Схема стабилизатора регулируемого напряжения: Регулируемый стабилизатор напряжения с регулируемым оганичением выходного тока » Журнал практической электр…

Опубликовано в Разное

30 Июл 2019

Комментариев 0

Содержание

Схемы Стабилизаторов — Паятель.Ру — Все электронные схемы » Страница 4

КАТЕГОРИИ СХЕМ

СПРАВОЧНИК

ИНТЕРЕСНЫЕ СХЕМЫ

Схема стабилизатора напряжения сети 220В

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).

Подробнее…

Схема автоматического выключателя — пускателя

В некоторых регионах, часты перебои с электроснабжением, опасные тем, что в момент возобновления подачи энергии происходит выброс напряжения настолько большой амплитуды, что подключенная к электросети аппаратура может выйти из строя.

Это свойство электрических сетей, связано с индукцией, и его последствия давно известны. Поэтому на производстве все оборудование подключают через автоматические выключатели, так называемые, магнитные пускатели.

Подробнее…

Схема стабилизатора источника питания 3-33В

Стабилизатор собран на микросхеме КР142ЕН2А, по схеме регулируемого стабилизатора с внешним регулирующим транзистором. При входном напряжении 40В стабилизатор обеспечивает выходное регулируемое напряжение 3…33В при токе до 0,5 А. Имеется защита от перегрузки или КЗ в цепи нагрузки.

Подробнее…

Схема преобразователя напряжения 12В-220В 50Гц

Преобразователь предназначен для питания от автомобильной борт-сети или от автомобильной аккумуляторной батареи различных электроприборов, рассчитанных на питание от сети переменного тока 220В / 50 Гц и потребляющих мощность не более 100 Вт.

Преобразователь может быть рекомендован для туристов, а так же для охотников и рыбаков. Преобразователь потребляет от источника постоянного тока на холостом ходу ток не более 1 А, при полной нагрузке (100 Вт) — около 10 А.

Подробнее…

САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ СХЕМЫ

ТЕГИ

Микросхема регулируемый стабилизатор напряжения

И умыслил Фарадей явление электромагнитной индукции, провёл он опыт физический, да очертил схему трансформатора досель невиданного.
И увидел Господь, что это хорошо, и благословил мужей усердных в науках естественных на сотворение кенотрона вакуумного, а совокупно и фильтра ёмкостного сглаживающего, воеже в триединстве и целостности явился миру источник питания на всяку потребу богоприятный.

Ладно, с этим разобрались.
А для чего сиим источникам питания вдруг понадобились какие-то стабилизаторы напряжения?

«Стабилизатор напряжения — это электрическое (электронное) устройство, имеющее вход и выход по напряжению, предназначенное для поддержания выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки» – учит нас википедия.

Отлично сказано мужики, ни убавить, ни прибавить – для стабильной работы и сохранения высоких параметров большинства схем требуется постоянное, неподконтрольное никаким воздействиям напряжение питания.

Ещё совсем недавно такие узлы строились на стабилитронах и транзисторах, однако с появлением специализированных микросхем, необходимость в самостоятельном конструировании подобных схем скоротечно отпочковалась, ввиду простоты реализации и высоких параметров стабилизаторов, выполненных на интегральных микросхемах.

Существует два типа подобных микросхем – регулируемые стабилизаторы напряжения и стабилизаторы с фиксированным значением выходного напряжения. Во втором случае схема стабилизатора приобретает неприлично примитивный вид, незаслуживающий какого-то серьёзного обсуждения.
В случае же стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением, схема всё ещё остаётся достаточно простой, но требует некоторых умственных манипуляций, связанных с расчётом резистивного делителя для получения требуемого выходного напряжения.

Типовая схема включения большинства регулируемых микросхем приведена на Рис.1.

Рис.1

Формула для расчёта выходного напряжения имеет вид Vout = Vref * (1+R2/R1) + Iadj * R2 ,
причём номинал сопротивления R1, как правило, задаётся производителем микросхемы для достижения наилучших параметров выходных характеристик.

Отдельные бойцы для снижения пульсаций рекомендуют ставить дополнительные электролиты параллельно резистору R2. Оно, конечно, бойцы эти герои, но зачем же стулья ломать?
Любое резкое увеличение тока нагрузки, приводящее к снижению выходного напряжения, не сможет моментально отработаться схемой автоматической регулировки из-за задержки в цепи обратной связи, обусловленной данным конденсатором, а это в значительной степени снизит быстродействие устройства.

И если для статических нагрузок параметр быстродействия стабилизатора по барабану, то для динамических (к примеру, таких как УНЧ) – очень даже немаловажен.

Справочная таблица с основными техническими характеристиками наиболее часто используемых интегральных стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения.

Тип

U вх макс В	І вых макс А	І вых мин мА	U вых мин В	U вых макс В
КР142ЕН11	-40	1,5	10	-1,2	-37
КР142ЕН12	40	1,5	10	1,2	37
КР142ЕН18	-40	1,5	10	-1,2	-37
КР142ЕН22	35	5	10	1,25	34
КР142ЕН22А	35	7,5	10	1,25	34
КР142ЕН22Б	35	10	10	1,25	34
LT1083	35	7,5	10	1,2	34
LT1084	35	5	10	1,2	34
LT1085	35	3	10	1,2	34
LM117	40	1,5	5	1,2	37
LM137	-40	1,5	10	-1,2	-37
LM138	35	5	10	1,2	32
LM150	35	5	10	1,2	33
LM217	40	1,5	5	1,2	37
LM317	40	1,5	5	1,2	37
LM317LZ	40	0,1	5	1,2	37
LM337	-40	1,5	10	-1,2	-37
LM337LZ	-40	0,1	10	-1,2	-37
LM338	35	5	10	1,2	32
LM350	35	5	10	1,2	33
TL783	126	0,7	0,1	1,25	125

Приведённая ниже таблица позволяет рассчитать номиналы резисторов делителя некоторых популярных типов микросхем регулируемых стабилизаторов, представленных разными производителями.

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ СТАБИЛИЗАТОРА

Если не хотите, чтобы вдруг “раздался мощный пук” – послеживайте за полярностью включения конденсатора С2. Она должна совпадать с полярностью входного (выходного) напряжения.

Отдельно хочу остановиться на МИКРОМОЩНЫХ СТАБИЛИЗАТОРАХ С МАЛЫМ СОБСТВЕННЫМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ.

Такого рода стабилизаторы окажутся совсем не лишними в хозяйстве, так как смогут обеспечить такой важнейший показатель радиоэлектронной аппаратуры с автономным питанием, как экономичность входящих в её состав узлов.

Здесь выбор интегральных микросхем заметно беднее, а цены, как правило, заметно ощутимей, чем на аналоги со стандартным потреблением, поэтому начну я с простой, но проверенной временем схемы на дискретных элементах.

Рис.2

Чем хорош КТ315 в данном включении?
На обратно смещённом переходе КТ315 при напряжении 6 – 7,5В, в зависимости от экземпляра транзистора, возникает электрический (не побоюсь этого слова) пробой, что позволяет использовать его в качестве стабилитрона на эту-же самую величину напряжения пробоя. При этом транзистор в таком включении, в отличие от многих промышленных стабилитронов, хорошо работает и при малых токах стабилизации, порядка 100 мкА.

Из относительно гуманных по цене интегральных стабилизаторов с малым собственным потреблением, могу порекомендовать LP2950, LP2951, LM2931, LM2936 и им подобные.

В случае если в схеме нужен стабилизатор на какое-то не стандартное напряжение, то прекрасное решение использование популярного интегрального стабилизатора LM317T с характеристиками:

способен работать в диапазоне выходных напряжений от 1,2 до 37 В;
выходной ток может достигать 1,5 А;
максимальная рассеиваемая мощность 20 Вт;
встроенное ограничение тока, для защиты от короткого замыкания;
встроенную защиту от перегрева.

У микросхемы LM317T схема включения в минимальном варианте предполагает наличие двух резисторов, значения сопротивлений которых определяют выходное напряжение, входного и выходного конденсатора.

У стабилизатора два важных параметра: опорное напряжение (Vref) и ток вытекающий из вывода подстройки (Iadj).
Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1,2 до 1,3 В, а в среднем составляет 1,25 В. Опорное напряжение это то напряжение которое микросхема стабилизатора стремиться поддерживать на резисторе R1. Таким образом если резистор R2 замкнуть, то на выходе схемы будет 1,25 В, а чем больше будет падение напряжения на R2 тем больше будет напряжение на выходе. Получается что 1,25 В на R1 складываться с падением на R2 и образует выходное напряжение.

Второй параметр – ток вытекающий из вывода подстройки по сути является паразитным, производители обещают что он в среднем составит 50 мкА, максимум 100 мкА, но в реальных условиях он может достигать 500 мкА. Поэтому чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение приходиться через делитель R1-R2 гнать ток от 5 мА. А это значит что сопротивление R1 не может больше 240 Ом, кстати именно такое сопротивление рекомендуют в схемах включения из datasheet.
Первый раз, когда я посчитал делитель для микросхемы по формуле из LM317T datasheet, я задавался током 1 мА, а потом я очень долго удивлялся почему напряжение реальное напряжение отличается. И с тех пор я задаюсь R1 и считаю по формуле:
R2=R1*((Uвых/Uоп)-1).
Тестирую в реальных условиях и уточняю значения сопротивлений R1 и R2.
Посмотрим какие должны быть для широко распространенных напряжений 5 и 12 В.

R1, Ом	R2, Ом
LM317T схема включения 5v	120	360
LM317T схема включения 12v	240	2000

Но я бы посоветовал использовать LM317T в случае типовых напряжений, только когда нужно срочно что-то сделать на коленке, а более подходящей микросхемы типа 7805 или 7812 нету под рукой.

А вот расположение выводов LM317T:

Кстати у отечественного аналога LM317 — КР142ЕН12А схема включения точно такая же.

На этой микросхеме несложно сделать регулируемый блок питания: вместо постоянного R2 поставьте переменный, добавьте сетевой трансформатор и диодный мост.

На LM317 можно сделать и схему плавного пуска: добавляем конденсатор и усилитель тока на биполярном pnp-транзисторе.

Схема включения для цифрового управления выходным напряжением тоже не сложна. Рассчитываем R2 на максимальное требуемое напряжение и параллельно добавляем цепочки из резистора и транзистора. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости основного резистора, проводимость дополнительного. И напряжение на выходе будет снижаться.

Схема стабилизатора тока ещё проще, чем напряжения, так как резистор нужен только один. Iвых = Uоп/R1.
Например, таким образом мы получаем из lm317t стабилизатор тока для светодиодов:

для одноватных светодиодов I = 350 мА, R1 = 3,6 Ом, мощностью не менее 0,5 Вт.
для трехватных светодиодов I = 1 А, R1 = 1,2 Ом, мощностью не менее 1,2 Вт.

На основе стабилизатора легко сделать зарядное устройство для 12 В аккумуляторов, вот что нам предлагает datasheet. С помощью Rs можно настроить ограничение тока, а R1 и R2 определяют ограничение напряжения.

Если в схеме потребуется стабилизировать напряжения при токах более 1,5 А, то все также можно использовать LM317T, но совместно с мощным биполярным транзистором pnp-структуры.
Если нужно построить двуполярный регулируемый стабилизатор напряжения, то нам поможет аналог LM317T, но работающий в отрицательном плече стабилизатора — LM337T.

Но у данной микросхемы есть и ограничения. Она не является стабилизатором с низким падением напряжения, даже наоборот начинает хорошо работать только когда разница между выходным и выходным напряжением превышает 7 В.

Если ток не превышает 100мА, то лучше использовать микросхемы с низким падением LP2950 и LP2951.

Мощные аналоги LM317T — LM350 и LM338

Если выходного тока в 1,5 А недостаточно, то можно использовать:

LM350AT, LM350T — 3 А и 25 Вт (корпус TO-220)
LM350K — 3 А и 30 Вт (корпус TO-3)
LM338T, LM338K — 5 А

Производители этих стабилизаторов кроме увеличения выходного тока, обещают сниженный ток регулировочного входа до 50мкА и улучшенную точность опорного напряжения.
А вот схемы включения подходят от LM317.

24 thoughts on “ LM317T схема включения ”

Для lm317 datasheet от TI тут.
Кому сложно читать datasheet на английском, то можно посмотреть документацию на русском для отечественного аналога КР142ЕН12А.

Кроме мощных аналогов, есть и маломощные LM317L рассчитанные на ток не более 0,1 А, в корпусах SOIC-8 и TO-92.

LM317LM — в поверхностном корпусе SOIC-8;
LM317LZ — в штырьевом корпусе TO-92.

Не забудьте установить микросхему на радиатор, надо помнить, что корпус не изолирован от вывода. Чем больше падение напряжения на микросхеме — разница между входным и выходным напряжением, тем меньше максимальная мощность.

Я бы уточнил, что от падения напряжения зависит «максимальная выходная мощность».
А максимальная мощность рассеиваемая на микросхеме зависит от корпуса и эффективности охлаждения.

Макс. мощность, рассеиваемая микросхемой — паспортная величина и не может быть превышена при любом охлаждении.

Оверклокеры с таким утверждением не соглясятся 🙂
Да я и не призываю «разгонять» стабилизаторы напряжения, даже наоборот: соблюдение рекомендаций производителя компонентов, важное условие надежной работы электронного устройста.
Если невозможно или слишком дорого обеспечивать надежное охлаждение, то нужно снижать планку максимально возможной мощности. А определить эту максимальную мощность можно зная максимально допустимую температуру кристалла, максимальную температуру окружающей среды и все тепловые сопротивления от кристалла до окружающей среды.

Есть паспортная максимальная мощность, которая кстати зависит от корпуса стабилизатора. А есть реальная максимальная мощность, которая получится при реальном максимальном напряжении и реальном максимальном токе. Так вот эта мощность нисколько не паспортная величина.

Максимальная мощность рассеивания по паспорту — это та, которую в состоянии рассеивать корпус устройства в нормальных условиях на протяжении длительного времени. Под НУ подразумевается температура в 20 цельсиев и влажность 85% при давлении 760 мм и отсутствие преград естественной циркуляции воздуха (плюс/минус 5%). Под длительным временем — не менее времени Максимальная мощность рассеивания по паспорту — это та, которую в состоянии рассеивать корпус устройства в нормальных условиях на протяжении длительного времени. Под НУ подразумевается температура в 20 цельсиев и влажность 85% при давлении 760 мм и отсутствие преград естественной циркуляции воздуха (плюс/минус 5%). Под длительным временем — минимальное время наработки на отказ, указанное в паспортных данных.

Тепловая и электрическая мощности — это немного разные параметры, хотя и взаимосвязанные.

Всегда относился к данной микросхеме, как к стабилизатору для начинающих, которые и запитывать от нее будут такие-же устройства.
Главную, на мой взгляд, мысль данной статьи: «…использовать в случае типовых напряжений, только когда…» — надо выделить жирным. Ее же, в таких случаях, не использовать вообще. Применять можно в малоточных регуляторах, где ни КПД, ни прецизионность стабилизации на динамическую нагрузку не важны.
Использование токовых усилителей, как на последней схеме, рентабельно применять только для фиксированных напряжений.

Любопытно вот, насколько критично включение танталовых конденсаторов на входе и выходе LM317, как то рекомендует даташит? Никогда не шунтировал ее входы/выходы чем-то лучшим чем самые обычные электролитические конденсаторы плюс (иногда) керамика. И ни разу не получил самовозбуждения. То же самое с LM7805 и LM7812 (и с их отечественными аналогами). Как только не изгалялся, даже подключал конденсаторы длинными проводами. Прокатывало, ни один стабилизатор не «завелся». Разработчики перестраховались или рекомендация относительно танталовых конденсаторов непосредственно возле выводов микросхемы касается каких-то особых условий эксплуатации?

В некоторых схемах для некоторых задач (схемы с аудиоусилением, например) шумы стабилизатора заметны даже на слух. В некоторых других частных случаях из-за «шума» работы стабилизатора возникали нежданчики, которые не устранялись конденсаторами для «ЦП или ОЗУ по питанию». Для описания ситуации, когда такое происходит нужен «талмуд» листов пот тысячу. Производитель , который получал недоумённо-ругательные «комментарии» разработчиков — подстраховалсяотмазался коротким упоминанием о необходимости конденсаторов.

Действительно, странноватая рекомендация… Особенно, если учесть, что стоимость танталовых конденсаторов, превышает стоимость самой микросхемы, как правило. 317-ю использовал редко, а вот 7805 и 7812 — десятками, и никогда проблем, обусловленных отсутствием редкоземельных и драгсодержащих элементов, не было. Присоединяюсь к удивлению, так как никаких особых условий использования, придумать не могу. Стабильный стабилизатор, вот и весь каламбур ) ЦП или ОЗУ по питанию подстраховать, это еще могу понять, а его… не могу.

Отличая микросхема.Так и хочется поехать , купить и спаять что-нибудь. На этапе разработке часто не хватает такого , чтобы напряжением поиграть , двуполярное сделать. Да и помощнее есть устройства с таким же включением.

Как можно сделать схему, чтобы было два режима стабилизации тока. У меня к одной лампе подходит один плюс и два минуса. Нужно, чтобы по одному минусу было ярко, а по другому тускло.

Микросхема о которой ведется речь — регулируемый стабилизатор напряжения, не тока. Для вашей задачи подойдут обычные биполярные транзисторы используемые в качестве усилителей тока. Два корпуса. Их мощность должна соответствовать мощности вашей лампы, а напряжение — питающему напряжению. Ток, обеспечивающий желаемую тусклость задайте базовым резистором, можно подстроечным. И, желательно, в вопрос вкладывать побольше информации… лампа, а какая? Много их, разных.

А через диод подай отрицательный полупериод с трансформатора -! Будет тебе «ночничок», и не надо три провода тянуть через подушку…

Хочу собрать на LM317 зарядное устройство для NI-MH аккумалятора (одного). На входе — 5 вольт, на выходе — 1,5 вольт. Схему уже нашел. Но там 5 вольт берут с USB порта компьютера. А можно ли взять 5 вольт с зарядки от мобильного телефона? И, наверное, нужно выбрать такую зарядку, у которой выходной ток — не меньше, чем ток зарядки аккумулятора?

Конечно, вполне можно питать и от зарядки. Да, и ток источника должен быть не меньше тока потребителя.

Про ток зарядки от мобильника можете не беспокоиться — вряд ли вам удастся найти такую, ток которой был бы ниже, чем ток выдаваемый с порта USB. Как правило, он составляет 0,6-0,7 А. Этого вполне достаточно для зарядки не менее, чем 5-амперного аккумулятора. Если нужно больше, то зарядное просто не подойдет — это настолько стандартизированное изделие, что больше, чем на 0,75 А — вам вряд ли удастся найти.

Да есть же уже ЗУ с токами 1 и 2 А для зарядки смартфонов или планшетов, как раз многие из них уже с портом usb. Но тут уже стоит обратить внимание на качественный кабель, или спаять самому, стандартные китайские кабели такие токи редко способны передать

Вы немного путаете порт USB с его разъемом. Понимаете, USB, в первую очередь — Serial Bus, а уж во вторую — Universal. Вторая причина и послужила столь частому, но не совсем профильному использованию данного Разъема в различных блоках питания и зарядных устройствах, что не оснащает их, непосредственно Портом. А что касается кабелей USB, то они, по определению, должны соответствовать стандартам своего класса (1.1; 2.0; 3.0), а не тому, что вы подразумеваете под «китайским стандартом».

Частоту бы узнать максимальную, с которой эта микросхема работает. Если у меня идет коммутация импульсов с частотой 10 КГц, будет ли она держать ток каждого импульса в пределах значений, заданных резистором?
И как лучше её расположить на схема? Рис прилагаю.
https://sun9-1.userapi.com/c639822/v639822216/5396d/MX1daHe-rjs.jpg

Этот стабилизатор для работы на постоянном токе.
Если нужно получить пульсирующий ток, то правильнее будет «закорачивать» оптроном нагрузку.
Но применять в таком случае интегральный стабилизатор, я бы не стал. А собрал бы простенький стабилизатор на транзисторе и стабилитроне. Например такой: http://hardelectronics.ru/drajver-dlya-svetodiodov.html
Ну не предназначены интегральные стабилизаторы постоянного напряжения, для стабилизации пульсирующего тока.

Какой ток или мощность потребляет сама м-схема в режиме холостого хода без нагрузки?

Так и не понял, как регулировать выходное напряжение

Интегральный, регулируемый линейный стабилизатор напряжения LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и блоков питания, для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.

Для облегчения расчета необходимых выходных параметров существует специализированный LM317 калькулятор, скачать который можно по ссылке в конце статьи вместе с datasheet LM317.

Технические характеристики стабилизатора LM317:

Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
Ток нагрузки до 1,5 A.
Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
Надежная защита микросхемы от перегрева.
Погрешность выходного напряжения 0,1%.

Эта не дорогая интегральная микросхема выпускается в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3, а так же D2PAK.

Назначение выводов микросхемы:

Онлайн калькулятор LM317

Ниже представлен онлайн калькулятор для расчета стабилизатора напряжения на основе LM317. В первом случае, на основе необходимого выходного напряжения и сопротивления резистора R1, производится расчет резистора R2. Во втором случае, зная сопротивления обоих резисторов (R1 и R2), можно вычислить напряжение на выходе стабилизатора.

Калькулятор для расчета стабилизатора тока на LM317 смотрите здесь.

Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)

Стабилизатор тока

Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.

В данной схеме включения применяется способ заряда постоянным током. Как видно из схемы, ток заряда зависит от сопротивления резистора R1. Величина данного сопротивления находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует зарядному току от 10 мА до 1,56 A:

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Ниже приведена схема блока питания на 15 вольт с плавным запуском. Необходимая плавность включения стабилизатора задается емкостью конденсатора С2:

Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317

Схема включения с регулируемым выходным напряжением

lm317 калькулятор

Для упрощения расчета номинала резистора можно использовать несложный калькулятор, который поможет рассчитать необходимые номиналы не только для LM317, но и для L200, стабилитрона TL431, M5237, 78xx.

Скачать datasheet и калькулятор для LM317 (319,9 Kb, скачано: 39 774)

Аналог LM317

К аналогам стабилизатора LM317 можно отнести следующие стабилизаторы:

GL317
SG31
SG317
UC317T
ECG1900
LM31MDT
SP900
КР142ЕН12 (отечественный аналог)
КР1157ЕН1 (отечественный аналог)

28 комментариев

Интересная статья! Спасибо!

Спасибо. Только ноги перепутали. У 317 1н-ADJ, 3н-INP, 2н — OUTP.
Смотреть мордой к себе, счет слева направо.

Ничего не попутано.На схеме всё правильно.Учите технический английский язык. 1-управляющий, 2-выход, 3-вход
На схеме всё правильно.

Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317- схемка работает , только выводы 2 и 3 попутаны местами в схеме.

С какого перепугу они перепутаны? На схеме всё правильно.Внимательнее смотрите даташит на стабилизатор.

А в схеме Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317 какой нужен трансформатор? На вторичной обмотке сколько вольт надо?

Разница между входным и выходным напряжением должна составлять 3,2 вольта, то есть, если тебе необходимо 12 вольт на выходе, то на вход нужно подать 15,2 вольта

Подскажите за что отвечает резистор (200 Ом — 240 Ом) между первой и второй ногой микросхемы ?
Сейчас собрал простейший стабилизатор на 5,15 V , резистор между 1 и 2 ногой — 680 Ом , между второй и третьей 220 Ом = на выходе сила тока всего 0,45 А . Для зарядки смартфона мне нужна сила тока 1 А .

Резисторы R1 и R2 — делитель напряжения. Подключите 220 Ом (R1) к 1 и 2 выводу, 680 Ом (R2) к 1 выводу и минусу питания.

Резисторы R1 и R2 можно подобрать и другого номинала?

да, рассчитать можно здесь

можно ли совместить на одной lm317, регулировку тока и напряжения,

Можно,я так делал.Сначала собираем регулятор напряжения,потом между adj и out ставим переменный резистор только большой мощности вата на 2. мультиметром настраиваеш всю поделку.а лучше использовать две 317 . 1-я как регулятор напр. 2-я как рег.тока. и вперед. Если собирать на 317-х лабораторник то можно парралельно их ставить (с ограничительными резисторами на выходе по 0.2 ом )например три или пять штук 317-х,только собирать с защитами (диоды )по полноценной схеме .у меня таких два штуки есть один на одной ,для маломощных нагрузок ,второй на двух .главное что б транс был нормальный мощью ват 30-50.и хватит за глаза .не варить же им !

Евгений, может скинешь схемку (или ссылку)на параллельное включение ЛМ 317 для ПБ? Я собрал, 5 штук поставил, греются не равномерно. Попробую поставлю выравнивающие резисторы по 0,2 Ома. Транс 150 Ватт, до 30В. Можно, конечно, купить БП на Али. Да решил молодость вспомнить (мне 68).

Большое Спасибо за статью.

Здравствуйте! Под рукой стабилизаторы 7812 и 7912.
Можно их применить для понижения напряжения с учетом вышеуказанного расчета и схемы?

Можно лишь изловчиться на напряжение более высокое, чем номинальное (для 7812 — больше 12 В). Для этого в цепь 2-го вывода включают N число диодов, тогда приблизительно получится Uвых=12+0,65N; вместо диодов можно подобрать резистор. При этом корпус микросхемы должен быть изолирован от общего провода вопреки стандартному включению.

Я так понимаю-если стабилизатор не 317 ,а на рассчитанное своё напряжение например 7812,то меньше чем 12 никак не получить,а вот больше по этой методике пожалуйста.

Сделал, работает хорошо.Регулирует от 1,2 В до 35В. После 0,5 А греется. Поставил на радиатор. Решил добавить два транзистора кт 819, поставил уравнивающие резисторы по 0,5 Ом. Регулировка от 0 до 10В — нормально. Если до 20В, то регулировка начинается от 10 и до 20, при 30В — от 20 до 30В, т.е. не от 1,3В. Может поможете? Может ещё кто посоветует. Хотелось бы сделать БП на ЛМ317 + транзисторы. Вам спасибо большое. А может сделать как советует jenya900?

Спасибо за схему,а как увеличить ток до10А?

Как ограничить напряжение на выходе максим. 9вольт, при переменном резисторе 8кОм. Спасибо

Каков температурный диапазон эксплуатации LM317T?

Купил гравёр. Сразу не запустился. Разобрал. Стоит линейный стабилизатор напряжения на LM317T. R1=100 Om, R2= последовательно 150 Om и переменное 1кОм. Между выходом и входом LM317T стоит конденсатор. Все компоненты нано. При включении заряжается ёмкость и когда напряжение достигает около 3В включается. Это где-то пол минуты. Зачем стоит ёмкость? Питание usb 5B. На выходе около 2В. Как всё это исправить? Мне нужно на выходе 3В. Менять переменное R нельзя. Можно менять R1, R2, C1.

Кто-нибудь пробовал параллелить микросхемы?

Ну пока сам не сделаешь, никто не пошевелится рассказать.
Соединил в параллель вчистую (т.е. ножка к ножке без всяких уравнивающих сопротивлений) 5 штук. Нагрузил на 3,8А (больше не требовалось), напряжение на выходе просело с 14В до 13,8В. Приемлемо.
Так что годится такой вариант.

Помогите чайнику. Если в стабилизаторе напряжения на вход подать напряжение меньше, чем установленное на выход, что будет на выходе? Нужно, чтобы схема начала пропускать ток при росте напряжения, начиная с 12 вольт.

“>

Стабилизатор напряжения на LM317 | AUDIO-CXEM.RU

Стабилизатор LM317 является очень популярным компонентом в построении стабилизированных источников питания. Чаще всего его называют регулятором напряжения, потому что выходное напряжение LM317 можно задавать в широком диапазоне. И все-таки, правильнее называть регулируемый линейный стабилизатор напряжения.

Помимо стабилизации напряжения, LM317 может включаться как стабилизатор тока, этому посвящена целая статья «Стабилизатор тока на LM317».

Как говорилось выше, элемент является линейным, а это важное преимущество, в плане качества питания, перед импульсными стабилизаторами, но увы, линейные компоненты уступают импульсным по КПД.

Стабилизатор выполняется в разных корпусах, соответственно характеристики у всех разные. Я преимущественно буду писать про исполнение в корпусе TO-220.

Основные технические характеристики LM317

Входное напряжение….. до +40В

Выходное напряжение….. от +1.25В до +37В

Разница Vin-Vout….. от 3В до 40В

Максимальный выходной ток при:

(Vin-Vout)<15В ….. 2.2А

(Vin-Vout)=40В ….. 0.4А

Другие характеристики и графики можно посмотреть в технических описаниях разных производителей (Datasheet).

Хочу обратить внимание, что максимально допустимый выходной ток стабилизатора будет зависеть от разницы входного и выходного напряжений. Таким образом, если на вход LM317 подано 40В, а на выходе будет установлено 3В, то максимально допустимый ток не должен превышать 400мА, при условии установки на фланец LM317 теплоотвода с большой охлаждающей поверхностью. Смысл в том, что чем больше разница входного и выходного напряжений, тем больше рассеивается на регуляторе тепла, так как эта разница падает именно на нем. Минимальная разница не должна быть меньше 3В.

Ниже представлен график зависимости тока на выходе, от разницы напряжений.

Схема стабилизатора напряжения на LM317

Как видно из схемы, за установку напряжения стабилизации отвечает делитель напряжения R1R2, средняя точка которого соединена с выводом обратной связи (регулировки).

Сопротивление резистора R1 постоянно и равняется 240Ом.

Подставляя в нижеприведенную формулу определенное значение сопротивления R2, можно посчитать напряжение стабилизации LM317. И наоборот, зная напряжение стабилизации можно рассчитать значение резистора R2.

Вот небольшая табличка (памятка) с уже посчитанными номиналами элементов.

Для наглядного опыта я собрал схему навесным монтажом, без емкостей, чтобы они не отвлекали. Резистора на 240Ом у меня не было, поэтому я установил на 220Ом. Соответственно, для выходного напряжения 15В сопротивление R2 должно быть примерно 2.4кОм.

При изменении входного напряжения, выходное остается стабильным.

Нагрузив выход резистором с сопротивлением 6.2Ома, ток нагрузки составил чуть более 2А.

Установив вместо постоянного резистора R2 подстроечный, получим схему регулируемого стабилизатора напряжения на LM317.

Схема регулируемого стабилизатора напряжения на LM317 с защитными диодами.

Данная схема применяется при выходном напряжении более 25В и выходных емкостей более 10мкФ.

При замыкании входа заряды емкостей могут вывести из строя LM317. Защитные диоды позволяют разрядить эти емкости, обеспечив протекание тока разряда, минуя линейный регулятор.

При замыкании входа на землю, конденсатор Co разрядится через диод D1, а Cadj через D2 и D1.

При выходном напряжении менее 25В и конденсаторов менее 10мкФ, при замыкании входа, разряд конденсаторов происходит через встроенный резистор сопротивлением 50Ом.

Datasheet на LM317 СКАЧАТЬ

lm317 стабилизатор тока — стабилизация и защита схемы

Стабилизатор тока для светодиодов применяется во многих светильниках. Как и всем диодам, LED присуще нелинейная вольт-амперная зависимость. Что это значит? При повышении напряжения, сила тока медленно начинает набирать мощь. И только при достижении порогового значения, яркость светодиода становится насыщенной. Однако если ток не перестанет расти, то лампа может сгореть.

Правильная работа LED может быть обеспечена только благодаря стабилизатору. Эта защита необходима еще и по причине разброса пороговых значений напряжения светодиода. При подключении по параллельной схеме лампочки могут просто на просто сгореть, так как им приходится пропускать недопустимую для них величину тока.

Виды стабилизирующих устройств

По способу ограничения силы тока выделяются устройства линейного и импульсного типа.

Так как напряжение на светодиоде – неизменная величина, то стабилизаторы тока часто считают стабилизаторами мощности LED. Фактически последняя прямо пропорциональна изменению напряжения, что характерно для линейной зависимости.

Линейный стабилизатор нагревается тем больше, чем больше прилагается к нему напряжения. Это его главный недочёт. Преимущества данной конструкции обусловлены:

отсутствием электромагнитных помех;
простотой;
низкой стоимостью.

Более экономичными устройствами являются стабилизаторы на основе импульсного преобразователя. В этом случае мощность прокачивается порционно – по мере необходимости для потребителя.

Схемы линейных устройств

Самая простейшая схема стабилизатора – это схема, построенная на основе LM317 для светодиода. Последний являются аналогом стабилитрона с определенным рабочим током, который он может пропускать. Учитывая малую силу тока можно собрать простой аппарат самостоятельно. Наиболее простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают именно таким способом.

Микросхема LM317 уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На её основе можно собрать регулируемый блок питания, светодиодный драйвер и другие БП. Для этого потребуется несколько внешних радиодеталей, модуль работает сразу, настройки не требуется.

Интегральный стабилизатор LM317 как никакой другой подходит для создания несложных регулируемых блоков питания, для электронных устройств с разными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданными параметрами нагрузки.

Основное назначение это стабилизация заданных параметров. Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.

Выпускаются LM317 в монолитных корпусах, исполненных в нескольких вариациях. Самая распространённая модель TO-220 с маркировкой LM317Т.

Каждый вывод микросхемы имеет свое предназначение:

ADJUST. Ввод для регулирования выходного напряжения.
OUTPUT. Ввод для формирования выходного напряжения.
INPUT. Ввод для подачи питающего напряжения.

Технические показатели стабилизатора:

Напряжение на выходе в пределах 1,2–37 В.
Защита от перегрузки и КЗ.
Погрешность выходного напряжения 0,1%.
Схема включения с регулируемым выходным напряжением.

Мощность рассеяния и входное напряжение устройства

Максимальная «планка» входного напряжения должна быть не более заданной, а минимальная – выше желаемой выходной на 2 В.

Микросхема рассчитана на стабильную работу при максимальном токе до 1,5 А. Это значение будет ниже, если не применять качественный теплоотвод. Максимально допустимое рассеивание мощности без последнего равно примерно 1,5 Вт при температуре окружающей среды не более 30⁰С.

При установке микросхемы требуется изоляция корпуса от радиатора, к примеру, с помощью слюдяной прокладки. Также эффективный отвод тепла достигается путём применения теплопроводной пасты.

Краткое описание

Коротко описать достоинства радиоэлектронного модуля LM317, применяемого в стабилизаторах тока, можно так:

яркость светового потока обеспечивается диапазоном выходного напряжения 1, – 37 В;
выходные показатели модуля не зависят от частоты вращения вала электродвигателя;
поддерживание выходного тока до 1,5 А позволяет подключать несколько электроприёмников;
погрешность колебаний выходных параметров равна 0,1% от номинального значения, что является гарантией высокой стабильности;
имеется функция защиты по ограничению тока и каскадного отключения при перегреве;
корпус микросхемы заменяет землю, поэтому при внешнем креплении уменьшается количество монтажных кабелей.

Схемы включения

Безусловно, наипростейшим способом токового ограничения для светодиодных ламп станет последовательное включение добавочного резистора. Но данное средство подходит лишь только для маломощных LED.

Простейший стабилизированный блок питания

Чтобы сделать стабилизатор тока потребуется:

микросхемка LM317;
резистор;
монтажные средства.

Собираем модель по нижеприведенной схеме:

Модуль можно применять в схемах разных зарядных устройств либо регулируемых ИБ.

Блок питания на интегральном стабилизаторе

Этот вариант более практичный. LM317 ограничивает потребляемый ток, который задается резистором R.

Помните, что максимально допустимое значение тока, которое нужно для управления LM317, составляет 1,5 А с хорошим радиатором.

Схема стабилизатора с регулируемым блоком питания

Ниже изображена схема с регулируемым выходным напряжением 1.2–30 В/1,5 А.

Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью моста-выпрямителя (BR1). Конденсатор С1 фильтрует пульсирующий ток, С3 улучшает переходную характеристику. Это означает, что стабилизатор напряжения может отлично работать при постоянном токе на низких частотах. Выходное напряжение регулируется ползунком Р1 от 1.2 вольта до 30 В. Выходной ток составляет около 1,5 А.

Подбор резисторов по номиналу для стабилизатора должен осуществляться по точному расчету с допустимым отклонением (небольшим). Однако разрешается произвольное размещение резисторов на монтажном плате, но желательно для лучшей стабильности размещать их подальше от радиатора LM317.

Область применения

Микросхема LM317 является отличным вариантом для использования в режиме стабилизации основных технических показателей. Она отличается простотой в исполнении, недорогой стоимостью и отличными эксплуатационными характеристиками. Единственный недостаток – пороговое значение напряжения составляет лишь 3 В. Корпус в стиле ТО220 – это одна из самых доступных моделей, которая позволяет рассеивать тепло довольно хорошо.

Микросхема применима в устройствах:

Стабилизирующая схема, построенная на основе LM317 простая, дешёвая, и в то же время надежная.

Схемы и онлайн расчёт элементов регулируемых стабилизаторов напряжения

Онлайн расчёт элементов схем линейных стабилизаторов с фиксированным и
регулируемым выходным напряжением.

Для поддержания стабильной работы и сохранения заявленных параметров электрооборудования его питание в большинстве случаев должно осуществляться постоянным и неподконтрольным никаким внешним воздействиям напряжением. Как правило, эта функция возлагается на устройства, называемые стабилизатором напряжения.
Стабилизатор напряжения — это преобразователь электрической энергии, предназначенный для поддержания уровня выходного напряжения в заданных пределах при изменениях следующих величин: входного напряжения, сопротивления нагрузки, а также в идеале — температуры и иных внешних воздействий.

Ещё не так давно подобные узлы строились на стабилитронах и транзисторах, однако с появлением специализированных микросхем, необходимость в самостоятельном конструировании подобных схем скоротечно отпочковалась, ввиду очевидной простоты реализации стабилизаторов, выполненных на интегральных микросхемах. А зря!

Там, где значения коэффициента стабилизации Кст допустимо исчислять десятками, а не сотнями-тысячами, простейший параметрический стабилизатор не только имеет право на существование, но и выигрывает у своих интегральных собратьев по такому важному параметру, как чистота выходного напряжения и отсутствие импульсных помех в момент резкого изменения тока нагрузки.
Давайте рассмотрим такие простейшие устройства стабилизаторов напряжения.

Рис.1 а) Простейшая схема б) С эмиттерным повторителем в) С регулируемым вых. напряжением

Схема стабилизатора напряжения, приведённая на Рис.1 а), используется в основном с устройствами, через которые не протекает существенных токов. От номинала резистора Rст зависит величина тока Iвх, протекающего как через стабилитрон, так и через нагрузку. Величина этого тока рассчитывается по формуле: R_ст = (U_вх — U_ст)/ I_вх,
а I_вх должен удовлетворять условию I_вх ≥ I_{н. макс} + I_{ст. мин}, где I_{н. макс} — максимальный ток в нагрузке при заданном выходном напряжении, а I_{ст. мин} — минимальный ток стабилизации стабилитрона, указанный в характеристиках полупроводника. В стабилитронах отечественных производителей параметр I_{ст. мин}, как правило, задан в явном виде, у зарубежных может быть не указан вообще. Куда податься бедному еврею? Я бы рекомендовал в этом случае ориентироваться на значение тока из datasheet-ов «Izk» (значение при котором стабилитрон обладает максимальным импедансом) и увеличить эту величину в 2. ..3 раза. Хотя, по большому счёту, оптимальным (с точки зрения достижения максимальных параметров) током для стабилитрона является тестовый ток, при котором измеряются основные характеристики полупроводника.

Для наиболее эффективного выполнения своих задач стабилитрону довольно важно, чтобы мощность нагрузки не превышала мощности, рассеиваемой на полупроводнике. Поэтому если возникает потребность стабилизации напряжения в нагрузках, потребляющих значительную мощность, используется дополнительный усилитель тока — эмиттерный повторитель (Рис.1 б)). В этом случае нагрузкой для стабилитрона является входное сопротивление повторителя R_вх ≈ R_н x (1 + β), т.е. ток нагрузки можно увеличить в β раз. Тут важно учитывать падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора, в связи с чем напряжение на выходе стабилизатора будет на 0,6…0,7 В (на 1,2…1,4 В для составного транзистора) меньше напряжения стабилизации стабилитрона .

Установив параллельно стабилитрону переменный резистор (Рис.1 в)), возникает возможность изменять напряжение стабилизации в нагрузке от нуля почти до максимального значения напряжения стабилизации стабилитрона (за вычетом падения напряжения Uбэ на переходе транзистора). Естественно, что ток, протекающий через переменник, также необходимо учитывать, задаваясь его значением — не меньшим, чем входной ток эмиттерного повторителя.
Сдобрим пройденный материал калькулятором.

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ ЛИНЕЙНОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Схемы компенсационных линейных стабилизаторов являются основой большинства интегральных микросхем, выполняющих функцию стабилизации напряжений и токов, и в простейшем виде могут быть выполнены на стабилитроне и паре транзисторов (Рис.2).

Рис.2 Схемы компенсационных линейных стабилизаторов напряжения

Здесь стабилитрон является источником опорного напряжения, а транзистор Т2 — устройством сравнения выходного напряжения, поступающего через резистивный делитель на его базу, с опорным значением напряжения на его эмиттере. Повысилось выходное напряжение, а вместе с ним напряжение на базе Т2, транзистор приоткрывается и притягивает напряжение на базе регулирующего транзистора Т1 к минусовой (земляной) шине, тем самым, уменьшая напряжение на его эмиттере, а соответственно и на выходе схемы. Снизилось выходное напряжение — всё то же самое, только наоборот. Компенсационные стабилизаторы на транзисторах имеют более высокий коэффициент стабилизации по сравнению с устройствами, представленными на Рис.1, но в связи наличием обратной связи имеют и свои недостатки.
В связи с этим подробно останавливаться на них мы не будем, а перейдём сразу к интегральным стабилизаторам, имеющим похожий принцип действия, но значительно более сложным по структуре, обладающих более высокими характеристиками и при этом — очень простых и удобных в реализации.

Существует два типа подобных интегральных микросхем: регулируемые стабилизаторы напряжения и стабилизаторы с фиксированным значением выходного напряжения. Во втором случае схема стабилизатора приобретает неприлично примитивный вид, незаслуживающий какого-то серьёзного обсуждения.
В случае же стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением, схема всё ещё остаётся достаточно простой, но требует некоторых умственных манипуляций, связанных с расчётом резистивного делителя для получения требуемого выходного напряжения.

Типовая схема включения большинства регулируемых микросхем приведена на Рис.3.

Рис.3

Формула для расчёта выходного напряжения имеет вид V_out = V_ref x (1+R2/R1) + I_adj x R2,
причём номинал сопротивления R1, как правило, задаётся производителем микросхемы для достижения наилучших параметров выходных характеристик.

Отдельные бойцы для снижения пульсаций ставят дополнительные электролиты значительных величин параллельно резистору R2. Оно, конечно, бойцы эти герои, но зачем же стулья ломать?
Любое резкое увеличение тока нагрузки, приводящее к снижению выходного напряжения, не сможет моментально отработаться схемой автоматической регулировки из-за задержки в цепи обратной связи, обусловленной данным конденсатором, а это в значительной степени снизит быстродействие устройства.
И если для статических нагрузок параметр быстродействия стабилизатора по барабану, то для динамических (к примеру, таких как УНЧ) — очень даже немаловажен. Поэтому — либо эти электролиты вообще не нужны, либо (если их настоятельно рекомендует Datasheet) ставить конденсаторы небольших номиналов в строгом соответствии с рекомендациями производителя.

Для начала — справочная таблица с основными техническими характеристиками наиболее часто используемых интегральных стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения.

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОСХЕМ — СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Если не хотите, чтобы вдруг «раздался мощный пук» — послеживайте за полярностью включения конденсатора С2. Она должна совпадать с полярностью входного (выходного) напряжения.

Отдельно хочу остановиться на МИКРОМОЩНЫХ СТАБИЛИЗАТОРАХ С МАЛЫМ СОБСТВЕННЫМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ.

Рис.2

Чем хорош КТ315 в данном включении?
На обратно смещённом переходе КТ315 при напряжении 6 — 7,5В, в зависимости от экземпляра транзистора, возникает электрический (не побоюсь этого слова) пробой, что позволяет использовать его в качестве стабилитрона на эту-же самую величину напряжения пробоя. При этом транзистор в таком включении, в отличие от многих промышленных стабилитронов, хорошо работает и при малых токах стабилизации, порядка 100 мкА.

Тип	U вх макс В	І вых макс А	І вых мин мА	U вых мин В	U вых макс В
КР142ЕН11	-40	1,5	10	-1,2	-37
КР142ЕН12	40	1,5	10	1,2	37
КР142ЕН18	-40	1,5	10	-1,2	-37
КР142ЕН22	35	5	10	1,25	34
КР142ЕН22А	35	7,5	10	1,25	34
КР142ЕН22Б	35	10	10	1,25	34
LT1083	35	7,5	10	1,2	34
LT1084	35	5	10	1,2	34
LT1085	35	3	10	1,2	34
LM117	40	1,5	5	1,2	37
LM137	-40	1,5	10	-1,2	-37
LM138	35	5	10	1,2	32
LM150	35	5	10	1,2	33
LM217	40	1,5	5	1,2	37
LM317	40	1,5	5	1,2	37
LM317LZ	40	0,1	5	1,2	37
LM337	-40	1,5	10	-1,2	-37
LM337LZ	-40	0,1	10	-1,2	-37
LM338	35	5	10	1,2	32
LM350	35	3	10	1,2	33
TL783	126	0,7	0,1	1,25	125

Импульсные стабилизаторы напряжения на микросхемах и транзисторах

Стабилизатор напряжения с широтно-импульсным управлением А. Колдунова (рис. 7.1) является усовершенствованным вариантом стабилизатора П. Беляцкого.

Рис. 7.1. Схема стабилизатора регулируемого напряжения (0…25 В) с широтно-импульсным управлением.

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 собран генератор прямоугольных импульсов с широтно-импульсным управлением. Генератор питается от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1. Выходные импульсы с генератора поступают на двухкаскадный транзисторный ключ (транзисторы VT2 и ѴТЗ), коммутирующий индуктивный накопитель энергии катушку индуктивности (дроссель) L1. Выходное напряжение заряжает конденсатор большой емкости СЗ. Напряжение, снимаемое с этого конденсатора, через регулируемый резистивный делитель R7 и R8 поступает на базу транзистора ѴТ1, управляющего длительностью генерируемых импульсов, и, следовательно, определяющего величину энергии, накапливаемой в индуктивном накопителе энергии.

Величину выходного напряжения можно изменять в пределах от 0 до 25 В при величине питающего напряжения 40 В. Поскольку устройство имеет высокий КПД, то при токе нагрузки менее 200 мА теплоотвод для транзистора VT2 не обязателен.

Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 10… 15 мм проводом ПЭВ-2 0,6…0,8 мм до заполнения и залит парафином для снижения свиста. Импульсные стабилизаторы обладают более высоким КПД при среднем и большом токе нагрузки, однако при малом токе КПД у них меньше.

Схема устройства, показанная на рис. 7.2, лишена такого недостатка [7.2]. Это позволяет применять его практически в любой аппаратуре: как в различных цифровых, так и в звуковоспроизводящих и радиоприемных устройствах.

Технические характеристики:

Ток холостого хода, не более 0,25 мА.

Длительный номинальный ток нагрузки 100 мА.

Максимальный ток нагрузки 200 мА.

Входное напряжение 11… 15 в.

Выходное стабилизированное напряжение 9 В.

КПД: при входном напряжении 11 Б и номинальном токе нагрузки 82% при 13 б и токе нагрузки 10 мА 65%; 100 мА 72%; 200 мА 69%.

Коэффициент стабилизации при номинальном токе нагрузки не менее 300.

Амплитуда пульсаций при максимальном токе нагрузки не более 2 мВ.

Стабилизатор (рис. 7.2) содержит коммутирующий составной транзистор VT1, VT2, коммутирующий диод VD2 и дроссель L1. В узел управления входят опорный элемент на транзисторе ѴТЗ и компаратор DA1. На выходе стабилизатора включен транзисторный фильтр ѴТ4, ѴТ5. Основа узла управления компаратор DA1 на ОУ типа К140УД12. К его инвертирующему входу подключен микромощный опорный элемент, выполненный на обратносмещенном эмиттерном переходе транзистора ѴТЗ. Напряжение его стабилизации (лавинного пробоя) 7…7,5 В обеспечивается при токе 20…30 мкА.

Рис. 7.2. Схема экономичного импульсного стабилизатора напряжения.

На неинвертирующий вход ОУ подается сигнал с резистивного делителя R5 R7. Выходное напряжение регулируется потенциометром R6.

Конденсатор СЗ увеличивает фазовый сдвиг сигнала обратной связи, что необходимо для циклического характера работы устройства. Он же определяет рабочую частоту и в значительной мере влияет на величину пульсаций.

Выход компаратора подключен к базе составного транзистора (VT1, VT2) через резистор R3, задающий ток управления, и стабилитрон VD1, который обеспечивает отсечку управляющего тока и надежное закрывание коммутирующего транзистора во всем интервале входного напряжения. Конденсатор С2 подавляет высокочастотные помехи.

На выходе стабилизатора включен не традиционный LC-фильтр, а транзисторный, что позволяет улучшить динамические характеристики устройства и подавить пульсации не менее чем на 40 дБ. У транзисторного фильтра есть еще одно преимущество «мягкое» включение стабилизатора: его выходное напряжение плавно нарастает в течение 2…4 с. Негативным моментом использования транзисторного фильтра является снижение КПД стабилизатора на 6…8%.

Дроссель L1 содержит 28 витков провода ПЭВ-2 0,57, намотанного на броневом магнитопроводе Б14 из феррита 2000НМ. Немагнитный зазор 0,2 мм в магнитопроводе обеспечен прокладкой из бумаги.

Транзисторы устройства при номинальном токе не требуют теплоотвода. Если стабилизатор предполагают эксплуатировать при токе нагрузки более 50 мА, то транзистор ѴТ1 должен быть типа КТ81х и его следует установить на теплоотвод площадью 10… 15 смг. Допустимо использовать транзисторы КТ639, КТ644, тогда выходной ток стабилизатора можно увеличить до 0,5 А.

Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения, построенного на микросхеме КР142ЕП1А, изображена на рис. 7.3. Источник опорного напряжения микросхемы питается непосредственно входным напряжением стабилизатора, а пороговое устройство стабилизированным, снимаемым с вывода 6 (оно поступает через транзистор ѴТ1, являющийся усилителем тока).

Коммутирующим элементом стабилизатора, собранным на транзисторах ѴТ2, ѴТЗ, управляет импульсный сигнал, снимаемый с выводов 2, 3 микросхемы. На базу (выв. 4) внутреннего составного транзистора микросхемы, служащего встроенным коммутирующим элементом, сигнал поступает с выхода порогового устройства (выв. 11). Сигнал обратной связи снимается с выхода стабилизатора и через резистивный делитель напряжения R6 и R9 подводится ко входу дифференциального усилителя порогового устройства (выв. 12). На второй вход усилителя (выв. 13) подано стабильное напряжение с источника опорного напряжения.

Рис. 7.3. Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения на микросхеме КР142ЕП1А.

При работе микросхемы в составе ключевого стабилизатора пороговое устройство переключается с частотой, зависящей от параметров элементов стабилизатора, режима микросхемы и тока нагрузки. Если при воздействии дестабилизирующих факторов выходное напряжение стабилизатора изменяется, то в силу действия обратной связи изменяется и частота переключения, причем так, что выходное напряжение возвращается к установленному уровню.

Если по тем или иным причинам необходимо, чтобы работа порогового устройства была синхронизирована с частотой какого-либо внешнего генератора, его синхронизирующий сигнал подают на выводы 14 и 15 микросхемы. Это дает возможность строить импульсные стабилизаторы с широтно-импульсным {ШИ) регулированием. Частота переключения коммутирующего элемента в ШИ стабилизаторе постоянна, а под влиянием дестабилизирующих факторов изменяется соответствующим образом длительность открытого состояния коммутирующего элемента.

Основные электрические характеристики микросхемы:

Входное напряжение (подводимое к выв. 5) 10…40 В.

Максимальная частота коммутации при входном напряжении 40 В, выходном токе 50 мА и температуре окружающей среды -Ю…+25°С до 300 кГц.

Для получения стабильных выходных напряжений +12 и +5 В от автомобильного или иного аккумулятора напряжением 9… 12 (9… 18) В может быть использован повышающий импульсный стабилизатор напряжения (рис. 7.4), на выходе которого включены микросхема DA2 типа 7812 на напряжение 12 В и микросхема DA3 типа 7805 на напряжение 5 В.

Рис. 7.4. Схема повышающего импульсного стабилизатора напряжения.

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения собран на микросхеме DA1 типа UC3843N, выход которой подключен к ключевому полевому транзистору VT1 типа BUZ11. В схеме используется дроссель индуктивностью 50 мкГн (20…60 мкГн). Он намотан на ферритовом кольце К25х11×22 1000НМ и содержит 20 витков максимально толстого провода. Диод выпрямителя типа 1N5818. Напряжение на конденсаторе С6 18 В.

Частота преобразования 50 кГц. Выходной ток преобразователя до 3 А при КПД примерно 70%.

Двухполярный импульсный стабилизатор напряжения, предназначен для питания измерительного прибора, его схема показана на рис. 7.5. Стабилизатор выполнен на основе специализированной микросхемы МАХ743.

Рис. 7.5. Схема двухполярного импульсного стабилизатора напряжения.

Для создания современных импульсных стабилизаторов напряжения с высокой рабочей частотой (более 100 кГц) и КПД до 90% и выше разработана специализированная микросхема управления типа UC3843 фирмы UNITRODE CORP.

Для создания серии импульсных стабилизаторов напряжения может быть использован типовой блок управления, в состав которого входит микросхема UC3843 (рис. 7.6).

Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа с защитой от перегрузок по току с использованием типового блока управления показана на рис. 7.7.

Дроссель L1 (рис. 7.6) намотан на кольце К10x6x4,5 из пермаллоя МП140 и содержит 5 витков жгута из 6 проводов ПЭВ 0,51 мм, уложенных по всему периметру кольца в один слой. Дроссель L1 (рис. 7.7) выполнен на кольце К19x11x4,8 из того же материала и содержит 12 витков из 10 скрученных вместе проводов того же диаметра.

Рис. 7.6. Схема типового блока управления с микросхемой UC3843.

Рис. 7.7. Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа.

Трансформатор Т1 намотан на кольце К10x6x3 2000НМ1. Вторичная обмотка II намотана проводом ПЭВ 0,2 мм и содержит 200 витков, равномерно уложенных по периметру. Первичная обмотка 1 виток многожильного провода сечением 1 мм2, проходящего через отверстие кольца. Концы его подключены к стоку транзистора VT2 и точке соединения катода диода VD1 и левого по схеме вывода дросселя L1. Необходимо соблюдение полярности подключения обмоток.

Основные характеристики стабилизатора: входное напряжение 8… 15 В; выходное напряжение 5 В; максимальный выходной ток 10 А\ амплитуда пульсаций выходного напряжения не более 100 мВ, нестабильность выходного напряжения 2%; частота преобразования 100 кГц’, среднее значение КПД 90%.

Усовершенствованный вариант схемы предыдущего стабилизатора (рис. 7.8) имеет повышенный КПД за счет использования нового схемотехнического решения, которое позволяет значительно уменьшить падение напряжения на коммутирующем диоде.

Суть этого решения состоит в том, что коммутирующий диод заменяется на биполярный или полевой транзистор. Его включают, когда диод должен быть открыт, а выключают когда закрыт. Падение напряжения на открытом транзисторе может быть в 5… 10 раз меньше, чем даже на диоде ИІотки. Так, за счет использования в качестве коммутирующего диода п-канального полевого транзистора IRF3205 (ѴТЗ) с сопротивлением открытого канала 8 мОм, падение напряжения на нем не превышает 100 мВ при максимальном токе нагрузки. Для сравнения соответствующее падение напряжения в тех же условиях для диодов Шотки достигает 500 мВ.

Рис. 7.8. Схема усовершенствованного варианта импульсного стабилизатора.

Рис. 7.9. Схема импульсного стабилизатора с повышенной эффективностью преобразования.

При примерно тех же основных параметрах потери в новом варианте стабилизатора снижены до минимума, его КПД приближается к 95%.

Еще одна схема импульсного стабилизатора с использованием полевого транзистора показана на рис. 7.9.

Большинство его характеристик в основном такие же, как и у схемы на рис. 7.7, однако амплитуда пульсаций выходного напряжения снижена до 80 мВ, а частота преобразования повышена до 120 кГц. При этом среднее значение КПД при максимальном токе нагрузки во всем интервале изменения входного напряжения составляет не менее 95%.

Данные намоточных элементов те же, что и для схемы на рис. 7.7.

Источник: Шустов М. А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.

Стабилизаторы напряжения, типовые схемы включения и принцип работы

Типовые схемы включения стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение показаны на рис. 1. Для всех микросхем емкость входного конденсатора С1 должна быть не менее 2,2 мкФ для керамических или танталовых и не менее 10 мкФ — для алюминиевых конденсаторов, а выходного конденсатора С2 — не менее 1 и 10 мкФ соответственно. Некоторые микросхемы допускают и меньшую емкость, но указанные значения гарантируют устойчивую работу любых стабилизаторов.

Если требуется нестандартное значение стабилизированного выходного напряжения или плавное его регулирование, удобно использовать специализированные регулируемые стабилизаторы, поддерживающие напряжение 1,25В между выходом управляющим выводом. Типовая схема включения для стабилизаторов с регулирующим элементом показана на рис.2 Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, который входит в цепь установки уровня выходного напряжения Uвых. равного Uвых=1,25(1+R2/R1)+Iпот*R2, где Iпот=50…100 мкА — собственный потребляемый ток микросхемы. Число 1.25 в этой формуле — напряжение между выходом и управляющим выводом, которое поддерживает стабилизатор в рабочем режиме.

В отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение, регулируемые стабилизаторы без нагрузки не работают. Минимальное значение выходного тока маломощных регулируемых стабилизаторов равно 2,5…5мА и 5…10мА — для мощных. В большинстве случаев нагрузкой служит резистивный делитель напряжения R1 R2 (рис.2).

По этой схеме можно включать и стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением. Однако во-первых, потребляемый ими ток значительно больше (2…4 мА) и, во-вторых, он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения. По этим причинам максимально возможного коэффициента стабилизации устройства достичь не удастся.

Для снижения уровня пульсаций на выходе, особенно при большем выходном напряжении, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор СЗ емкостью 10 мкФ и более. К конденсаторам С1 и С2 требования такие же, как и к соответствующим конденсаторам фиксированных стабилизаторов.

Если стабилизатор работает при максимальном выходном напряжении, то при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема оказывается под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может быть выведена из строя. Для защиты микросхемы по выходу параллельно ей включают защитный диод VD1.

Другой защитный диод — VD2 — защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора СЗ. Диод быстро разряжает этот конденсатор при аварийном замыкании выходной или входной цепи стабилизатора.

Типовые схемы компенсационных стабилизаторов напряжения на транзисторах
Стабилизаторы напряжения в интегральном исполнении

Регуляторы напряжения

, схемы, типы, принцип работы, конструкция, применение

Регулятор напряжения предназначен для автоматического «регулирования» уровня напряжения. Он в основном снижает входное напряжение до желаемого уровня и поддерживает его на том же уровне во время подачи питания. Это гарантирует, что даже при приложении нагрузки напряжение не падает.

Таким образом, регулятор напряжения используется по двум причинам: —

Для регулирования или изменения выходного напряжения цепи.
Для поддержания постоянного выходного напряжения на желаемом уровне, несмотря на колебания напряжения питания или тока нагрузки.

Чтобы узнать больше об основах этого предмета, вы также можете обратиться к Регулируемый источник питания .

Регуляторы напряжения

находят свое применение в компьютерах, генераторах переменного тока, электростанциях, где схема используется для управления мощностью установки. Регуляторы напряжения можно разделить на электромеханические или электронные.Его также можно классифицировать как регуляторы переменного тока или регуляторы постоянного тока.

Мы уже рассказали о регуляторах напряжения IC .

Электронный регулятор напряжения

Все регуляторы напряжения электронных будут иметь опорный источник стабильного напряжения, который предусмотрен посредством обратного диода рабочего напряжения пробоя называется стабилитроном. Основная причина использования регулятора напряжения — поддержание постоянного выходного напряжения постоянного тока. Он также блокирует пульсации переменного напряжения, которые не могут быть заблокированы фильтром.Хороший регулятор напряжения может также включать в себя дополнительные схемы защиты, такие как короткое замыкание, схему ограничения тока, тепловое отключение и защиту от перенапряжения.

Электронные регуляторы напряжения разработаны на основе любого из трех или комбинации любого из трех регуляторов, указанных ниже.

1. Транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

Стабилизатор напряжения, управляемый стабилитроном, используется, когда эффективность регулируемого источника питания становится очень низкой из-за высокого тока. Существует два типа транзисторных стабилизаторов напряжения с стабилитроном.

Стабилизатор напряжения серии управляемых транзисторов на стабилитронах

Такую схему еще называют регулятором напряжения с эмиттерным повторителем. Он назван так потому, что используемый транзистор подключен по схеме эмиттерного повторителя. Схема состоит из транзистора N-P-N и стабилитрона. Как показано на рисунке ниже, выводы коллектора и эмиттера транзистора включены последовательно с нагрузкой. Таким образом, в этом регуляторе есть именная серия.Используемый транзистор представляет собой транзистор с последовательным проходом.

Стабилизатор напряжения на управляемых стабилитронах серии транзисторов

Выходной сигнал выпрямителя, который отфильтрован, затем подается на входные клеммы, и на нагрузочном резисторе Rload получается регулируемое выходное напряжение Vload. Опорное напряжение обеспечивается стабилитроном и транзистор действует как переменный резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от условий эксплуатации базового тока, IBase.

Основной принцип работы такого регулятора заключается в том, что большая часть изменения напряжения питания или входного напряжения возникает на транзисторе, и, таким образом, выходное напряжение имеет тенденцию оставаться постоянным.

Таким образом, выходное напряжение можно записать как

Vout = Vzener — Vbe

Напряжение базы транзистора Vbase и напряжение стабилитрона Vzener равны, поэтому значение Vbase остается почти постоянным.

Эксплуатация

Когда входное напряжение питания Vin увеличивается, выходное напряжение Vload также увеличивается. Это увеличение Vload вызовет снижение напряжения Vbe эмиттера базы транзистора, поскольку напряжение стабилитрона Vzener является постоянным.Это уменьшение Vbe вызывает снижение уровня проводимости, что дополнительно увеличивает сопротивление коллектор-эмиттер транзистора и, таким образом, вызывает увеличение напряжения коллектор-эмиттер транзистора, и все это вызывает снижение выходного напряжения Vout. Таким образом, выходное напряжение остается постоянным. Работа аналогична при уменьшении входного напряжения питания.

Следующим условием будет влияние изменения выходной нагрузки на выходное напряжение. Рассмотрим случай, когда ток увеличивается за счет уменьшения сопротивления нагрузки Rload.Это вызывает уменьшение значения выходного напряжения и, таким образом, вызывает увеличение напряжения эмиттера базы транзистора. Это вызывает уменьшение сопротивления коллектора-эмиттера из-за увеличения уровня проводимости транзистора. Это приводит к небольшому увеличению входного тока и, таким образом, компенсирует уменьшение сопротивления нагрузки Rload.

Самым большим преимуществом этой схемы является то, что изменения тока стабилитрона уменьшаются в β раз, и, таким образом, эффект стабилитрона значительно снижается, и получается гораздо более стабильный выходной сигнал.

Выходное напряжение последовательного регулятора Vout = Vzener — Vbe. Ток нагрузки Iload схемы будет максимальным током эмиттера, который может пройти транзистор. Для обычного транзистора, такого как 2N3055, ток нагрузки может доходить до 15 А. Если ток нагрузки равен нулю или не имеет значения, то ток, потребляемый от источника питания, можно записать как Izener + Ic (min). Такой регулятор напряжения с эмиттерным повторителем более эффективен, чем обычный стабилизатор напряжения. Обычный стабилитрон, в котором есть только резистор и стабилитрон, должен обеспечивать ток базы транзистора.

Ограничения

Перечисленные ниже ограничения доказали, что этот серийный стабилизатор напряжения подходит только для низких выходных напряжений.

С повышением температуры в помещении значения Vbe и Vzener имеют тенденцию к уменьшению. Таким образом, выходное напряжение нельзя поддерживать постоянным. Это еще больше увеличит напряжение эмиттера базы транзистора и, следовательно, нагрузку.
Нет возможности изменить выходное напряжение в цепи.
Из-за небольшого процесса усиления, обеспечиваемого только одним транзистором, схема не может обеспечить хорошее регулирование при высоких токах.
По сравнению с другими регуляторами, этот регулятор имеет плохое регулирование и подавление пульсаций в отношении изменений на входе.
Рассеиваемая мощность проходного транзистора велика, потому что она равна Vcc Ic, и почти все изменения проявляются при Vce, а ток нагрузки приблизительно равен току коллектора. Таким образом, при прохождении больших нагрузочных токов транзистор должен рассеивать много энергии и, следовательно, нагреваться.

Шунтирующий транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

На изображении ниже показана принципиальная схема шунтирующего регулятора напряжения.Схема состоит из NPN-транзистора и стабилитрона, а также последовательного резистора Rseries, подключенного последовательно с входным источником питания. Стабилитрон подключен к базе и коллектору транзистора, который подключен к выходу.

Транзисторный шунтирующий стабилизатор напряжения с стабилитроном

Работа

Поскольку в последовательном сопротивлении Rseries наблюдается падение напряжения, вместе с ним уменьшается и нерегулируемое напряжение. Величина падения напряжения зависит от тока, подаваемого на нагрузку Rload.Величина напряжения на нагрузке зависит от стабилитрона и напряжения эмиттера базы транзистора Vbe.

Таким образом, выходное напряжение можно записать как

Vout = Vzener + Vbe = Vin — I.Rseries

Выход остается почти постоянным, поскольку значения Vzener и Vbe почти постоянны. Это условие объясняется ниже.

Когда напряжение питания увеличивается, выходное напряжение и напряжение база-эмиттер транзистора увеличиваются и, таким образом, увеличивается базовый ток Ibase и, следовательно, увеличивается ток коллектора Icoll (Icoll = β.Ibase).

Таким образом, напряжение питания увеличивается, вызывая увеличение тока питания, который, в свою очередь, вызывает падение напряжения на последовательном сопротивлении Rseries и тем самым снижает выходное напряжение. Этого уменьшения будет более чем достаточно, чтобы компенсировать первоначальное увеличение выходного напряжения. Таким образом, выпуск остается почти постоянным. Работа, описанная выше, происходит в обратном порядке, если напряжение питания снижается.

Когда сопротивление нагрузки Rload уменьшается, ток нагрузки Iload увеличивается из-за уменьшения токов через базу и коллектор Ibase и Icoll.Таким образом, на Rseries не будет падения напряжения, а входной ток останется постоянным. Таким образом, выходное напряжение останется постоянным и будет разницей между напряжением питания и падением напряжения на последовательном сопротивлении. Это происходит наоборот, если увеличивается сопротивление нагрузки.

Ограничения

Последовательный резистор вызывает огромные потери мощности.

1. Ток питания через транзистор будет больше, чем через нагрузку.

2. В цепи могут быть проблемы, связанные с перенапряжением.

2. Дискретный транзисторный регулятор напряжения

Дискретные транзисторные регуляторы напряжения можно разделить на два. Они объяснены ниже. Эти две схемы способны создавать регулируемое выходное постоянное напряжение, которое регулируется или поддерживается на заданном уровне, даже если входное напряжение изменяется или нагрузка, подключенная к выходному зажиму, изменяется.

Стабилизатор напряжения серии на дискретных транзисторах

Блок-схема дискретного стабилизатора напряжения транзисторного типа приведена ниже.Для сбора нерегулируемого входа устанавливается элемент управления, который регулирует величину входного напряжения и передает его на выход. Затем выходное напряжение возвращается в схему выборки, затем сравнивается с опорным напряжением и отправляется обратно на выход.

Стабилизатор напряжения

на дискретных транзисторах Таким образом, если выходное напряжение имеет тенденцию к увеличению, схема компаратора выдает управляющий сигнал, чтобы заставить элемент управления уменьшать величину выходного напряжения, пропуская его через схему выборки и сравнивая его, тем самым поддерживая постоянное значение. и стабильное выходное напряжение.

Предположим, что выходное напряжение имеет тенденцию к снижению, схема компаратора выдает управляющий сигнал, который заставляет последовательный элемент управления увеличивать величину выходного напряжения, таким образом поддерживая стабильность.

Шунтирующий стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

Блок-схема дискретного транзисторного шунтирующего стабилизатора напряжения приведена ниже. Как следует из названия, регулирование напряжения обеспечивается за счет отвода тока от нагрузки. Элемент управления шунтирует часть тока, возникающего в результате входного нерегулируемого напряжения, подаваемого на нагрузку.Таким образом, напряжение регулируется на нагрузке. Из-за изменения нагрузки, если есть изменение выходного напряжения, оно будет скорректировано путем подачи сигнала обратной связи в схему компаратора, которая сравнивается с опорным напряжением и выдает выходной управляющий сигнал на элемент управления для корректировки величины. сигнала, необходимого для отвода тока от нагрузки.

Шунтирующий стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

Если выходное напряжение увеличивается, ток шунта увеличивается и, таким образом, создается меньший ток нагрузки и поддерживается стабилизированное выходное напряжение. Если выходное напряжение уменьшается, ток шунта уменьшается и, таким образом, создается больший ток нагрузки и поддерживается постоянное регулируемое выходное напряжение. В обоих случаях важную роль играют схема выборки, схема компаратора и элемент управления.

Ограничения транзисторных регуляторов напряжения

Устойчивое и стабилизированное выходное напряжение, получаемое от регулятора, ограничено диапазоном напряжения (30-40) вольт. Это связано с малым значением максимального напряжения коллектор-эмиттер транзистора (50 Вольт).Это ограничивает использование транзисторных источников питания.

3. Электромеханический регулятор

Как следует из названия, это регулятор, сочетающий в себе электрические и механические характеристики. Процесс регулирования напряжения осуществляется спиральным измерительным проводом, который действует как электромагнит. Магнитное поле создается соленоидом в соответствии с протекающим через него током. Это магнитное поле притягивает движущийся материал сердечника из железа, который связан с натяжением пружины или силой тяжести.Когда напряжение увеличивается, ток усиливает магнитное поле, поэтому сердечник притягивается к соленоиду. Магнит физически связан с механическим переключателем. Когда напряжение уменьшается, магнитное поле, создаваемое сердечником, уменьшается, поэтому натяжение пружины заставляет сердечник втягиваться. Это замыкает механический переключатель и позволяет току течь.

Если конструкция механического регулятора чувствительна к небольшим колебаниям напряжения, к соленоиду можно добавить селекторный переключатель в диапазоне сопротивлений или обмотки трансформатора, чтобы постепенно повышать и понижать выходное напряжение или изменять положение подвижного катушка регулятора переменного тока.

Ранее автомобильные генераторы и генераторы переменного тока содержали механические регуляторы. В регуляторах такого типа процесс осуществляется одним, двумя или тремя реле и различными резисторами, чтобы установить выходную мощность генератора чуть более 6 или 12 вольт, и этот процесс не зависит от частоты вращения двигателя или нагрузки, изменяющейся на транспортном средстве. электрическая система. Реле используются для выполнения широтно-импульсной модуляции для регулирования выходной мощности генератора и управления током возбуждения, проходящим через генератор.

Регулятор, используемый для генераторов постоянного тока, отключается от генератора, когда он не работает, чтобы предотвратить обратный поток электричества от батареи к генератору. В противном случае он будет работать как мотор.

4. Автоматический регулятор напряжения (АРН)

Этот активный системный регулятор в основном используется для регулирования выходного напряжения очень больших генераторов, которые обычно используются на кораблях, нефтяных вышках, больших зданиях и т. Д. Схема AVR сложна и состоит из всех активных и пассивных элементов, а также микроконтроллеров.Основной принцип работы АРН такой же, как и у обычного регулятора напряжения. Входное напряжение возбудителя генератора регулируется АРН, и когда напряжение генератора увеличивается или уменьшается, выходное напряжение генератора автоматически увеличивается или уменьшается. Будет предопределенная уставка, по которой АРН определяет величину напряжения, которое должно подаваться на возбудитель каждую миллисекунду. Таким образом регулируется выходное напряжение. Та же операция становится более сложной, когда только один АРН используется для регулирования нескольких генераторов, подключенных параллельно.

5. Трансформатор постоянного напряжения (CVT)

В некоторых случаях вариатор также используется в качестве регулятора напряжения. CVT состоит из резонансной обмотки высокого напряжения и конденсатора, который производит регулируемое выходное напряжение для любого типа входного переменного тока. Как и у обычного трансформатора, вариатор имеет первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка находится на стороне магнитного шунта, а вторичная обмотка — на противоположной стороне с настроенной цепью катушки. Регулирование поддерживается за счет магнитного насыщения вторичных катушек.Чтобы узнать больше о вариаторах, ознакомьтесь с нашей статьей — Трансформатор постоянного напряжения .

Некоторые применения регуляторов напряжения

Используется во всех блоках питания электронных устройств для регулирования напряжения и защиты устройства от повреждений
Используется с генератором двигателей внутреннего сгорания для регулирования выходной мощности генератора.
Используется для электронных схем для подачи точного количества напряжения

Примечание. Стабилизаторы напряжения отличаются от стабилизаторов напряжения.Регуляторы используются для понижения напряжения до желаемого уровня, тогда как стабилизатор «стабилизирует» напряжение. Регуляторы в основном используются для постоянного тока, а стабилизаторы — для переменного тока. Стабилизаторы удерживают напряжение от слишком высокого или слишком низкого, чтобы не повредить подключенное к нему устройство, например телевизор или холодильник.

Регулируемые блоки питания

Изучив этот раздел, вы сможете:
Разберитесь в принципах работы шунтирующих регуляторов.
• Регулирующее действие стабилитрона.
• Работа основной цепи шунтирующего регулятора.
• Рассчитайте значения компонентов для основной цепи шунтирующего регулятора.
Признайте ограничения базового регулятора шунта.
Узнайте о методах увеличения номинального тока.
Распознавать каскадные методы для улучшения регулирования линии.

Базовые схемы шунтирующего регулятора

Рис.2.1.1 Базовый шунтирующий регулятор

Шунтирующие регуляторы

широко используются, потому что они дешевы, эффективны и просты. Однако необычно найти шунтирующий регулятор, используемый в качестве главной регулирующей цепи в большом источнике питания. Шунтирующее регулирование действительно подходит, по разумной цене, только для относительно небольших токов и диапазона фиксированных, обычно довольно низких напряжений. Это происходит из-за недостатка шунтирующего регулирования, заключающегося в том, что в дополнение к току нагрузки всегда должен протекать регулирующий ток (протекающий через стабилитрон). При больших токах это расточительное использование энергии.

Базовая схема шунтирующего регулятора показана на рис. 2.1.1 и состоит всего из двух компонентов; последовательный резистор R _S, подающий ток на стабилитрон, который подключен с обратной полярностью) через нагрузку.

Стабилитрон.

Рис. 2.1.2 Характеристическая кривая стабилитрона

Основным свойством стабилитрона является то, что напряжение на диоде (V _Z) будет оставаться практически постоянным в широком диапазоне токов (I _Z), когда диод работает в режиме обратного смещения, как показано на Инжир.2.0.1.

Рис. 2.1.2 иллюстрирует характеристическую кривую стабилитрона, где рабочая область (показанная зеленым) стабилитрона представляет собой диапазон тока на почти вертикальной области пробоя кривой.

При условии, что обратный ток поддерживается на уровне примерно от 1 до 2 мА (избегая «излома» обратной характеристики) и не превышает безопасный рабочий ток для этого конкретного типа диода, обратное напряжение изменяется очень незначительно. Именно этот эффект используется для получения необходимого регулирующего эффекта.

Во время работы источника питания могут возникнуть два условия для изменения выходного напряжения;

а. Ток нагрузки может отличаться.

г. Напряжение питания может отличаться.

Схема устроена так, что полный ток питания I _S складывается из выходного тока нагрузки I _OUT плюс тока стабилитрона I _Z:

I _S = I _Z + I _ВЫХ

При условии, что стабилитрон работает в допустимом диапазоне тока, напряжение V _Z будет оставаться практически постоянным, отклоняясь лишь на очень небольшую величину (δV).

Регуляторы точки нагрузки

Рис. 2.1.3 Регуляторы точки нагрузки

Наиболее распространенным методом использования этих базовых стабилитронов является система регулирования «точка нагрузки». В этом методе используется ряд стабилизаторов с фиксированным напряжением и относительно низким током в различных точках питаемой цепи. В этом случае в блоке питания можно использовать относительно неэффективный главный регулятор, поскольку каждая секция схемы имеет свой собственный регулятор. Например, для многих сложных схем требуются разные уровни напряжения для различных электрических и электромеханических частей.У каждого может быть свое регулируемое снабжение, например 9 В, 5 В или 3,3 В, используя шунтирующие регуляторы «точки нагрузки», питаемые от единого общего источника питания, как показано на рис. 2.1.3. Каждый из регуляторов напряжения обычно размещается как можно ближе к питающей цепи, насколько это физически возможно, и имеет дополнительные развязывающие конденсаторы для уменьшения любого шума или перекрестных помех между отдельными линиями питания.

Изменения тока нагрузки

Если ток в нагрузке Iout имеет тенденцию к падению, напряжение на нагрузке будет иметь тенденцию к увеличению, но, поскольку он подключен параллельно диоду, напряжение останется постоянным.Что изменится, так это ток (I _Z) через диод. Это повысится на величину, равную падению тока в нагрузке. Полный ток питания I _S всегда равен I _Z + I _OUT. Увеличение тока нагрузки I _OUT также вызовет падение тока стабилитрона I _Z, снова поддерживая постоянство V _Z и выходного напряжения.

Колебания входного напряжения

Если входное напряжение возрастает, в цепь будет протекать больший ток питания I _S.Без стабилитронного шунтирующего регулятора это привело бы к увеличению выходного напряжения Vout, но любая тенденция к увеличению V _OUT просто приведет к тому, что диод будет проводить более сильную проводимость, поглощая дополнительный ток питания без какого-либо увеличения V _{. Z}, таким образом, поддерживает постоянное выходное напряжение. Падение входного напряжения также вызовет уменьшение тока стабилитрона, снова поддерживая постоянное напряжение V _OUT.

Ограничения

Этот простой шунтирующий регулятор подходит только для относительно небольших токов и фиксированного диапазона напряжений. Есть ряд ограничений на использование этой схемы:

Выходное напряжение:

Выходное напряжение равно напряжению стабилитрона диода и поэтому фиксируется на одном из доступных уровней напряжения.

Выходной ток:

Если выходной ток по какой-либо причине падает до нуля (нагрузка может разомкнуться из-за неисправности или отключиться от источника питания), весь ток нагрузки должен пройти через стабилитрон. Следовательно, максимальный ток, доступный для нагрузки, не должен превышать максимально безопасный ток для одного стабилитрона.

Входное напряжение:

Входное напряжение должно быть выше (обычно примерно на 30%), чем выходное напряжение, чтобы можно было регулировать. Однако он не должен быть слишком высоким, так как это приведет к увеличению мощности, рассеиваемой диодом.

Рассеиваемая мощность:

Мощность, рассеиваемая диодом, должна находиться в безопасных рабочих пределах для выбранного устройства. Максимальная мощность будет рассеиваться, если позволить нагрузке разомкнуться, когда входное напряжение находится на максимальном значении. Этот «наихудший случай» не должен превышать максимальную номинальную мощность диода.

Вышеуказанные ограничения контролируются соответствующим выбором стабилитрона и последовательного резистора R _S. Конструкция простых схем регулятора довольно проста, если выполнить несколько простых шагов:

1. Определитесь с стабилитроном требуемого напряжения.

2. Выберите диод, максимальный ток которого, по крайней мере, соответствует, а предпочтительно превышает максимальный ток, необходимый для нагрузки.

Примечание. В номинальных значениях стабилитронов обычно указывается максимальная рассеиваемая мощность, а не ток, поэтому вам необходимо рассчитать номинальный ток на основе мощности и напряжения, указанных для устройства.

3. Определите наивысшее возможное напряжение на входе питания. (V _IN _макс)

4. Рассчитайте номинал подходящего последовательного резистора R _S по формуле:

Где:

В _IN _макс. = максимально возможное входное напряжение.

В _Z = напряжение стабилитрона

I _OUT _макс. = максимальный выходной ток.

I _Z _мин. = минимальный ток, при котором стабилитрон будет работать (скажем, от 1 до 2 мА).

5. Рассчитайте мощность, рассеиваемую в последовательном резисторе (R _S) по формуле:

Мощность, рассеиваемая R _S = V _R x I _IN

Примечание. При расчете номинальной мощности и сопротивления ваши ответы, вероятно, не будут точно соответствовать коммерчески доступным предпочтительным значениям.Поэтому выберите ближайшее предпочтительное значение, а затем введите это значение в свои расчеты, чтобы убедиться, что схема будет правильно работать с предпочтительным значением. Тогда вы сможете процитировать:

Подходящее номинал резистора и его номинальная мощность, а также подходящий номер типа стабилитрона.

Пример:

Рис. 2.1.4 Пример

Разработайте простой стабилитрон (см. Рис. 2.1.4) шунтирующего стабилизатора со следующими характеристиками:

Требуемый максимальный ток нагрузки.100 мА

Выходное напряжение. 12 В

Входное напряжение. 15 В номинальное, 16 В макс.

При минимальном токе стабилитрона 1 мА

Проблема решается за 4 шага.

1. Найдите значение для R

R _S должен обеспечивать ток, достаточный для поддержания I _Z на уровне или чуть выше 1 мА, когда стабилитрон пропускает свой минимальный ток.

Как полный ток цепи I _IN = I _OUT + I _Z

Минимальный ток стабилитрона будет иметь место, когда входное напряжение (V _IN) имеет минимальное значение, а ток нагрузки (I _OUT) имеет максимальное значение.

В этих условиях ток (I _IN), протекающий через R _S, будет I _OUT _max + I _Z _min

Что составляет 100 мА + 1 мА = 101 мА

As R = V / I и напряжение на R _S = V _{IN мин.} — V _Z

Тогда R _S = (V _{IN мин} — V _Z) / I _IN = (15-12) / 101exp ^-3 = 29,7 Ом

Следовательно, практическое значение для R _S будет следующим наименьшим предпочтительным значением 27 Ом)

2.Рассчитайте максимальный ток (I

_IN _max), который будет проходить через R _S.

Максимальный ток (I _IN _макс) будет иметь место, когда V _IN находится на максимальном значении нитей, то есть 16V

I _IN _макс = (V _{IN макс} — V _Z) / R _S = (16-12) / 27 = 4/27 = 148 мА

3. Рассчитайте максимальную требуемую мощность для R

Это произойдет, когда V _IN имеет максимальное значение).

(V _{IN max} — V _Z) x I _{IN max} = (16-12) x 148exp ^-3 = 0,592 Вт

Практическая номинальная мощность для R _S, следовательно, будет следующей по величине доступной номинальной мощностью = 1 Вт)

4.

Рассчитайте максимальную мощность (P _Z _max), которую должен рассеивать стабилитрон.

Это будет мощность, которую стабилитрон должен рассеять, если нагрузка была отключена при максимальном входном напряжении, в результате чего через диод Венера протекает максимальный ток (I _IN _max) в 148 мА.

Поскольку мощность P = I x V, то P _Z _max = I _IN _max x V _Z = 148exp ^-3 x 12 = 1,776 = прибл. 1,8 Вт

Следовательно, подходящий шунтирующий стабилизатор будет состоять из резистора 27 Ом 1 Вт и стабилитрона 12 В с номинальной мощностью не менее 2 Вт.

Однако интересно сравнить мощность, подаваемую на нагрузку, (12 В x 100 мА) = 1,2 Вт с мощностью, рассеиваемой в шунтирующем стабилизаторе, (0,592 Вт в резисторе + 1.776Вт в диоде = 2.368Вт.

Только около 33% общей мощности приходится на нагрузку, причем около 66% рассеивается шунтирующим регулятором!

Поэтому простой шунтирующий стабилизатор на стабилитронах не очень эффективен при работе даже с такими значениями тока. Лучшим вариантом может быть добавление в схему транзистора для обработки больших токов.

Рис. 2.1.5 Транзисторный шунтирующий стабилизатор

Шунтирующие регуляторы тока большой мощности

Ток, который может обрабатывать простой стабилизатор напряжения стабилитрона / резистора, ограничен максимальным номинальным током стабилитрона, но существуют способы увеличения максимальной допустимой токовой нагрузки шунтирующих стабилизаторов.Один из типичных методов показан на рис. 2.1.5, где используется силовой транзистор, способный пропускать эмиттерный ток, намного больший, чем стабилитрон.

Стабилитрон теперь обрабатывает только ток базы транзистора, а основной ток стабилизации I _E приблизительно равен току базы транзистора, умноженному на hfe транзистора:

I _E = I _B (1 + hfe)

Таким образом, регулятор может работать с токами I _Z (1 + hfe), что позволяет регулятору обеспечивать гораздо большие токи нагрузки.

Обратите внимание, что выходное напряжение больше не равно V _Z, а V _Z + V _BE. Транзистор будет иметь напряжение V _BE, как правило, 0,7 В, поэтому для создания регулятора на 5 В будет выбран стабилитрон на 4,3 В.

Операция

Если ток в нагрузке, подключенной к выходу регулятора, уменьшается, напряжение на правом конце последовательного резистора (R) будет увеличиваться. Когда это происходит, напряжение база-эмиттер транзистора увеличится на аналогичную величину, поскольку напряжение на стабилитроне постоянно.

Это увеличение напряжения база-эмиттер приведет к тому, что транзистор (Tr1) будет проводить более сильную проводимость, пока дополнительный ток, потребляемый транзистором, не уравновесит уменьшение тока, потребляемого нагрузкой, поэтому выходное напряжение регулятора возвращается к своему прежнему значению. нормальное значение.

Если ток нагрузки увеличивается, происходит аналогичное действие, но на этот раз происходит снижение базового напряжения Tr1. Это уменьшит ток через транзистор, тем самым уравновешивая увеличение тока нагрузки.Опять же, выходное напряжение регулятора остается относительно постоянным.

Улучшение линейного регламента

Рис. 2.1.6 Каскадные шунтирующие регуляторы

Эффективная схема регулятора должна компенсировать колебания входного напряжения, а также изменения выходного напряжения (выходная стабилизация). Эти изменения входного сигнала могут быть вызваны изменениями в питающей сети переменного тока (отсюда и название «линейное регулирование») или изменениями на входе выпрямленного постоянного тока в схему регулятора, вызванными изменениями тока, потребляемого другими частями электронной системы, совместно использующими то же самое. поставлять.Насколько хорошо работает линейное регулирование, можно определить, сравнив любое изменение выходного напряжения регулятора с изменением входного напряжения регулятора (при условии постоянного тока нагрузки). Это можно выразить как коэффициент регулирования линии и указать в процентах. Например, если входное напряжение регулятора изменяется на ± 2 В, а выходное напряжение изменяется только на ± 0,2 В, коэффициент регулирования линии составляет ± 10%.

На рис. 2.1.6 показано, как можно улучшить линейное регулирование, используя ряд стабилизаторов стабилитрона, соединенных каскадом, каждый из которых будет иметь более низкое напряжение, чем предыдущий, но при каскадном подключении регуляторов общий коэффициент регулирования составляет произведение факторов отдельных цепей.Следовательно, два регулятора, каждый из которых имеет коэффициент регулирования 10% или 0,1, дадут общий коэффициент 0,1 x 0,1 = 0,01 или 1%.

Типы регуляторов напряжения

и принцип работы | Статья

СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Как работает регулятор напряжения?

Стабилизатор напряжения — это схема, которая создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.

Регуляторы напряжения (VR) поддерживают напряжение источника питания в диапазоне, совместимом с другими электрическими компонентами. Хотя регуляторы напряжения чаще всего используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, некоторые могут также выполнять преобразование мощности переменного / переменного или переменного / постоянного тока. В этой статье речь пойдет о регуляторах постоянного / постоянного напряжения.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Оба типа регулируют напряжение в системе, но линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД.В высокоэффективных импульсных регуляторах большая часть входной мощности передается на выход без рассеивания.

Линейные регуляторы

В линейном стабилизаторе напряжения используется устройство активного прохода (например, BJT или MOSFET), которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Для того, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейный регулятор регулирует сопротивление устройства прохода путем сравнения внутреннего опорного напряжения для дискретизированного выходного напряжения, а затем вождения ошибки к нулю.

Линейные регуляторы — это понижающие преобразователи, поэтому по определению выходное напряжение всегда ниже входного. Однако у этих регуляторов есть несколько преимуществ: они, как правило, просты в конструкции, надежны, экономичны и предлагают низкий уровень шума, а также низкие пульсации выходного напряжения.

Линейным регуляторам, таким как MP2018, для работы требуются только входной и выходной конденсаторы (см. Рисунок 1) . Их простота и надежность делают их интуитивно понятными и простыми устройствами для инженеров и часто очень рентабельны.

Рисунок 1: Линейный регулятор MP2018

Импульсные регуляторы

Схема импульсного регулятора обычно более сложна в разработке, чем линейный регулятор, и требует выбора значений внешних компонентов, настройки контуров управления для обеспечения стабильности и тщательного проектирования компоновки.

Импульсные регуляторы

могут быть понижающими преобразователями, повышающими преобразователями или их комбинацией, что делает их более универсальными, чем линейный регулятор.

Преимущества импульсных регуляторов заключаются в том, что они высокоэффективны, имеют лучшие тепловые характеристики и могут поддерживать более высокие токи и более широкие приложения VIN / VOUT.Они могут достичь эффективности более 95% в зависимости от требований приложения. В отличие от линейных регуляторов, для импульсной системы питания могут потребоваться дополнительные внешние компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы, полевые транзисторы или резисторы обратной связи. HF920 является примером импульсного стабилизатора, который обеспечивает высокую надежность и эффективное регулирование мощности (см. Рисунок 2) .

Рисунок 2: Импульсный регулятор HF920

Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными, поскольку в некоторых случаях использования они рассеивают большое количество энергии. Падение напряжения линейного регулятора сопоставимо с падением напряжения на резисторе. Например, при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В между клеммами возникает падение на 2 В, а эффективность ограничивается 3 В / 5 В (60%). Это означает, что линейные регуляторы лучше всего подходят для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT.

Важно учитывать расчетную рассеиваемую мощность линейного регулятора в приложении, поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к значительному рассеиванию мощности, что может привести к перегреву и повреждению компонентов.

Еще одним ограничением линейных регуляторов напряжения является то, что они способны только к понижающему (понижающему) преобразованию, в отличие от импульсных регуляторов, которые также предлагают повышающее (повышающее) и понижающее-повышающее преобразование.

Импульсные регуляторы

очень эффективны, но некоторые недостатки включают то, что они, как правило, менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложны и могут создавать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны тщательно. Шум может быть очень важным для конкретного приложения, поскольку шум может повлиять на работу и производительность схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.

Топологии импульсного регулятора

: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

Существуют различные топологии линейных и импульсных регуляторов. Линейные регуляторы часто используют топологию с малым падением напряжения (LDO). Для импульсных регуляторов существует три распространенных топологии: понижающие преобразователи, повышающие преобразователи и повышающие-понижающие преобразователи. Каждая топология описана ниже:

Регуляторы LDO

Одна из популярных топологий линейных регуляторов — стабилизатор с малым падением напряжения (LDO).Линейные регуляторы обычно требуют, чтобы входное напряжение было как минимум на 2 В выше выходного напряжения. Тем не менее, стабилизатор LDO разработан для работы с очень небольшой разницей напряжения между входными и выходными клеммами, иногда до 100 мВ.

Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие преобразователи

(также называемые понижающими преобразователями) принимают большее входное напряжение и производят более низкое выходное напряжение. И наоборот, повышающие преобразователи (также называемые повышающими преобразователями) принимают более низкое входное напряжение и производят более высокое выходное напряжение.

Пониженно-повышающие преобразователи

Понижающий-повышающий преобразователь — это одноступенчатый преобразователь, который сочетает в себе функции понижающего и повышающего преобразователя для регулирования выхода в широком диапазоне входных напряжений, которые могут быть больше или меньше выходного напряжения.

Управление регулятором напряжения

Четыре основные компоненты линейного регулятора являются проход транзистора, усилитель ошибки, опорное напряжение, и сетевой резистор обратной связи. Один из входов усилителя ошибки установлен двумя резисторами (R1 и R2) для контроля процентного значения выходного напряжения. Другой входом является ссылкой стабильного напряжения (VREF). Если дискретизированное выходное напряжение изменяется относительно VREF, усилитель ошибки изменяет сопротивление проходного транзистора, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение (VOUT).

Для работы линейных регуляторов

обычно требуется только внешний входной и выходной конденсатор, что упрощает их внедрение.

С другой стороны, импульсный стабилизатор требует большего количества компонентов для создания цепи. Силовой каскад переключается между VIN и землей для создания пакетов заряда для доставки на выход.Подобно линейному регулятору, есть операционный усилитель, который производит выборку выходного постоянного напряжения из цепи обратной связи и сравнивает его с внутренним опорным напряжением. Затем сигнал ошибки усиливается, компенсируется и фильтруется. Этот сигнал используется для модуляции рабочего цикла ШИМ, чтобы вернуть выход в режим регулирования. Например, если ток нагрузки быстро увеличивается и вызывает падение выходного напряжения, контур управления увеличивает рабочий цикл ШИМ, чтобы обеспечить больший заряд нагрузки и вернуть шину в режим регулирования.

Приложения для линейных и импульсных регуляторов

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые требуют затрат, чувствительны к шуму, слаботочны или ограничены по месту. Некоторые примеры включают бытовую электронику, такую как наушники, носимые устройства и устройства Интернета вещей (IoT). Например, в таких приложениях, как слуховой аппарат, можно использовать линейный регулятор, поскольку в них нет переключающего элемента, который мог бы создавать нежелательный шум и влиять на работу устройства.

Более того, если проектировщики в основном заинтересованы в создании недорогого приложения, им не нужно беспокоиться о рассеивании мощности, и они могут полагаться на линейный регулятор.

Импульсные регуляторы полезны для более общих приложений и особенно полезны в приложениях, требующих эффективности и производительности, таких как потребительские, промышленные, корпоративные и автомобильные приложения (см. Рисунок 3) . Например, если приложение требует большого понижающего решения, лучше подойдет импульсный стабилизатор, поскольку линейный регулятор может создать большое рассеивание мощности, которое может повредить другие электрические компоненты.

Рисунок 3: Понижающий регулятор MPQ4430-AEC1

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

Некоторые из основных параметров, которые следует учитывать при использовании регулятора напряжения, — это входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток. Эти параметры используются для определения того, какая топология VR совместима с ИС пользователя.

Другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи, могут иметь значение в зависимости от приложения.

Ток покоя важен, когда приоритетом является эффективность в режимах малой нагрузки или ожидания. Если рассматривать частоту коммутации как параметр, максимальное увеличение частоты коммутации приводит к меньшим системным решениям.

Кроме того, термическое сопротивление имеет решающее значение для отвода тепла от устройства и его рассеивания по системе. Если контроллер включает в себя внутренний полевой МОП-транзистор, то все потери (проводящие и динамические) рассеиваются в корпусе и должны учитываться при расчете максимальной температуры ИС.

Напряжение обратной связи — еще один важный параметр, который необходимо изучить, поскольку он определяет минимальное выходное напряжение, которое может поддерживать регулятор напряжения. Это стандарт, чтобы посмотреть на опорное напряжение параметров. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, точность которого влияет на точность регулирования выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Чтобы выбрать подходящий регулятор напряжения, разработчик должен сначала понять их ключевые параметры, такие как V _IN, V _OUT, I _OUT, системные приоритеты (например,грамм. эффективность, производительность, стоимость), а также любые дополнительные ключевые функции, такие как индикация хорошего питания (PG) или включение управления.

После того, как разработчик определил эти требования, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее желаемым требованиям. Таблица параметрического поиска — ценный инструмент для дизайнеров, поскольку она предлагает различные функции и пакеты, доступные для соответствия требуемым параметрам для вашего приложения.

Каждое устройство MPS поставляется с таблицей данных, в которой подробно описано, какие внешние компоненты необходимы и как рассчитать их значения для достижения эффективной, стабильной и высокопроизводительной конструкции.Таблицу данных можно использовать для расчета таких значений компонентов, как выходная емкость, выходная индуктивность, сопротивление обратной связи и другие ключевые компоненты системы. Кроме того, вы можете использовать инструменты моделирования, такие как программное обеспечение DC / DC Designer или MPSmart, ознакомиться с примечаниями к применению или задать вопросы в местном FAE.

MPS предлагает множество эффективных, компактных линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, включая семейство HF500-x, семейство MP171x, MP20056, MP28310, MPQ4572-AEC1 и MPQ2013-AEC1.

Список литературы

Глоссарий по электронной инженерии

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Просмотреть все сообщения на форуме

Что такое линейный регулятор напряжения?

Электронные системы обычно получают напряжение питания, превышающее напряжение, требуемое схемами системы.Например, батарея 9 В может использоваться для питания усилителя, которому требуется диапазон входного сигнала от 0 до 5 В, или две батареи 1,5 В, соединенные последовательно, могут обеспечивать питание схемы, которая включает в себя цифровую логику 1,8 В. В таких случаях нам необходимо регулировать входную мощность с помощью компонента, который принимает более высокое напряжение и производит более низкое напряжение.

Одним из наиболее распространенных способов достижения этого типа регулирования является использование линейного регулятора напряжения.

Схема линейного стабилизатора с фиксированным выходным напряжением

Как работает линейный регулятор напряжения?

Линейные регуляторы напряжения — также называемые LDO или линейными стабилизаторами с малым падением напряжения — используют транзистор, управляемый цепью отрицательной обратной связи, для создания заданного выходного напряжения, которое остается стабильным, несмотря на колебания тока нагрузки и входного напряжения.

Базовый линейный стабилизатор с фиксированным выходным напряжением представляет собой трехконтактное устройство, как показано на схеме выше. Некоторые линейные регуляторы позволяют регулировать выходное напряжение с помощью внешнего резистора.

Недостатки линейных регуляторов напряжения

Серьезным недостатком линейных регуляторов является их низкий КПД во многих приложениях. Транзистор внутри регулятора, который подключен между входными и выходными клеммами, работает как переменное последовательное сопротивление; таким образом, высокая разница между входным и выходным напряжением в сочетании с высоким током нагрузки приводит к значительному рассеиванию мощности. Ток, необходимый для работы внутренней схемы регулятора, обозначенный на схеме IGND, также способствует общему рассеиванию мощности.

Возможно, наиболее вероятный вид отказа в цепи линейного регулятора происходит из-за тепловых, а не строго электрических факторов. Мощность, рассеиваемая интегральной схемой регулятора, приведет к увеличению температуры компонентов, и без адекватных путей, которые позволяют теплу отводиться от регулятора, температура в конечном итоге может быть достаточно высокой, чтобы серьезно ухудшить производительность или вызвать тепловое отключение.Эта важная тема освещена в статье AAC о тепловом расчете линейных регуляторов.

Применение линейного регулятора напряжения

Хотя линейные регуляторы обычно уступают импульсным регуляторам в отношении эффективности, они по-прежнему широко используются по нескольким причинам. Основными преимуществами являются простота использования, низкий выходной шум и низкая стоимость. Единственными внешними компонентами, которые требуются большинству линейных регуляторов, являются входные и выходные конденсаторы, а требования к емкости достаточно гибкие, чтобы сделать задачу проектирования очень простой.

Эта статья предназначена для быстрого ознакомления с информацией. Что нужно знать о линейных регуляторах напряжения? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Как использовать регуляторы напряжения в цепи — Pi Hut

Введение

В этом уроке мы рассмотрим, как использовать регулятор напряжения в цепи!

Стабилизаторы напряжения

предназначены для поддержания и стабилизации уровней напряжения.Регуляторы находятся в большинстве электронных устройств и могут использоваться для понижения и управления выходным напряжением от источника высокого напряжения, рассеивая избыточную энергию в виде тепла. Это отлично подходит для приложений, где вам нужно несколько дискретных напряжений для разных устройств в одной цепи, поскольку вы можете использовать регуляторы напряжения для понижения напряжения от одного источника с более высокой выходной мощностью!

Большинство регуляторов напряжения имеют 3 контакта:

Вход — это входное напряжение от исходного источника. Например аккумулятор или блок питания. Вы подаете выход этого устройства на вход регулятора. Вход всегда должен быть как можно более чистым и всегда должен быть больше, чем требуемое выходное напряжение. Большинство регуляторов напряжения имеют минимальное указанное входное напряжение, поэтому убедитесь, что вы его соблюдаете (иначе выходная мощность может быть ниже ожидаемой)

Земля — требуется общее заземление между входным и выходным напряжениями. Он должен подключаться к земле в цепи и необходим для работы регулятора.

Выход — выходной контакт выдает регулируемое напряжение.

Как мне использовать регуляторы напряжения в цепи?

Как работают регуляторы напряжения — это отдельная тема, поэтому здесь мы не будем останавливаться на ней. Достаточно сказать, что регуляторы напряжения — это, по сути, рассеиватели напряжения, которые преобразуют избыточное напряжение в тепло. Более высокое входное напряжение приведет к более горячему регулятору напряжения, так как он будет труднее избавляться от этого избыточного напряжения, поэтому пользователи должны знать об этом!

Ваша настенная розетка выдает переменный ток, в то время как большинство приборов работают от постоянного тока. Одна из функций источника питания — понижать и преобразовывать этот сигнал переменного тока в постоянный, однако в зависимости от качества используемого источника питания на линии может оставаться «шум», и это может вызвать проблемы для регуляторов напряжения.

Если ваш регулятор расположен на расстоянии более 25 см (10 дюймов) от источника питания, вам необходимо добавить конденсаторы на вход (0,33 мкФ) и выход (0,10 мкФ), чтобы отфильтровать любой остаточный шум переменного тока в линии. Стабилизаторы напряжения работают наиболее эффективно, когда на них подается чистый сигнал постоянного тока, и этот байпасный конденсатор помогает уменьшить любые пульсации переменного тока.По сути, они действуют, чтобы замкнуть шум переменного тока сигнала напряжения на землю и фильтровать только постоянное напряжение в стабилизатор.

Эти два конденсатора не обязательно требуются, и их можно не устанавливать, если вас не слишком беспокоит уровень шума в линии, например если добавляете несколько светодиодов с резисторами. Однако, если вы создаете что-то вроде зарядного устройства для мобильного телефона или используете выход для логической оценки, вам понадобится хорошая чистая линия постоянного тока, поэтому мы рекомендуем включить конденсаторы!

0.Керамический конденсатор 33 мкФ следует подключать после источника напряжения и перед входом регулятора напряжения. Второй конденсатор, керамический конденсатор 0,1 мкФ, должен быть подключен после выхода регулятора напряжения.

В схеме выше у нас есть источник 12 В, который нам нужно стабилизировать до 5 В, чтобы наш светодиод заработал! GND в этой цепи — это просто отрицательная сторона этого источника 12 В.

Первый конденсатор емкостью 0,33 мкФ замыкает любые помехи переменного тока в линии на землю и очищает сигнал на входе нашего регулятора.Регулятор в этой схеме представляет собой стабилизатор TS7805CZ (5 В 1 А), который затем понижает сигнал напряжения 12 В до 5 В и подает его на выход.

Конденсатор 0,1 мкФ затем очищает сигнал постоянного тока, что оставляет нам хороший чистый источник 5 В. Мы можем использовать для питания любых устройств с напряжением 5 В, в данном случае светодиода, но на этом этапе вы можете подключить любое устройство с напряжением 5 В!

При использовании регуляторов напряжения в цепи необходимо помнить следующее:

Всегда дважды проверяйте выходное напряжение с помощью мультиметра перед подключением вашей цепи.Последнее, что вы хотите сделать, это взорвать свое устройство на 5 В, по ошибке пропустив через него большое напряжение
Большинство регуляторов имеют только 3 порта (IN / OUT / GND). Если контактов больше, убедитесь, что вы знаете, что они делают и требуются ли какие-либо посторонние компоненты.
Избыточное напряжение рассеивается регулятором в виде тепла, поэтому будьте осторожны при проектировании и использовании схем. Если вы понижаете большое напряжение, регулятор будет выделять больше тепла, и вам может потребоваться радиатор, чтобы гарантировать, что ваш регулятор не перегорит.Если он кажется слишком горячим, возможно, он слишком горячий!

Электропитание — Цепи регулирования напряжения — Ток, внешний, регулятор и выход

Блоки питания

с регулируемым напряжением имеют схему, контролирующую их выходное напряжение. Если это напряжение изменяется из-за изменений внешнего тока или из-за сдвигов напряжения в линии питания, схема регулятора выполняет почти мгновенную компенсационную настройку.

При разработке источников питания с регулируемым напряжением используются два общих подхода.В менее распространенной схеме шунтирующий стабилизатор соединяется параллельно с выходными клеммами источника питания и поддерживает постоянное напряжение за счет потери тока, который не требует внешняя цепь, называемая нагрузкой. Ток, подаваемый нерегулируемой частью источника питания, всегда постоянен. Шунтирующий регулятор почти не отводит ток, когда внешняя нагрузка требует сильного тока. Если внешняя нагрузка уменьшается, ток шунтирующего регулятора увеличивается. Недостаток шунтирующего регулирования заключается в том, что оно рассеивает всю мощность, на которую рассчитан источник, независимо от того, требуется ли энергия для внешней цепи.

Более распространенная конструкция последовательного регулятора напряжения зависит от переменного сопротивления, создаваемого транзистором , включенным последовательно с током внешней цепи. Падение напряжения на транзисторе регулируется автоматически для поддержания постоянного выходного напряжения. Выходное напряжение источника питания непрерывно измеряется по сравнению с точным эталоном, а характеристики транзистора регулируются автоматически для поддержания постоянного выходного сигнала.

Источник питания с адекватным регулированием напряжения часто улучшает характеристики электронного устройства, которое он питает, настолько, что регулирование напряжения является очень распространенной особенностью всех конструкций, кроме самых простых.Обычно используются упакованные интегральные схемы, простые трехконтактные устройства, которые содержат последовательный транзистор и большую часть вспомогательных схем регулятора. Эти готовые микросхемы позволили очень легко включить в источник питания возможность регулирования напряжения.

Назад к основам: ИС регуляторов напряжения, часть 1

Среди регуляторов самая простая схема регулятора предназначена для регулятора напряжения с малым падением напряжения (LDO), топология которого показана на Рис. 1 .В качестве линейного регулятора напряжения, его основными компонентами являются пропуском транзистор, усилитель ошибки, опорное напряжение, и выходной мощности МОП-транзистора. Один вход усилителя ошибки, установленный резисторами R1 и R2, контролирует процентное значение выходного напряжения. Другой входом является ссылкой стабильного напряжения (VREF). Если выходное напряжение увеличивается относительно VREF, усилитель ошибки изменяет выход проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Фиг.1. Низкое падение напряжения и низкий ток покоя LDO делают его подходящим для портативных и беспроводных приложений.

Низкое падение напряжения относится к разнице между входным и выходным напряжениями, которая позволяет ИС регулировать выходное напряжение. То есть LDO регулирует выходное напряжение до тех пор, пока его вход и выход не сблизятся друг с другом при падении напряжения. В идеале падение напряжения должно быть как можно меньшим, чтобы свести к минимуму рассеиваемую мощность и максимизировать эффективность.

Основным преимуществом LDO IC является ее относительно «тихая» работа, поскольку она не требует переключения. Напротив, импульсный регулятор обычно работает в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц, что может создавать электромагнитные помехи, влияющие на аналоговые или радиочастотные схемы. LDO с внутренним силовым MOSFET или биполярным транзистором могут обеспечивать выходные сигналы в диапазоне от 50 до 500 мА. Низкое падение напряжения и низкий ток покоя LDO делают его подходящим для портативных и беспроводных приложений.

Падение напряжения стабилизатора LDO определяет наименьшее используемое входное напряжение питания.То есть, хотя спецификации могут показывать широкий диапазон входного напряжения, входное напряжение должно быть больше, чем напряжение падения плюс выходное напряжение. Для LDO с выпадением 200 мВ входное напряжение должно быть выше 3,5 В, чтобы на выходе было 3,3 В.

При использовании LDO разница между входным и выходным напряжением может быть небольшой, а выходное напряжение должно строго регулироваться. Кроме того, переходная характеристика должна быть достаточно быстрой, чтобы выдерживать нагрузку от нуля до десятков ампер за наносекунды.Кроме того, выходное напряжение может изменяться из-за изменений входного напряжения, выходного тока нагрузки и температуры. В первую очередь, эти вариации выходных вызваны действием температуры на опорного напряжения LDO, усилитель ошибки, и ее выборки резисторов (R1 и R2).

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ

Во многих приложениях линейные источники питания были заменены импульсными. Показанный в Рис. 2 — типичный изолированный импульсный источник питания.

Фиг.2. Импульсный источник питания включает и выключает входной постоянный ток, а затем выпрямляет его для получения выходного постоянного тока.

Один из широко используемых подходов использует время включения и выключения широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления выходным напряжением переключателя мощности. Отношение времени включения к времени периода переключения — это рабочий цикл. Чем выше рабочий цикл, тем выше выходная мощность переключателя силового MOSFET. Фильтр нижних частот, подключенный к выходному трансформатору, обеспечивает напряжение, пропорциональное времени включения и выключения контроллера ШИМ.Во время работы часть выходного постоянного напряжения возвращается в усилитель ошибки, который заставляет компаратор управлять временем включения и выключения ШИМ. Если выходное напряжение изменяется, обратная связь регулирует рабочий цикл для поддержания выходного напряжения на желаемом уровне.

Для генерирования ШИМ-сигнала, усилитель ошибки принимает в качестве входного сигнала обратной связи и ссылки стабильное напряжение для получения выходного сигнала, связанный с разностью двух входов. Компаратор сравнивает выходное напряжение усилителя ошибки с линейным нарастанием (пилообразной кривой) генератора, создавая модулированную ширину импульса.Выход компаратора подается на драйвер, выход которого идет на силовой полевой МОП-транзистор.

Выходной фильтр нижних частот индуктор-конденсатор преобразует коммутируемое напряжение переключающего трансформатора в постоянное напряжение. Фильтр не идеален, поэтому всегда есть некоторый остаточный выходной шум, называемый пульсацией. Величина пульсации зависит от эффективности фильтра нижних частот на частоте переключения. Частоты переключения источника питания могут находиться в диапазоне от 100 кГц до более 1 МГц. Более высокие частоты переключения позволяют использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего номинала в выходном фильтре нижних частот.Однако более высокие частоты также могут увеличивать потери в силовых полупроводниках, что снижает эффективность источника питания.

Что касается рассеиваемой мощности, выключатель питания является ключевым компонентом импульсного источника питания. Переключатель обычно представляет собой силовой полевой МОП-транзистор, который работает только в двух состояниях — включенном и выключенном. В выключенном состоянии переключатель питания потребляет очень мало тока и рассеивает очень мало энергии. Во включенном состоянии переключатель питания потребляет максимальное количество тока, но его сопротивление в открытом состоянии низкое, поэтому в большинстве случаев его рассеиваемая мощность минимальна.При переходе из включенного состояния в выключенное и выключенного во включенное состояние переключатель питания проходит через свою линейную область, где он потребляет некоторую мощность. Таким образом, общие потери для переключателя мощности складываются из потерь во включенном и выключенном состоянии плюс потери при переходе через его линейную область.

ИС ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ИС для импульсных источников питания бывают двух основных конфигураций: ИС преобразователя и ИС контроллера.

ИС преобразователя представляют собой полный преобразователь постоянного тока в постоянный в одном корпусе.Единственными необходимыми внешними компонентами обычно являются пассивные устройства. Переключатели питания могут быть либо биполярными, либо полевыми МОП-транзисторами, способными обрабатывать требуемые ток и мощность. Обычно силовой полупроводниковый переключатель включается и выключается с частотой, которая может находиться в диапазоне от 100 кГц до 1 МГц, в зависимости от типа ИС. Большинство переключателей мощности используют широтно-импульсную модуляцию для управления выходным напряжением, поэтому рабочий цикл изменяется в соответствии с желаемым выходным напряжением.

Для ИС контроллера требуется внешний переключатель питания, либо биполярный транзистор, либо силовой полевой МОП-транзистор.Схема контроллера, в которой используется внешний переключатель питания, обычно имеет более высокий КПД, чем преобразователь со встроенным силовым полевым МОП-транзистором, поскольку интегрированные полевые МОП-транзисторы имеют более высокое сопротивление в открытом состоянии (более высокие потери). Сопротивление во включенном состоянии внешнего силового MOSFET ниже, и MOST обычно имеет более высокую выходную мощность, чем IC со встроенным MOSFET.

И для преобразователя, и для ИС контроллера частота коммутации определяет физический размер и стоимость катушек индуктивности, конденсаторов и трансформаторов фильтра. Чем выше частота переключения, тем меньше физический размер и стоимость компонентов. Чтобы оптимизировать эффективность, материал магнитопровода для индуктора и трансформатора должен соответствовать частоте переключения. То есть материал сердечника трансформатора / катушки индуктивности следует выбирать таким образом, чтобы он эффективно работал на частоте переключения.

Преобразователи постоянного тока в постоянный принимают входной сигнал постоянного тока и вырабатывают постоянный ток на выходе. Они могут быть изолированными или неизолированными, в зависимости от того, есть ли прямой путь постоянного тока от входа к выходу.Изолированный преобразователь ( Рис. 2 ) использует трансформатор для обеспечения изоляции между входным и выходным напряжением. В неизолированном преобразователе используется индукторно-конденсаторный фильтр, а оптопара обычно обеспечивает изоляцию между выходной обратной связью и входом. Для многих приложений подходят неизолированные преобразователи. Преимущество трансформаторного преобразователя заключается в том, что он может легко создавать несколько выходных напряжений, используя несколько вторичных обмоток.

Первоначально в преобразователях с интегрированным переключателем мощности использовались биполярные переключатели питания, но практически во всех новых устройствах используются переключатели питания на полевых МОП-транзисторах, которые повышают эффективность.Еще одним улучшением эффективности является использование интегрированных синхронных выпрямителей, состоящих из переключателей силовых полевых МОП-транзисторов, которые выпрямляют выход источника питания и обеспечивают выход постоянного тока.

Среди функций, имеющихся в ИС преобразователя и контроллера:

• Постоянное или регулируемое выходное напряжение

• Несимметричные или синхронные выходы

• Плавный пуск, обеспечивающий постепенное увеличение выходной мощности

• Блокировка минимального напряжения

• Тепловое отключение

• Максимальная токовая защита

• Защита от перенапряжения

НАСОС НАСОС ICS

Зарядные насосы на самом деле представляют собой другую форму переключения питания. Они переключают конденсаторы для преобразования постоянного напряжения в постоянное, используя сеть переключателей для зарядки и разрядки одного или нескольких конденсаторов. Сеть переключателей переключает между состояниями заряда и разряда конденсаторов. Как показано в Рис. 3 , «летающий конденсатор» (C1) перемещает заряд, а «накопительный конденсатор» (C2) удерживает заряд и фильтрует выходное напряжение.

Рис. 3. Преимуществом зарядового насоса является устранение магнитных полей и электромагнитных помех, которые возникают с индуктором или трансформатором.

В базовом насосе заряда отсутствует регулирование, которое обычно добавляется с использованием либо линейного регулирования, либо модуляции насоса заряда. Линейное регулирование обеспечивает наименьший выходной шум и, следовательно, лучшую производительность. Модуляция подкачки заряда обеспечивает больший выходной ток для данного размера (или стоимости) кристалла, потому что ИС регулятора не обязательно должна включать в себя транзистор с последовательным проходом.

Основным преимуществом зарядового насоса является устранение магнитных полей и электромагнитных помех, которые возникают с индуктором или трансформатором.Существует один возможный источник электромагнитных помех — высокий зарядный ток, который течет к «летающему конденсатору», когда он подключается к входному источнику или другому конденсатору с другим напряжением.

MOSFET, потому что интегрированные MOSFET имеют более высокое сопротивление в открытом состоянии (более высокие потери). Сопротивление во включенном состоянии внешнего силового MOSFET ниже, и MOST обычно имеет более высокую выходную мощность, чем IC со встроенным MOSFET.

И для преобразователя, и для ИС контроллера частота коммутации определяет физический размер и стоимость катушек индуктивности, конденсаторов и трансформаторов фильтра.Чем выше частота переключения, тем меньше физический размер и стоимость компонентов. Чтобы оптимизировать эффективность, материал магнитопровода для индуктора и трансформатора должен соответствовать частоте переключения. То есть материал сердечника трансформатора / катушки индуктивности следует выбирать таким образом, чтобы он эффективно работал на частоте переключения.

Преобразователи постоянного тока в постоянный принимают входной сигнал постоянного тока и вырабатывают постоянный ток на выходе. Они могут быть изолированными или неизолированными, в зависимости от того, есть ли прямой путь постоянного тока от входа к выходу.В изолированном преобразователе (рис. 2) используется трансформатор, обеспечивающий изоляцию между входным и выходным напряжением. В неизолированном преобразователе используется индукторно-конденсаторный фильтр, а оптопара обычно обеспечивает изоляцию между выходной обратной связью и входом. Для многих приложений подходят неизолированные преобразователи. Преимущество трансформаторного преобразователя заключается в том, что он может легко создавать несколько выходных напряжений, используя несколько вторичных обмоток.

МНОГОКРАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ / РЕГУЛЯТОР ICS

ИС контроллеров с несколькими выходами состоят из двух или более регуляторов в одном корпусе.Это могут быть два импульсных преобразователя или два регулятора LDO.

Примером сдвоенного импульсного регулятора является понижающий DC-DC преобразователь с двойным токовым режимом PWM с внутренними переключателями питания 2 А, эта ИС работает от входного напряжения от 3,6 В до 25 В, что позволяет ей регулировать широкий диапазон мощности. такие источники, как четырехэлементные батареи, логические шины 5 В, нерегулируемые настенные трансформаторы, свинцово-кислотные батареи и распределенные источники питания. Эти два регулятора разделяет общую схему, включая источник входного сигнала, опорное напряжение и генератор, но в остальном независимы.Их контур обратной связи контролирует пиковый ток в переключателе во время каждого цикла. Это управление в режиме тока улучшает динамику контура и обеспечивает ограничение тока от цикла к циклу.

Пример ИС стабилизатора напряжения с двумя выходами и малым падением напряжения имеет встроенные функции сброса, сброса при включении (POR) и стабилизации питания (PG). Дифференцированные функции, такие как точность, быстрая переходная характеристика, схема контроля (сброс при включении питания), вход ручного сброса и независимые функции включения, обеспечивают полное системное решение.Эти регуляторы напряжения имеют чрезвычайно низкий уровень шума на выходе без использования каких-либо дополнительных байпасных конденсаторов фильтра и разработаны для обеспечения быстрой переходной характеристики и обычно стабильны с конденсаторами с низким ESR.

Это семейство LDO также может иметь спящий режим; подача высокого сигнала на разрешающий вход отключает Регулятор 1 или Регулятор 2 соответственно. Перевод регуляторов в спящий режим снижает входной ток до TJ = 25 ° C. Каждый регулятор имеет внутренний разрядный транзистор для разрядки выходного конденсатора, когда регулятор выключен (отключен).

Микросхемы контроллеров с несколькими выходами также могут состоять из двух или более преобразователей накачки заряда в одном корпусе. Это могут быть контроллеры с внешними переключателями питания или регуляторы с внутренним переключателем питания. Одна из возможностей — это выход 5 В и выход 3,3 В для процессоров и логических приложений.

Например, типичные микросхемы контроллера накачки заряда с несколькими выходами могут понижать преобразователи постоянного тока в постоянный, которые производят два регулируемых регулируемых выхода из одного 2.Вход от 7 В до 5,5 В. В ИС используется дробное преобразование переключаемых конденсаторов для достижения типичного увеличения эффективности на 50% по сравнению с линейным регулятором. Никаких индукторов не требуется.

ИС имеет два переключаемых насоса заряда конденсаторов для понижения VIN до двух регулируемых выходных напряжений. Два нагнетательных насоса работают в противофазе на 180 °, чтобы уменьшить входную пульсацию. Регулирование достигается путем измерения каждого выходного напряжения через внешний резистивный делитель и модуляции выходного тока накачки заряда на основе сигнала ошибки.Двухфазный, неперекрывающийся тактовый сигнал активирует два зарядных насоса, запускающих их в противофазе друг от друга.

СИНХРОННАЯ РЕКТИФИКАЦИЯ

Эффективность — важный критерий при проектировании преобразователей постоянного тока, требующих малой мощности. Эти потери вызваны переключателем мощности, магнитными элементами и выходным выпрямителем. Для уменьшения потерь в переключателе мощности и магнитных потерь требуются компоненты, которые могут эффективно работать на высоких частотах переключения. Выходные выпрямители могут быть диодами Шоттки, но с синхронным выпрямлением ( рис.4 ), состоящие из силовых МОП-транзисторов, обеспечивают более высокий КПД.

Рис. 4. Синхронный выпрямитель более эффективен, чем диодный выпрямитель Шоттки.

МОП-транзисторы имеют более низкие потери прямой проводимости, чем диоды Шоттки. В отличие от обычных самокоммутирующихся диодов, полевые МОП-транзисторы включаются и выключаются с помощью сигнала управления затвором, синхронизированного с работой преобразователя. Основным недостатком синхронного выпрямления является дополнительная сложность и стоимость, связанные с устройствами MOSFET и соответствующей управляющей электроникой.

Блог > Разное

Схема стабилизатора регулируемого напряжения: Регулируемый стабилизатор напряжения с регулируемым оганичением выходного тока » Журнал практической электр…

Схемы Стабилизаторов — Паятель.Ру — Все электронные схемы » Страница 4

Микросхема регулируемый стабилизатор напряжения

Мощные аналоги LM317T — LM350 и LM338

Назначение выводов микросхемы:

Онлайн калькулятор LM317

Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)

Стабилизатор тока

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317

lm317 калькулятор

Аналог LM317

28 комментариев

Стабилизатор напряжения на LM317 | AUDIO-CXEM.RU

lm317 стабилизатор тока — стабилизация и защита схемы

Виды стабилизирующих устройств

Схемы линейных устройств

Мощность рассеяния и входное напряжение устройства

Краткое описание

Схемы включения

Простейший стабилизированный блок питания

Блок питания на интегральном стабилизаторе

Схема стабилизатора с регулируемым блоком питания

Область применения

Схемы и онлайн расчёт элементов регулируемых стабилизаторов напряжения

Импульсные стабилизаторы напряжения на микросхемах и транзисторах

Стабилизаторы напряжения, типовые схемы включения и принцип работы

, схемы, типы, принцип работы, конструкция, применение

1. Транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

Стабилизатор напряжения серии управляемых транзисторов на стабилитронах

Шунтирующий транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

2. Дискретный транзисторный регулятор напряжения

Стабилизатор напряжения серии на дискретных транзисторах

Шунтирующий стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

4. Автоматический регулятор напряжения (АРН)

5. Трансформатор постоянного напряжения (CVT)

Некоторые применения регуляторов напряжения

Регулируемые блоки питания

Базовые схемы шунтирующего регулятора

Рис.2.1.1 Базовый шунтирующий регулятор

Стабилитрон.

Рис. 2.1.2 Характеристическая кривая стабилитрона

Регуляторы точки нагрузки

Рис. 2.1.3 Регуляторы точки нагрузки

Изменения тока нагрузки

Колебания входного напряжения

Ограничения

Выходное напряжение:

Выходной ток:

Входное напряжение:

Рассеиваемая мощность:

Пример:

Рис. 2.1.4 Пример

Проблема решается за 4 шага.

1. Найдите значение для R

2.Рассчитайте максимальный ток (I

3. Рассчитайте максимальную требуемую мощность для R

4.

Рис. 2.1.5 Транзисторный шунтирующий стабилизатор

Шунтирующие регуляторы тока большой мощности

Операция

Улучшение линейного регламента

Рис. 2.1.6 Каскадные шунтирующие регуляторы

и принцип работы | Статья

Как работает регулятор напряжения?

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

Линейные регуляторы

Импульсные регуляторы

Ограничения регуляторов напряжения

: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

Регуляторы LDO

Понижающие и повышающие преобразователи

Пониженно-повышающие преобразователи

Управление регулятором напряжения

Приложения для линейных и импульсных регуляторов

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Список литературы

Что такое линейный регулятор напряжения?