последовательно с вторичной обмоткой 4, но так, чтобы индуцируемые в них э. д. с. были противоположны по фазе. В результате этого напряжение U_выx определяется разностью э. д. с. во вторичной и компенсационной обмотках. При увеличении напряжения U_вх и потока Ф₂ напряжение U_выx поддерживается постоянным не только из-за малого изменения потока Ф ₂ как в стабилизаторе (см. рис. 244, а), а также благодаря возрастанию э. д. с. в компенсационной обмотке 6.

Промышленность выпускает феррорезонансные стабилизаторы напряжения мощностью от 100 Вт до 8 кВт. Эффективность стабилизации характеризуется коэффициентом стабилизации, показывающим, во сколько раз уменьшается относительное изменение выходного напряжения ?U_вых/U_вых по сравнению с относительным изменением входного напряжения ?U_вх/U_вх.

Регуляторы напряжения, схема регулятора напряжения, линейный регулятор напряжения

Показать только в наличии

Успешно стабилизируйте цепь с помощью высококачественного регулятора напряжения.

Это неотъемлемая часть большинства повседневных продуктов и систем, использующих электрическую цепь. На самом деле в большинстве случаев необходимо несколько таких регуляторов напряжения.

Если вы ищете определенный регулятор напряжения 5 В или 12 В или вам нужен автоматический регулятор напряжения для работы, над которой вы работаете, просмотрите ассортимент здесь, на сайте RS. У нас есть продукция от ведущих производителей отрасли, и каждый регулятор изготовлен в соответствии с высочайшими стандартами.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о регуляторах напряжения и их использовании.

Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения представляет собой интегральную схему (ИС), которая используется для создания и поддержания постоянного выходного напряжения. Они делают это, беря входное напряжение и преобразовывая его в фиксированное выходное напряжение. Это выходное напряжение остается постоянным независимо от любых изменений, которые вносятся во входные параметры или условия нагрузки. Это означает, что регулятор будет поддерживать выход, на котором он установлен.

Регуляторы напряжения используются по двум причинам. Первый заключается в регулировании или, в некоторых случаях, изменении выходного напряжения в цепи. Во-вторых, поддерживать постоянное выходное напряжение при требуемом токе.

Как работают регуляторы напряжения?

Для поддержания выходного напряжения регуляторы сравнивают это выходное напряжение с точным эталонным напряжением. Это сравнение используется для настройки пропускного устройства, которое управляет и поддерживает объем вывода. Этот процесс контролирует и поддерживает напряжение, проходящее через цепь в точках, где расположены регуляторы напряжения.

Зная, какое входное и выходное напряжение вам нужно, вы сможете решить, какой тип регулятора вам нужен. Это либо понижающие стабилизаторы, выходное напряжение которых ниже входного, либо повышающие, когда выходное напряжение выше входного.

Наиболее распространенным типом регулятора напряжения является понижающий, т. е. требующий, чтобы выходное напряжение было меньше входного напряжения. Например, если ваш регулятор напряжения на входе 12 В, а на выходе 5 В, ваш регулятор напряжения является типичной установкой.

Какие существуют типы регуляторов напряжения?

Существует два типа регуляторов напряжения, о которых следует знать:

• Линейные регуляторы напряжения

Идеально подходят для тех, кто хочет понизить напряжение. Они являются экономичным вариантом, но при этом бесшумны, что делает их популярным выбором.

• Импульсные регуляторы

Используются как для повышения, так и для понижения напряжения и обеспечивают высокую энергоэффективность, поэтому они широко распространены среди тех, кто работает с усовершенствованными схемами.

Где используются регуляторы напряжения?

Если питание не может работать от напряжения батареи или внешнего адаптера переменного/постоянного тока, необходимы регуляторы напряжения. Они являются ключевым компонентом электрических цепей, которым требуется определенное входное и выходное напряжение. Входное и выходное напряжение, а также выходной ток являются ключевыми параметрами при выборе регулятора напряжения.

Они используются во многих повседневных приложениях, а также в промышленных условиях. Их можно найти в компьютерах, зарядных устройствах и автомобильных приложениях, как правило, в автомобильном генераторе. В более промышленных масштабах регуляторы напряжения используются на электростанциях в ситуациях, когда схема управляет выходной мощностью установки.

Почему именно RS для ваших регуляторов напряжения?

В RS мы предлагаем широкий выбор регуляторов напряжения, предназначенных для стабилизации цепи. Вы обнаружите, что мы являемся ведущим авторизованным дистрибьютором в Северной Америке и предлагаем продукцию известных производителей, включая Microchip Technology Inc., ON Semiconductor и NTE Electronics.

Если у вас возникнут вопросы, наша команда всегда готова помочь. Свяжитесь с нами, и мы расскажем вам о продуктах. Вы также можете получить совет в нашем экспертном центре контента.

Контроллеры широтно-импульсной модуляции

(60 результатов)

Импульсные регуляторы напряжения

(144 результатов)

Линейные регуляторы напряжения

(382 результатов)

Регуляторы с малым падением напряжения

(1599 результатов)

Источники опорного напряжения

(78 результатов)

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

NTE Electronics, Inc.
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, выход положительного напряжения, TO-220, VO 5V, Regline 7mV

Производитель Деталь №: NTE960

RS Stk №: 70215297

В наличии: 49

+1 1,59 доллара США / шт.

+50 1,50 доллара США / шт.

+100 1,44 доллара США / шт.

+250 1,36 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

NTE Electronics, Inc.
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, выход положительного напряжения, TO-220, VO 12V, Regline 13mV

Производитель Деталь №: NTE966

RS Stk №: 70215309

В наличии: 259

+1 1,53 доллара США / шт.

+50 1,44 доллара США / шт.

+100 1,38 доллара США / шт.

+250 1,30 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

ПО Полупроводник
Одиночный линейный регулятор напряжения 700 мА 5 В 3-контактный TO-220

Производитель Деталь №: MC78M05CTG

RS Stk №: 70099969

В наличии: 2

+1 0,54 доллара США / шт.

+25 0,50 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

ПО Полупроводник
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, выход положительного напряжения, TO-92, VS 40 В, VO 1,2–37 В

Производитель Деталь №: LM317LZG

RS Stk №: 70099595

В наличии: 211

+1 0,59 доллара США / шт.

+10 0,50 доллара США / шт.

+50 0,48 доллара США / шт.

+100 0,46 доллара США / шт.

больше

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

ПО Полупроводник
Одиночный линейный регулятор напряжения 700 мА 12 В 3-контактный TO-220

Производитель Деталь №: MC78M12CTG

RS Stk №: 70099971

В наличии: 7

+1 0,49164 $ / шт.

+25 0,46071 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

NTE Electronics, Inc.
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, выход положительного напряжения, TO-220, PD 20 Вт, VO 37 В

Производитель Номер по каталогу: NTE956

Номер по каталогу RS: 70215851

В наличии: 14

+1 2,33 доллара США / шт.

+50 2,22 доллара США / шт.

+100 2,12 доллара США / шт.

+250 $2.00 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, LDO, TO-220, IS 80 мкА, PD 508 мВт, VO 3,3 В, Vn 260 нВ/мкГц

Производитель Деталь №: TC1262-3.3VAB

RS Stk №: 70046520

В наличии: 6

+1 2,32 доллара США / шт.

+10 $2,09 / шт.

+25 1,78 доллара США / шт.

+100 1,67 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

ПО Полупроводник
Одиночный линейный регулятор напряжения 100 мА 12 В 3-контактный TO-92

Производитель Деталь №: MC78L12ACPG

RS Stk №: 70099966

В наличии: 4

+1 0,49696 долларов США / шт.

+25 0,49196 долларов США / шт.

+100 0,48686 $ / шт.

+250 0,48209 $ / шт.

больше

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
3 Стационарный/регулируемый регулятор высокого входного напряжения To-220

Производитель Деталь №: LR645N5-G

RS Stk №: 70431603

В наличии: 88

+1 $3,47 / шт.

+10 2,77 доллара США / шт.

+25 2,68 доллара США / шт.

+100 2,58 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
Опорное напряжение серии Microchip 2,5 В 1% 7 В макс. 3-контактный ТО-92

Производитель Номер по каталогу: MCP1525-I/TO

Номер по каталогу RS: 70045389

В наличии: 2293

+1 2,91 доллара США / шт.

+10 2,41 доллара США / шт.

+25 2,02 доллара США / шт.

+100 1,75 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Текнолоджи Инк.
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, LDO, TO-92, PD 644 мВт, VO 3,3 В, Regline +/-0,75%/В

Производитель Деталь №: MCP1700-3302E/TO

Номер по каталогу RS: 70046116

В наличии: 1926 г.

+1 1,02 доллара США / шт.

+10 0,88 доллара США / шт.

+25 0,83 доллара США / шт.

+100 0,81 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
Pwr Sply Func, опорное напряжение, TO-92, PD 140 мВт, VO 4,096 В, Regline 350 мкВ/В, VI 5,5 В

Производитель Деталь №: MCP1541-I/TO

Номер по каталогу RS: 70045390

В наличии: 1001

+1 2,94 доллара США / шт.

+10 2,42 доллара США / шт.

+25 2,03 доллара США / шт.

+100 1,70 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, LDO, SOT-89, PD 1,635 Вт, VO 5V, Regline +/-0,75%/В

Производитель Деталь №: MCP1700T-5002E/MB

Номер по каталогу RS: 70045393

В наличии: 482

+1 0,90 доллара США / шт.

+10 0,87 доллара США / шт.

+25 0,84 доллара США / шт.

+100 0,79 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
Pwr Sply Func, опорное напряжение, SOT-23, PD 140 мВт, VO 4,096 В, Regline 350 мкВ/В

Производитель № по каталогу: MCP1541T-I/TT

Номер по каталогу RS: 70046112

В наличии: 2990

+1 1,58 доллара США / шт.

+5 1,50 доллара США / шт.

+3000 1,43 доллара США / шт.

+150000 1,41 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
Pwr Sply Func, Regulator, Buck, DC-DC, MSOP, VO 5,5 В, Regline 0,1%/В, Regload 1,5%

Производитель Деталь №: MCP1601-I/MS

Номер по каталогу RS: 70046113

В наличии: 30

+1 2,40 доллара США / шт.

+10 2,39 доллара США / шт.

+25 2,34 доллара США / шт.

+100 2,26 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
Pwr Sply Func, регулятор напряжения, LDO, SOT-23, PD 3690,6 мВт, VO 3,3 В, реглайн +/- 0,75%/В

Производитель Деталь №: MCP1700T-3302E/TT

Номер по каталогу RS: 70046119

В наличии: 3000

1 1,15 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
ОЦЕНОЧНАЯ ПЛАТА ЛИНЕЙНОГО РЕГУЛЯТОРА TC1016/17 LDO

Производитель Деталь №: TC1016/17EV

Номер по каталогу RS: 70046628

В наличии: 1

+1 $53,28324 / шт.

+2 52,21798 долларов США / шт.

+5 50,61908 долларов США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Микрочип Технология Инк
LOW IQ 250MA LDO, VIN 16V MAX, VOUT = 2.8V, 3 SOT-223 4.4MM TUBE

Производитель Деталь №: MCP1703-2802E/DB

Номер по каталогу RS: 70047303

В наличии: 68

+1 2,62 доллара США / шт.

+10 2,47 доллара США / шт.

+25 2,17 доллара США / шт.

+100 2,04 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

ПО Полупроводник
Одиночный линейный регулятор напряжения 100 мА 5 В 3-контактный TO-92

Производитель Деталь №: MC78L05ACPG

RS Stk №: 70099964

В наличии: 130

+1 0,50006 долларов США / шт.

+100 0,49503 $ / шт.

+250 0,49015 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

NTE Electronics, Inc.
РЕГУЛЯТОР IC-NEG VLTG

Производитель Деталь №: NTE965

RS Stk №: 70215664

В наличии: 3

1 3,52 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Показано 20 из 2263 результатов

Роль линейной электроники в регулировании напряжения | Блог Advanced PCB Design

Ключевые выводы

• Цепь регулирования напряжения состоит из проходного элемента, опорного напряжения, цепи обратной связи и цепи управления.

• Когда проходной элемент работает в любой точке активной области, регулирование напряжения является применением линейной электроники. Такие регуляторы напряжения называются линейными регуляторами напряжения.

• Переменная проводимость проходного элемента используется для регулирования напряжения при линейном регулировании напряжения.

 

Пропускной элемент линейных регуляторов напряжения работает в линейной области

Существует два типа регуляторов, используемых для подачи постоянного напряжения в цепь: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения. Линейные регуляторы напряжения имеют проходной элемент, работающий как линейный электронный компонент. Такие факторы, как рассеивание тепла, неэффективность, высокие рабочие температуры и большие радиаторы, ограничивают применение линейной электроники в схемах регулирования напряжения. В этой статье мы узнаем почему, обсуждая характеристики и области применения линейного регулятора напряжения.

Регулирование напряжения источника питания

Широкий спектр приложений, таких как промышленные коммунальные услуги, бытовая техника, портативные устройства и системы связи, требуют источников питания. Источником питания для этих приложений является постоянное напряжение постоянного тока, которое получается путем выпрямления сети переменного тока. Выпрямленное переменное напряжение пульсирует, поэтому необходимо использовать фильтры для сглаживания напряжения питания.

Решения по источникам питания в современных конструкциях часто требуются для поддержания или регулирования постоянного выходного напряжения, независимо от изменений в сети переменного тока или изменений нагрузки. Регуляторы напряжения интегрированы с комбинацией выпрямитель-фильтр для обеспечения постоянной мощности постоянного тока. Как правило, схема регулирования напряжения содержит проходной элемент, опорное напряжение, цепь обратной связи и цепь управления. Основная функция схемы регулирования напряжения заключается в обнаружении отклонения выходного напряжения постоянного тока от опорного напряжения. Разница между выходным напряжением постоянного тока и опорным напряжением формирует ошибку. В зависимости от ошибки вырабатывается управляющий сигнал для управления проходным элементом, так что выходное постоянное напряжение остается постоянным на всем протяжении.

Проходные элементы в регуляторах напряжения

Проходные элементы в регуляторах напряжения представляют собой полупроводниковые устройства, такие как BJT или MOSFET. Проходной элемент может работать в активной области или области переключения. Когда проходной элемент работает в любой точке активной области, регулирование напряжения является применением линейной электроники. Такие регуляторы напряжения называются линейными регуляторами напряжения. Проходной элемент работает в области насыщения как замкнутый переключатель, а в области отсечки — как разомкнутый переключатель для обеспечения регулирования напряжения. Интересно отметить, что проходной элемент, работающий как переключатель, образует импульсный регулятор напряжения.

Давайте рассмотрим характеристики линейных регуляторов напряжения и области их применения.

Линейные регуляторы напряжения

Проектирование системы управления питанием может оказаться непростой задачей для инженеров-проектировщиков схем. Существует несколько факторов, таких как эффективность, размер, компактность, переходная характеристика, стоимость и точность, которые следует учитывать при выборе подходящей конструкции источника питания. В зависимости от применения решением может быть линейный регулятор напряжения или импульсный регулятор напряжения.

Линейные стабилизаторы напряжения используют MOSFET или BJT в качестве проходного элемента для поддержания постоянного выходного напряжения. Переменная проводимость проходного элемента используется для регулирования напряжения при линейном регулировании напряжения. Линейный регулятор действует как схема делителя напряжения, что возможно только за счет работы проходного элемента в активной области, иначе называемой омической областью или линейной областью.

 Существует два основных типа линейных регуляторов напряжения:

1. Серия линейных регуляторов напряжения: Когда проходной элемент подключается последовательно с нагрузкой, он образует последовательный линейный регулятор напряжения. В последовательном регуляторе напряжения падение напряжения на проходном элементе контролируется для регулирования напряжения нагрузки.

2. Шунтирующие линейные регуляторы напряжения: Шунтирующие линейные регуляторы напряжения — это регуляторы, в которых проходной элемент расположен параллельно нагрузке. Ток через проходной элемент регулируется для поддержания постоянного напряжения в шунтирующих линейных регуляторах напряжения.

Характеристики линейных регуляторов напряжения

Линейные регуляторы напряжения доступны в виде высокоинтегрированных схем, таких как ИС 7805, 7812, 7915, LM 317, LM309 и LM 2940. Существует три основных конструкции линейных регуляторов напряжения, основанные на минимальном напряжении. падение, необходимое на стабилизаторе для поддержания постоянного выходного напряжения. Классификация:

1. Стандартный регулятор: Проходная жалоба в стандартном регуляторе представляет собой пару Дарлингтона NPN.
2. Регулятор с малым падением напряжения (LDO): В стабилизаторах LDO имеется один транзистор.
3. Квази-LDO-регулятор: Комбинация транзисторов PNP и NPN образует проходной элемент в квази-LDO-регуляторе.

Линейные стабилизаторы могут выдавать стабильное напряжение практически без шума. Эти стабилизаторы лучше всего подходят для приложений мощностью менее 20 Вт. ИС линейных стабилизаторов напряжения упрощают конструкцию с минимальными требованиями к внешним компонентам, таким как резисторы и конденсаторы. Однако несколько характеристик этих регуляторов ограничивают их применение:

• Предлагают очень низкую эффективность порядка 20-60%.

• Работа проходного элемента в линейном режиме вызывает чрезмерное рассеивание мощности и нагрев.

• Может использоваться только в качестве понижающего регулятора напряжения.

• Трансформаторы частоты сети

  используются для линейного регулирования напряжения и увеличивают размер и вес системы.

В приложениях с ограниченным пространством линейные регуляторы напряжения на основе электроники следует заменить импульсными стабилизаторами. Использование высокочастотных трансформаторов уменьшает пространство на печатной плате, занимаемое импульсными регуляторами, больше, чем линейные регуляторы. Кроме того, импульсные стабилизаторы напряжения обладают высокой эффективностью и имеют возможность повышать и понижать напряжение.

Независимо от типа регулирования программное обеспечение Cadence для проектирования и анализа печатных плат может помочь вам в разработке регуляторов напряжения. Ведущие поставщики электроники полагаются на продукты Cadence для оптимизации потребностей в мощности, пространстве и энергии для широкого спектра рыночных приложений. Если вы хотите узнать больше о наших инновационных решениях, поговорите с нашей командой экспертов или подпишитесь на наш канал YouTube.

Свяжитесь с нами

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.