Стабилизатор напряжения схема: Стабилизатор напряжения — устройство, принцип работы, виды, применение

Содержание

Принцип работы и типовые схемы компенсационных стабилизаторов напряжения на транзисторах

Наиболее широкое практическое применение находят компенсационные последовательные стабилизаторы напряжения. Типовая схема такого стабилизатора приведена на рис. 1. В зависимости от величины тока нагрузки регулирующий транзистор может быть составным (как показано на рис. 1) или одиночным.

Основными недостатками типовой схемы являются низкий коэффициент стабилизации и довольно большие пульсации на выходе стабилизатора.

Последнее особенно сильно проявляется при больших токах нагрузки. Это объясняется тем, что база регулирующего транзистора питается от нестабилизированного источника. Увеличение емкости конденсатора C1 уменьшает пульсации лишь тогда, когда эта емкость будет равна не скольким тысячам мкф, что практически трудно реализовать.

Качество стабилизатора существенно улучшится, если базовую цепь регулирующего транзистора питать от стабилизированного источника или источника с малым напряжением пульсаций переменного тока.

Ниже рассматривается несколько вариантов улучшения стабилизатора по этому принципу.

На рис. 2 приведена схема стабилизатора со сглаживающим фильтром в базовой цени регулирующего транзистора. В этом стабилизаторе резистор R5 заменен двумя — R5`R5″ добавлен конденсатор С2. Так как ток, протекающий через этот фильтр, весьма мал, то даже при емкости С2 в несколько десятков мкФ пульсации на базе регулирующего транзистора, а следовательно, и на выходе стабилизатора существенно уменьшаются. Следует иметь в виду, что сумма сопротивлений резисторов R5` и R5″ должна быть равна сопротивлению резистора R5 на схеме рис. 1.

В стабилизаторе, схема которого показана на рис. 3, для питания цепей баз регулирующего транзистора и транзистора усилителя обратной связи применен стабилизирующий трехполюсник. Этот стабилизатор позволяет отказаться от применения составного регулирующего транзистора при значительных токах нагрузки. В стабилизирующем трехполюснике используется n-р-n транзистор, напряжение на базе которого стабилизировано с помощью диода Д2.

В качестве диода Д2 могут быть использованы кремниевые стабилитроны, которые имеют напряжение стабилизации в прямом направлении порядка 0,5В. Поскольку напряжение перехода база — эмиттер транзистора стабилизировано, ток Iк2, коллектора транзистора Т2 не меняется при изменении входного напряжения Uвх и при наличии пульсаций на входе.

Базовые цепи регулирующего транзистора и транзистора усилителя обратной связи в стабилизаторе, схема которого дана на рис. 4, питаются от стабилизированного источника. При больших токах нагрузки мощность рассеяния на регулирующем транзисторе этого стабилизатора резко увеличивается. Поэтому применение его целесообразно лишь при сравнительно небольших токах нагрузки (до 0,3—0,5A).

На рис. 5 изображена схема стабилизатора, качество работы которого улучшено применением транзистора Т2 типа n-р-n взамен р-n-р в стабилизаторе по схеме рис. 1 и изменением места включения опорного стабилитрона. Нетрудно видеть, что колебания входного напряжения поступают на эмиттерные переходы всех транзисторов только через достаточно большие сопротивления коллекторных переходов, и таким образом, дестабилизирующее влияние источника питания на стабилизатор существенно уменьшается.

 


 

В стабилизаторе, схема которого приведена на рис. 6, применены регулирующий и усилительный транзисторы разных типов проводимости. Особенностью стабилизатора является то, что регулирующий транзистор подключен к положительному полюсу стабилизируемого напряжения. Так как коллекторный ток усилительного транзистора и базовый ток регулирующего транзистора направлены согласованно, отпадает необходимость в специальном нагрузочном резисторе и источнике вспомогательного напряжения, а также значительно упрощается согласование режимов транзисторов. Роль нагрузки усилительного каскада здесь играет весьма значительное по величине сопротивление коллекторного перехода регулирующего транзистора. При выполнении стабилизатора по этой схеме можно обойтись без применения в регулирующем элементе составного транзистора до токов нагрузки 300—500 мА.

Все стабилизаторы напряжения, описанные в статье, испытывались при токе нагрузки Iн—300 мА и выходном напряжении Uн=15 в. Во время испытаний стабилизаторы питались от выпрямителя, собранного по мостовой схеме без сглаживающего фильтра.

В заключение следует отметить, что коэффициент стабилизации всех схем, приведенных выше, можно повысить увеличением доли выходного напряжения, действующей на усилитель обратной связи стабилизатора. С этой целью необходимо увеличивать значение коэффициента n=R2/R1+R2 (для схемы рис. 1), что возможно путем выбора опорного напряжения, близкого к значению Uн. Другим путем является замена резистора R1 (см. рис. 1) таким стабилитроном (показан пунктиром), чтобы Uст. Д1+Uст.Д2≈Uн. Такая замена позволяет увеличить коэффициент стабилизации стабилизатора по схеме рис. 1 с 20 до 50.

 

 

Ознакомиться с основными характеристиками и цоколевкой интегральных микросхем стабилизаторов напряжения можно на страницах нашего сайта:

Справочная информация по интегральным стабилизаторам напряжения AN серии
Справочная информация по интегральным стабилизаторам напряжения MC серии
Справочная информация по интегральным стабилизаторам напряжения LM серии

Схема стабилизатора напряжения сети 220В » Паятель.

Ру
Стабилизатор представляет собой сетевой автотрансформатор, отводы обмотки которого переключаются автоматически в зависимости от величины напряжения в электросети. Стабилизатор позволяет поддерживать выходное напряжение на уровне 220V при изменении входного от 180 до 270 V. Точность стабилизации 10V. Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схему автотрансформатора).


Схема управления показана на рисунке 1. Роль измерителя напряжения возложена на поликомпараторную микросхему с линейной индикацией напряжения, — А1 (LM3914).

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. У этого трансформатора есть две вторичные обмотки, по 12V на каждой, имеющие один общий вывод (или одна обмотка на 24V с отводом от середины).

Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения питающего напряжения. Напряжение с конденсатора С1 поступает на цепь питания микросхемы А1 и светодиодов оптопар Н1.

1-Н9.1. А так же, он служит для получения образцовых стабильных напряжений минимальной и максимальной отметки шкалы.

Для их получения используется параметрический стабилизатор на VD3 и R1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 — верхнее значение, резистором R3 — нижнее).

Измеряемое напряжение берется с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напряжения от номинального значения В процессе налаживания резистор R5 предварительно устанавливают в среднее положение, а резистор R3 в нижнее по схеме.

Затем, на первичную обмотку Т1 от автотрансформатора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключенный к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить обычные светодиоды).

Затем входное переменное напряжение уменьшают до 190V и резистором R3 выводят шкалу на значение когда горит светодиод, подключенный к выводу 18 А1.

Если вышеуказанные настройки сделать не удается, нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путем последовательных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микросхемы А1.

Рис.2
Всего получается девять пороговых значений, — 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V. Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР.

Корпус трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных измерений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые, в дальнейшем переключают при помощи симисторных ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9.

Оптопары подключены так, что при снижении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на очередные 10V) отвод автотрансформатора. И наоборот, — увеличение показаний микросхемы А1 приводит к переключению на понижающий отвод автотрансформатора.

Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симисторные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VT1 и VT2 (рис. 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение переходных процессов в схеме после включения. Эта схема задерживает подключение светодиодов оптопар к питанию.

Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914. Трансформатор Т1 — малогабаритный китайский трансформатор типа TLG, на первичное напряжение 220V и два вторичных по 12V (12-0-12V) и ток 300mA.

Можно использовать и другой аналогичный трансформатор.

Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно. Симисторы можно использовать другие, — все зависит от мощности нагрузки. Можно даже использовать в качестве элементов коммутации электромагнитные реле.

Сделав другие настройки резисторами R2, R3, R5 (рис. 1) и, соответственно, другие отводы Т2 (рис. 2) можно изменить шаг переключения напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения и тока

4.4. Стабилизаторы постоянного напряжения и тока

 

Для питания низковольтных устройств широко используются полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения. Стабилизаторы делятся на два основных класса: параллельного и последовательного типов. Наибольшее распространение получили стабилизаторы последовательного типа.

К основным параметрам стабилизаторов напряжения относятся: выходное сопротивление, коэффициент стабилизации, коэффициент полезного действия стабилизатора.

Выходное сопротивление стабилизатора напряжения равно отношению изменения выходного напряжения к соответствующему изменению тока нагрузки.

Коэффициент стабилизации равен отношению относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного напряжения:

Коэффициент полезного действия – это отношение номинальной мощности в нагрузке к номинальной входной мощности.

На рисунке 4.18 приведена схема параметрического стабилизатора постоянного напряжения. Рассмотрим случай идеального стабилитрона. Рабочая ветвь вольтамперной характеристики идеального стабилитрона может быть представлена в виде двух отрезков прямых. Дифференциальное сопротивление такого стабилитрона равно бесконечности при напряжениях меньших напряжения стабилизации и равно нулю при напряжении равном напряжению стабилизации. На рисунке 4.19а показана зависимость выходного напряжения параметрического стабилизатора напряжения с идеальным стабилитроном от напряжения, подаваемого на вход стабилизатора. На рисунке 4.19б показана зависимость выходного напряжения этого же стабилизатора от силы тока нагрузки. Пунктиром показана зависимость выходного напряжения этого стабилизатора от тока нагрузки при отключенном стабилитроне.

На рисунке 4.20 приведена схема компенсационного стабилизатора постоянного напряжения. Рассмотрим принцип работы этого стабилизатора напряжения как системы автоматического регулирования. Учтем, что при входных напряжениях, которые больше напряжения стабилизации стабилитрона VD1, напряжение на стабилитроне не зависит от входного напряжения. Нестабильность выходного напряжения может быть обусловлена как изменением сопротивления нагрузки, так и изменением входного напряжения.

Предположим, что сопротивление нагрузки не изменяется, а входное напряжение увеличивается (уменьшается). Если бы никаких изменений с транзистором VT1 не происходило, то напряжение на нагрузке Rн увеличилось (уменьшилось) бы. Напряжение на стабилитроне равно сумме напряжения на переходе база-эмиттер транзистора и напряжения на нагрузке.  При увеличении   напряжения на нагрузке напряжение база-эмиттер транзистора уменьшается.  В результате ток коллектора транзистора уменьшается и напряжение на нагрузке уменьшается, стремясь к своему первоначальному значению (никогда его не достигая).

Теперь рассмотрим случай, когда входное напряжение неизменно, а изменяется сопротивление нагрузки. Пусть сопротивление нагрузки уменьшается. Если бы при этом не происходило никаких изменений с транзистором, то напряжение на нагрузке уменьшилось бы. Уменьшение напряжения на нагрузке при неизменном напряжении на стабилитроне приведет к увеличению напряжения база-эмиттер транзистора VT1, в результате чего увеличится ток коллектора и напряжение на нагрузке тоже будет увеличиваться. Своего первоначального значения напряжение на нагрузке, конечно, не достигнет.

На рисунке 4. 21 приведена схема компенсационного стабилизатора постоянного напряжения, в котором имеется возможность плавно регулировать величину выходного напряжения. Однако в таком стабилизаторе напряжения выходное напряжения будет изменяться при изменении сопротивления нагрузки. Это обусловлено тем, что при изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока, протекающего через верхнюю часть переменного резистора R2. Существенно уменьшить влияние сопротивления нагрузки на выходное напряжение позволяет стабилизатор, собранный по схеме рисунка 4.22.

 Стабилизатор, собранный по схеме рисунка 4.23, имеет электронный предохранитель, ток срабатывания которого регулируется резистором R2. После устранения короткого замыкания в нагрузке, или перегрузки по току предохранитель возвращают в рабочее состояние с помощью кнопки Sb1. Светодиод HL1 является индикатором срабатывания предохранителя.  Если ток нагрузки превысит номинальный ток срабатывания предохранителя, то начнет увеличиваться напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT2. Транзистор VT1 начнет открываться, закрывая транзистор VT2. Транзисторы VT1, VT2 будут переходить из одного состояния в другое лавинообразно, подгоняя друг друга. При срабатывании электронного предохранителя ток короткого замыкания в нагрузке  очень мал, так как он протекает через резисторы R5, R8, а транзистор VT2 закрыт. Наличие конденсатора С1 позволяет нажимать кнопку Sb1 даже при коротком замыкании в нагрузке. Резистор R1 обеспечивает разрядку конденсатора C1. При отсутствии электронного предохранителя и коротком замыкании в нагрузке очень велика вероятность выхода из строя транзисторов VT3, VT4.

Имеется достаточно широкий ассортимент микросхемных стабилизаторов напряжения. На рисунке 4.24а приведена схема стабилизатора напряжения на микросхеме КР142ЕН12А. Микросхемы КР142ЕН12А и КР142ЕН12Б представляют собой регулируемые стабилизаторы напряжения компенсационного типа с защитой от короткого замыкания. Масса микросхемы не более 2,5г. Вид микросхемы показан на рисунке 4.24б. Внешний делитель напряжения на резисторах R1, R2 позволяет регулировать выходное напряжение от 1,3 до 37В. Максимально допустимое входное напряжение 45В, выходное напряжение 37В, ток нагрузки 1А. Максимальная мощность, рассеиваемая микросхемой без теплоотвода, при температуре окружающей среды от -10°С до +40°С равна 1Вт. Мощность, рассеиваемая микросхемой с теплоотводом, не должна превышать 10 Вт. Микросхема имеет защиту от перегрузки по выходному току.

На рисунке 4.25 показана схема стабилизатора тока на биполярном транзисторе, а на рисунке 4.26 – на полевом транзисторе. Резистор R3 и стабилитрон VD1 образуют параметрический стабилизатор постоянного напряжения.

Рассмотрим принцип работы стабилизатора тока. К нестабильности тока через нагрузку может приводить как изменение сопротивления нагрузки, так и изменение входного напряжения. Предположим, что сопротивление нагрузки остается неизменным, а увеличивается входное напряжение. Если бы никаких изменений не происходило с транзистором, то ток через Rн увеличился бы. В результате этого увеличится ток, протекающий через резисторы R1, R2, а, следовательно, и напряжение на этих резисторах. Напряжение на стабилитроне равно сумме напряжений на резисторах R1, R2 и на переходе база-эмиттер транзистора (переход база-эмиттер транзистора включен в прямом направлении). Напряжение на стабилитроне при изменении входного напряжения остается практически неизменным, значит, напряжение на переходе база-эмиттер транзистора уменьшится и увеличится сопротивление между выводами эмиттер-коллектор транзистора. Ток, протекающий через коллектор-эмиттер транзистора и резистор нагрузки, будет уменьшаться, стремясь к своему первоначальному значению. Таким образом, будет обеспечиваться стабилизация тока.

Пусть теперь остается неизменным входное напряжение, а увеличивается  сопротивление нагрузки. Если бы никаких изменений в этом случае не происходило с транзистором, то ток нагрузки уменьшился бы. При уменьшении тока нагрузки уменьшится ток, протекающий через резисторы R1, R2 и напряжение на этих резисторах уменьшится. В результате увеличится напряжение между базой и эмиттером транзистора и ток коллектора транзистора увеличится. Ток нагрузки будет стремиться к своему первоначальному значению, никогда его не достигая. Для увеличения стабильности тока в качестве транзистора VT1 используют составной транзистор.

Очень простыми получаются стабилизаторы постоянного тока с использованием полевых транзисторов (рис. 4.26). Ток нагрузки протекает через резистор R1. Ток, протекающий в цепи: плюс источника, сток-затвор полевого транзистора, резистор Rн, минус источника питания, очень мал, так как переход сток – затвор транзистора смещен в обратном направлении. Напряжение на резисторе R1 имеет полярность плюс слева, минус справа. Потенциал затвора равен потенциалу правого вывода резистора R1, следовательно, потенциал затвора относительно истока будет отрицательным. При уменьшении сопротивления нагрузки ток через резистор R1 стремится увеличиться, в результате чего потенциал затвора относительно истока становится более отрицательным и транзистор закрывается в большей степени. При большем закрытии транзистора VT1 ток через нагрузку уменьшается, стремясь к своему первоначальному значению.

 

Стабилизаторы напряжения — Теоретические материалы — Теория

Стабилизатором напряжения (СТН) называют устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Другими словами, стабилизатор напряжения — это устройство, на выходе которого напряжение остается неизменным при воздействии дестабилизирующих факторов.

Стабилизаторы бывают параметрические (ПСН) и компенсационные (КСН). Параметрический стабилизатор наиболее простой. Его работа основана на свойствах полупроводникового диода, а точнее на одной из его разновидностей — стабилитрона. Типичная наипростейшая схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 1.

Рис. 1 — Параметрический стабилизатор напряжения

В стабилитронах используется явление электрического лавинного пробоя. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод напряжение изменяется на нем очень незначительно. Входное напряжение через ограничительный резик Rбал подводится к параллельно включенным стабилитрону и сопротивлению нагрузки. Поскольку напряжение на стабилитроне меняется незначительно, то и на нагрузке оно будет иметь тот же характер. При увеличении входного напряжения практически все изменение Uвх передается на Rбал, что приводит к увеличению тока в нем. Увеличение этого тока происходит за счет увеличения тока стабилизации при почти неизменном токе нагрузки. Другими словами, все изменение входного напряжения поглощается в ограничительном (балластном) резике.

Часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника гуляет (т. е. нестабильно), а сопротивление нагрузки постоянно. Для нормального режима стабилизации сопротивление резика Rогр должно иметь определенное значение. Если напряжение Uвх гуляет от Umin до Umax, то для расчета Rогр можно воспользоваться формулой:

Rогр = (Uвх.ср — Uст)/(Iср + Iн),

где Uвх.ср = 0.5(Uвх.min + Uвх.max) — среднее значение напряжения источника, Iср. = 0.5(Imin + Imax) — средний ток стабилитрона, Iн = Uн/Rн — ток нагрузки. При изменении входного напряжения в ту или иную сторону будет изменяться ток стабилитрона, на напряжение на нем, следовательно и на нагрузке будет оставаться постоянным.

Коли все изменения напряжения источника гасятся в Rогр, то наибольшее изменение напряжения (Uвх. max — Uвх.min = ΔUвх) должно соответствовать наибольшему возможному изменению тока, при котором еще сохраняется стабилизация (Imax — Imin = ΔIст). Отсюда следует, что стабилизация будет осуществляться только при соблюдении условия:

ΔUвх ≦ ΔIстRогр

Бывает режим стабилизации, когда входное напряжение постоянно, а сопротивление нагрузки изменяется, т. е. гуляет от Rн.min до Rн.max. Для такого режима Rогр определяется по формуле:

Rогр = (Uвх — Uст)/(Iср + Iн.ср),

где Iн.ср = 0.5(Iн.min + Iн.max), причем Iн.min = Uст/Rн.max, а Iн.max = Uст/Rн.min.

Иногда необходимо получить такое напряжение, на которое стабилитрон не рассчитан. В этом случае применяют последовательное соединение стабилитронов. Тогда напряжение стабилизации будет соответствовать сумме напряжений стабилизаций последовательно включенных стабилитронов.

Помимо рассмотренной схемы применяют каскадное включение стабилитронов. Говоря проще, берут несколько вышерассмотренных схем и включают одну за другой. При этом напряжение стабилизации предыдущего стабилитрона должно быть больше, чем следующего. Такие схемы применяют для увеличения коэффициента стабилизации. Бывает еще и мостовая схема, называемая мостовой параметрический стабилизатор. Теоретически у такой схемы коэффициент стабилизации стремится к бесконечности (хотя в это верится с трудом).

К сожалению большой мощи с вышерассмотренной схемы не снять. Поэтому придумали ниже приведенную схемку, которая проста до безобразия.


Рис. 2 — Параметрический стабилизатор напряжения с усилителем мощности

Как видим, ничего сложного. Просто нагрузку воткнули через транзистор, включенный по схеме ОК, выполняющего роль усилителя мощности.

Ахтунг: Как-то один препод втулял на полном серьезе, что схема на рисунке 2 — компенсационный стабилизатор напряжения. Тогда меня чуть не вывернуло. Не ведитесь на такую фигню. Про КСН чуть ниже. Там и будет понятно отличие ПСН от КСН.

Такая схема при малых и средних токах нагрузки работает как стабилизатор, а при больших токах нагрузки — как транзисторный фильтр (если параллельно стабилитрону влепить кондер). Если параллельно стабилитрону влепить переменный (подстроечный) резик, то выходное напряжение становиться регулируемым. Можно также влепить параллельно нагрузке кондер. Кондеров вообще можно повтыкать несколько штук, не повредит. Для уменьшения высокочастотной (ВЧ) составляющей выходного напряжения параллельно нагрузке втыкают кондер емкостью 0,01…1 мкФ. Это касается любых источников питания. В умных книжках пишут, что кондер должен быть керамический, хотя и бумажные, слюдяные, пленочные и прочие работают ничтяково.

Тип транзистора в схеме на рисунке 2 выбирается из учета мощности нагрузки. Например, для питания усилка (особенно большой мощности), когда ток нагрузки велик, втыкают составной транзистор. Составной транзистор — это когда берут два (или больше) транзистора и коллектор или эмиттер одного подключают к базе другого, а оставшийся вывод первого транзистора соединяют с оставшимся выводом следующего. На рисунке ниже это намного понятнее:


Это составной транзистор

И это составной транзистор

Теперь ясно? Вся фишка в том, что у составного транзистора коэффициент передачи равен произведению коэффициентов передачи каждого транзистора. То есть берем два говяненьких транзистора с коэффициентом усиления, скажем, 100, делаем составной и получаем транзистор с коэффициентом передачи 10 000. Суть ясна?

Итак, для больших токов используют составные транзисторы, ну а для питания парочки микросхем подойдет транзистор средней и малой мощности. Даже 315-е работают вполне удовлетворительно.

Бывает ешчё куча всяких схем ПСН, но наиболее употребительные две вышерассмотренные. Ну понятно, наверное, чтобы получить напряжение обратной полярности, просто переворачиваем стабилитрон вверх ногами (на рис.1), а транзистор втыкаем другого типа проводимости (рис.2; был n-p-n, ставим p-n-p). Полярность кондеров тоже необходимо поменять, не забывая при этом поменять полярность входного напряжения.

Компенсационные стабилизаторы напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения (КСН) работает по иному принципу, нежели ПСН. Из названия видно, что КСН чего-то там компенсирует. В общем-то принцип действия КСН основан на изменении сопротивления регулирующего элемента в зависимости от управляющего сигнала. А вот и определение из книжки — КСН относятся к стабилизаторам непрерывного действия и представляют собой устройства автоматического регулирования, которые с заданной точностью поддерживают напряжение на нагрузке независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. КСН бывают последовательного и параллельного типа. Для рывка рассмотрим структурную схему типичного КСН последовательного типа.

Рис. 3 — КСН последовательного типа

РЭ — это регулирующий элемент, в качестве которого чаще всего используется транзистор ( биполярный или полевой), СУ — схема управления — собственно управляет работой РЭ. Иногда вместо СУ изображают усилитель постоянного тока (УПТ). Его задача — усилить сигнал рассогласования и подать его на РЭ. Д — делитель напряжения, ИОН — источник опорного напряжения. В качестве ИОН применяют схему параметрического стабилизатора. Источник опорного напряжения и делитель объединяют в так называемый измерительный элемент (ИЭ). Из-за включения РЭ последовательно с нагрузкой схема так и называется — последовательная.

Итак, источник опорного напряжения (ИОН) задает опорное напряжение, поступающее на вход СУ. С делителя часть выходного напряжения (соизмеримого с напряжением ИОН) также подается на вход схемы управления (СУ). В результате сравнения выходного напряжения (или его части) с опорным СУ управляет РЭ, сопротивление которого меняется в ту или иную сторону. Короче, если, к примеру, напряжение на входе скакнуло, эта фигня, естественно, передается на выход. Сигнал с делителя напряжения подается на схему управления и та, в свою очередь, сравнивая напряжение с ИОН, дает команду РЭ увеличить (уменьшить) сопротивление. В результате на нагрузке напряжение остается постоянным. Кроме того, измерительный элемент выделяет пульсации выпрямленного напряжения, поступающие на РЭ, который достаточно хорошо сглаживает их. При рассмотрении принципиальной схемы все станет ясней.

Параллельную схему КСН рассмотрим только в структуре. Ее изображение приведено на рисунке 4.

Рис.4 — КСН параллельного типа

Принцип действия такого стабилизатора основан на изменении проводимости РЭ (опять же, в соответствии с управляющим сигналом), вызывающее изменение падения напряжения на балластом резике. Эта схема хорошо работает при небольшом импульсном изменении тока нагрузки. Её основное достоинство — при импульсном изменении тока нагрузки не происходит изменения тока, потребляемого от сети.

Ну а теперь перейдем к самому главному: к схемам. Очень простая и понятная, так сказать, типичная схема приведена на рисунке 5.

Рис.5 — Принципиальная схема КСН.

Итак, разберем все деталюшки. Функции РЭ выполняет транзистор VT1. ИОН образован резиком R1 и стабилитроном VD1 (как видим, это параметрический стабилизатор). Делитель, соответственно, состоит из резиков R2-R4. На транзисторе VT2 собран усилитель постоянного тока (УПТ). ИОН задает для УПТ образцовое напряжение, которое вводится в цепь эмиттера транзистора VT2. На базу транзистора поступает напряжение с делителя. Если изменяется выходное напряжение, а соответственно, и напряжение на базе транзистора VT2, который сравнивая это напряжение с напряжением на эмиттере, задает РЭ такой режим работы, что сопротивление его перехода изменяется, и напряжение на нагрузке остается постоянным. С помощью резика R3 можно регулировать выходное напряжение.

В качестве регулирующего элемента при малом токе нагрузки (не больше 0,1-0,2 А) используются одиночные транзисторы. При больших токах нагрузки ставят составные и так называемые тройные составные транзисторы.

Такая схема обладает защитой от короткого замыкания (КЗ). При КЗ обесточивается стабилитрон VD1 и транзисторы VT1, VT2 закрываются. Правда злоупотреблять этим не следует (т. е. ради интереса замыкать плюс с минусом). Защита от КЗ кратковременная. Но работает!

На практике один из вариантов такой схемы можно встретить с резиком между коллектором и эмиттером РЭ. Он необходим для нормальной работы стабилизатора при отрицательных температурах. Иногда пишут, что резик, шунтирующий переход коллектор-эмиттер РЭ, служит для запуска стабилизатора. Ну в принципе, наверное, понятно, что для смены полярности необходимо поменять тип транзисторов, направление включения стабилитрона и, соответственно, полярность включения кондеров (на схеме не показаны).

Итак, практическая схема вышеописанного стабилизатора приведена ниже:

Рис. 6 — КСН

Эта схема содрана с блока питания магнитофона приставки «Карат МП-201С» и, как видно, отличие состоит лишь в кондерах и резике R1. Резиком R4 подстраивают выходное напряжение. Подбирая стабилитрон VD1 можно изменять выходное напряжение ( при изменении входного, соответственно). При этом надо менять сопротивление резика R1. Две черточки на его корпусе обозначают мощность, т. е. 2 Вт. При больших токах нагрузки резик R1 греется. Естественно, транзистор VT1 необходимо установить на радиатор, площадью хотя бы 50 см2, т. к. и он может «пыхнуть».

Одной из разновидностей схем такого рода является так называемая схема с «холодным» коллектором. Её отличием является то, что регулирующий транзистор включается в цепь общего провода, а не «горячего». А это значит, что изолировать транзистор от радиатора или радиатор от корпуса устройства не надо, чего не скажешь о схемах на рисунках 5 и 6. В этих схемах транзисторы вылетают, как с добрым утром, если забыли изолировать коллектор (для тех, кто в танке, коллектор мощных транзисторов электрически соединен с корпусом транзистора или его частью для лучшего теплового контакта). На рисунке 7 эта схема и показана. Схема слизана с журнала Радио аж за 1984 год (Радио №12/1984).

Рис. 7 — КСН с «холодным» коллектором

Как видно, практически никаких отличий от предыдущей схемы. В качестве регулирующего использован составной транзистор КТ827А. Его можно легко заменить двумя — КТ815 и КТ819. Недостаток схемы — меньший ток нагрузки, нежели у схемы на рисунке 6. Да к тому же для такого стабилизатора необходим отдельный выпрямитель . Другими словами, если нужно несколько стабилизаторов, то для каждого придется забабахать свой выпрямитель. Зато все регулирующие транзисторы можно поставить на один теплоотвод, не изолируя их.

Стабилизаторы напряжения с низким уровнем пульсаций.

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Стабилизаторы напряжения с низким уровнем пульсаций.

Для изготовления радиоприемных устройств и различных предварительных усилителей звуковой частоты мне потребовались стабилизаторы на различные выходные напряжения с низким уровнем пульсаций. Взяв за основу схему стабилизатора напряжения из журнала «Радио» №11 1989г. и поэкспериментировав, получил несколько простых и надежных схем.

Выходное напряжение стабилизатора складывается из напряжения стабилизации стабилитрона VD1 и падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT4, и примерно равно Uвых =UстVD1+0,6В. Резистор R1 задает рабочий ток стабилитрона VD1, который в данном случае равен 6мА. VT3 выполняет роль стабилизатора тока и выбирается из серии КП103Е(Ж) с малым начальным током стока. VT4- маломощный из серий КТ315, КТ3102. VT1-КП303 с индексами В,Г,Д,Е. VT1 выбирается так, чтобы его нпряжение отсечки было меньше Uвых, а начальный ток стока Iс нач максимален. Максимальное значение Uвх не должно превышать 30В(максимально допустимого напряжения сток-исток VT1). VT2 выбирается исходя из тока потребляемого нагрузкой. Его напряжение коллектор-эмиттер должно быть больше Uвх. Мощность рассеиваемая на коллекторе VT2 случае КЗ на выходе равна произведению Uвх на ток КЗ. IКЗ=Iс начVT1.ВVT2. ВVT2-коээффициент усиления по току транзистора VT2.
Для разных схем стабилизаторов были опробованы в качестве VT2 транзисторы из серий КТ315, КТ503, КТ602(603,608),КТ815,КТ829. Результат-замечательный.
Кстати о пульсациях выходного напряжения. В стабилизаторе +12В, 100мА при полной нагрузке осциллограф С1-67 их не обнаружил даже на пределе чувствительности 10мВ/дел.
Следующая схема для другой полярности выходного напряжения:

Рекомендуемые детали: VT1-КП103М, VT2-КТ502(КТ814), VT3-КП103Е(Ж), VT4-КТ361(КТ3107). Поскольку максимально допустимое напряжение сток-исток у транзисторов серии КП103 не превышает 12В ставим гасящий резистор R2. Он подбирается таким образом, чтобы падение напряжения на VT1 не превышало 10В.
Если использовать в качестве стабилитрона переход база-эмиттер кремниевого транзистора из серий КТ315(316) см. «Радио» №10-1976г, то получается очень экономичная схема для устройств с батарейным питанием.

Подбор деталей как и для первой схемы. Выбирая транзистор VT5 с различными буквенными индексами получаем стабилизатор на выходное напряжение 6…9В.
Желаю вам всегда горячего паяльника.

Вопросы складывать тут.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Простой стабилизатор напряжения на 3 вольта схема.

Миниатюрные стабилизаторы напряжения

Основой стабилизатора напряжения (см. рис.1)является микросхема К157ХП2. Прекрасный и не справедливо забытый стабилизатор, с дополнительным транзистором, например КТ972А, может работать с током до 4А.

В данной схеме выходное напряжение стабилизатора равно 3В. Стабилизатор предназначен для питания низковольтной радиоаппаратуры. Вообще, при указанных на схеме номиналах резисторов, выходное напряжение можно устанавливать от 1,3 до 6В. При больших токах нагрузки транзистор должен быть установлен на соответствующий радиатор. Входное напряжение, подаваемое на стабилизатор, должно быть не менее семи вольт, хотя практически оно может быть вплоть до сорока. Такой стабилизатор хорошо работает от автомобильного аккумулятора. Главное, чтобы выделяющаяся мощность на транзисторе не превышала максимально допустимую 8Вт. Выключателем SB1 можно коммутировать выходное напряжение. При больших токах нагрузки это очень удобно — возможно применение маломощных тумблеров.

Доступность и относительно невысокие цены на сверхъяркие светодиоды (LED) позволяют использовать их в различных любительских устройствах. Начинающие радиолюбители, впервые применяющие LED в своих конструкциях, часто задаются вопросом, как подключить светодиод к батарейке? Прочтя этот материал, читатель узнает, как зажечь светодиод практически от любой батарейки, какие схемы подключения LED можно использовать в том или ином случае, как выполнить расчет элементов схемы.

В принципе, просто зажечь светодиод, можно от любой батарейки. Разработанные радиолюбителями и профессионалами электронные схемы позволяют успешно справиться с этой задачей. Другое дело, сколько времени будет непрерывно работать схема с конкретным светодиодом (светодиодами) и конкретной батарейкой или батарейками.

Для оценки этого времени следует знать, что одной из основных характеристик любых батарей, будь то химический элемент или аккумулятор, является емкость. Емкость батареи – С выражается в ампер-часах. Например, емкость распространенных пальчиковых батареек формата ААА, в зависимости от типа и производителя, может составлять от 0.5 до 2.5 ампер-часов. В свою очередь светоизлучающие диоды характеризуются рабочим током, который может составлять десятки и сотни миллиампер. Таким образом, приблизительно рассчитать, на сколько хватит батареи, можно по формуле:

T= (C*U бат)/(U раб. led *I раб. led)

В данной формуле в числителе стоит работа, которую может совершить батарея, а в знаменателе мощность, которую потребляет светоизлучающий диод. Формула не учитывает КПД конкретно схемы и того факта, что полностью использовать всю емкость батареи крайне проблематично.

При конструировании приборов с батарейным питанием обычно стараются, чтобы их ток потребления не превышал 10 – 30% емкости батареи. Руководствуясь этим соображением и приведенной выше формулой можно оценить сколько нужно батареек данной емкости для питания того или иного светодиода.

Как подключить от пальчиковой батарейки АА 1,5В

К сожалению, не существует простого способа запитать светодиод от одной пальчиковой батарейки. Дело в том, что рабочее напряжение светоизлучающих диодов обычно превышает 1.5 В. Для эта величина лежит в диапазоне 3.2 – 3.4В. Поэтому для питания светодиода от одной батарейки потребуется собрать преобразователь напряжения. Ниже приведена схема простого преобразователя напряжения на двух транзисторах с помощью которого можно питать 1 – 2 сверхъярких LED с рабочим током 20 миллиампер.

Данный преобразователь представляет собой блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2, трансформаторе Т1 и резисторе R1. Блокинг-генератор вырабатывает импульсы напряжения, которые в несколько раз превышают напряжение источника питания. Диод VD1 выпрямляет эти импульсы. Дроссель L1, конденсаторы C2 и С3 являются элементами сглаживающего фильтра.

Транзистор VT1, резистор R2 и стабилитрон VD2 являются элементами стабилизатора напряжения. Когда напряжение на конденсаторе С2 превысит 3.3 В, стабилитрон открывается и на резисторе R2 создается падение напряжения. Одновременно откроется первый транзистор и запирет VT2, блокинг-генератор прекратит работу. Тем самым достигается стабилизация выходного напряжения преобразователя на уровне 3.3 В.

В качестве VD1 лучше использовать диоды Шоттки, которые имеют малое падение напряжения в открытом состоянии.

Трансформатор Т1 можно намотать на кольце из феррита марки 2000НН. Диаметр кольца может быть 7 – 15 мм. В качестве сердечника можно использовать кольца от преобразователей энергосберегающих лампочек, катушек фильтров компьютерных блоков питания и т. д. Обмотки выполняют эмалированным проводом диаметром 0.3 мм по 25 витков каждая.

Данную схему можно безболезненно упростить, исключив элементы стабилизации. В принципе схема может обойтись и без дросселя и одного из конденсаторов С2 или С3 . Упрощенную схему может собрать своими руками даже начинающий радиолюбитель.

Cхема хороша еще тем, что будет непрерывно работать, пока напряжение источника питания не снизится до 0.8 В.

Как подключить от 3В батарейки

Подключить сверхъяркий светодиод к батарее 3 В можно не используя никаких дополнительных деталей. Так как рабочее напряжение светодиода несколько больше 3 В, то светодиод будет светить не в полную силу. Иногда это может быть даже полезным. Например, используя светодиод с выключателем и дисковый аккумулятор на 3 В (в народе называемая таблеткой), применяемый в материнских платах компьютера, можно сделать небольшой брелок-фонарик. Такой миниатюрный фонарик может пригодиться в разных ситуациях.

От такой батарейки — таблетки на 3 Вольта можно запитать светодиод

Используя пару батареек 1.5 В и покупной или самодельный преобразователь для питания одного или нескольких LED, можно изготовить более серьезную конструкцию. Схема одного из подобных преобразователей (бустеров) изображена на рисунке.

Бустер на основе микросхемы LM3410 и нескольких навесных элементов имеет следующие характеристики:

  • входное напряжение 2.7 – 5.5 В.
  • максимальный выходной ток до 2.4 А.
  • количество подключаемых LED от 1 до 5.
  • частота преобразования от 0. 8 до 1.6 МГц.

Выходной ток преобразователя можно регулировать, изменяя сопротивление измерительного резистора R1. Несмотря на то, что из технической документации следует, что микросхема рассчитана на подключение 5-ти светодиодов, на самом деле к ней можно подключать и 6. Это обусловлено тем, что максимальное выходное напряжение чипа 24 В. Еще LM3410 позволяет свечения светодиодов (диммирование). Для этих целей служит четвертый вывод микросхемы (DIMM). Диммирование можно осуществлять, изменяя входной ток этого вывода.

Как подключить от 9В батарейки Крона

«Крона» имеет относительно небольшую емкость и не очень подходит для питания мощных светодиодов. Максимальный ток такой батареи не должен превышать 30 – 40 мА. Поэтому к ней лучше подключить 3 последовательно соединенных светоизлучающих диода с рабочим током 20 мА. Они, как и в случае подключения к батарейке 3 вольта не будут светить в полную силу, но зато, батарея прослужит дольше.

Схема питания от батарейки крона

В одном материале трудно осветить все многообразие способов подключения светодиодов к батареям с различным напряжением и емкостью. Мы постарались рассказать о самых надежных и простых конструкциях. Надеемся, что этот материал будет полезен как начинающим, так и более опытным радиолюбителям.

Схема устройства

Схема, изображенная на рисунке 1, представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения и позволяет получить выходное напряжение в пределах 1.25 — 30 вольт. Это позволяет использовать данный стабилизатор для питания пейджеров с 1.5 вольтовым питанием (например Ultra Page UP-10 и т.п.), так и для питания 3-х вольтовых устройств. В моем случае она используется для питания пейджера «Moongose PS-3050», то есть выходное напряжение установлено в 3 вольта.

Работа схемы

При помощи переменного резистора R2 можно установить необходимое выходное напряжение. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле Uвых=1.25(1 + R2/R1) .
В качестве регулятора напряжения используется микросхема SD 1083/1084 . Без всяких изменений можно использовать российские аналоги этих микросхем 142 КРЕН22А/142 КРЕН22 . Они различаются только выходным током и в нашем случае это несущественно. На микросхему необходимо установить небольшой радиатор, так как при низком выходном напряжении регулятор работает в токовом режиме и существенно нагревается даже на «холостом» ходу.

Монтаж устройства

Устройство собрано на печатной плате размером 20х40мм. Так как схема очень простая рисунок печатной платы не привожу. Можно собрать и без платы с помощью навесного монтажа.
Собранная плата помещается а отдельную коробочку или монтируется непосредственно в корпусе блока питания. Я разместил свою в корпусе AC-DC адаптера на 12 вольт для радиотелефонов.

Примечание.

Необходимо сначала установить рабочее напряжение на выходе стабилизатора (при помощи резистора R2) и лишь, затем подключать нагрузку.

Другие схемы стабилизаторов.

Это одна из самых простых схем, которую можно собрать на доступной микросхеме LM317LZ . Путем подключения/отключения резистора в цепи обратной связи мы получаем на выходе два разных напряжения. При этом, ток нагрузки может достигать 100 мА.

Только обратите внимание на распиновку микросхемы LM317LZ. Она немного отличается от привычных стабилизаторов.

Простой стабилизатор на различные фиксированные напряжения (от 1,5 до 5 вольт) и ток до 1А. можно собрать на микросхеме AMS1117 -X.X (CX1117-X.X) (где X.X — выходное напряжение). Есть экземпляры микросхем на следующие напряжения: 1.5, 1.8, 2.5, 2.85, 3.3, 5.0 вольт. Также есть микросхемы с регулируемым выходом с обозначением ADJ. Этих микросхем очень много на старых компьютерных платах. Одним из достоинств этого стабилизатора является низкое падение напряжения — всего 1,2 вольта и небольшой размер стабилизатора адаптированный под СМД-монтаж.

Для его работы требуется всего пара конденсаторов. Для эффективного отвода тепла при значительных нагрузках необходимо предусмотреть теплоотводную площадку в районе вывода Vout. Этот стабилизатор также доступен в корпусе TO-252.

Светодиоды разного цвета имеют свою рабочую зону напряжения. Если мы видим светодиод на 3 вольта, то он может давать белый, голубой или зеленый свет. Напрямую подключать его к источнику питания, который генерирует более 3 вольт нельзя.

Расчет сопротивления резистора

Чтобы понизить напряжение на светодиоде, в цепь перед ним последовательно включают резистор. Основная задача электрика или любителя будет заключаться в том, чтобы правильно подобрать сопротивление.

В этом нет особой сложности. Главное, знать электрические параметры светодиодной лампочки, вспомнить закон Ома и определение мощности тока.

R=Uна резисторе/Iсветодиода

Iсветодиода – это допустимый ток для светодиода. Он обязательно указывается в характеристиках прибора вместе с прямым падением напряжения. Нельзя, чтобы ток, проходящий по цепи, превысил допустимую величину. Это может вывести светодиодный прибор из строя.

Зачастую на готовых к использованию светодиодных приборах пишут мощность (Вт) и напряжение или ток. Но зная две из этих характеристик, всегда можно найти третью. Самые простые осветительные приборы потребляют мощность порядка 0,06 Вт.

При последовательном включении общее напряжение источника питания U складывается из Uна рез. и Uна светодиоде. Тогда Uна рез.=U-Uна светодиоде

Предположим, необходимо подключить светодиодную лампочку с прямым напряжением 3 вольта и током 20 мА к источнику питания 12 вольт. Получаем:

R=(12-3)/0,02=450 Ом.

Обычно, сопротивление берут с запасом. Для того ток умножают на коэффициент 0,75. Это равносильно умножению сопротивления на 1,33.

Следовательно, необходимо взять сопротивление 450*1,33=598,5=0,6 кОм или чуть больше.

Мощность резистора

Для определения мощности сопротивления применяется формула:

P=U²/ R= Iсветодиода*(U-Uна светодиоде)

В нашем случае: P=0,02*(12-3)=0,18 Вт

Такой мощности резисторы не выпускаются, поэтому необходимо брать ближайший к нему элемент с большим значением, а именно 0,25 ватта. Если у вас нет резистора мощность 0,25 Вт, то можно включить параллельно два сопротивления меньшей мощности.

Количество светодиодов в гирлянде

Аналогичным образом рассчитывается резистор, если в цепь последовательно включено несколько светодиодов на 3 вольта. В этом случае от общего напряжения вычитается сумма напряжений всех лампочек.

Все светодиоды для гирлянды из нескольких лампочек следует брать одинаковыми, чтобы через цепь проходил постоянный одинаковый ток.

Максимальное количество лампочек можно узнать, если разделить U сети на U одного светодиода и на коэффициент запаса 1,15.

N=12:3:1,15=3,48

К источнику в 12 вольт можно спокойно подключить 3 излучающих свет полупроводника с напряжением 3 вольта и получить яркое свечение каждого из них.

Мощность такой гирлянды довольно маленькая. В этом и заключается преимущество светодиодных лампочек. Даже большая гирлянда будет потреблять у вас минимум энергии. Этим с успехом пользуются дизайнеры, украшая интерьеры, делая подсветку мебели и техники.

На сегодняшний день выпускаются сверхяркие модели с напряжением 3 вольта и повышенным допустимым током. Мощность каждого из них достигает 1 Вт и более, и применение у таких моделей уже несколько иное. Светодиод, потребляющий 1-2 Вт, применяют в модулях для прожекторов, фонарей, фар и рабочего освещения помещений.

Примером может служить продукция компании CREE, которая предлагает светодиодные продукты мощностью 1 Вт, 3Вт и т. д. Они созданы по технологиям, которые открывают новые возможности в этой отрасли.

Метеостанции на .

Подумав, я пришел к выводу, что самой дорогой и объёмной частью метеостанции является плата Arduino Uno. Самым дешевым вариантом замены может стать плата Arduino Pro Mini. Плата Arduino Pro Mini производится в четырех вариантах. Для решения моей задачи подходит вариант с микроконтроллером Mega328P и напряжением питания 5 вольт. Но есть еще вариант на напряжение 3,3 вольта. Чем эти варианты отличаются? Давайте разберемся. Дело в том, что на платах Arduino Pro Mini устанавливается экономичный стабилизатор напряжения. Например такой, как MIC5205 c выходным напряжением 5 вольт. Эти 5 вольт подаются на вывод Vcc платы Arduino Pro Mini, поэтому и плата будет называться «плата Arduino Pro Mini с напряжением питания 5 вольт». А если вместо микросхемы MIC5205 будет поставлена другая микросхема с выходным напряжением 3,3 вольта, то плата будет называться «плата Arduino Pro Mini с напряжением питания 3,3 вольт»

Плата Arduino Pro Mini может получать энергию от внешнего нестабилизированного блока питания с напряжением до 12 вольт. Это питание должно подаваться на вывод RAW платы Arduino Pro Mini. Но, ознакомившись с даташитом (техническим документом) на микросхему MIC5205, я увидел, что диапазон питания, подаваемого на плату Arduino Pro Mini, может быть шире. Если, конечно, на плате стоит именно микросхема MIC5205.

Даташит на микросхема MIC5205:


Входное напряжение, подаваемое на микросхему MIC5205, может быть от 2,5 вольт до 16 вольт. При этом на выходе схемы стандартного включения должно быть напряжение около 5 вольт без заявленной точности в 1%. Если воспользоваться сведениями из даташита: VIN = VOUT + 1V to 16V (Vвходное = Vвыходное + 1V to 16V) и приняв Vвыходное за 5 вольт, мы получим то, что напряжение питания платы Arduino Pro Mini, подаваемое на вывод RAW, может быть от 6 вольт до 16 вольт при точности в 1%.

Даташит на микросхему MIC5205:
Для питания платы GY-BMP280-3.3 для измерения барометрического давления и температуры я хочу применить модуль с микросхемой AMS1117-3.3. Микросхема AMS1117 — это линейный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения.
Фото модуль с микросхемой AMS1117-3.3:


Даташиты на микросхему AMS1117:
Схема модуля с микросхемой AMS1117-3.3:


Я указал на схеме модуля с микросхемой AMS1117-3.3 входное напряжение от 6,5 вольт до 12 вольт, основывая это документацией на микросхему AMS1117.


Продавец указывает входное напряжение от 4,5 вольт до 7 вольт. Самое интересное, что другой продавец на Aliexpress.com указывает другой диапазон напряжений — от 4,2 вольт до 10 вольт.


В чем же дело? Я думаю, что производители впаивают во входные цепи конденсаторы с максимально допустимым напряжением меньшим, чем позволяют параметры микросхемы — 7 вольт, 10 вольт. И, может быть, даже ставят бракованные микросхемы с ограниченным диапазоном питающих напряжений. Что произойдет, если на купленную мной плату с микросхемой AMS1117-3.3, подать напряжение 12 вольт, я не знаю.
Возможно для повышения надежности китайской платы с микросхемой AMS1117-3.3 надо будет поменять керамические конденсаторы на электролитические танталовые конденсаторы. Такую схему включения рекомендует производитель микросхем AMS1117А минский завод УП «Завод ТРАНЗИСТОР». Стабилизатор напряжения

LM317: распиновка, КАЛЬКУЛЯТОР и схемы

Вам нужно создать источник переменного тока постоянного тока? У него есть много вариантов для вас. Однако многие выбирают LM317 в качестве первого, и я тоже! Почему?

Т.к. он имеет высокий КПД, прост и дешевле.

Он может заменить батарею 1,5 В или 9 В и другие батареи , как мы хотим сделать .

Так ли это на самом деле? Вы узнаете ниже.

LM317 Datasheet

Это регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения для питания более чем 1 шт.5 А тока нагрузки и регулируемое выходное напряжение: диапазон от 1,2 В до 37 В.

Кроме того, LM317 имеет внутреннее ограничение тока, определение температуры отключения и компенсацию безопасной зоны.

Распиновка LM317


Рисунок 1: Распиновка LM317 на TO-220

Посмотрите:


Схема подключения различных Распиновка LM317

  • LM317T на TO-220: выход 1,5 A
  • LM317L на TO 92: выход 100 мА
  • LM317K на ТО-3: выход 1.5 A
  • LM317 на DPARK: выход 1,5 A

Основные характеристики

  • Выходной ток более 1,5 A
  • Выход регулируется в пределах от 1,2 В до 37 В
  • Внутреннее ограничение тока короткого замыкания или выход короткое замыкание цепь защищена
  • Внутренняя защита от тепловой перегрузки или постоянный предел тока с температурой
  • Компенсация безопасной рабочей зоны выходного транзистора
  • TO-220 Корпус, подобный транзисторам 2SC1061.
  • Есть выходное напряжение 1% Долговечность
  • Есть макс.Регулирование линии 0,01% / В (LM317) и регулирование нагрузки 0,3% (LM117)
  • Подавление пульсаций 80 дБ


Рисунок 2 принципиальная схема

Принципиальная схема

Если расстояние от регулятора IC и слишком большое входное напряжение. Мы должны поставить Ci, чтобы уменьшить любой шум.

Далее смотрим схему на рисунке. Ко ставить не надо, а нужен высокоэффективный выход. Вы должны добавить это, чтобы уменьшить рябь.

Поскольку I Adj регулируется до менее 100 мкА, небольшая ошибка не имеет значения в большинстве случаев.

Входное напряжение LM317 должно быть как минимум на 1,5 В выше выходного напряжения.

Подробнее: Информация о регуляторах напряжения IC

Калькулятор LM317

Этот калькулятор будет работать с большинством регуляторов напряжения постоянного тока с опорным напряжением (В REF ) 1,25. Обычно программный резистор (R1) составляет 240 Ом для LM117, LM317, LM138 и LM150.

Некоторые говорили, что Iadj имеет очень низкий ток.

Значит, можно уменьшить. Быть короче и проще.

Vout = 1,25 В x {1 + R2 / R1}

Что лучше?

Например:
Вы используете R1 = 270 Ом и R2 = 390 Ом. Это приводит к выходу 3,06 В

Это просто? Если у вас есть выбор напряжения с большинством резисторов. В ближайших к вам магазинах.

посмотрите список:

Выходное напряжение с R1 и R2 Список

1.43 В: R1 = 470 Ом, R2 = 68 Ом
1,47 В: R1 = 470 Ом, R2 = 82 Ом
1,47 В: R1 = 390 Ом, R2 = 68 Ом
1,51 В: R1 = 330 Ом, R2 = 68 Ом
1,51 В: R1 = 390 Ом, R2 = 82 Ом
1,52 В: R1 = 470 Ом, R2 = 100 Ом
1,53 В: R1 = 390 Ом, R2 = 82 Ом
1,56 В: R1 = 330 Ом, R2 = 82 Ом
1,57 В: R1 = 270 Ом, R2 = 68 Ом
1,57 В : R1 = 470 Ом, R2 = 120 Ом
1,57 В: R1 = 390 Ом, R2 = 100 Ом
1,59 В: R1 = 390 Ом, R2 = 100 Ом
1,60 В: R1 = 240 Ом, R2 = 68 Ом
1,63 В: R1 = 330 Ом, R2 = 100 Ом
1,63 В: R1 = 270 Ом, R2 = 82 Ом
1.64 В: R1 = 390 Ом, R2 = 120 Ом
1,64 В: R1 = 220 Ом, R2 = 68 Ом
1,65 В: R1 = 470 Ом, R2 = 150 Ом
1,66 В: R1 = 390 Ом, R2 = 120 Ом
1,68 В: R1 = 240 Ом, R2 = 82 Ом
1,71 В: R1 = 330 Ом, R2 = 120 Ом
1,71 В: R1 = 270 Ом, R2 = 100 Ом
1,72 В: R1 = 220 Ом, R2 = 82 Ом
1,72 В: R1 = 180 Ом, R2 = 68 Ом
1,73 В : R1 = 470 Ом, R2 = 180 Ом
1,73 В: R1 = 390 Ом, R2 = 150 Ом
1,76 В: R1 = 390 Ом, R2 = 150 Ом
1,77 В: R1 = 240 Ом, R2 = 100 Ом
1,81 В: R1 = 270 Ом, R2 = 120 Ом
1,82 В: R1 = 150 Ом, R2 = 68 Ом
1.82 В: R1 = 330 Ом, R2 = 150 Ом
1,82 В: R1 = 180 Ом, R2 = 82 Ом
1,83 В: R1 = 390 Ом, R2 = 180 Ом
1,84 В: R1 = 470 Ом, R2 = 220 Ом
1,86 В: R1 = 390 Ом, R2 = 180 Ом
1,88 В: R1 = 240 Ом, R2 = 120 Ом
1,89 В: R1 = 470 Ом, R2 = 240 Ом
1,93 В: R1 = 330 Ом, R2 = 180 Ом
1,93 В: R1 = 150 Ом, R2 = 82 Ом
1,94 В : R1 = 270 Ом, R2 = 150 Ом
1,96 В: R1 = 390 Ом, R2 = 220 Ом
1,97 В: R1 = 470 Ом, R2 = 270 Ом
1,99 В: R1 = 390 Ом, R2 = 220 Ом
2,02 В: R1 = 390 Ом, R2 = 240 Ом
2,03 В: R1 = 240 Ом, R2 = 150 Ом
2.06 В: R1 = 390 Ом, R2 = 240 Ом
2,08 В: R1 = 330 Ом, R2 = 220 Ом
2,10 В: R1 = 220 Ом, R2 = 150 Ом
2,12 В: R1 = 390 Ом, R2 = 270 Ом
2,13 В: R1 = 470 Ом, R2 = 330 Ом
2,16 В: R1 = 330 Ом, R2 = 240 Ом
2,16 В: R1 = 390 Ом, R2 = 270 Ом
2,19 В: R1 = 240 Ом, R2 = 180 Ом
2,23 В: R1 = 470 Ом, R2 = 390 Ом
2,25 В : R1 = 150 Ом, R2 = 120 Ом
2,27 В: R1 = 270 Ом, R2 = 220 Ом
2,27 В: R1 = 330 Ом, R2 = 270 Ом
2,29 В: R1 = 470 Ом, R2 = 390 Ом
2,29 В: R1 = 180 Ом, R2 = 150 Ом
2,31 В: R1 = 390 Ом, R2 = 330 Ом
2.36 В: R1 = 270 Ом, R2 = 240 Ом
2,37 В: R1 = 390 Ом, R2 = 330 Ом
2,40 В: R1 = 240 Ом, R2 = 220 Ом
2,44 В: R1 = 390 Ом, R2 = 390 Ом
2,50 В: R1 = 470 Ом, R2 = 470 Ом
2,57 В: R1 = 390 Ом, R2 = 390 Ом
2,61 В: R1 = 220 Ом, R2 = 240 Ом
2,65 В: R1 = 330 Ом, R2 = 390 Ом
2,66 В: R1 = 240 Ом, R2 = 270 Ом
2,73 В : R1 = 330 Ом, R2 = 390 Ом
2,74 В: R1 = 470 Ом, R2 = 560 Ом
2,75 В: R1 = 150 Ом, R2 = 180 Ом
2,76 В: R1 = 390 Ом, R2 = 470 Ом
2,78 В: R1 = 270 Ом, R2 = 330 Ом
2,78 В: R1 = 220 Ом, R2 = 270 Ом
2.84 В: R1 = 390 Ом, R2 = 470 Ом
2,92 В: R1 = 180 Ом, R2 = 240 Ом
2,96 В: R1 = 270 Ом, R2 = 390 Ом
2,97 В: R1 = 240 Ом, R2 = 330 Ом
3,03 В: R1 = 330 Ом, R2 = 470 Ом
3,05 В: R1 = 390 Ом, R2 = 560 Ом
3,06 В: R1 = 270 Ом, R2 = 390 Ом
3,06 В: R1 = 470 Ом, R2 = 680 Ом
3,08 В: R1 = 150 Ом, R2 = 220 Ом
3,13 В : R1 = 220 Ом, R2 = 330 Ом
3,14 В: R1 = 390 Ом, R2 = 560 Ом
3,18 В: R1 = 240 Ом, R2 = 390 Ом
3,25 В: R1 = 150 Ом, R2 = 240 Ом
3,28 В: R1 = 240 Ом, R2 = 390 Ом
3,35 В: R1 = 220 Ом, R2 = 390 Ом
3.37 В: R1 = 330 Ом, R2 = 560 Ом
3,43 В: R1 = 270 Ом, R2 = 470 Ом
3,43 В: R1 = 390 Ом, R2 = 680 Ом
3,43 В: R1 = 470 Ом, R2 = 820 Ом
3,47 В: R1 = 220 Ом, R2 = 390 Ом
3,50 В: R1 = 150 Ом, R2 = 270 Ом
3,54 В: R1 = 180 Ом, R2 = 330 Ом
3,55 В: R1 = 390 Ом, R2 = 680 Ом
3,70 В: R1 = 240 Ом, R2 = 470 Ом
3,82 В : R1 = 180 Ом, R2 = 390 Ом
3,83 В: R1 = 330 Ом, R2 = 680 Ом
3,84 В: R1 = 270 Ом, R2 = 560 Ом
3,88 В: R1 = 390 Ом, R2 = 820 Ом
3,91 В: R1 = 470 Ом, R2 = 1K
3,92 В: R1 = 220 Ом, R2 = 470 Ом
3.96 В: R1 = 180 Ом, R2 = 390 Ом
4,00 В: R1 = 150 Ом, R2 = 330 Ом
4,02 В: R1 = 390 Ом, R2 = 820 Ом
4,17 В: R1 = 240 Ом, R2 = 560 Ом
4,33 В: R1 = 150 Ом, R2 = 390 Ом
4,36 В: R1 = 330 Ом, R2 = 820 Ом
4,40 В: R1 = 270 Ом, R2 = 680 Ом
4,43 В: R1 = 220 Ом, R2 = 560 Ом
4,44 В: R1 = 470 Ом, R2 = 1,2 K
4,46 V: R1 = 390 Ом, R2 = 1K
4,50 В: R1 = 150 Ом, R2 = 390 Ом
4,51 В: R1 = 180 Ом, R2 = 470 Ом
4,63 В: R1 = 390 Ом, R2 = 1K
4,79 В: R1 = 240 Ом, R2 = 680 Ом
5,04 В: R1 = 330 Ом, R2 = 1K
5.05 В: R1 = 270 Ом, R2 = 820 Ом
5,10 В: R1 = 390 Ом, R2 = 1,2 K
5,11 В: R1 = 220 Ом, R2 = 680 Ом
5,14 В: R1 = 180 Ом, R2 = 560 Ом
5,17 В: R1 = 150 Ом , R2 = 470 Ом
5,24 В: R1 = 470 Ом, R2 = 1,5K
5,30 В: R1 = 390 Ом, R2 = 1,2 К
5,52 В: R1 = 240 Ом, R2 = 820 Ом
5,80 В: R1 = 330 Ом, R2 = 1,2 K
5,88 В: R1 = 270 Ом, R2 = 1 K
5,91 В: R1 = 220 Ом, R2 = 820 Ом
5,92 В: R1 = 150 Ом, R2 = 560 Ом
5,97 В: R1 = 180 Ом, R2 = 680 Ом
6,04 В: R1 = 470 Ом, R2 = 1,8 кОм
6,06 В: R1 = 390 Ом, R2 = 1.5K
6,32 В: R1 = 390 Ом, R2 = 1,5 K
6,46 В: R1 = 240 Ом, R2 = 1K
6,81 В: R1 = 270 Ом, R2 = 1,2 K
6,92 В: R1 = 150 Ом, R2 = 680 Ом
6,93 В : R1 = 330 Ом, R2 = 1,5 кОм
6,94 В: R1 = 180 Ом, R2 = 820 Ом
7,02 В: R1 = 390 Ом, R2 = 1,8 кОм
7,10 В: R1 = 470 Ом, R2 = 2,2 кОм
7,33 В: R1 = 390 Ом, R2 = 1,8 кОм
7,50 В: R1 = 240 Ом, R2 = 1,2 кОм
8,07 В: R1 = 330 Ом, R2 = 1,8 кОм
8,08 В: R1 = 150 Ом, R2 = 820 Ом
8,19 В: R1 = 270 Ом, R2 = 1,5 кОм
8,30 В: R1 = 390 Ом, R2 = 2,2 кОм
8,43 В: R1 = 470 Ом, R2 = 2.7K
8,68 В: R1 = 390 Ом, R2 = 2,2 K
9,06 В: R1 = 240 Ом, R2 = 1,5 кОм
9,58 В: R1 = 330 Ом, R2 = 2,2 кОм
9,77 В: R1 = 220 Ом, R2 = 1,5 кОм
9,90 В: R1 = 390 Ом, R2 = 2,7 кОм
10,03 В: R1 = 470 Ом, R2 = 3,3 кОм
10,37 В: R1 = 390 Ом, R2 = 2,7 кОм
10,63 В: R1 = 240 Ом, R2 = 1,8 кОм
11,25 В : R1 = 150 Ом, R2 = 1,2 кОм
11,44 В: R1 = 270 Ом, R2 = 2,2 кОм
11,48 В: R1 = 330 Ом, R2 = 2,7 кОм
11,67 В: R1 = 180 Ом, R2 = 1,5 кОм
11,83 В: R1 = 390 Ом, R2 = 3,3 кОм
12,40 В: R1 = 390 Ом, R2 = 3,3 кОм
12.71 В: R1 = 240 Ом, R2 = 2,2 К
13,75 В: R1 = 330 Ом, R2 = 3,3 К
15,31 В: R1 = 240 Ом, R2 = 2,7 К
16,25 В: R1 = 150 Ом, R2 = 1,8 К
16,53 В: R1 = 270 Ом, R2 = 3,3 кОм
16,59 В: R1 = 220 Ом, R2 = 2,7 кОм
18,44 В: R1 = 240 Ом, R2 = 3,3 кОм
19,58 В: R1 = 150 Ом, R2 = 2,2 кОм
20,00 В: R1 = 220 Ом, R2 = 3,3 кОм
23,75 В: R1 = 150 Ом, R2 = 2,7 кОм
24,17 В: R1 = 180 Ом, R2 = 3,3 кОм
28,75 В: R1 = 150 Ом, R2 = 3,3 кОм

Например:

Вы нужно 4,5 вольта от 3 батареек AA 1,5V в серии.Но у вас их нет.

Как это сделать?

У вас только LM317 и много резисторов. Да! вы можете использовать их вместо них.

Посмотрите на список выше при напряжении 4,5 В. Мы можем использовать R1 = 150 Ом, R2 = 390 Ом.

Это просто, правда?

Калькулятор радиатора LM317

Какого размера достаточно радиатора?

LM317 всегда горячий во время работы. Хотя есть режим отключения от перегрева. Но не стоит выпускать его слишком горячим. Всегда устанавливаем радиатор.

Кто-нибудь спросит меня. Радиатор какого размера мы должны использовать? LM317 имеет максимальную температуру 50 ° C / Вт без радиатора.

Я нашел этот сайт, подходящий для использования калькулятора радиатора LM317.

Радиатор LM317, какого размера?

Вы можете найти LM317 на Amazon здесь, если вам интересно.

Например, схема LM317

  1. Первый источник питания постоянного тока переменного тока
    Я построил его как первый источник питания. Хотя он очень старый, мы все еще используем его более 20 лет.Почему это так здорово?
  2. Линейный селектор Регулятор источника питания
    Легко выбрать выходное напряжение: 1,5 В, 3 В, 4,5 В, 5 В, 6 В, 9 В при 1,5 А
  3. 30 В Двойной источник питания постоянного тока
    Высокое напряжение от 0 В до 60 В на 1,5А и пусковое напряжение с нуля! Молодец.
  4. Great Источник питания постоянного тока
    Высококачественный регулируемый регулятор напряжения 3A. Использовать LM317 и 2N3055 так просто и дешево. Отрегулируйте напряжение с шагом 3 В, 6 В, 9 В, 12 В.И в норме от 1,25В до 20В.
  5. 4 схемы зарядного устройства свинцово-кислотных аккумуляторов
    См. 4 схемы зарядного устройства свинцово-кислотных аккумуляторов LM317 для аккумуляторов 6, 12 и 24 В. С автоматической зарядкой и индикатором полной зарядки с использованием TL431. Легко построить.
  6. Двойной источник питания 3 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12,15 В
    Двойная цепь питания, можно выбирать уровни напряжения 3 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12,15 В при 1 А и -3 В, -5 В, -6 В , -9V, -12V, -15V при 1A, используйте LM317 (положительный) LM337 (отрицательный) […]
  7. Замена батареи USB
    Это USB 5V к 1.Схема понижающего преобразователя 5 В. Когда мы используем дешевый MP3-плеер, в котором в качестве источника питания используется только одна батарея AA 1,5 В.
  8. Регулятор 5 В с низким падением напряжения
    Это схема регулятора с низким падением напряжения на 5 В с использованием транзистора и светодиода, очень простая, минимальное входное напряжение составляет 6 В, поэтому на нем только 1 В, выход составляет 5 В 0,5 А
  9. Зарядное устройство для гелевых аккумуляторов схема
    Он может заряжать гелевые батареи любого размера и продлевать срок службы гелевых батарей. Пока цепь работает, светодиод показывает зарядку.
  10. Зарядное устройство Nicad с использованием LM317T
    Вот схема универсального зарядного устройства для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов. Он использует ток управления IC LM317T (Hot IC) менее 300 мА, размер батареи 2,4 В, 4,8 В, 9,6 В. Недорогая схема

Схема регулируемого регулятора напряжения высокого тока, 0-30 В, 20 А

Если вы ищете схему регулируемого регулятора напряжения высокого тока . Это может быть лучшим выбором для вас.

Он может выдавать выходной ток 20 А или 400 Вт и может регулировать напряжение от 4 до 20 В или легко подавать напряжение от 0 до 30 В.Это хорошее качество, отличная производительность и долговечность с печатной платой.

Для использования в электронной телекоммуникации, радиопередатчиках большой мощности и т. Д.

В этом проекте используются несколько компонентов. Из-за использования четырех стабилизаторов напряжения LM338-5A и популярного операционного усилителя IC-741 в режиме линейного питания.

Попробуйте построить и вам понравится!

Как это работает

LM338K, который мы предлагаем для использования, представляет собой схему регулятора напряжения постоянного тока на плавающем типе. Простой прикладной стиль этой ИС, как показано на рисунке 1

Как использовать LM338 IC в базовой конфигурации

Рисунок 1 Схема , в нормальных условиях напряжение между выводом Adj и выводом равно 1.25 В стабильно, что поток R1, R2 также будет постоянным.

Выходное напряжение равно напряжению на выводе Adj + 1,25 В или Рассчитывается следующим образом

Vo = 1,25 (R1 + R2) / R1

Высокий ток при параллельном подключении LM338

Нормально IC-LM338 Может подавать до 5 ампер, но чтобы ток нагрузки не превышал 20 ампер, приведем в параллель.

На что обращать внимание при параллельном подключении множества ИС, так это на средний ток, протекающий по цепи.Каждому одинаково.

Самый простой способ — подключить резистор к выходному выводу IC, как показано на рис. 2 .

Номинал резисторов, используемых к нему, будет намного меньше, чем R1.

Исходя из схемы, мы можем установить.

IoRs = 1,25 — Vo (R1 / (R1 + R2))

И от работы схем, установленных ниже, будет.

IiRs = 1,25 — Vo (R1 / (R1 + R2))

Из этих двух одинаковых уравнений следует, что Io = Ii.

Или просто, ток через микросхему LM338 одинаков.


Подключение LM338 в параллельном виде

На практике мы не используем схемы для его использования. Поскольку падение напряжения Rs будет изменяться в зависимости от тока, протекающего через нагрузку, и эталонного напряжения IC. Кроме того, они отличаются друг от друга.

Внешнее управление LM338 с использованием uA741

Следовательно, нам необходимо управлять внешними цепями. Для управления напряжением на выводе adj, как показано на Рисунок 3.

Из схемы мы увидим, что на отрицательном выводе микросхемы должно быть половину выходного напряжения. И на положительном выводе должно быть равное номинальному напряжению.

Это вызвано постоянным током, протекающим через транзистор к Rs и P1.

От свойств схемы операционного усилителя до регулируемого уровня выходного напряжения, что. Пока не будет такое же напряжение на штыревом входе.

Итак, напряжение на базе вывода транзистора Q1 равно напряжению на отрицательном выводе IC.

Напряжение, которое изменяет сопротивление транзистора, вызывая изменение напряжения в опорной точке.

Сопротивление транзистора обратно пропорционально выходному напряжению, чтобы компенсировать потерю напряжения в размере Rs. Из-за неравномерного протекания этих нагрузочных токов.

Регулятор постоянного тока большой мощности 4-20 вольт 20 ампер от LM338

  • Исходя из всех вышеперечисленных принципов, у нас есть приложения для схем, как показано на Рисунок 4 , если вы хотите добавить IC-LM338, позволяя им быть более высоким током.
  • Для трансформатора, который может подавать не менее 30 ампер, и напряжение вторичной обмотки должно быть не менее 18 вольт.

Для оптимизации схем на конденсаторе С2 лучше использовать 20000uF.

Чтение: Как использовать LM317 Техническое описание и распиновка

Список деталей
IC1: LM741
IC2-IC5: LM338K или LM338P
Q1: BD140
D1: Мостиковый диод 35A
D2: 1N4148, диод. R1: 150 Ом резистор 0,5 Вт
R2: 100 Ом резистор 0.5 Вт
R3, R4: резисторы 4,7 кОм 1/2 Вт
R5-R8: резисторы 0,3 Ом 5 ​​Вт
C1: 0,01 мкФ 200 В, полиэфирный конденсатор
C2, C5: 4700 мкФ 50 В, электролитические конденсаторы
C3: 0,1 мкФ 63 В, полиэфирный конденсатор
C4: 10 мкФ 25 В Тантал
C6: 47 мкФ 35 В, электролитические конденсаторы


Печатная плата регулятора постоянного тока большой мощности-4-20-вольт-20-ампер

Build 20A Регулируемый источник питания высокого тока

  • Все устройства в схемах. Устройства можно припаять к печатной плате, как показано на Рисунок 5 .Если вы не измените входной конденсатор-C2, он увеличится. Мне придется установить его за пределами печатной платы.
  • Диодный мостик должен быть аккуратно прикреплен к радиатору. Чтобы продлить срок службы и долговечность.
  • Для IC-LM338, который также необходимо установить на радиатор большого размера. Будьте осторожны, корпус микросхемы к радиатору замыкается решительно.
  • Когда все будет готово к пайке оборудования, протестируйте входное питание переменного тока для этого проекта.
  • Затем отрегулируйте VR1 до необходимого выходного напряжения, проверьте нагрузку и отрегулируйте VR1 до тех пор, пока выходное напряжение не станет неизменным.

Как сделать схемы регулятора напряжения

Стабилизатор напряжения — это устройство, используемое для изменения колеблющегося напряжения на его входе до определенного и стабильного на его выходе. Регуляторы напряжения могут быть механическими, электрическими, переменными или постоянными. В этой статье мы рассмотрим электронные линейные регуляторы постоянного тока.

Применение регуляторов

Для большинства схем требуется постоянное напряжение питания, не зависящее от потребляемого тока. Даже небольшое перенапряжение может оказаться разрушительным, поэтому следует использовать регуляторы.Но регуляторы также очень помогают в устранении сетевого шума в усилителях звука. В генераторах сигналов или генераторах выходная частота будет изменяться в зависимости от напряжения питания и также должна хорошо регулироваться, чтобы поддерживать это значение постоянной.

Типы регуляторов

Существует три основных класса или типа регуляторов: положительные регуляторы, , где входящее напряжение положительное, отрицательные регуляторы, , где входящее напряжение отрицательное, двойные регуляторы напряжения, , которые представляют собой наборы обоих, e.g., схему операционного усилителя и, наконец, регулируемые регуляторы , в которых может присутствовать любое из вышеперечисленного, но с ручкой управления для изменения выходного напряжения по запросу.

Простой стабилитрон r

Стабилитрон — это тип диода, который при подключении в его конфигурации обратного смещения (см. Ниже) начинает «пробиваться» или проводить при определенном напряжении, называемом его напряжением Зенера. Как только он начинает проводить, ток не прекращается, поэтому резистор (R1, показанный ниже) должен ограничивать ток до безопасного значения.

В приведенном выше простом регуляторе Vin — 12 В, Vout — 5 В, а I — 10 мА. Без стабилитрона R1 было бы R = V / I = 12-5 / 0,01 = 700 Ом. Однако не было бы никакого регулирования, так как стабилитрон не проводил бы. Используя практическое правило, стабилитрон должен проводить ток нагрузки в два-пять раз больше, например, 50 мА. Учитывая это, должно быть I = 50 + 10 = 60 мА, поэтому R1 = 7 / 0,06 = 116 Ом.

Проблема, однако, в том, что рассеиваемая мощность в R1 и D1 для больших токов нагрузки будет чрезмерной.Но это вполне подходящая схема для преобразования уровней сигналов, скажем, с 5В в модули 3,3В.

Стабилитрон
в качестве эталона и транзистор Q1

Здесь мы использовали стабилитрон в качестве эталона и транзистор Q1 в качестве последовательного стабилизатора, выполняющего тяжелую работу. R2 обеспечивает смещение для включения Q1 и подачи гораздо меньшего тока через стабилитрон D2. Если Vout составляет 5 В, к этому должно быть добавлено падение напряжения база-эмиттер на 0,6 В, поэтому D2 должен быть 5,6 В (обычно доступен), а R2 теперь должен будет обеспечивать ток коллектора / hfe транзистора (скажем, 1000).Для источника питания 1 А, 1/1000 10 мА, R2 = 12-5,6 / 0,01 = 640 Ом плюс небольшой ток для стабилитрона, скажем, 560 Ом.

Но это все равно большой ток, потраченный на нагрев стабилитрона. Итак, теперь мы добавили Q5 и сеть обратной связи от Vout, чтобы обеспечить полезную схему:

D4 больше не является критичным и может быть любым в диапазоне от 1 В до 4 В и настраиваться. Поскольку Vout пытается превысить напряжение базы / эмиттера Q5 +0,6 + D4, он начинает отбирать ток из базы Q4, стабилизируя напряжение.R6 теперь может иметь более важное значение и не критично, так как 1k вполне подойдет. R7 и R8 также дадут более легкую регулировку.

Давайте сделаем еще один шаг и добавим защиту от перегрузки по току:

Падение напряжения на D6 и D7 всегда будет 0,6 + 0,6 = 1,2 В, а Vbe Q6 также будет 0,6 В. Например, если мы тщательно выбираем R14, чтобы соответствовать точке, в которой мы хотим предотвратить перегрузку по току, скажем, 2A, как только V на R14 = 1,2 В, D6 и D7 будут отбирать ток от базы Q6, позволяя больше не ток питания превышать 2A. .

Следовательно, R14 = 1,2 / 2 = 0,6 Ом. Но есть еще одно усовершенствование, которое мы можем сделать, чтобы предотвратить большие токи в диодах.

Заменили диоды на Q9. Все, что ему нужно, это 0,6, чтобы включить его и вызвать ограничение тока. Для 2А это будет R19 = 0,6 / 2 = 0,3 Ом.

Трехконтактный стабилизатор напряжения

Здесь перед нами простота трехполюсного стабилизатора с фиксированным напряжением. ИС регуляторов напряжения серии LM78xx имеют несколько различных напряжений.Например, LM7812 выдает 12 В, LM7809 выдает 9 В, а LM7805 выдает 5 В.

C4 и C10 не следует путать со сглаживающими конденсаторами. Они предназначены для снижения шума и стабильности и должны иметь низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). C4 обычно составляет 10 мкФ, а C10 — 1 мкФ. Обратите внимание, что диод D9 должен разряжать любую большую емкость нагрузки в обратном направлении, чтобы предотвратить обратное смещение регулятора, когда на входе низкий уровень.

Регулируемый трехконтактный регулятор

И, наконец, мы подошли к концу эволюции с регулируемым трехконтактным стабилизатором — знаменитым стабилизатором напряжения LM317 и его отрицательным аналогом — стабилизатором отрицательного напряжения LM337.C2 предназначен для шума и может составлять 1 мкФ. Соотношение R20 и R23 задает выходное напряжение. Это могут быть два постоянных резистора или регулируемый потенциометр. R20 показан в таблице данных как нестандартный 240 Ом, но если вы сделаете его стандартным 220 Ом, то для любого напряжения от В до до В минимум R7 = (176 * В из ) — 220.

Итак, если вы хотите 9 В, R23 может быть фиксированным значением, то есть 176 * 9 — 220 = 1k4. Обратите внимание, что, поскольку внутреннее опорное напряжение составляет 1,25 В как самое низкое значение, которое может быть у регулятора, ему также требуется не менее 2 В между входом и выходом и максимальное напряжение 32 В, поэтому он может обеспечивать регулировку от 1.От 2 до 30 В. Сделайте R23 10к.

Мощность, рассеиваемая в регуляторе, составляет (Vin-Vout) * Iout. Таким образом, для 12 В на входе и 5 В на выходе при 1 А мощность составляет (12-5) * 1 = 7 Вт. Это нелогично, но это означает, что регулятор рассеивает большую часть мощности, когда он установлен на самое низкое выходное напряжение.

Если вы возьмете регулятор тока силой более 1 А или слишком горячий, чтобы удерживать его пальцами, то потребуется радиатор. Вы можете попробовать установить его на кожух алюминиевого корпуса, который вы используете, или установить на кусок плоского алюминия или, что еще лучше, на подходящий радиатор и угадать размер.Вы должны иметь возможность удобно держать регулятор, не обжигая руки или пальцы.

Обязательно оставьте комментарий ниже, если у вас есть вопросы!


Схема и схема ИС регулятора напряжения 7805

Источники напряжения в цепи могут иметь колебания, в результате чего выходное напряжение не будет фиксированным. ИС регулятора напряжения поддерживает постоянное значение выходного напряжения. Регулятор напряжения 7805, член серии 78xx фиксированных линейных регуляторов напряжения, используемых для поддержания таких колебаний, является популярной интегральной схемой регулятора напряжения (ИС).

xx в 78xx указывает выходное напряжение, которое он обеспечивает. 7805 IC обеспечивает источник питания с регулируемым напряжением +5 В с возможностью добавления радиатора.

7805 Рейтинг IC

  • Диапазон входного напряжения 7–35 В
  • Номинальный ток I c = 1A
  • Диапазон выходного напряжения В Макс. = 5,2 В, В Мин. = 4,8 В

Детали вывода 7805 IC

Штифт № Штифт Функция Описание
1 ВХОД Входное напряжение (7–35 В) На этом выводе IC подается положительное нерегулируемое напряжение в режиме стабилизации.
2 ЗЕМЛЯ Земля (0 В) В этом штыре дается земля. Этот вывод нейтрален как для входа, так и для выхода.
3 ВЫХОД Регулируемая мощность; 5 В (4,8-5,2 В) Выход регулируемого напряжения 5 В выводится на этот вывод регулятора IC.

Как вы могли заметить, существует значительная разница между входным и выходным напряжениями регулятора напряжения.Эта разница между входным и выходным напряжением выделяется в виде тепла. Чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем больше выделяется тепла.

Если регулятор не имеет радиатора для отвода этого тепла, он может выйти из строя и выйти из строя. Следовательно, рекомендуется ограничить напряжение максимум на 2-3 В выше выходного напряжения. Итак, теперь у нас есть 2 варианта. Либо спроектируйте свою схему так, чтобы входное напряжение, поступающее в регулятор, было ограничено на 2-3 В выше выходного регулируемого напряжения, либо установите соответствующий радиатор, который может эффективно рассеивать тепло.

Что делать со всем жаром?

Регулятор напряжения

7805 не очень эффективен и имеет проблемы с пропаданием напряжения. Много энергии тратится в виде тепла. Если вы собираетесь использовать радиатор, лучше рассчитайте его размер правильно. Приведенная ниже формула должна помочь в определении подходящего размера радиатора для таких приложений.

Выработанное тепло = (входное напряжение — 5) x выходной ток

Если у нас есть система с входом 15 вольт и требуемым выходным током.5 ампер, имеем: (15 — 5) х 0,5 = 10 × 0,5 = 5Вт;

5 Вт энергия тратится впустую в виде тепла, поэтому для его рассеивания требуется соответствующий радиатор. С другой стороны, фактически используемая энергия: (5 x 0,5 А) = 2,5 Вт.

Итак, вдвое больше энергии, которая фактически используется, тратится впустую. С другой стороны, если на входе подается 9 В при той же нагрузке: (9-5) x 0,5 = 2 Вт

2 Вт энергии будет потрачено впустую в виде тепла.

Что мы узнали: чем выше входное напряжение, тем менее эффективен ваш 7805.

Расчетное эффективное входное напряжение будет около 7,5 В.

Прочие компоненты схемы?

Если ваш регулятор напряжения расположен на расстоянии более 25 см (10 дюймов) от источника питания, необходимы конденсаторы для фильтрации остаточного шума переменного тока. Стабилизаторы напряжения эффективно работают при подаче чистого сигнала постоянного тока. Шунтирующие конденсаторы помогают снизить пульсации переменного тока.

По сути, они сокращают шум переменного тока от сигнала напряжения и пропускают только постоянное напряжение в регулятор. Два конденсатора не обязательно требуются, и их можно не устанавливать, если вас не беспокоят линейные шумы.

Однако для зарядного устройства мобильного телефона или логической оценки вам потребуется хорошая чистая линия постоянного тока. Конденсаторы в этом случае будут полезны, поскольку они хороши для максимального регулирования напряжения. Номиналы конденсаторов также можно немного изменить.

Давайте посмотрим, что заставляет IC работать.

Схема регулятора напряжения 7805 IC

Сердцем 7805 IC является транзистор (Q16), который регулирует ток между входом и выходом и, таким образом, регулирует выходное напряжение.Эталон ширины запрещенной зоны (желтый) поддерживает стабильное напряжение. Он принимает масштабированное выходное напряжение в качестве входного (Q1 и Q6) и выдает сигнал ошибки (на Q7) для индикации, если напряжение слишком высокое или низкое. Ключевой задачей запрещенной зоны является обеспечение стабильного и точного эталона даже при изменении температуры чипа.

Сигнал ошибки от эталона запрещенной зоны усиливается усилителем ошибки (оранжевый). Этот усиленный сигнал управляет выходным транзистором через Q15. Это замыкает контур отрицательной обратной связи, регулирующий выходное напряжение.

Цепь запуска (зеленая) обеспечивает начальный ток в цепи с запрещенной зоной, поэтому она не застревает в состоянии «выключено». Цепь фиолетового цвета обеспечивает защиту от перегрева (Q13), чрезмерного входного напряжения (Q19) и чрезмерного выходного тока (Q14). Эти схемы уменьшают выходной ток или отключают регулятор, защищая его от повреждения в случае неисправности. Делитель напряжения (синий) уменьшает напряжение на выходном контакте для использования в качестве эталона запрещенной зоны.

Масштабирование вывода

Масштабированный выход 7805 обеспечивает входное напряжение (Vin) для эталонной ширины запрещенной зоны, а ширина запрещенной зоны обеспечивает сигнал ошибки на выходе.Схема запрещенной зоны 7805 устраняет петлю обратной связи, которая существует внутри традиционного эталона запрещенной зоны. Вместо этого весь чип становится петлей обратной связи.

Если выходное напряжение правильное (5 В), то делитель напряжения обеспечивает 3,75 В на Vin. Любое изменение выходного напряжения распространяется через Q6 и R7, вызывая соответственно повышение или падение напряжения на базе Q7. Это изменение усиливается Q7 и Q8, генерируя вывод ошибки. Выходной сигнал ошибки, в свою очередь, уменьшает или увеличивает ток через выходной транзистор.Контур отрицательной обратной связи регулирует выходное напряжение до тех пор, пока оно не станет правильным.

Области применения для 7805 IC

7805 IC используется в широком диапазоне схем. Основные из них:

  • Регулятор с фиксированным выходом
  • Регулятор положительного напряжения в конфигурации отрицательного напряжения
  • Регулируемый выходной регулятор
  • Регулятор тока
  • Регулируемый регулятор напряжения постоянного тока
  • Регулируемое двойное питание
  • Схема защиты от переполюсовки выходного сигнала
  • Схема проецирования обратного смещения

7805 Регулятор напряжения также находит применение в электрических цепях для измерителя индуктивности, зарядного устройства для телефона, портативного проигрывателя компакт-дисков, инфракрасного пульта дистанционного управления и цепей питания ИБП.

Более подробную информацию об ИС регулятора напряжения 7805 можно найти в даташите.

В слайд-шоу ниже также освещены некоторые моменты, связанные с регуляторами напряжения. Посмотри.

Дополнительные руководства доступны на учебных ресурсах


Эта статья была впервые опубликована 14 октября 2017 г. и обновлена ​​19 ноября 2020 г.

Электроника 102 — Урок 4

На предыдущем уроке мы улучшили усилитель, смоделировали его и продемонстрировали производительность с использованием SPICE.

В этом уроке мы собираемся разработать регулятор напряжения — сердце любого источника питания.

Потребность в регуляторах напряжения

Назначение регуляторов напряжения — обеспечить стабильное напряжение питания в цепях. вы проектируете.

Это самые распространенные схемы (каждая электронная система, независимо от ее функции, есть хотя бы один), и все же ими часто пренебрегают из-за их утилитарности природа.

Нам нужны регуляторы напряжения, потому что источники первичного питания (например, обычные батареи, или напряжение переменного тока, которое мы получаем от сетевой розетки) обычно не очень стабильны или нестабильны достаточно, чтобы гарантировать, что наши схемы работают в пределах своих спецификаций.

Например, напряжение, которое мы получаем от автомобильного аккумулятора, может варьироваться от 14,4 В. когда двигатель работает и генератор заряжает аккумулятор, и при низком уровне 8 или 9 В при запуске двигателя холодным утром.Потому что могут быть положительные или отрицательные всплески, наложенные на напряжение батареи из-за другого оборудования, большинство автомобильное оборудование рассчитано на работу с напряжением до 16 В. Внутри некоторых цепей для правильной работы требуется стабильное напряжение, например микропроцессор, используемый для управления магнитолой. Большинство микропроцессоров работают от источника питания 3 В или 5 В, которое следует регулировать с точностью до доли вольт. Например, многие микросхемы, рассчитанные на работу от номинального напряжения 5 В. требуется, чтобы напряжение оставалось в пределах 4.5 и 5,5 Вольт.

Опорное напряжение

Для работы регуляторам напряжения требуется ссылка. Опорное напряжение — это часть или цепь, обеспечивающая стабильное напряжение при выходе за пределы параметров, таких как напряжение питания или температура варьируется.

Наиболее распространенным источником опорного напряжения является стабилитрон ([1]). Стабилитрон — это диод, в котором наблюдается лавинный обратный пробой. оптимизированы и количественно определены таким образом, чтобы диод мог безопасно работать в этой области.

Мы можем использовать SwitcherCAD, чтобы проиллюстрировать поведение стабилитрона.


<Зинер-1.png>

Эта простая схема будет использована для демонстрации еще одной функции программного обеспечения SPICE. Мы попросим программу развернуть напряжение от источника V1 и построить график напряжения на стабилитрон в результате.

Создайте схему сейчас, вам не нужно пока вводить какое-либо значение в Source V1. Не беспокойтесь о.Заявление постоянного тока в нижней части схемы, это просто строка текста, которую я поместил туда для справки. Когда вы закончите создание схемы, нажмите Simulate-> Edit Simulation Cmd. затем выберите «Развертка по постоянному току».

Введите следующие значения:

  • Название 1-го источника для проверки: V1
  • Тип развертки: линейный
  • Начальное значение: -4
  • Стоповое значение: 16
  • Приращение: 0,1
Нажмите «ОК», затем «Выполнить» и выберите «V (вывод)» в окне графика.

У вас должен получиться такой сюжет:


<Зинер-2.png>

Мы можем заметить, что в диапазоне от -0,5 до примерно 6 В выходной сигнал напряжение следует за входным напряжением. Ниже этого стабилитрон становится прямым. смещен, а напряжение на нем составляет от -0,5 до -0,6 В, просто вроде штатный диод.

При напряжениях источника выше примерно 6 В стабилитрон начинает проводить ток и напряжение на нем составляют около 6.2 В, что является номинальным Напряжение стабилитрона для этой части.

Область отрицательного напряжения интересна тем, что показывает, что Стабилитрон похож на настоящий диод, когда он смещен в прямом направлении. Однако мы не собираемся использовать стабилитрон в этой области.

Самая интересная часть — это область обратного смещения (когда напряжения от V1 равны положительный). Эффект Зенера обеспечивает напряжение около 6,2 В, что вполне достаточно. стабильно по сравнению с напряжением источника.

Чтобы выяснить, насколько стабильна, давайте повторно запустим симуляцию, но с разверткой исходного кода. от 8 до 18 В.


<Зинер-3.png>

Изменение выходного напряжения по сравнению с изменением входного напряжения, которое вызвало он называется Регламент .

Регулировка линии = дельта (В

на выходе ) / дельта (В на выходе )

В этом случае изменение выходного напряжения при вводе изменение напряжения с 14 до 16 В (изменение на 2 В) составляет 20 мВ, поэтому Стабилизация линии между 14 и 16 В составляет 1%.

Если бы мы заменили источник V1 автомобильным аккумулятором, мы бы ожидайте, что регулируемое напряжение стабилитрона будет варьироваться от 6,24 до 6,38 В, в то время как напряжение батареи изменяется с 8 до 16 В, что является значительным улучшением.

Давайте посмотрим на влияние температуры, добавив оператор .STEP к моделирование.

Щелкните значок текста и введите в текстовое поле следующее: «.STEP TEMP LIST 0 25 50», затем нажмите «Директива», «ОК» и запустите снова симуляция.


<Зинер-4.png>

Теперь общее изменение составляет от 6,24 до 6,39 Вольт, все еще отлично.

Шунтирующие регуляторы

Этот тип схемы называется шунтирующим регулятором , потому что регулирующий элемент находится параллельно (а не последовательно) с нагрузкой. Пока наши схема не показывает нагрузку (пока), нагрузка запитана от любой цепи от регулируемого напряжения, поэтому они будут подключены параллельно с стабилитроном.

Особенность шунтирующего регулятора, которая может быть как преимуществом, так и неудобством. в зависимости от того, где и как используется схема, шунтирующий регулятор тянет постоянный ток от источника. Ток, взятый из источника, является ток, протекающий через последовательный резистор. Поскольку ток, который течет через последовательный резистор зависит только от напряжения источника, Напряжение стабилитрона и номинал резистора постоянны до тех пор, пока напряжение источника постоянно и не зависит от тока нагрузки.

Преимущество заключается в том, что ток источника не зависит от тока нагрузки.

Недостаток — очень низкий КПД схемы при малые токи нагрузки, поэтому схема не оптимизирована для работы от батареи.

Трудно представить более простую схему, она состоит всего из двух основных компонентов.

С другой стороны, доступный ток ограничен. Посмотрим, какой ток мы можем получить от этой схемы.

Расчет максимального тока нагрузки

В этой модифицированной схеме я добавил резистор R2, чтобы представить схему, которая будет используйте опорное напряжение. Резистор пока не имеет значения, он нужен для пояснения сути. Этот резистор составляет нагрузку и потребляет определенный ток. Нам нужно убедиться, что регулятор может обеспечивать ток, необходимый для цепи. представлен резистором R2.


<Зенера-5.png >>

Ток, проходящий через D1 и R2, должен исходить от резистора R1, поэтому ток ток через R1 будет делиться между R2 и стабилитроном.

Я

R1 = Я D1 + Я R2 В нашей примерной схеме, когда напряжение источника равно 12 В, напряжение на стабилитроне равно 6,34 В, поэтому напряжение на резисторе R1 составляет 5,66 В, поэтому ток в резисторе будет 5,66 / 1000 или 5,66 мА.

По мере уменьшения значения R2 ток через него будет увеличиваться, а ток через D1 уменьшится на такую ​​же величину.

Если ток нагрузки (ток через R2) приближается к 5,66 мА, стабилитрон будет голодать (ток через него будет очень низким или нулевым), и он не будет делать свое работа по регулированию напряжения. Давайте узнаем, сколько тока мы можем пропустить D1, посмотрев спецификацию.

Чтобы просмотреть весь документ, нажмите на картинку.


Из раздела «Максимальные характеристики» спецификации видно, что максимальная мощность рассеивание при использовании обычных материалов для печатных плат, таких как FR-4, и при температуре окружающей среды 25 ° C составляет 225 мВт. Нам известно напряжение стабилитрона, поэтому легко вычислить, какой ток мы можем приложить к детали.

I

макс. = P макс. / V стабилитрон В этом случае максимальный ток равен 0.225 / 6,2 = 0,036 А или 36 мА.

Если вы прочитаете примечания в листе данных, вы увидите, что 225 мВт — это Абсолютный максимальный рейтинг при температуре окружающей среды 25 ° C. В техническом паспорте также указаны вы можете определить тепловое сопротивление и номинальные характеристики для температур выше 25 градусов.

Не вдаваясь в детали этих расчетов прямо сейчас, хороший практика проектирования заключается в том, чтобы ограничить максимальный ток в нашей цепи до не более более 50% от абсолютного максимума рейтинга.Это 18 мА.

Если наша схема такова, что ток нагрузки может изменяться от нуля до некоторого значения, мы должны убедиться, что через R1 проходит не более 18 мА.

При выбранном нами (несколько произвольно) значении R1 мы достигнем 18 мА. когда напряжение от V1 составляет 6,2 + (1000 * 0,018) = 24,2 В, где 6,2 — это номинальное напряжение стабилитрона, а (1000 * 0,018) — это напряжение, которое нам нужно приложить через R1, чтобы через него протекал ток 18 мА.Итак, похоже, что у нас есть довольно большой запас прочности относительно максимальной рассеиваемой мощности в стабилитроне.

Теперь нам нужно подумать, что происходит при минимальном напряжении питания. На примере автомагнитолы минимальное напряжение от аккумулятора может быть всего 8 В. При напряжении питания 8 В ток через R1 будет Только:

I

R1 = (V источник — V Zener ) / R1 Это равняется 1.8 мА.

Итак, если эта схема использовалась в автомобильном радиоприемнике для обеспечения регулируемого напряжения 6,2 В некоторые чувствительные схемы, мы можем потреблять до 1,8 мА без потери регулирования, и не рискуя взорвать стабилитрон при максимальном напряжении батареи.

На практике, точно так же, как мы снижали максимальный ток, мы не хотели бы полностью заморозить стабилитрон и убедиться, что напряжение остается в норме, мы должны поддерживать минимальный ток в стабилитроне.В таблице данных перечислены напряжение стабилитрона для 3 значений тока 1, 5 и 20 мА, так что пока оно допустимо интерполировать между данными значениями, менее рекомендуется используйте часть за пределами указанного диапазона значений, поэтому мы должны сохранить минимум 1 мА хоть стабилитрон, чтобы он работал нормально.

Это означает, что у нас есть доступный ток нагрузки до 0,8 мА.

Получение большей мощности с помощью регулятора прохода серии

Что делать, если 0.8 мА мало?

Что ж, мы могли либо:

  1. Уменьшите значение R1. Мы видели, что при текущем значении 1 кОм мы не сможем достичь безопасного максимального рассеивания мощности до тех пор, пока напряжение питания составляет 24,2 В. Мы можем уменьшить значение R1 так, чтобы максимальная безопасная мощность рассеяние достигается при 18 В, что является максимальным напряжением питания, которое мы нужно проектировать для.
  2. Измените схему на стабилитрон с более высокой номинальной мощностью (и уменьшите значение резистора R1, чтобы через него протекал больший ток), или
  3. Добавьте усилитель тока, используя один или несколько транзисторов.

Решение 1 легко реализовать и стоит недорого, но оно не дает многого. улучшения. В данном случае максимальный ток стабилитрона составляет 18 мА, т.е. также максимально возможный ток нагрузки.

В общем, решение 2 не имеет особого смысла, потому что стабилитрон большей мощности их труднее достать, и цепь быстро потратит много энергии. В связи с тенденцией к оборудованию с батарейным питанием важно знать решения, которые не тратят впустую электроэнергию и не тратят минимум, необходимый для выполнения функции.

Решение 3 немного сложнее, но предлагает большую гибкость и больше эффективный.

Итак, попробуем решение 3.

Существует хорошо известная схема, выполняющая нужную нам функцию, поэтому без лишних слов, вот оно:


<Регулятор-1.png>

Вы должны сразу заметить пару вещей. У нас появился новый символ SPICE I1, который является текущим источником.Теперь вы знакомы с источником напряжения, например, V1 в этой схеме. Источник напряжения запрограммирован на напряжение и обеспечивает это напряжение независимо от того, какой ток нам нужен. Это красота SPICE, не имеющая ограничений реального железа 🙂

Точно так же источник тока будет генерировать любое напряжение, необходимое для количество тока, которое мы запросили.

Вы можете выбрать текущий источник из меню «Компонент», просто найдите и нажмите на «текущий».

Источники тока не так интуитивно понятны, как источники напряжения, поэтому не беспокойтесь если концепция кажется странной. Просто следите за тем, что мы будем делать с этим, и снова раз он станет вам знакомым.

Еще одна вещь, которую вы могли заметить, если действительно наблюдательны, — это то, что мы есть стабилитрон с каталожным номером BZX84C5V6L, которого не было в библиотеке.

Я смухлевал. Я хотел продемонстрировать известную схему, которая представляет собой стабилизатор на 5 В.Предыдущая схема представляла собой стабилизатор на 6,2 В, которого было достаточно для этой цели. упражнения, используется редко. 5 В — гораздо более распространенное напряжение, а Стабилитрон 5,6 В часто используется в схеме, подобной той, которую я только что описал. Но в библиотеке SwitcherCAD не было стабилитрона на 5,6 В.

Если вы обратитесь к спецификации Motorola (полный документ в формате pdf, а не выдержка выше), вы увидите, что некоторые номера деталей выделены жирным шрифтом. В примечании указано что эти номера деталей предпочтительные , что означает, что они гораздо более вероятны быть в наличии.Часть 5,6 В выделена жирным шрифтом, поэтому разумно предположить, что она должна были в библиотеке. Учитывая, сколько мы заплатили за SwitcherCAD, мы Простите Linear Technology за то, что она не включила все возможные номера деталей.

Так как же мне получить стабилитрон 5,6 В в SwitcherCAD?

Я открыл файл библиотеки диодов, C: \ Program Files \ LTC \ SwCADIII \ lib \ cmp \ standard.dio в текстовом редакторе и добавил BZX84C5V6L следующим образом:

.модель BZX84C5V6L D (Is = 1,66n Rs = 0,5 Cjo = 205p nbv = 3 bv = 5,6 Ibv = 1 м Vpk = 5,6 mfg = Тип двигателя = стабилитрон)
 
Вы можете вырезать и вставить всю строку. Я поместил его прямо над частью BZX84C6V2L в файле. Обратите внимание, что эта модель, вероятно, не так хороша, как другие. Это подходит для приведенный ниже пример, но он может не подходить для более сложного моделирования. Поэтому, когда вы закончите курс, вы можете удалить модель из библиотеки.

Мне пришлось закрыть и снова открыть SwitcherCAD, потому что программа явно читает библиотеки при запуске программы и после того, как я изменил файл, она не перезагружала его автоматически.

Хорошо, хватит библиотеки SwitcherCAD, транзистор, который мы добавили к шунтирующему стабилизатору, в конфигурации, известной как эмиттер-повторитель . Это означает, что напряжение на эмиттер следует за напряжением на базе (с небольшим смещением обычно от 0,6 до 0,7 В). Коэффициент усиления по напряжению такой схемы чуть меньше единицы.

Таким образом, если напряжение базы поддерживается на уровне 5,6 В, напряжение на эмиттере будет быть примерно от 4,9 до 5.0 Вольт.

Прежде чем двигаться дальше, убедитесь, что вы запрограммировали V1 как источник напряжения 12 В.

Чтобы сделать симуляцию более интересной, мы проведем развертку постоянного тока по току.

Нажмите Simulate-> Edit Simulation Cmd и выберите DC sweep . Введите значения следующим образом:

  • Название 1-го источника для проверки: I1
  • Тип развертки: линейный
  • Начальное значение: 0
  • Стоп-значение 0.1
  • Приращение: 0,001
Нажмите ОК, затем нажмите кнопку «Выполнить», чтобы начать моделирование. Выберите V (выход). У вас должно получиться что-то вроде этого:


<Регулятор-2.png >>

Изменение выходного напряжения по сравнению с изменением выходного тока, которое вызвало он называется Положения о нагрузке . Обычно его измеряют, когда выходной ток изменяется в определенном заданном диапазоне, например, от 50% до 100%.

Регулировка нагрузки выражается в процентах от выходного напряжения или в абсолютном значении.

Если мы выразим это как изменение напряжения по сравнению с изменением тока, которое вызвало он будет называться Выходное сопротивление , поскольку значение сопротивления равно равным отношению напряжения на нем к проходящему через него току.

Регулировка нагрузки = Дельта (В

на выходе ) / Среднее В на выходе

Выходное сопротивление = Дельта (В

из ) / Дельта (I из ) В этом случае изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки от 50 до 100 мА составляет 40 мВ, поэтому выходное сопротивление равно.04 / 0,05 = 0,8 Ом при изменении тока нагрузки на 50%.

Регулировка нагрузки составляет 0,04 / 4,92 = 0,81%.

Обратите внимание, как напряжение быстро растет при малых токах (ниже нескольких мА). Это связано с тем, что при очень малом токе нагрузки ток базы, который равен = ток нагрузки / Hfe, настолько мал, что базовое напряжение необходимое для его создания становится очень маленьким, намного ниже типичного От 0,6 до 0,7 В.

Я добавил резистор R2 (100 кОм), чтобы обеспечить минимальный ток нагрузки. а без этого резистора напряжение на свету увеличивалось бы еще больше. текущие значения I1.Вы можете попробовать поменять R2 на 1000k например (1 мегом).

На практике, если бы схема действительно должна была работать до такого низкого токи, было бы неплохо немного уменьшить значение R2 для уменьшения повышения напряжения при малых нагрузках.

С другой стороны, обратите внимание, что эта схема теперь выдает 100 мА, пока поддержание регулирования между 4,85 и 5,05 В для токов примерно между 5 мА и 100 мА.

Это было бы идеально для работы с большинством микропроцессоров с питанием 5 В.

Подавление пульсации

Подавление пульсаций — еще одна мера способности регулятора отклонять Колебания сетевого напряжения. Тем не менее, линейное регулирование, определенное выше, измеряется при статических (медленно меняющихся) изменениях входного напряжения, где подавление пульсаций измеряется при быстро меняющемся входном напряжении, обычно при сетевой частоте (60 Гц) или это вторая гармоника (120 Гц).

Если бы мы использовали настоящие инструменты, мы бы измерили отклонение пульсаций наложение небольшого переменного напряжения на входное постоянное напряжение, затем измерение амплитуда того же сигнала на выходе регулятора и вычислителя Соотношение. Например, мы можем подать пиковое напряжение 1 В переменного тока (2 В размах), потому что это хорошо в пределах диапазона регулирования регулятора и производит расчеты Полегче.

Мы можем использовать ту же технику со Spice, хотя Spice предлагает другой метод, который мы изучим на следующем уроке.Для удобства замерим подавление пульсаций на частоте 1 кГц.

Установите источник тока I1 на фиксированное значение 50 мА, установите источник напряжения V1 на быть источником SINE со смещением 12 В постоянного тока, амплитудой 1 В и частотой 1 кГц, тогда отредактируйте команду моделирования следующим образом:

  • Анализ переходных процессов
  • Время остановки: 5 мс
  • Время начала сохранения данных: 0
Затем вернитесь к схеме, щелкните директиву «; DC» и оставьте комментарий (это должен стать синим), запустите моделирование и отобразите выходное напряжение.

Вот график пульсаций на выходе (обратите внимание на шкалу напряжения):


<Регулятор-3.png

Это график, показывающий входное напряжение и выходное напряжение в одном масштабе, Так легче оценить уменьшение пульсации:


<Регулятор-4.png

График показывает, что при питании цепи от источника, имеющего пульсацию 2 В (размах) (мы устанавливаем источник на 12 В постоянного тока с наложенным на него пиковым сигналом 1 В, вы можете используйте курсор для проверки), он обеспечивает регулируемый выход с пульсацией около 30 мВ размах.

Упражнения

  1. Сколько тока мы можем потребить от регулятора, прежде чем регулирование станет действительно плохим? (вы можете использовать SwitcherCAD для экспериментов).
    Какие факторы ограничивают увеличение тока?
  2. Постройте напряжение на базе транзистора на том же графике, что и выходное напряжение, чтобы увидеть разницу. Объясните разницу.
  3. Вычислите коэффициент подавления пульсаций в дБ. Поскольку пульсация измеряется в Вольты, а не ватты, уравнение составляет 20 * log (V2 / V1).
  4. Постройте график изменения выходного напряжения при температуре 25, 50 и 75 градусов C.
Щелкните здесь, чтобы увидеть ответы.

Выводы этого урока

  • Установлено, что регуляторы напряжения являются необходимой частью большинства современные электронные схемы.
  • Для регуляторов напряжения требуется источник опорного напряжения, обычно стабилитрон.
  • Регуляторы напряжения характеризуются линейным регулированием и регулированием нагрузки, Характеристики подавления пульсаций и температурной стабильности.
  • Мы узнали, как использовать SPICE для получения этих значений.

В следующих уроках мы усовершенствуем стабилизатор напряжения с каскадом усиления. отдельно от силового каскада.

Ссылки

  1. Стабилитрон
  2. .

Цепи общего пользования с меткой «регулятор напряжения» — CircuitLab

Теперь показаны схемы 1-20 из 21. Сортировать по недавно измененное имя

Стабилизатор переменного напряжения с потенциометром 10К на 10 витков ПУБЛИЧНЫЙ

Базовый источник питания с регулируемым напряжением, настроенный для линейного потенциометра 10K на 10 витков.

по дхаанам | обновлено 17 мая 2020 г.

ноутбук-кирпич регулятор напряжения проволочный

Управляющий сигнал 0-10 В ПУБЛИЧНЫЙ

Схема для обеспечения регулируемого пользователем управляющего сигнала 0-10 В постоянного тока для светодиодного регулятора освещенности от источника питания 24 В постоянного тока.

от StageTech | обновлено 12 июня 2019 г.

регулятор напряжения

Регулятор напряжения с использованием BJT ПУБЛИЧНЫЙ

автор: mk5734 | обновлено 10 апреля 2019 г.

bjt регулятор напряжения стабилитрон

Регулятор напряжения ПУБЛИЧНЫЙ

автор: mk5734 | обновлено 14 ноября 2018 г.

регулятор напряжения

eScooter — Пользовательский регулятор напряжения 36 В ПУБЛИЧНЫЙ

Базовая схема для настраиваемого регулятора напряжения, понижающего напряжение батареи 36 В постоянного тока до 9 В на выходе.

автор: cxshermansg | обновлено: 22 октября 2017 г.

36v аккумулятор Округ Колумбия Шаг вниз tl783 регулятор напряжения

Опорное напряжение на стабилитроне ПУБЛИЧНЫЙ

Стабилитрон обеспечивает управляемый обратный пробой и может действовать как фиксированный источник опорного напряжения.

от CircuitLab | обновлено 8 июня 2017 г.

регулятор напряжения стабилитрон

7805 и бородавка испытывают пропадание напряжения ПУБЛИЧНЫЙ

Линейный стабилизатор напряжения 7805 не может поддерживать выходное напряжение.Ты можешь починить это?

от CircuitLab | обновлено 7 июня 2017 г.

источник питания трансформатор регулятор напряжения

Regulador detensión ПУБЛИЧНЫЙ

Регулируйте напряжение от 4 до 9 Vcc, через потенциометр R5, с 10 Vcc.1 А.

автор: JCUrchulutegui | обновлено: 6 марта 2016 г.

регулятор напряжения

Регулятор 5 В с низким падением напряжения ПУБЛИЧНЫЙ

привет — Я здесь новичок и нашел схему, которая может работать для меня, но при использовании симулятора, возможно, это не так.входное напряжение постоянно колеблется в пределах от 0 до 10 В постоянного тока, и я хочу получить регулируемое напряжение 5 В постоянного тока. Я…

Ленлен | обновлено 6 июня 2015 г.

источник питания регулятор напряжения

Цепь регулятора напряжения постоянного тока серии LM78XX ПУБЛИЧНЫЙ

по Brodtd | обновлено 25 апреля 2013 г.

lm7812 регулятор напряжения

Регулируемое выпрямленное напряжение постоянного тока с стабилитроном ПУБЛИЧНЫЙ

по Brodtd | обновлено 25 апреля 2013 г.

регулятор напряжения

Caricatore USB Ipod Iphone ПУБЛИЧНЫЙ

пользователя tommaso.Michelutti | обновлено: 26 марта 2013 г.

зарядное устройство iphone-ipod USB регулятор напряжения

LM317 тест cct 01 ПУБЛИЧНЫЙ

Регулировка нагрузки стандартных моделей CL LM317 и LM137 оставляет желать лучшего.Simulate> DC Sweep> Запустить DC Sweep Simulate> Time Domain> Run Time-Domain Simulation

по сигналу | обновлено 12 ноября 2012 г.

lm137 lm317 регулятор регулятор напряжения

Регулятор MOSFET ПУБЛИЧНЫЙ

Регулятор на полевых транзисторах с нулевым выпадением и компенсацией сопротивления проводов («отрицательное сопротивление»).Моделирование работы.

автор paulmz | обновлено 17 октября 2012 г.

mosfet симуляция регулятор напряжения

Стабилизирующее питание Variabile с LM317 ПУБЛИЧНЫЙ

пользователя tommaso.Michelutti | обновлено 30 августа 2012 г.

lm317 источник питания стабильность регулятор напряжения

Сильный ток регулятора напряжения ветряной турбины ПУБЛИЧНЫЙ

Регулятор напряжения для ветряной турбины с сильноточным выходом.

по rembo_ninja | обновлено 13 июля 2012 г.

регулятор напряжения

поведенческий линейный регулятор 01 ПУБЛИЧНЫЙ

Поведенческий линейный регулятор.Также может быть реализовано с использованием поведенческого источника напряжения.

по сигналу | обновлено 12 июля 2012 г.

поведенческий регулятор линейный регулятор регулятор напряжения

Регулятор напряжения 6В ПУБЛИЧНЫЙ

по loganedwards | обновлено 25 июня 2012 г.

переключение регулятор напряжения

Переключатель с управлением напряжением ПУБЛИЧНЫЙ

Выход 12 В постоянного тока включается только тогда, когда вход 5 В постоянного тока находится в пределах 10% (4.С 5 по 5.5). Диапазон можно изменить, регулируя регуляторы напряжения.

автор: twlbqb | обновлено 30 мая 2012 г.

cmos компаратор контролируемый двойной вход логика mosfet выключатель Напряжение регулятор напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения TL431 — простая поведенческая модель ПУБЛИЧНЫЙ

В качестве демонстрации поведенческих источников напряжения и тока в CircuitLab, вот простая модель регулируемого шунтирующего стабилизатора напряжения TL431.

от CircuitLab | обновлено 13 апреля 2012 г.

поведенческий регулятор напряжения

Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения — это компонент, который преобразует напряжение в более низкий (или более высокий) уровень.

Типичный пример: вы хотите использовать батарею на 9 В, но вам нужно в цепи 5 В. Например, чтобы создать портативное зарядное устройство USB. Затем вы можете использовать регулятор напряжения, который принимает эти 9 В в качестве входа и создает стабильный выход 5 В для использования в вашей схеме.

Или, если вам нужны разные уровни напряжения для схемы, которую вы строите. Допустим, у вас есть схема с микроконтроллером, которому нужно 5 В, и двигателем, которому нужно 12 В. Вместо двух блоков питания вы можете использовать только блок питания 12 В и добавить регулятор напряжения, обеспечивающий 5 В для микроконтроллера.

Как подключить регулятор напряжения

Обычно вам нужно несколько дополнительных компонентов, подключенных к регулятору напряжения, чтобы сделать выход более стабильным. По крайней мере, конденсатор-другой. Но это зависит от того, какой вы выберете. Вы найдете информацию о том, как подключить конкретный регулятор напряжения, в его техническом описании.

Например, регулятор напряжения 7805 обычный. Это дает вам 5 В. В таблице данных 7805 вы можете найти этот пример схемы, которая показывает, что вам нужны два конденсатора:

Регулятор напряжения с выходом 5В

Типы регуляторов напряжения

Существует два распространенных типа регуляторов напряжения, о которых стоит знать:

  • Линейные регуляторы напряжения
  • Импульсные регуляторы постоянного / постоянного тока

Линейный стабилизатор напряжения — самый простой, для работы которого требуется всего пара конденсаторов и, возможно, один или два резистора.

Примерами линейных регуляторов являются 7805 и LM317 с регулируемым выходным напряжением.

Схема LM317 с регулируемым выходом

Импульсный стабилизатор DC-DC немного сложнее и для работы требуется индуктор и диод. Одним из примеров является LM2596. Но часто вы можете найти их в виде небольших модулей (ищите преобразователи постоянного тока в постоянный), на плате которых есть все необходимое.

Модуль преобразователя постоянного / постоянного тока

Основное различие между ними состоит в том, что линейный регулятор потребляет гораздо больше энергии, чем импульсный регулятор.Таким образом, линейный регулятор может легко сильно нагреться, если вы не обеспечите хорошее охлаждение.

Кроме того, импульсный стабилизатор — единственный, который может дать вам более высокое выходное напряжение, чем то, которое вы вставили. Линейный стабилизатор всегда будет давать вам более низкое выходное напряжение.

Как работают линейные регуляторы напряжения

Есть много способов спроектировать линейный регулятор напряжения. Вот, пожалуй, один из самых простых:

На выходе всегда будет напряжение стабилитрона диода минус напряжение V BE транзистора.V BE обычно составляет от 0,6 В до 0,7 В. Таким образом, с стабилитроном 5,6 В на выходе будет около 5 В.

Если выходное напряжение превышает 5 В, это означает, что V BE становится ниже. Это заставит транзистор уменьшить ток, так что напряжение снова упадет. Если выходное напряжение станет ниже 5 В, произойдет обратное.

Как работают регуляторы переключения

Другой основной тип — импульсный стабилизатор. Это регулятор напряжения, который включает и выключает входное напряжение и использует некоторые хитрости умных схем с индуктором для преобразования напряжения гораздо более энергоэффективным способом.

Существует 3 основных типа:

  • Понижающий преобразователь — Может преобразовывать в более низкое напряжение
  • Повышающий преобразователь — Может преобразовывать в более высокое напряжение
  • Понижающий-повышающий преобразователь — Может преобразовывать как в более низкое, так и в более высокое напряжение

Вот основная концепция понижающего преобразователя :

Когда переключатель нажат, ток течет в катушку индуктивности, конденсатор и нагрузку от батареи. И индуктор, и конденсатор заряжаются. Когда переключатель отпускается, накопленная энергия в катушке индуктивности и конденсаторе обеспечивает ток для нагрузки.

В реальной жизни переключатель заменен на транзистор. И есть чувствительный механизм, который проверяет выходное напряжение и включает и выключает транзистор быстрее (для получения большего напряжения) или медленнее (для получения меньшего напряжения).

Вопросы?

Дайте мне знать, какие вопросы у вас есть о регуляторе напряжения в разделе комментариев ниже. Я постараюсь ответить на них и соответствующим образом обновить статью!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *