Стабилизатор напряжения схема высоковольтный: Схема высоковольтного стабилизатора напряжения — РАДИОСХЕМЫ

Опубликовано в Разное
/
21 Сен 1985

Содержание

Схема высоковольтного стабилизатора напряжения — РАДИОСХЕМЫ

В настоящее время существуют интегральные микросхемы, применяя которые можно создавать высоковольтные стабилизаторы напряжения компенсационного типа на выходное напряжение от 70 до 140 В. Это микросхемы типов SE070N, SE080N, SE090N, SE105N, SE110N, SE120N, SE125N, SE130N, SE135N, SE140N — они предназначены для контроля и регулировки напряжения постоянного тока. На рисунке показан один из возможных вариантов линейного стабилизатора на выходное напряжение 115 В постоянного тока. Источником напряжения для стабилизатора служит сеть переменного тока 220 В. В других конструкциях источником напряжения может быть, например, вторичная обмотка силового трансформатора, выход выпрямителя преобразователя напряжения. Стабилизатор выполнен на интегральной микросхеме SE115N, представляющей собой детектор напряжения на 115 В. Контролируемое напряжение с выхода стабилизатора поступает на вход DA1 — вывод 1.

 

Если напряжение на выходе стабилизатора стремится увеличиться свыше рабочего напряжения DA1, то открывается выходной п-p-n транзистор микросхемы, коллектор которого выведен на вывод 2 DA1. Это приводит к тому, что понижается напряжение затвор-исток VT1 что приводит к понижению выходного напряжения стабилизатора. На мощном высоковольтном полевом n-канальном транзисторе VT1 выполнен истоковый повторитель напряжения. Сетевое напряжение переменного тока поступает на мостовой диодный выпрямитель VD1 — VD4. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Резистор R1 уменьшает бросок тока через выпрямительные диоды и разряженный конденсатор С1, возникающий при включении устройства в сеть. Стабилитрон VD5 защищает полевой транзистор от пробоя высоким напряжением затвор-исток. Светящийся светодиод HL1 сигнализирует о наличии выходного напряжения, кроме того, цепь R3HL1 разряжает оксидные конденсаторы при отключенной нагрузке. Резистор R1 должен быть проволочным. Его сопротивление и мощность выбирают исходя из параметров подключенной к стабилизатору нагрузки. Остальные резисторы любые из С2-33, МЛТ, РПМ соответствующей мощности. Сопротивление резистора R2 выбирают исходя из входного напряжения стабилизатора, при этом следует учитывать, что максимальный втекающий ток DA1 по выводу 2 не должен превышать 20 мА. Конденсаторы типа К50-68 или импортные аналоги. Вместо стабилитрона BZV55C-12 подойдёт BZV55C-13, 1N4743A, 2С212Ц, КС212Ц. Светодиод подойдёт любого типа непрерывного свечения, желательно с повышенной светоотдачей. Полевой МДП транзистор HV82 рассчитан на максимальный ток стока 6,5 А, напряжение сток-исток 800 В и максимальную рассеиваемую мощность 150 Вт. В этой конструкции его можно заменить, например, на IRF350, IRF352 или другой, подходящий по параметрам. Следует учитывать, что если, например, к выходу стабилизатора подключена нагрузка мощностью 30 Вт, то при питании устройства от сети 220 В, на транзисторе VT1 будет рассеиваться мощность около 80 Вт. Если же входным напряжением для стабилизатора будет, например, напряжение +180 В (выход выпрямителя «лампового» трансформатора), то при выходном напряжении 115 В и токе нагрузки 0,5 А установленный на теплоотвод транзистор будет рассеивать около 33 Вт тепловой мощности. Это немало, поэтому, линейные высоковольтные стабилизаторы напряжения целесообразно применять для питания слаботочной нагрузки, например, лампового активного щупа для осциллографа и в других местах, где применение импульсных высоковольтных стабилизаторов напряжения нежелательно.  Источник: Радио-конструктор 11 — 2010.

Высоковольтный стабилизатор напряжения с защитой от короткого замыкания

Существует огромное количество схем низковольтных стабилизаторов напряжения. Совершенно иная ситуация с высоковольтными стабилизаторами. . Вот почему мы решили разработать этот простой регулятор, который может справиться с высоким напряжением. Эта схема может быть использована, например, в составе блока питания гибридного усилителя низкой частоты.

Собственно стабилизатор состоит всего из трех транзисторов. На четвертом транзисторе собран узел защиты от короткого замыкания на выходе.

Принципиальная схема высоковольтного стабилизатора напряжения

Схема представляет собой линейный стабилизатор положительного напряжения. В качестве регулирующего элемента использован транзистор структуры PNP типа MJE350 (даташит см. Здесь). Это высоковольтный транзистор с рассеиваемой мощностью 20 вт. Использование в регуляторе транзистора проводимостью PNP позволило уменьшить падение напряжения на регулирующем элементе.

Работа схемы очень проста. Когда выходное напряжение уменьшается, транзистор Т4 подтягивает эмиттер транзистора Е3 к более низкому потенциалу. Приэтом транзистор Т2 открывается сильнее и напряжение на выходе снова увеличивается. Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора T2. Конденсаторы C1 и C2 улучшают общую стабильность схемы, предотвращая самовозбуждение на высоких частотах. Эти конденсаторы соединены последовательно чтобы снизить напряжение на каждом из них. Используйте конденсаторы, рассчитанные как минимум на напряжение 100 вольт.

Диод D1 защищает T2 от отрицательных напряжений, которые могут возникнуть при коротком замыкании входа или при подключении к выходу большой емкостной нагрузки.Для получения нудного опорного напряжения на базе T3 мы используем два стабилитрона на 39 В, соединенных последовательно.

Поскольку номиналы R6 и R7 одинаковы, выходное напряжение будет в два раза больше, что составляет около 155 В. T4 работает в качестве буфера для напряжения делителя R6 / R7. Это означает, что мы можем использовать резисторы более высокого сопротивления и ток базы транзистора T2 не повлияет на выходное напряжение делителя R6 / R7.

Узел ограничения выходного тока в случае короткого замыкания построен на транзисторе Т1 и его работа также осень. При увеличении выходного тока выше 30 мА, напряжение, падающее на R1 возрастает настолько, что открывается транзистор T1. Открывшись, T1 ограничивает напряжение эмиттер-база транзистораT2. Резистор R2 необходим для защиты T1 от быстрых скачков (пиков_ напряжения на R1. Резистор R3 необходим для запуска регулятора. Без R3 на выходе не было бы напряжения, и, следовательно, у транзистора Т2 не было бы тока базы. R3 слегка приоткрывает транзистор T2, немного, но достаточно для того, чтобы регулятор запустился.

Во нормальном режиме работы при падении напряжения на транзисторе Т2 около 15 В и токе около 30 мА нет необходимости в дополнительном охлаждении регулирующего транзистора T2. Температура перехода составляет около 70 ° C, что означает, что вы можете обжечь пальцы, если не будете осторожны! Чем ниже входное напряжение, тем больший ток может обеспечить этот стабилизатор.

Во случае короткого замыкания и входного напряжения 140 В ток составляет около 30 мА, а T2, конечно же, требует охлаждения. Поэтому лучше сразу установить регулирующий транзистор на радиатор, чтобы предотвратить его выход из строя в случае возникновения режима короткого замыкания. Чтобы увеличить выходное напряжение, вы должны увеличить сопротивление резистора R6. Если вы хотите использовать более высокое опорное напряжение, вы должны заменить T4 на MJE350.

Транзисторы для сборки стабилизатора можно недорого купить в Китае по следующим ссылкам:

Транзисторы MJE350

Транзисторы BC557

Транзисторы MJE340

Транзисторы BD140

Visits: 928 Total: 255162

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР С МАЛЫМ УРОВНЕМ ПУЛЬСАЦИЙ

john 29 октября, 2013 — 22:58

Евгений Карпов

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР С МАЛЫМ УРОВНЕМ ПУЛЬСАЦИЙ

В статье описан относительно простой высоковольтный стабилизатор, обладающий малым уровнем шумов и пульсаций выходного напряжения. В стабилизатор встроены функции плавного нарастания выходного напряжения и защиты от перегрузок.

Стабилизатор предназначен для питания чувствительных схем предварительных усилителей и фонокорректоров, выполненных на электронных лампах.

Основные соображения

Основным назначением описанного ниже стабилизатора является питание высокочувствительных входных цепей ламповых усилителей. Это определило основное требование к стабилизатору – низкий уровень шума и пульсаций на выходе [1]. Конечно, было желательно получить и малое выходное сопротивление, но этот параметр не является определяющим из-за незначительного и мало меняющегося тока, потребляемого этим блоком усилителя.

За базовый вариант была принята классическая схема компенсационного стабилизатора с однокаскадным усилителем ошибки (Рис.1) [2]. Для получения малых пульсаций на выходе стабилизатора необходимо иметь значительную величину петлевого усиления, которое существенно зависит от коэффициента усиления усилителя ошибки.

Для получения максимального коэффициента усиления в качестве коллекторной нагрузки транзистора VT1 применен источник тока I, и регулирующий элемент (VT2) выполнен на полевом транзисторе (можно считать, что каскад на транзисторе VT1 в области низких частот не нагружен).

Такая схемотехника позволяет получить в области низких частот усиление каскада порядка 55 — 63db (если b используемых транзисторов находится в пределах 40 — 100).

Читатель может задать закономерный вопрос: а почему не использовать стандартный операционный усилитель? Основным преимуществом такого решения является более простая схема при сравнимой величине усиления. Так же стабилизатор получается менее склонным к паразитной генерации.

Высокое выходное напряжение стабилизатора и относительно низкое опорное напряжение VR позволяет практически бесплатно и существенно (в 2 — 3 раза) повысить стабильность выходного напряжения за счет подключения резистора, задающего начальный ток стабилитрона (R1), к цепи выходного стабильного напряжения.

Если вы посмотрите на схему, то увидите, что через стабилитрон текут три тока – стабильный ток I, заданный источником тока, стабильный ток IR1, заданный резистором R1 и нестабильный ток базы транзистора IB. Если учесть, что ток базы транзистора на несколько порядков меньше суммы стабильных токов I и IR1, то становится ясно, что влияние динамического сопротивления стабилитрона RD (Рис. 2) на выходное напряжение практически исключается.

 

 Особое внимание было уделено вопросу минимизации уровня шумов на выходе стабилизатора. В схеме можно выделить два основных источника шума – это транзистор VT1 и стабилитрон VD. Шумом источника тока и резисторов делителя R2 и R3 можно в первом приближении пренебречь. Это связано с тем, что суммарное сопротивление резисторов делителя достаточно мало (сотни ом – единицы килоомм), а шум источника тока не усиливается.

Возможность минимизации уровня шумов выбором типа и режима работы транзистора VT1 весьма ограничена. Во-первых, транзистор VT1 должен быть высоковольтным, это существенно ограничивает номенклатуру пригодных типов. Во-вторых, снижение уровня шумов путем снижением величины коллекторного тока наталкивается на два ограничения: ухудшение частотных свойств каскада и снижение величины b транзистора.

Точный расчет параметров каскада весьма громоздок, и я не буду его приводить, а ограничусь несколькими практическими рекомендациями.

Для большинства высоковольтных транзисторов средней мощности, аналогичных MPSA42, 2N6517, ZTX658, ZTX458 удовлетворительное сочетание параметров достигается при токе коллектора 0.7 — 1.5mA.

(При установке транзистора в схему желательно проверить величину его b; хотя типовые значения лежат в пределах 50 — 100, могут попасться экземпляры с b = 17 — 20.)

Нежелательно использовать в качестве VT1 более мощные транзисторы (типа MJE13003), при малых токах коллектора они имеют очень малую величину b, для получения приемлемого усиления каскада придется значительно увеличивать ток коллектора. Конечно, частотные свойства стабилизатора улучшатся, но ценой этого будет значительное увеличение рассеиваемой мощности на элементах схемы и увеличение уровня шума на выходе.

Следующим объектом нашей заботы является стабилитрон VD, определяющий величину опорного напряжения VR. Как правило, выбор типа стабилитрона и его рабочих режимов производится исходя из необходимого напряжения и его стабильности. Его шумовые характеристики не учитываются и не приводятся в технических данных. Чаще всего, это и не надо, но в некоторых случаях шумовые характеристики стабилитрона важны. Например, если источник питания должен иметь низкий уровень шума на выходе, если стабилитрон используется в цепях сдвига уровня сигнала или для организации напряжения смещения во входных каскадах усилителей, и непосредственно включен в сигнальную цепь.

Простейшая эквивалентная схема стабилитрона, учитывающая его ЕДС шума EN, показана на рисунке 2. Если вы мысленно замените в схеме стабилизатора (Рис.1) стабилитрон VD на его эквивалентную схему, то становится очевидным, что шумовой генератор включен непосредственно во входную цепь усилительного каскада на транзисторе VT1 и, соответственно, его шум будет усилен.

Фактически, стабилитрон является почти идеальным источником белого шума в широкой полосе частот, простирающейся от постоянного тока до единиц мегагерц (это используется для создания генераторов шума)[3]. Уровень шумового напряжения, генерируемого стабилитроном, существенно зависит от его режима. Наибольший уровень шума стабилитрон генерирует, когда он начинает входить в режим стабилизации, и его рабочая точка находится на колене вольт-амперной характеристики. Этот режим характеризуется очень малыми токами, текущими через стабилитрон (десятки – сотни микроампер). Увеличение тока стабилитрона вызывает уменьшение уровня шумового напряжения, этот факт многократно описан в различных источниках, но численных данных о величине уровня шума мне обнаружить не удалось.

Поэтому я решил просто померить уровни шумов, генерируемых стабилитронами различных типов, и оценить влияние тока стабилизации. Измерения проводились по схеме, показанной на рисунке 3.

 В качестве источника тока использовался довольно малошумящий полевой транзистор КП302Г. Уровень шума измерялся прибором ИСШ-НЧ в звуковой полосе частот (использовался внутренний фильтр). Конечно, полученные результаты не соответствуют абсолютно точному значению уровня шума, генерируемого стабилитроном, так как источник тока добавляет собственные шумы, но как показали измерения, они весьма малы, и этой погрешностью можно пренебречь.

Стабилизатор анодного напряжения. Схема и описание

Собирая устройства на лампах, мы регулярно сталкиваемся со значительной разницей между выходным напряжением анодного блока питания и фактическими требованиями схемы. Устранение разброса с помощью последовательно подключенного резистора имеет ряд недостатков, в том числе проседание напряжения от нагрузки.

Приведенная в данной статье схема в состоянии обеспечить требуемое напряжение с отклонением 4-5% с пониженной пульсацией. Ниже показана схема стабилизатора анодного напряжения.


Диод VD1 на входе защищает схему от переполюсовки. Стабилитроны VD2, VD3 и резистор R1 создают опорное напряжение. Соответственно, подбирая эти элементы, мы устанавливаем необходимое нам выходное напряжение.

Опорное напряжение поступает на затвор транзисторов VT1 и VT2. Использование MOSFET-транзисторов вместо биполярных транзисторов продиктовано отсутствием в них явления вторичного пробоя, который ограничивает протекание тока при высоких напряжениях. Использование двух транзисторов способствует лучшему отводу тепла от них.

Резистор R2 и конденсатор C2 предотвращают возникновение паразитных колебаний. Резисторы R3 и R4 предназначены для устранения различий в характеристиках транзисторов VT1 и VT2. Резисторы R5 и R6 и транзистор VT3 ограничивают выходной ток до заданного значения.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Если падение напряжения на R6 достаточно большое, открывается транзистор VT3, в результате чего исток транзисторов VT1 и VT2 замыкаются с их затворами. Это уменьшает выходное напряжение и сохраняет ток нагрузки. Резистор R5 защищает базу транзистора VT3 от повреждения высоким током. Конденсаторы C1 и C3 предназначены для устранения импульсных помех, которые в ламповых схемах крайне нежелательны.

Стабилизатор анодного напряжения собран на односторонней печатной плате размером 105 мм на 40мм. Печатную плату для программы Eagle можно скачать в конце стати.

Если стабилизатор предназначен для небольшой нагрузки (до 20 Вт), то можно отказаться от подключения транзистора VТ2 и резистора R4. Перед установкой резисторов R1 и R6 следует рассчитать их сопротивление из закона Ома:

где:

  • Uвх – входное напряжение стабилизатора, (В)
  • Uz – сумма напряжений стабилитронов D1 и D2, (В)
  • Imax — максимальный выходной ток, (А)

Для правильной работы стабилитронов необходим ток, по крайней мере, в 5 мА . Возможное максимальное выходное напряжение ограничивается напряжением сток-исток транзисторов VT1 и VT2, рабочим напряжением конденсаторов C1…C3 и прочность разъемов CON1 и CON2.

Его значение определяется путем суммирования напряжений стабилитронов VD2 и VD3, и не рекомендуется поднимать более 300 вольт, поскольку это вполне достаточно для предусилителя и других маломощных схем. Стабилитроны следует устанавливать немного над платой из-за выделяемого тепла. Желательно подобрать стабилитроны с максимально большой мощностью, чтобы можно было избежать перегрева.

Для выходного тока, превышающего 150 мА, резисторы R3, R4 и R6 должны быть повышенной мощности. Полученные в реальности значения выходного напряжения и максимального тока могут отличаться от расчетного из-за допусков параметров отдельных элементов.

Данная схема рассчитана для питания напряжением около 260 В, с выходным напряжением около 220 В (последовательно соединенные стабилитроны на 200 В + 24 В) и максимальным выходным током около 70 мА.

Транзисторы VT1 и VT2 должны быть одинаковые. Их тип может быть любым, однако, они должны отвечать минимальным требованиям в отношении параметров: MOSFET-транзистор с каналом типа N и максимальное напряжение сток-исток не менее 500 В. Этим требованиям удовлетворяет, например, транзистор IRF820.

Скачать рисунок печатной платы (3,6 KiB, скачано: 1 485)

Варианты применения стабилизатора высоковольтного напряжения

LC-фильтры хороши для снижения фонового напряжения, но их выходной импеданс достаточно высок (составляет десятки Ом). Это обстоятельство особенно важно для однотактных усилителей с несимметричным выходом, так как выходная лампа не может различать приведенную нагрузку со стороны громкоговорителя (через выходной) трансформатор и внутреннее сопротивление источника питания, включенное последовательно с ним (рис. 7.28).

Размах амплитуд напряжения выходной лампы распределяется по этим двум элементам, хотя можно учесть и резистивную составляющую сопротивления, действующую в выходном трансформаторе. При снижении мощности выходное сопротивление возрастает. Стабилизатор высоковольтного напряжения позволяет получить для усилителя с несимметричным выходом оптимальную отдачу высоковольтного питания, и в значительной степени решает эту проблему.

Рис. 7.28 Влияние отличного от нуля значения сопротивления источника питания усилителя мощности

Рис. 7.29 Схема стабилизатора напряжения на двух транзисторах

Поскольку, каждый канал усилителя требует напряжения 300 В при силе тока 130 мА, можно в качестве источника высоковольтного напряжения использовать, например, приведенный на рис. 6.46 без каких-то изменений. Однако так как для подавления пульсаций не хотелось бы затрачивать слишком много дополнительных усилий, некоторая адаптация схемы простого двухтранзисторного стабилизатора, примененного в исходном варианте, может оказаться вполне уместной. Подобная модернизация приведена на рис. 7.29.

Преимуществом стабилизатора, собранного на двух транзисторах, является малое падение напряжения и, следовательно, невысокая рассеиваемая мощность. Можно принять, что падение напряжения на стабилизаторе равно, или превышает 10 В и рассмотреть, что произойдет в случае, когда напряжение сети питания снижается на 6% (если такое возможно). Таким образом, номинальное высоковольтное напряжение, необходимое для подачи на вход стабилизатора, определяется:

Проверка паспортных данных лампы-кенотрона EZ81 показала, что для ее работы необходим силовой трансформатор, у которого высоковольтные обмотки с отводом от средней точки рассчитаны на напряжения 412-0-412 В.

Высоковольтные мощные биполярные транзисторы имеют достаточно низкое значение h-параметра hFE, низкую рабочую частоту и высокую стоимость, поэтому использование в стабилизаторе высоковольтного МОП полевого транзистора может оказаться предпочтительнее при его последовательном включении в схему.

В случае, когда шумы не являются определяющим фактором, имеет смысл выбрать опорное (эталонное) напряжение с максимально возможным значением, так как это снизит выделяемую мощность на рассогласующем (ответвляющем) транзисторе, а также позволит использовать более высокий коэффициент передачи цепи обратной связи для уменьшения выходного сопротивления. Выбор напряжения 220 В в качестве рабочего для стабилизатора напряжения представляется оптимальным, так как он должен еще обеспечить значение выходного напряжения 285 В. Хотя в продаже имеются полупроводниковые стабилизаторы на напряжение 220 В, предпочтительнее использовать три последовательно включенных стабилитрона, имеющих рабочие напряжения 72 В. Причина заключается в том, что полупроводниковые стабилизаторы на высокие напряжения характеризуются более высокими уровнями шумов, потому что они вынуждены использоваться в области очень малых токов, чтобы снизить мощность, выделяющуюся на приборе, (которая, как известно, равна произведению протекающего тока на падение напряжения). Использование трех последовательно включенных полупроводниковых стабилитронов определяет их ток величиной 4 мА, что позволяет уменьшить уровень шумов. Для дальнейшего снижения уровня шумов стабилитроны шунтируются конденсаторами с емкостью 22 мкФ и рабочими напряжениями 350 В.

Напряжение на затворе МОП полевого транзистора составит Vout + Vgs= 300 + 4 = 304 В (несмотря на большой разброс параметров приборов, величина 4 В представляет все-таки достаточно грубое приближение для значения управляющего напряжения затвора Vgs мощного МОП полевого транзистора). Так как коллектор рассогласующего транзистора подключен к затвору МОП полевого транзистора, а на эмиттер подается опорное напряжение, равное 216 В (3 х 72 В), напряжение коллектор-эмиттер составит VCE= (304 —216) В = 88 В. Так как необходимо, чтобы рассогласующий транзистор пропускал на стабилизатор ток величиной 4 мА, то ток коллектора составит Ic = 4 мА, а мощность, выделяемая на транзисторе, составит 352 нВт. Этот результат представляется очень важным, так как он подтверждает, что выбор значений напряжения между коллектором и эмиттером VCEи коллекторного тока Ic позволяет использовать маломощный транзистор.

При работе коллекторное напряжение рассогласующего транзистора VCE = 88 В, однако, в момент включения конденсатор с емкостью 22 мкФ, шунтирующий стабилитрон, фиксирует величину эмитерного напряжения рассогласующего транзистора на значении О В, следовательно, транзистор должен выдерживать коллекторное напряжение VCE = 330 В. Так как требования для рассогласующего транзистора определены, можно остановить выбор на идеальном варианте — транзисторе типа MPSA44, рассчитанном на напряжение 400 В и мощность рассеяния 625 нВт.

Высоковольтные транзисторы характеризуются малым значением параметра hFE, и указанный транзистор не является исключением. При проверке в ожидаемом рабочем режиме hFE ≈ 100. Так как Ic = 4 мА, то Ib = Ic/ hFE= 40 мкА. Даже в том случае, когда через цепь выборочного делителя напряжения пропускается ток 1 мА, результат работы делителя напряжения нельзя рассматривать в качестве точного, так как базовый ток 40 мА искажает результат.

Первоначально ток цепи выборочного делителя напряжения был установлен исходя из условия мощности, рассеиваемой на резисторе с меньшим сопротивлением. Если будут выбраны компоненты схемы, имеющие мощность рассеяния 0,6 Вт, но при этом на них будет выделяться 0,2 Вт, они будут оставаться холодными. Резистор подключен к базе транзистора MPSA44, напряжение на которой на 0,7 В превышает напряжение на эмиттере, следовательно, к резистору приложено напряжение 217 В. Если воспользоваться соотношением Р = V2/R, то сопротивление резистора должно составить 2172/0,2 = 235 кОм. Поэтому можно использовать ближайшее номинальное значение стандартного ряда 240 кОм, на котором будет рассеиваться мощность 196 мВт. Ток же через резистор определяется делением напряжения 217 В на сопротивление резистора 240 кОм, то есть составит 904 мА.

Так как базовый ток рассогласующего транзистора составляет 40 мА, то через верхний резистор делителя проходит ток, равный (904 + 40) мА = 944 мА. Падение напряжения на этом резисторе составит (300 — 217) В = 83 В, а его сопротивление будет равно частному отделения напряжения 83 В на ток 944 мА и составит 87,9 кОм. Резистор, имеющий ближайшее стандартное значение 91 кОм, удовлетворит требованиям схемы.

В области верхнего резистора отсутствует точка для подключения конденсатора так как низкое значение затухания цепи делителя (2,8 дБ) означает, что она только в незначительной степени может содействовать снижению пульсаций, хотя требуемая величина емкости могла бы продемонстрировать ответную реакцию стабилизатора на низкочастотные переходные токи.

Наименее критичным элементом схемы, который необходимо рассчитать, является величина сопротивления коллекторной нагрузки рассогласующего транзистора. Известно, что на вход стабилизатора подается напряжение 330 В, а напряжение на коллекторе составляет 304 В, следовательно, падение напряжения на резисторе составляет 26 В. Так как через него проходит коллекторный ток Iс = 4 мА, то величина сопротивления составит частное отделения напряжения на ток, то есть 6,5 кОм. Следует в данном случае использовать резистор со стандартным значением сопротивления 6,2 кОм.

Приблизительно оценочные вычисления, выполненные на оборотной стороне старого конверта, показали, что выходное сопротивление этого стабилизатора составит 5 МОм и он будет ослаблять фон более, чем на 50 дБ. Таким образом, полученные результаты можно признать более, чем удовлетворительными и дающие лучший результат, чем использование еще одного дополнительного дросселя в сглаживающем фильтре.

 

Высоковольтный импульсный стабилизатор | Техника и Программы

June 10, 2010 by admin Комментировать »

Относительно простая схема на рис. 17.11 служит примером того, каких характеристик теперь можно достичь, применяя высокотехнологичные транзисторы и диоды. Величины напряжения и мощности, приведенные на рисунке, еще несколько лет назад были в области фантазии или уст­ройства с такими параметрами имели стоимость, доступную только во­енным и космическим разработкам. Использование простых дискретных транзисторов в управлении удовлетворяет требованиям направления, ко­торое не видит никакой необходимости значительного усложнения схе­мы при больших уровнях мощности. Конечно, выбор схемы является прерогативой конструктора, но совершенно бесспорно, что такой метод управления является грубым. Эту схему, вероятно, легко сделать устой­чивой к большим уравнительным токам, часто наводимым внешним оборудованием. В любом случае, при полной нагрузке к.п.д. достигает величины 92 процента. Это, вместе с 0,6-процентной общей стабилиза­цией по входному напряжению и по нагрузке, и 0,75 В максимальным значением пульсаций при полной нафузке, должно рассеять любые со­мнения относительно свойств предложенной схемы.

На рис. 17.11 два транзистора 2N21\\ Q2 и Q3 образуют дифференци­альный усилитель, который вместе со стабилитроном 1Л751 выполняет функцию простого компаратора напряжения. Его работа ограничена ли­нейной областью. Поскольку рассматриваемый стабилизатор является импульсным, а не линейным, под величиной, поступающей на компара­тор, лучше всего иметь в виду пульсации напряжения, а не установив­шийся уровень постоянного напряжения. Компаратор вырабатывает сиг­нал рассогласования, который характеризует выше или ниже опорного напряжения его входной сигнал. Благодаря линейному режиму работы компаратора, этот сигнал рассогласования сохраняет свою треугольную форму.

Следующий каскад, включающий транзисторы Q4 и Q5, является триггером Шмита. Этот каскад формирует импульсы переменной дли­тельности зависящей от амплитуды сигнала на выходе компаратора; таким образом, схема управления в целом ведет себя как широтно-им­пульсный модулятор. Переключающий транзистор Q\ управляется непос­редственно сигналом с выхода триггера Шмита. Конечным результатом работы перечисленных узлов является стабилизация выходного напряже­ния путем управления длительностью рабочего. Номинальная частота автоколебаний этого источника составляет около 7 кГц.

Рис. 17.11. Схема регулируемого высоковольтного импульсного стаби­лизатора. Delco Electronics Division.

Каталог радиолюбительских схем. Низковольтный стабилизатор.

Каталог радиолюбительских схем. Низковольтный стабилизатор.

Низковольтный стабилизатор

В.Беседин, г.Тюмень, а/я 1310

В последнее время появилось большое количество аппаратуры, питаемой напряжением 3В (плейеры, радиоприемники, микрокалькуляторы и т.п.). Несмотря на небольшое количество гальванических элементов, используемых для питания такой аппаратуры, в стационарном положении все-таки выгоднее питать ее от сети.

Перепробовав несколько схем стабилизаторов, автор остановился на описанном в [1], модернизировав схему стабилизатора с учетом требования получения малого напряжения.


Рис. 1. Схема низковольтного стабилизатора

Стабилизатор (рис.1) выполнен в виде приставки к более высоковольтному блоку питания, например описанному в [2], но может являться и частью самостоятельного блока питания, для чего к стабилизатору необходимо добавить понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 5…7 В. Можно использовать трансформаторы от старой ламповой аппаратуры с обмоткой накала ламп, выпрямительный диодный мост и емкостный сглаживающий фильтр (оксидные конденсаторы достаточной емкости — 2000…5000 мкФ х 16…25 В). При использовании малогабаритных деталей такой БП может быть размещен в небольшой коробке, прикрепленной к сетевой вилке (как сейчас модно).

Стабилизатор нечувствителен к коротким замыканиям, регулирующий транзистор может быть установлен на металлическом корпусе приставки без прокладки, т.е. корпус приставки является одновременно и «развернутым» радиатором. Недопустимо в этом случае касание корпуса приставки с корпусом БП [2], что приводит к замыканию коллектор-эмиттер регулирующего транзистора VT1; полное входное напряжение приставки поступает к низковольтной аппаратуре, питаемой через приставку.

Входное напряжение стабилизатора-приставки может быть в пределах 4,5…13,5 В и даже выше, но нужен эффективный теплоотвод для регулирующего транзистора VT1. С увеличением входного напряжения падает КПД стабилизатора. Наивыгоднейший режим использования стабилизатора-приставки устанавливается тогда, когда он настроен под конкретное входное напряжение с шагом в 1,5 В, хотя может быть использован, с тем или иным успехом, во всем вышеуказанном диапазоне входных напряжении. Для примера рассмотрим настройку при входном напряжении 9 В.

В смонтированном стабилизаторе отпаиваем вывод стабилитрона VD1 от плюсовой шины. В разрыв включаем миллиамперметр с пределом 10…30 мА, включаем источник входного напряжения 9 В и подбором сопротивления резистора R1 устанавливаем ток через стабилитрон VD1, равный 10 мА. Отключаем входное напряжение, восстанавливаем соединение.

Подключив к выходу стабилизатора резистор 3 Ом с мощностью рассеяния не менее 2 Вт, вновь подключаем источник входного напряжения 9 В. Параллельно нагрузочному резистору подключаем вольтметр постоянного тока с пределом 3…6 В. Вращая движок подстроечного резистора R2, устанавливаем выходное напряжение стабилизатора равное 3 В. Отключая и подключая нагрузочный резистор, отмечаем изменение выходного напряжения. Если это изменение составляет более 0,35 В, необходимо при подключенном нагрузочном резисторе 3 Ом (лучше даже 2,7 Ом) как можно точнее подобрать значение сопротивления резистора R3 по максимальным показаниям вольтметра на выходе стабилизатора, т.е. поднять порог начала ограничения выходного напряжения стабилизатора. Все перепайки необходимо осуществлять при отключенном входном напряжении. Необходимо также проверить, не выходит ли стабилитрон VD1 из режима стабилизации напряжения при подключении нагрузки.

Убираем нагрузочный резистор, подключаем аппаратуру, которую необходимо питать напряжением 3 В, на вход стабилизатора-приставки, подключаем напряжение 9 В, на включенном аппарате устанавливаем точное значение напряжения питания 3 В при максимальном потребляемом аппаратом токе. Приставка, будучи подключенной непосредственно к гальваническим элементам, например типа 316, может регенерировать их, увеличивая срок службы. Гнезда аппаратуры для подключения внешнего питания обычно имеют контакты, разрывающие цепь батареи. Их нужно замкнуть. Увеличение напряжения на выходе приставки при сбросе нагрузки (выключении аппарата) создает избыток напряжения на гальванических элементах и этим самым — небольшой зарядный ток, при котором происходит регенерация элементов, однако последние не нагреваются [2]. В качестве регулирующего транзистора VT1 следует выбирать такой, который имеет меньшее напряжение насыщения при большем токе. VT2 должен иметь большой коэффициент усиления по току. В качестве диода VD2 можно использовать любой кремниевый или германиевый диод с максимальным прямым током не менее 100 мА.

Для улучшения сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения на входе приставки можно включить оксидные конденсаторы, максимальная емкость которых не ограничена, т. е. чем больше, тем лучше. На выходе приставки увеличивать емкость более чем до 1000 мкФ не имеет смысла, тем более, что это замедляет время реакции на изменение нагрузки, при к.з. например. Площадь радиатора зависит от разницы между входным и выходным напряжениями и потребляемого радиоаппаратурой тока и может быть рассчитана по методике, приведенной например в [3]. Стабилизатор-приставка может быть настроен и на другое выходное напряжение, которое устанавливается R2. Если применить в качестве резистора R3 переменный на 220…470 Ом, можно оперативно «выставлять» и порог начала ограничения выходного напряжения в зависимости от тока нагрузки, т.е. получается регулируемая защита по току.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Ю.Клюев, С.Абашев. Стабилизатор напряження // Радио, 1975, №2, стр.23.
2. В.Беседин. Блок питания портативной радиостанции // КВ журнал, 1994, №1, стр.38.
3. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. — Радио и связь, 1990, стр.366.

РадиоЛюбитель, №11, 1995 г.

К нам пришло письмо:
Привет коллеге по увлечениям! Сайт интересный. Есть маленькое замечание по поводу статьи Беседина «Низковольтный стабилизатор». В своё время собирал исходную схему. Работала как танк!
Усовершенствование интересное, но отладку можно немного изменить. Для подбора R1(установка ток VD1) автор рекомендует отпайку VD1 и прямой замер его тока. Известно, что это не самое удачное решение, особенно для этой схемы, где проще рассчитать этот ток, чем измерять его. Замерив напряжение на VD1(R2) , вычисляем текущий через R2 ток (отбор тока составным тр-ром можно не учитывать ввиду его малости). Зная напряжение на R1, вычисляем текущий через него ток и вычитаем ток R2, получая в остатке ток VD1.
С уважением, Михаил.





Цепь регулятора постоянного тока высокого напряжения и сильного тока

Все мы хорошо знакомы с микросхемами регуляторов напряжения 78XX или с регулируемыми типами, такими как LM317, LM338 и т. д. Хотя эти регуляторы отличаются выдающимся функционированием и надежностью, у них есть один большой недостаток. недостаток …. они не будут контролировать что-либо выше 35 В.

Схема работы

Схема, представленная в следующей статье, представляет собой конструкцию регулятора постоянного тока, которая эффективно решает указанную выше проблему и способна работать с напряжениями до 100 В.

Я большой поклонник вышеупомянутых типов ИС просто потому, что они просты в понимании, просты в настройке и требуют минимального количества компонентов, а также относительно дешевы в сборке.

Однако в областях, где входное напряжение может быть выше 35 или 40 вольт, с этими ИС возникают трудности.

При разработке солнечного контроллера для панелей, вырабатывающих более 40 вольт, я долго искал в сети схему, которая регулировала бы 40+ вольт от панели до желаемого выходного уровня, скажем, до 14 В, но разочарован, так как не смог найти ни одной схемы, которая соответствовала бы требуемым спецификациям.

Все, что я смог найти, это схема регулятора 2N3055, которая не могла обеспечить ток даже 1 ампер.

Не найдя подходящего варианта, мне пришлось посоветовать покупателю выбрать панель, которая не будет генерировать ничего выше 30 вольт… это компромисс, на который заказчику пришлось пойти, используя стабилизатор зарядного устройства LM338.

Однако, немного подумав, я смог, наконец, придумать конструкцию, способную выдерживать высокие входные напряжения (постоянного тока) и намного лучшую, чем аналоги LM338/LM317.

Попробуем подробно разобраться в моей конструкции со следующими пунктами:

Судя по принципиальной схеме, IC 741 становится сердцем всей схемы регулятора .

В основном он был настроен как компаратор.

На контакт № 2 подается фиксированное опорное напряжение, определяемое номиналом стабилитрона.

Контакт № 3 фиксируется сетью делителей напряжения, рассчитанной соответствующим образом для обнаружения напряжений, превышающих указанный выходной предел схемы.

Первоначально, когда питание включено, резистор R1 запускает силовой транзистор, который пытается передать напряжение источника (входное напряжение) на другую сторону его контакта стока.

В момент, когда напряжение попадает в цепь Rb/Rc, она определяет условия повышения напряжения, и в течение доли секунды ситуация запускает ИС, выход которой мгновенно становится высоким, отключая силовой транзистор.

Мгновенно выключает напряжение на выходе, уменьшая напряжение на Rb/Rc, заставляя выход IC снова становиться низким, включая силовой транзистор, так что цикл фиксируется и повторяется, инициируя выходной уровень, который просто точно равно желаемому значению, установленному пользователем.

Схема цепи

Значения неуказанных компонентов в цепи могут быть рассчитаны по следующим формулам, а требуемые выходные напряжения могут быть зафиксированы и установлены:

R1 = 0,2 x R2 (кОм)

R2 = ( Выходное напряжение V – напряжение D1) x 1 кОм

R3 = напряжение D1 x 1 кОм.

Силовой транзистор представляет собой PNP, его следует правильно выбрать, чтобы он мог работать с требуемым высоким напряжением и большим током, чтобы регулировать и преобразовывать источник входного сигнала до желаемых уровней.

Вы также можете попробовать заменить силовой транзистор P-канальным МОП-транзистором для еще большей выходной мощности.

Максимальное выходное напряжение не должно превышать 20 вольт, если используется микросхема 741. С 1/4 IC 324 максимальное выходное напряжение может быть превышено до 30 вольт.

Регулятор высокого напряжения – выход 48 В пост. тока от входа 125 В пост. тока

Опубликованный здесь проект представляет собой высоковольтный регулируемый регулятор с выходом 48 В постоянного тока от входного источника питания 125 В постоянного тока .Схема способна управлять током нагрузки до 500 мА . Эта схема стабилизатора предназначена для использования в высоковольтных приложениях, где нельзя использовать стандартные биполярные стабилизаторы. Превосходные рабочие характеристики, превосходящие характеристики большинства биполярных стабилизаторов, достигаются за счет схемотехники и передовых методов компоновки. В качестве современного регулятора устройство TL783 сочетает в себе стандартную биполярную схему с высоковольтными МОП-транзисторами с двойной диффузией на одном кристалле, что позволяет получить устройство, способное выдерживать напряжения, намного превышающие стандартные биполярные интегральные схемы.Из-за отсутствия характеристик вторичного пробоя и теплового разгона, обычно связанных с биполярными выходами, TL783 поддерживает полную защиту от перегрузок при работе с напряжением до 125 В от входа до выхода. Другие функции устройства включают ограничение тока, защиту безопасной рабочей зоны (SOA) и отключение при перегреве.

Даже если ADJ непреднамеренно отключен, схема защиты остается работоспособной. Для программирования выходного напряжения требуется всего два внешних резистора. Входной обходной конденсатор необходим только тогда, когда регулятор расположен далеко от входного фильтра. Выходной конденсатор, хотя и не требуется, улучшает переходную характеристику и защищает от мгновенных выходных коротких замыканий. Отличное подавление пульсаций может быть достигнуто без шунтирующего конденсатора на клемме регулировки. Выходное напряжение фиксировано 48 В постоянного тока, но его можно регулировать, изменяя значение резистора R6 , обратитесь к таблице данных для получения формулы для выбора соответствующего значения R6.LT783 и транзисторы требуют радиатора большого размера.

Характеристики

  • Вход питания: от 70 до 125 В постоянного тока
  • Выход: 48 В постоянного тока
  • Выходной ток 500 мА
  • Размеры печатной платы 57 x 33 мм

Схема

Список деталей

Фото

TL783 Лист данных

тл783

Видео

Высоковольтный регулятор

Высоковольтный регулятор

Домашняя аудиосистема своими руками

Регулятор высокого напряжения

Это реализация плавающего регулятора высокого напряжения в стиле Maida. Вот схема (или скачайте как PDF-файл):

Этот регулятор относится к типу, первоначально показанному в примечаниях по применению Майкл Майда, тогдашний сотрудник National Semiconductor, в 1980 году. схема, способная регулировать высокое напряжение с помощью LM317. То примечания по применению можно найти на веб-сайте Texas Instruments (TI купила Национальный) здесь.

Эта версия аналогична, но использует силовой МОП-транзистор вместо биполярного источника питания. транзистор.

Этот тип регулятора обычно используется для обеспечения регулируемого напряжения для экранная сетка пентода или B+ в предусилителе. Его также можно использовать для обеспечить B+ в усилителе мощности (хотя лично я считаю, что в усилитель мощности).

Так как регулятор значительно рассеивает мощность — (Vin — Vout) * Iout Вт, силовой МОП-транзистор нуждается в радиаторе, возможно значительном в случае больших выходной ток. Я разработал эту печатную плату, чтобы она соответствовала Системы берегового примыкания радиатор, который позволяет отводить тепло от корпуса. Этот радиатор может легко рассеивать 10 Вт или более, в зависимости от того, насколько вы горячи. хочу позволить этому быть. Конечно, вы также можете изготовить свой собственный радиатор, если хотите.

Так же поставил LM317 на радиатор. Это не потому, что он рассеивается мощность — падает только небольшой процент напряжения на регуляторе — но воспользоваться функцией отключения при перегреве. Если радиатор перегреется, LM317 выключится.

Вот печатная плата, доступная на eBay:

Собранная печатная плата, установленная на радиатор:

Связаться с выходом на берег про радиатор. Вы также можете получить прототип барда от них, который позволяет построить собственную схему с использованием этого радиатора.

Обратите внимание, что силовые устройства необходимо размещать так, чтобы нижняя часть пластиковый корпус примерно на 1/4 дюйма выше печатной платы, так что радиатор и зажимы правильно состыковать с радиатором.

Planet Analog — построить высоковольтный линейный регулятор

Примечание редактора: Наши гостевые блоггеры:

Дональд Шелле (Donald Schell) — инженер по аналоговым полевым приложениям в компании Texas Instruments, имеющий более десяти лет инженерного опыта.Он получил степень бакалавра электротехники в Университете Лейкхед, Тандер-Бей, Онтарио, Канада. С Дональдом можно связаться по адресу [email protected]

Джаред Беккер (Jared Becker) — инженер-программист компании Texas Instruments. Он получил степень бакалавра электротехники в Университете штата Аризона. С Джаредом можно связаться по адресу [email protected] ti.com.

Введение

Регулировка от очень высокого напряжения (> 200 В) до чего-то, что можно использовать в современной электронике (например, 3.3 V) — сложное предложение. Для приложений, требующих тока более 1-2 мА, разработчики отказываются от простой комбинации резистор/стабилитрон в пользу более сложного решения. Управление рассеиваемой мощностью при сохранении недорогой схемы также может быть сложной задачей. Схема Рис. 1 представляет собой простой недорогой регулятор, который обеспечивает высокий коэффициент понижения при выходном токе 5 мА при минимальных затратах; менее $0,50 в малом объеме.

Рисунок 1

Соберите простой высоковольтный линейный стабилизатор, используя несколько недорогих компонентов.

В этой статье мы представляем подробные проектные расчеты и компромиссы, необходимые для удовлетворения требований широкого диапазона входного напряжения. Мы выбрали следующие конструктивные параметры регулятора для нашего примера:

  • В ВХ(МАКС. ) = 250 В
  • В ВЫХ = 3,3 В
  • I ВЫХ = 5 мА
  • T A(MAX) = 60 o C (максимальная температура окружающей среды)

Управление рассеиванием мощности

Управление температурными параметрами проекта является центральным элементом функционального прототипа первого прохода.Максимальный диапазон входного напряжения требует тщательного выбора компонентов.

Мощность рассеяния проходного транзистора ограничивает выходной ток. Уравнение 1 вычисляет максимальный ток как функцию рассеиваемой мощности проходного транзистора:

Когда транзистор соединен с куском меди весом 1 унция (который действует как радиатор) с размерами 15 x 15 мм, выбранный транзистор (FCX458) определяется с Θ JA = 125 o C/ В. С учетом этих параметров транзистор достигнет максимальной температуры перехода 150 o C при выходном токе 2.92 мА. Увеличение размера меди, прикрепленной к транзистору, до 50 x 50 мм уменьшает Θ JA до 60 o C/Вт и дает максимальный выходной ток 6,08 мА. Это находится в пределах расчетной спецификации 5 мА.

Рассеиваемая мощность на шунтирующем резисторе, R SH , также будет максимальной, когда входное напряжение достигает пика. Уравнение 2 вычисляет минимальное значение сопротивления R SH на основе максимальной рассеиваемой мощности резистора:

Ограничение мощности, рассеиваемой на резисторе, до 350 мВт дает сопротивление шунта 174 кОм, что соответствует стандартному значению резистора Управления энергетической информации (EIA) в 1 процент.Большая часть мощности, рассеиваемой в цепи, приходится либо на шунтирующий резистор R SH , либо на проходной транзистор Q P . В таблице 1 приведены значения рассеиваемой мощности в минимальной и максимальной проектных рабочих точках.

Таблица 1

Рассеиваемая мощность переключается между шунтирующим резистором и проходным транзистором в зависимости от рабочей точки схемы.

Как правило, потери мощности минимальны при минимальном входном напряжении. Потери мощности в резисторе максимальны, когда входное напряжение максимально. Потери мощности в транзисторе максимальны, когда выходной ток и входное напряжение максимальны.

Оптимизация для минимального входного напряжения

Вы можете оптимизировать конструкцию для самого широкого диапазона входного питания, выбрав транзистор с высоким бета-коэффициентом β и шунтирующий регулятор с низким минимальным катодным током I K(MIN) . Несколько популярных вариантов шунтирующих регуляторов включают TL431 и TLV431.Эти устройства имеют значения I K(MIN) , равные 1 мА и 80 мкА соответственно. Усовершенствованный ATL431 снижает минимальный катодный ток до 40 мкА. Уравнение 3 вычисляет минимальное входное напряжение как функцию минимального тока катода:

Уменьшение I K(MIN) за счет выбора подходящего устройства TL431 и увеличения β транзистора играет ключевую роль в максимизации диапазона входного напряжения. На рис. 2 представлена ​​зависимость минимального входного напряжения от β. Уменьшение минимального тока регулирования устройства TLV431 на 50% снижает требования к проходному транзистору β в равной степени. В качестве альтернативы вы можете сохранить бета-версию и получить дополнительный диапазон входного напряжения. Если подходящие компоненты не доступны для соответствия целевому диапазону входного напряжения, увеличение мощности, рассеиваемой в шунтирующем резисторе, снизит минимальное входное напряжение за счет большего рассеивания тепла в конструкции.

Рисунок 2

Минимальное входное напряжение сильно варьируется в зависимости от минимального рабочего тока шунтирующего регулятора.Усовершенствованный ATL431 снижает требования к бета-версии транзистора почти на 50 процентов.

Проверка цепи

При тестировании цепей с высоким напряжением важно уделять особое внимание соответствующим мерам предосторожности. Высокое напряжение может быть опасным, и вы должны относиться к нему с осторожностью, уважением и разумом. Если вы не знакомы с соответствующими мерами предосторожности, обратитесь за квалифицированной помощью, прежде чем включать питание.

Тестирование схемы дало хорошие результаты.Выходной конденсатор необходим для предотвращения колебаний регулируемого напряжения. Схема в Рис. 1 показывает 10 мкФ, но мы смогли добиться стабильности с емкостью всего 4,7 мкФ. Переходные характеристики от холостого хода до полной нагрузки также находились в допустимых пределах. Захват осциллографа в Рис. 3 (кривая № 2) показывает приблизительно 200 мВ пульсаций во время переходного процесса. Также ключевым моментом является то, что схема спроектирована таким образом, чтобы работать с ограничениями полупроводникового процесса для ATL431.Поскольку типичное I K(MIN) намного ниже максимального, измеренное минимальное входное напряжение оказалось намного ниже расчетного.

Рисунок 3

При входном напряжении 200 В (желтая кривая) выходное напряжение (синяя кривая) остается стабилизированным во время переходного процесса с возрастающей нагрузкой 0–5 мА, начинающегося после триггерного выхода (фиолетовая кривая).

Автоматика

Мы использовали Excel для автоматизации представленных здесь проектных расчетов.Скачать бесплатный калькулятор можно здесь. Обратите внимание, что инструменту требуются дополнительные надстройки для выбора стандартных номиналов резисторов. [1]

Артикул

1 Дональд Шелле. Расчет стандартных значений резисторов в Excel, EDN, январь 2013 г.

Высоковольтные микромощные регуляторы успешно работают в суровых условиях

Некоторые из самых неблагоприятных условий для электронных схем встречаются в промышленных и автомобильных приложениях, где высокие, непредсказуемые переходные процессы входного напряжения, выход из строя аккумуляторов и отключение источников питания являются ожидаемой частью ведения бизнеса.Автомобильный аккумулятор на 12 В и промышленная шина питания на 48 В предлагают многие из тех же проблем при проектировании источников питания. Входное напряжение может достигать 75 В на промышленной шине или 60 В во время сброса автомобильной нагрузки. Холодный пуск или перегрузка линий могут привести к падению напряжения питания всего до нескольких вольт. Несмотря на все это, источник питания должен поддерживаться в рабочем состоянии и оставаться в регулировании для критически важных цепей, и он не может рассеивать много энергии покоя — разряженные автомобильные аккумуляторы или потерянные данные промышленных датчиков не делают клиентов счастливыми.

Три новых линейных регулятора обеспечивают гибкие возможности при работе в этих средах. LT3012 и LT3013 обеспечивают ток до 250 мА при падении напряжения 360 мВ, а LT3014 — до 20 мА при падении напряжения 350 мВ.

LT3012 и LT3013 предлагают диапазон входного напряжения от 4 В до 80 В и минимизируют потери мощности за счет работы с током покоя 55 мкА (LT3012) и 65 мкА (LT3013). Ток покоя снижается до 1 мкА в режиме отключения.

Оба стабильны только с небольшим 3.Конденсатор 3 мкФ на выходе. Небольшие керамические конденсаторы можно использовать без дополнительного последовательного сопротивления, как это обычно бывает с другими стабилизаторами. LT3013 добавляет флаг нормального энергопотребления PWRGD, указывающий, что выходной сигнал выше 90% от номинального, с задержкой, программируемой с помощью одного конденсатора. И LT3012, и LT3013 предлагаются с регулируемыми выходами и опорным напряжением 1,24 В. Регуляторы упакованы в 16-выводные корпуса TSSOP и 12-выводные низкопрофильные (0,75 мм, 4 мм × 3 мм) корпуса DFN с открытыми контактными площадками для улучшения тепловых характеристик.Эти корпуса для поверхностного монтажа способны выдерживать непрерывное рассеяние от 1 Вт до 3 Вт и гораздо более высокие пиковые переходные процессы. См. техническое описание для подробного обсуждения.

LT3014 предлагает диапазон входного напряжения от 3 В до 80 В, а рабочий ток покоя 7 мкА (1 мкА в выключенном состоянии) делает его привлекательным выбором для систем с критическим энергопотреблением. LT3014HV — это вариант стабилизатора с более высоким напряжением, рассчитанный на то, чтобы выдерживать переходные процессы 100 В в течение до 2 мс. Регулятор стабилен с выходной емкостью всего 0,47 мкФ — можно использовать небольшие керамические конденсаторы без необходимости дополнительного последовательного сопротивления.Он доступен в виде регулируемой части с опорным напряжением 1,22 В и упакован в корпуса ThinSOT с 5 выводами и DFN с 8 выводами (3 мм × 3 мм).

Все регуляторы имеют внутреннюю схему защиты от обратного заряда батареи, ограничения тока, теплового ограничения и обратного напряжения от выхода к входу. В таблице 1 представлено сравнение характеристик этих и других высоковольтных линейных стабилизаторов.

Таблица 1. Ассортимент высоковольтных линейных регуляторов Linear Technology
Деталь № Выход Текущий Максимальный вход Напряжение Отсев Напряжение Спокойный Текущий Выход Конденсатор Дополнительные функции
LT3014 20 мА 80В 350 мВ 7 мкА 0. 47 мкФ 5-выводный пакет ThinSOT или 8-выводной (3 мм × 3 мм) DFN
LT3014HV 20 мА 100В (выживание 2 мс) 350 мВ 7 мкА 0,47 мкФ 5-выводный пакет ThinSOT или 8-выводной (3 мм × 3 мм) DFN
LT3010 50 мА 80В 300 мВ 30 мкА 1 мкФ 8-выводный с термоусилителем Пакет MSOP
LT3012 250 мА 80В 360 мВ 55 мкА 3.3 мкФ 16-выводной TSSOP или 12-выводной (4 мм × 3 мм) Пакеты DFN с улучшенными термическими характеристиками
LT3013 250 мА 80В 360 мВ 65 мкА 3,3 мкФ Все функции LT3012 Plus и PWRGD Флаг с программируемой задержкой

На рис. 1 показано типичное приложение, использующее слаботочный LT3014 для обеспечения 3.Поддерживающий источник питания 3 В, такой как часы реального времени, система безопасности или любая другая система, которая постоянно работает от батареи. Ток покоя 7 мкА предотвращает значительный расход батареи от источника питания.

Рис. 1. Блок питания LT3014 3,3 В/20 мА с функцией поддержания активности с отключением.

Размер резистивного делителя соответствует крошечным рабочим токам LT3014. Необходимо соблюдать осторожность при работе с такими низкими токами, так как небольшая ошибка может вызвать большие процентные сдвиги.Недостаточная очистка флюса припоя после сборки может привести к сопротивлению в диапазоне МОм, что приведет к ошибочным выводам.

Вывод SHDN LT3014 может быть подключен к GND внешней схемой, чтобы отключить выход регулятора и уменьшить рабочий ток. Если оставить контакт SHDN открытым или потянуть его выше 2 В, регулятор включится.

На выходе LT3014 для стабильности требуется только конденсатор 0,47 мкФ. Регулятор спроектирован так, чтобы быть стабильным с максимально широким диапазоном выходных конденсаторов — ESR выходного конденсатора может быть нулевым, как это обычно бывает с небольшими керамическими конденсаторами, или может достигать 3 Ом, что чаще встречается с небольшими танталовыми конденсаторами. или алюминиевые электролитические конденсаторы.Минимальный выходной конденсатор в сочетании с микромощностью LT3014 имеет тенденцию давать большие отклонения напряжения при быстрых переходных процессах, поэтому при больших скачках тока рекомендуются большие значения.

Когда требуются более высокие выходные токи, Linear Technology предлагает несколько вариантов. Регулятор LT3010 может обеспечить выходной ток 50 мА при максимальном падении напряжения 300 мВ и максимальном входном напряжении 80 В. Если требуется более высокий выходной ток, теперь доступны LT3012 и LT3013.На рис. 2 показан источник питания 5 В, который может обеспечить ток до 250 мА при использовании LT3013. Этот источник питания работает при токе покоя всего 65 мкА и требует всего 3,3 мкФ емкости на выходе. Дополнительной функцией этой части является флаг PWRGD, который указывает, когда контакт ADJ находится в пределах 10% от его номинального напряжения 1,24 В.

Рис. 2. Блок питания LT3013 5 В/250 мА имеет флаг PWRGD.

Флаг PWRGD LT3013 может использоваться для подачи сигнала сброса микропроцессора или другого логического флага.На рис. 3 показана блок-схема флага PWRGD. Вывод PWRGD представляет собой выход с открытым коллектором, способный потреблять 50 мкА при низком уровне выходного сигнала; на выводе PWRGD нет внутренней подтяжки, необходимо использовать внешний резистор. Когда выходной сигнал возрастает в пределах 10% от его конечного значения, JK-триггер позволяет источнику тока 3 мкА начать зарядку конденсатора на выводе CT. Когда вывод CT достигает своего уровня срабатывания (примерно 1,6 В при 25 °C), ток 3 мкА отводится, чтобы зафиксировать напряжение на конденсаторе и установить флаг PWRGD в состояние высокого импеданса.

Рис. 3. Блок-схема PWRGD.

Во время нормальной работы внутренний фильтр помех игнорирует короткие переходные процессы (<15 мкс) выходного напряжения. Более длительные переходные процессы ниже нижнего порога 10% сбрасывают внутренний JK-триггер. Этот триггер обеспечивает полную разрядку конденсатора на выводе CT до порогового значения V CT(LOW) перед повторным запуском временной задержки. Это сделано для того, чтобы обеспечить постоянную временную задержку после того, как выходное напряжение возвращается в пределах 10 % от его регулируемого напряжения, прежде чем вывод PWRGD переключится в состояние высокого импеданса.

Если функция PWRGD LT3013 не требуется для вашего приложения, можно использовать LT3012 для обеспечения той же производительности регулятора. Удаление схемы PWRGD позволяет LT3012 работать с пониженным током покоя 55 мкА.

Три новых регулятора удовлетворяют требованиям жестких автомобильных и промышленных электрических сред. Диапазон возможных выходных токов и токов покоя позволяет разработчикам выбрать решение, которое может ограничить рассеивание мощности во время нормальной работы, сохраняя при этом способность справляться с переходными процессами высокого напряжения. Наиболее важной особенностью этих устройств является то, что они могут выдерживать суровые условия неблагоприятной электрической среды, обеспечивая, таким образом, стабильное электропитание для критически важных цепей.

Высоковольтный источник питания на основе полупроводников


Для тех, кто экспериментирует и строит на электронных лампах, необходим регулируемый, регулируемый, настольный источник питания высокого напряжения. Описано множество схем таких устройств, в которых сами используются лампы. Приятно быть последовательным, но мы можем сэкономить немного места на столе и несколько ватт, используя полупроводники в таком устройстве.Этот пример построен на основе LR8N3: стабилизатора высокого напряжения с тремя выводами. Он включает в себя выход 6,3 В переменного тока для нитей накала трубки и цифровой измеритель. На рис. 1 показан источник питания.

РИСУНОК 1. Регулируемый, регулируемый источник питания высокого напряжения на полупроводниковой основе.


Регулятор

Как и знакомый LM317, LR8N3 представляет собой регулируемый положительный трехполюсный регулятор. Большая разница в том, что LR8 является регулятором высокого напряжения: его вход может достигать 450 В.Его выходное напряжение устанавливается делителем напряжения на его выходе, как и в регуляторах более низкого напряжения; его максимальный выход на 12 В меньше, чем его вход.

Его максимальный ток составляет 20 мА, поэтому для любого существенного источника питания требуется проходной транзистор; здесь, TIP50. LR8 доступен в упаковке TO-92 и обычно стоит около шестидесяти центов в небольших количествах. На рис. 2 показана схема регулятора.

РИСУНОК 2. Схема регулятора высокого напряжения с использованием трехполюсного регулятора LR8N3.


Блок питания

Блок питания построен на базе аварийного трансформатора, типичного для силовых трансформаторов для ламповых цепей. Он имеет вторичную обмотку высокого напряжения с центральным отводом — 480 В при 55 мА — и две вторичные обмотки низкого напряжения: 5 В при 2 А для нити накала выпрямителя, такого как 5Y3; и 6,3В при 2А для других ламп.

Два диода образуют двухполупериодный выпрямитель высокого напряжения. Их выход поступает на дроссельно-входной фильтр, который подает результирующий постоянный ток в схему регулируемого регулятора.Дроссель фильтра был найден в моем мусорном ящике вместе с трансформатором, чей выход 6,3 В доступен напрямую.

Измерение

Пара цифровых ЖК-измерителей сообщает о выходном напряжении источника питания и потребляемом от него токе. Доступно множество подобных счетчиков; это номер Jameco 108388.

Основная схема измерителя измеряет 0-200 мВ, но могут быть установлены резисторы для формирования делителей напряжения для измерения других диапазонов. Здесь один счетчик настроен на индикацию 0-500 В. Он читается с точностью до вольта; десятичная точка не установлена.

Ток измеряется падением напряжения на резисторе 1 Ом; E = IR, поэтому 0-200 мА через этот резистор дает падение напряжения 0-200 мВ. Второй счетчик не имеет вспомогательного делителя напряжения, а его третья десятичная точка установлена ​​как XXX.X.

Измерителям требуется 9 В постоянного тока независимо от измеряемой цепи. Это напряжение создается удвоителем напряжения с обмотки трансформатора 5 В. (Относительно 2 А, которые может обеспечить обмотка 5 В, ток, потребляемый счетчиками, не имеет значения.Это помогает охлаждать трансформатор.) Два переключателя контролируют общую мощность блока и выход высокого напряжения. У каждого есть соответствующий индикатор. На рис. 3 показана схема всего блока питания.

РИСУНОК 3. Схема всего полупроводникового блока питания.


Реализация

Компоненты в списке деталей могут показаться немного расплывчатыми, потому что почти все они взяты из моей кучи деталей. Трансформатор имел четкую маркировку, а дроссель фильтра — нет.У меня было большинство мелких деталей, и я заказал только счетчики и регулятор высокого напряжения. Различные замены, конечно, возможны.

Большая часть схемы блока питания занимает две небольшие платы, хотя больше всего места занимают трансформатор и дроссель. На одной плате находятся фильтрующий конденсатор и регулятор, за исключением потенциометра регулировки напряжения. Вторая плата содержит питание 9 В для счетчиков. Они смонтированы на задней панели корпуса блока вместе с линейным разъемом и тремя четырехконтактными разъемами Jones для выходов питания: регулируемого высокого напряжения и 6.3 В переменного тока.

Проходной транзистор регулятора крепится изолятором к задней панели, выполняющей роль радиатора. На рис. 4 показана задняя панель с двумя установленными платами и другими деталями.

РИСУНОК 4. Задняя панель блока питания с двумя печатными платами и разъемами.


На передней панели находятся два цифровых индикатора, два переключателя и индикатора, а также потенциометр, устанавливающий высокое напряжение. Пространство между двумя панелями в основном занято силовым трансформатором и дросселем.Провода этого трансформатора выходят снизу, поэтому он установлен на прочных 1/2-дюймовых стойках.

Небольшая клеммная колодка рядом с задней панелью удерживает два диода однополупериодного выпрямителя и подключается к трансформатору и дросселю. Длинные стойки соединяют переднюю и заднюю панели, чтобы сделать корпус жестким. На рис. 5 показана внутренняя часть собранного устройства.

РИСУНОК 5. Внутренняя часть собранного блока питания.


Между счетчиками и элементами управления на передней панели и платами и розетками на задней панели проходит множество проводов.В лучшем случае можно было бы разместить трансформатор и дроссель в задней части корпуса, а схему расположить над трансформатором или перед ним.

Высокое напряжение готового источника питания может варьироваться от примерно 65 В до примерно 260 В. На рис. 6 показан тестируемый блок питания; Блок справа представляет собой ламповую регулируемую нагрузку высокого напряжения.

РИСУНОК 6. Испытуемый источник с регулируемой нагрузкой.


Наблюдения

Хотя этот источник питания может обеспечить только ограниченный ток, по-прежнему важно подключить проходной транзистор к подходящему радиатору.Предположим, что входное напряжение регулятора составляет 250 В, его выход установлен на 90 В, а потребляемый ток составляет 50 мА. Затем транзистор должен рассеивать (250 – 90) x 0,05 = 8,0 Вт.

С другой стороны, резистор 1 Ом, через который протекает выходной ток, может быть небольшим. При 50 мА падение напряжения на этом резисторе составляет всего 0,05 В, поэтому мощность, рассеиваемая резистором, составляет всего 0,05 x 0,05 = 0,0025 Вт.

Заключение

Как всегда, возможны варианты. Более надежный трансформатор позволил бы увеличить выходной ток.Для измерения могут использоваться светодиодные или аналоговые счетчики. Части могли быть расположены по-разному, возможно, на одной доске. В любом случае такой блок питания занимает мало места на столе и поддерживает широкий спектр экспериментов с ламповыми схемами. НВ


Список деталей

1 – 100K, резистор 2Вт
1 – 100K, резистор 1/4Вт
1 – 2.2K, резистор 1/4Вт
1 – 1 Ом, резистор 1/4Вт
1 – 500К Линейный потенциометр
1 – 60 мкВ, электролитический Конденсатор
1 — 20 мкФ, 400 В электролитический конденсатор
2 — 22 мкФ, 50В Электролитические конденсаторы
1 — 1 мкФ, 50В Конденсатор
5 — 1N4007 Выпрямители
1 — LR8N3 Регулятор
1 — 78L09 Регулятор
1 — Tip50 NPN транзистор
1 — Тумблер SPST
1 — Тумблер DPST
2 — Индикаторы 117 В
2 — Цифровые счетчики: 0-200 мВ
1 — Силовой трансформатор
1 — Дроссель фильтра
1 — Трехпроводные линейные разъемы
3 — Четырехконтактный разъем Jones Соединители
1 — Ручка

Печатные платы, оборудование и разъемы.


77006 Как работают ступенчатые регуляторы напряжения

%PDF-1.6 % 58 0 объект > эндообъект 75 0 объект >поток приложение/pdf

  • ступенчатый регулятор напряжения
  • регулятор напряжения
  • 32-ступенчатый регулятор напряжения
  • автобустер регулятор напряжения
  • автобустер
  • 32 шага
  • регуляторы
  • 2010-12-07T09:04:43.908-05:00
  • EPSON Совершенство 4990
  • 77006 Как работают ступенчатые регуляторы напряжения
  • 2009-05-08T16:19:30-04:002009-05-08T16:19:30-04:002009-05-08T15:50:49-04:00EPSON Perfection 490-12-07T09:04:39.908-05: 00PDFScanLib v1.2.2 в Adobe Acrobat 7.0.8ступенчатый регулятор напряжения регулятор напряжения 32-ступенчатый регулятор напряжения автобустер регулятор напряжения автоусилитель 32 шага регуляторыPDFScanLib v1. 2.2 в Adobe Acrobat 7.0.8uuid:b8ca1a96-043b-435b-9637-f3c9daabad05uuid:d3f88c43-1f6e-44a2-bb3f-70f9aa5cd6b7 конечный поток эндообъект 54 0 объект > эндообъект 59 0 объект >>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 1 0 объект >>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 11 0 объект >>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 21 0 объект >>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 27 0 объект >>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 33 0 объект >>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 34 0 объект [35 0 Р 36 0 Р 37 0 Р 38 0 Р 39 0 Р 40 0 ​​Р] эндообъект 41 0 объект >поток ЛПВП 3EǡwfM 4&m6m2PYcž6&atomic_*53!h[Wj⼐]v

    .

    Оставить комментарий