Простой стабилизатор напряжения: стабилизатор напряжения своими руками, простой стабилизатор

Содержание

стабилизатор напряжения своими руками, простой стабилизатор

Стабилизатор на одном стабилитроне

Для сглаживания пульсаций напряжения и постоянства тока на выходе блока питания применяют стабилизаторы. Как правило в основе стабилизатора лежит стабилитрон. Стабилитрон – полупроводниковый прибор обладающий свойством стабилизации напряжения. В отличии от обычного диода работает в обратной полярности (на катод подается плюс), в режиме лавинного пробоя. Благодаря этому свойству стабилитрона напряжение на нем, а следовательно, и на нагрузке практический не меняется. На рисунке ниже представлена схема простейшего стабилизатора.

Такой стабилизатор подойдет для питания маломощных устройств.

Принцип работы стабилизатора на стабилитроне

Конденсатор нужен для сглаживания пульсаций по напряжению, называется он фильтрующим. Резистор нужен для сглаживания пульсаций по току и называется он гасящим. Стабилитрон стабилизирует напряжение на нагрузке.

Для нормальной работы данной схемы напряжение питания должно быть больше 40…50 %. Стабилитрон следует подобрать под нужное нам напряжение и ток.

Стабилизатор на одном транзисторе

Для питания нагрузки большей мощности в схему добавляют транзистор. Пример схемы показан ниже.

Принцип работы стабилизатора на одном транзисторе

Цепочка из R1 и VT1 нам уже знакома из предыдущей схемы, это простейший стабилизатор, он задает стабилизированное напряжение на базе транзистора VT2. Транзистор в свою очередь выполняет функцию усилителя тока и является управляющим элементом в этой схеме. Например, при повышении входного напряжения, выходное напряжение будет стремится к возрастанию. Это приводит к понижению напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT2, что приводит к его закрытию. При этом падение напряжения на участке эмиттер – коллектор возрастает на столько, что напряжение на стабилитроне уменьшается до исходного уровня. При понижении напряжения стабилизатор реагирует в обратном порядке.

Стабилизатор на транзисторах с защитой от КЗ

В практике радиолюбителя бывают ошибки и происходит короткое замыкание. Для уменьшения последствий в результате КЗ рассмотрим схему стабилизатора на два фиксированных напряжения и с защитой от короткого замыкания.

Как видим в данную схему добавлен транзистор V4, диоды V6 и V7, и параметрический стабилизатор состоящий из резистора R1, диодов V2, V3 оснащен переключателем S2.

Принцип работы защиты стабилизатора

Данная схема рассчитана на ток срабатывания от КЗ 250…300 мА, пока он не превышен, ток будет проходить через делитель напряжения состоящий из диода V7 и резистора R3. Путем подбора данного резистора можно регулировать порог срабатывания защиты. Диод V6 при этом будет закрыт и никакого влияния на работы оказывать не будет. При срабатывании защиты диод V7 закроется, а диод V6 откроется и зашунтирует подключений стабилитрон, при этом транзисторы V4 и V5 закроются.

Ток на нагрузке упадет до 20…30 мА. Транзистор V5 следует устанавливать на теплоотвод.

Стабилизатор с регулируемым выходным напряжением

В ремонте или наладке электронных устройств необходимо иметь блок питания с регулируемым выходным напряжением. Принципиальная схема стабилизаторы с регулировкой по напряжению представлена ниже.

Принцип работы стабилизатора с регулировкой напряжения

Параметрический стабилизатор состоящий из R2 и V2 стабилизируют напряжение на переменном резисторе R3. Напряжение с этого резистора поступает на управляющий транзистор. Этот транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, нагрузкой которого является резистор R4. Напряжение с резистора R4 подается на регулирующий транзистор V4, нагрузкой которого уже выступает наше питаемое устройство. Регулировка напряжения осуществляется переменным резистором R3, если движок резистора находится в минимальном положении по схеме, то напряжения для открытия транзисторов V3 и V4 недостаточно и на выходе будет минимальное напряжение.

При вращении движка, транзисторы начинают открываться, что увеличивает напряжение на нагрузке. При увеличении тока нагрузки, падение напряжения на резисторе R1 и лампа Н1 начинает загораться, при токе в 250 мА наблюдается тусклое свечение, а при токе в 500мА и выше яркое. Транзистор V4 следует устанавливать на теплоотвод. При повышенной нагрузке более 500 мА, следует как можно быстрее выключить блок питания, так как при длительной максимальной нагрузке выходят из строя диоды в выпрямительном мостике и транзистор V4.

Данные схемы при правильной сборке не нуждаются в наладке. Также их можно модернизировать на более большой ток и напряжения. Путем подбора радиоэлементов с нужными нам параметрами.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

Успехов!

Простой ключевой стабилизатор напряжения 15-25В 4А

Электронные устройства, выполненные на цифровых микросхемах, не предъявляют слишком высоких требований к стабильности и уровню пульсаций питающего напряжения.

Поэтому для питания таких устройств можно с успехом применять простейшие ключевые стабилизаторы напряжения. Они имеют высокий КПД, меньшие габариты и массу по сравнению с непрерывными стабилизаторами. Правильное конструктивное исполнение ключевого стабилизатора позволяет избежать проникновения высокочастотных помех в питаемое устройство.

На рис. 5.28 показана принципиальная схема простого ключевого стабилизатора. При высоких энергетических показателях качество выходного напряжения позволяет подключать к стабилизатору устройства, выполненные на цифровых микросхемах серий К130, КПЗ, К134, К155, К156, К561 и др.

Основные технические характеристики:

Входное напряжение, В……………………………………………………..15…25;

Выходное напряжение, В……………………………………………………5;

Максимальный ток нагрузки, А…………………………………………….4;

Пульсации выходного напряжения при токе нагрузки 4 А во всем интервале

питающего напряжения, мВ, не более. ………………………………….50;

КПД, %, не хуже………………………………………………………………60;

Рабочая частота, кГц…………………………………………………………>20.

При подаче на вход устройства напряжения питания в цепи базы составного транзистора VT2, VT3 появляется ток, вследствие чего он открывается. Цепь R3, С2 обеспечивает импульсный характер возникновения этого тока, что способствует форсированному открыванию составного транзистора. После его открывания через дроссель L1 начинает протекать возрастающий ток, заряжающий накопительные конденсаторы СЗ, С4.

Когда напряжение на этих конденсаторах достигает некоторого уровня, открываются транзисторы VT4 и VT1. Последний из них, насыщаясь, подключает к эмиттерному переходу транзистора VT2 заряженный в закрывающей полярности конденсатор С2. Это способствует быстрому закрыванию составного транзистора.

Ток в дросселе L1 не может мгновенно прерваться, поэтому после закрывания транзисторов VT2, VT3 открывается диод VD1, который замыкает цепь тока через дроссель L1. В этот отрезок времени ток в дросселе уменьшается, а с момента, когда он сравняется с током нагрузки, начинает уменьшаться и напряжение на конденсаторах СЗ, С4. При некотором его значении транзисторы VT4 и VT1 закрываются, a VT2 и VT3 — открываются, и ток в дросселе L1 начинает снова увеличиваться, диод VD1 закрывается.

Напряжение на конденсаторах СЗ, С4 продолжает уменьшаться, и, когда ток в дросселе L1 становится равным току нагрузки, напряжение на конденсаторах СЗ, С4 снова начинает увеличиваться, и цикл работы стабилизатора повторяется. Конденсатор С5 создает на базе транзистора VT4 необходимый фазовый сдвиг сигнала обратной связи, определяющий частоту следования рабочих циклов. Фильтр L2, С6 служит для уменьшения пульсаций выходного напряжения.

Мощность, рассеиваемая на транзисторе VT3 и диоде VDI, незначительна. Это позволяет получить значительный ток нагрузки без применения теплоотводов для мощных элементов. Однако при длительной работе с током нагрузки свыше 3,5 А необходима установка этих элементов на теплоотводы. Полное описание работы схемы и монтажа стабилизатора приведено в [96]. Печатная плата устройства приводится на рис. 5.29.

О стабилизаторах напряжения на транзисторах: схема правильного стабилитрона

Для работы электронной аппаратуры необходимо напряжение, обладающие точно заданными характеристиками. Но в промышленной сети напряжение постоянно меняется. Его уровень зависит от подключенных в систему предприятий, зданий и оборудования. Функционирование любого прибора напрямую зависит от напряжения, колебания данного параметра влияют на качество работы, например, при перепадах приемник может начать хрипеть или гудеть. Для того чтобы решить данную проблему, используют стабилизаторы на транзисторе.

Стабилизатор импульсного типа

Принцип работы стабилизатора

Одна часть этого оборудования отвечает за сравнение с эталонным значением, а другая – управляет параметрами. Если входящий параметр оказывается больше требуемого показателя, то система снижает его. Если же значение меньше, то характеристики повышаются. По этой же схеме регулируется вода в кране: когда поток меньше, чем надо, вентиль закручивается и наоборот.

Принцип стабилизации применяется на самом разном оборудовании, начиная от утюгов и заканчивая космической отраслью. Разница заключается только в технологии контроля и управления показателями.

Важно! Согласно существующему ГОСТу, напряжение в сети может изменяться в пределах до 5%, а в реальных условиях и 10% от указанного значения. Для качественного функционирования оборудования этот показатель не может превышать 0,1%.

Самая простая схема стабилизатора напряжения содержит всего лишь 2 элемента:

источник опорного напряжения – стабилитрон VD1;
балластный резистор R1.

Стабилитроном называют диод, который при определенных значениях напряжения стабилизации (обратно приложенного) начинает пропускать ток в обратном направлении. Если напряжение растет, при уменьшении внутреннего сопротивления стабилитрон продолжает удерживать напряжение в заданном значении. Принцип работы можно увидеть на схеме стабилизатора напряжения.

Схема и график работы стабилизатора

Если обратное напряжение растет, то стабилитрон оказывает сопротивление, а, значит, ток на выходе минимален. При достижении заданного параметра ток начинает расти. Затем, доходя до точки 1 на вольтамперной характеристике, напряжение перестает расти, несмотря на повышение показателей тока. На p-n переходе напряжение увеличивается только на резисторе, стабилитрон работает в заданном режиме. Конечно, любой стабилитрон может удерживать напряжение только в заданном значении, и после повышения показателей до точки 2 элемент может начать греться и выйти из строя. Расстояние между точками 1 и 2 называется рабочим участком.

Такой простой метод стабилизации подходит только для сетей, в которых применяют малые токи. Для того чтобы повысить нагрузочную способность, применяется эмиттерный повторитель в виде биполярного транзистора. Данный элемент повторяет приложенное напряжение. За счет этого нагрузка может быть на порядок больше. Можно использовать схему из нескольких транзисторов, тогда нагрузка еще сильнее увеличится.

При создании таких схем важно учесть, что из-за падения на участке p-n перехода выходное напряжение уменьшится. Поэтому необходимо выбирать стабилитрон с учетом потерь на переходах на транзисторах. На рисунке в схеме с двумя транзисторами также можно увидеть еще один резистор. Его используют для ликвидации реактивной составляющей второго транзистора.

Два простых стабилизатора

Принципы расчета характеристик

Основными показателями стабилизатора являются максимальное выходное напряжение Uвых, минимальное выходное напряжение Uвых1 и максимальный ток Imax. Допустим, что эти величины составляют 14 Вольт, 1,5 Вольта и 1 Ампер, соответственно. Вычисляем входное напряжение по формуле:

Uвх=Uвых+ 3, где 3 – это коэффициент падения напряжение на переходе коллектор – эмиттер.

Обратите внимание! Паспортные параметры транзистора должны обеспечивать функционирование в полуоткрытом режиме и выдерживать разницу напряжений, возникающую между выходным напряжением и выходными данными.

Далее следует рассчитать максимальную мощность Pmax, которую будет рассеивать транзистор:

Pmax=1.3(Uвх-Uвых)Imax=1.3(17-14)=3.9 Вт;
Pmax=1.3(Uвх-Uвых1)Imax=1.3(17-1.5)=20,15 Вт.

Как видно, большее значение получается при расчете для минимального входного напряжения, и эта величина будет правильной, для того чтобы подобрать транзистор по справочнику. У нас это будет КТ817.

Важно! Значение напряжение должно быть больше входного значения, а ток – больше заданного максимального значения. Иначе элемент будет работать на пределе возможностей и быстро выйдет из строя.

Схема на полевом транзисторе

Теперь нужно учесть Iб max – ток базы самого транзистора:

Iб max=Imax/h31Э min, где h31Э min – коэффициент передачи тока (в нашем случае эта величина равна 25).

Iб max=1/25=0.04 А.

Зная эти показатели, можно определить характеристики стабилизатора напряжения на транзисторе. Стабилизированное напряжение равно 14 вольтам, а ток по формуле – 0.04 А. По этим показателям подходит Д814Д, но в этом случае ток базы будет составлять 0,005 А, то есть надо понизить выходные значение. Для этого используется второй транзистор (КТ315). За счет его использования нагрузка уменьшится на величину максимального коэффициента передачи тока второго транзистора (у нас h31Э=30). Таким образом, ток будет составлять 0,04/30=0,00133 мА.

Теперь определим показатели для Rб – балластного резистора:

Rб=(Uвх-Uст)/(Iб max+Iст min)=(17-14)/(0,00133+0,005) = 474 Ом, где:

Iст min – ток стабилизации;
Uст – напряжение стабилизации стабилитрона.

Затем считаем балластную мощность:

Prб=(Uвх-Uст)2/Rб=(17-14)2/473=0,02 Вт.

Параметры дополнительного резистора рассчитывают редко, при выборе этой детали нужно учесть только одно, что его значение тока должно быть меньше максимально нагрузочного. У нас используется резистор с сопротивлением в 1 Ом.

Компенсационные стабилизаторы

Рассмотренные выше схемы представляют собой параметрические стабилизаторы, то есть устройства, работающие на стабилитроне. Более точными считаются компенсационные схемы, где присутствует обратная связь, и уже стабилизирующую составляющую сравнивают с эталонными значениями. Основным преимуществом таких устройств является точное выходное напряжение, на которое практически не оказывает влияния ток нагрузки, тогда, как у параметрических систем именно нагрузка влияет на всю работу транзисторного стабилизатора.

Схема стабилизатора компенсационного типа может быть последовательной и параллельной. В первом варианте регулирующими элементами обычно являются транзисторы.

Компенсационные стабилизаторы последовательного типа

На схеме:

Р – регулирующий элемент;
И – источник опорного (эталонного) напряжения;
ЭС – элемент сравнения;
У – усилитель постоянного тока.

Выходное напряжение для последовательного стабилизатора определяется по вышеуказанной формуле, где R4’ и R4’’, соответственно, верхняя и нижняя величина резистора R4. Транзистор VT1 выполняет роль регулирующего элемента, а VT2 стабилизирует, то есть сравнивает и при необходимости усиливает показатели. Источником опорного напряжения является стабилитрон VD1. Между базой и эмиттером VT2 напряжение определяется как разность UОП и UРЕГ. Если на нагрузке идет рост напряжения, то UРЕГ увеличивает и эмиттерные, и коллекторные токи VT2. Далее по схеме коллекторный ток идет на резистор R1, что вызывает падание напряжения. Это напряжение обратно по полярности для эмиттерной части VT1, поэтому коллекторные и эмиттерные токи данного транзистора падают, а номинальное напряжение на нагрузке восстанавливается.

Для плавной регулировки на выходной цепи стабилизатора используется делитель напряжения, состоящий из R3, R4, R5. Ступенчатое регулирование происходит с помощью опорного напряжения стабилитрона.

Типовая схема компенсационного стабилизатора параллельного типа

В компенсационном стабилизаторе напряжения параллельного типа при возникновении отклонения значения от номинального появляется сигнал рассогласования, который составляет разницу между опорным и выходным напряжением. Далее этот сигнал усиливается на регулирующей части, которая стоит параллельно нагрузке. За счет этого ток на регулирующем элементе изменяется, напряжение на резисторе R1 падает, а на выходе сохраняются постоянные показатели:

U1=U0–IBXR1=const.

Важно! КПД стабилизаторов параллельного типа небольшое, поэтому подобные схемы используются довольно редко.

Импульсные стабилизаторы

Кроме компенсационных и параметрических стабилизаторов, существуют импульсные схемы, в которых коэффициент полезного действия самый большой, даже если диапазон входных напряжений достаточно большой. Работа этих устройств основана на том, что регулирующий элемент отключается и выключается в импульсном режиме. Общая схема стабилизатора состоит из ключа, накопителя энергии и цепи управления. Накопитель и ключ вместе представляют силовую часть, вместе с цепью они составляют контур регулирования.

Импульсный стабилизатор напряжения можно собрать на основе 3 транзисторов. При этом VT1, VT2 составляют ключевой регулирующий элемент, а VT3 необходим для усиления сигнала рассогласования.

Схема импульсного стабилизатора

Алгоритм работы следующий:

С коллектора VT2 через конденсатор С2 на базу VT1 поступает напряжение положительной обратной связи;
VT2 при насыщении током от резистора R2 открывается;
На коллекторно-эмиттерном переходе при насыщенном VT1 меньше, чем напряжение для открывания VT2, значит, когда VT1 открыт, VT2 закрытый;
Усилитель на VT3 через эмиттер подключен к стабилитрону VD2, а база – к делителю выходного напряжения R5, R6, R7;
Таким образом, VT1 управляет закрыванием и открыванием VT2 по сигналу от VT3;
Когда VT2 открыт, происходит накопление энергии в дросселе, после закрывания энергия идет в нагрузку.

Каждая из представленных схем позволит собрать простейшей вариант стабилизаторов.

Видео

Оцените статью:

Простой стабилизатор напряжения на 3 вольта схема. Как получить нестандартное напряжение. Расчет сопротивления резистора

Ниже приведены сразу две схемы 3-х Вольтовых блоков питания

.
Они собраны на разных элементах, а конкретную вы сможете выбрать сами, познакомившись с их особенностями и исходя из своих потребностей м возможностей.
На первом рисунке приведена простая схема блока питания на 3 В (ток в нагрузкеке 200 мА) с электронной защитой от перегрузки (Iз = 250 мА). Уровень пульсации выходного напряжения не превышает 8 мВ.

Для нормальной работы стабилизатора напряжение после выпрямителя (на диодах VD1…VD4) может быть от 4,5 до 10 В, но лучше, если оно будет 5…6 В, ≈ меньшая мощность источника теряется на тепловыделение транзистором VT1 при работе стабилизатора. В схеме в качестве источника опорного напряжения используется светодиод HL1 и диоды VD5, VD6. Светодиод является одновременно и индикатором работы блока питания.

Транзистор VT1 крепится на теплорассеивающей пластине. Как рассчитать размер теплоотводящего радиатора можно более подробно посмотреть .

Трансформатор Т1 можно приобрести из унифицированной серии ТН любой, но лучше использовать самые малогабаритные ТИ1-127/220-50 или ТН2-127/220-50. Подойдут также и многие другие типы трансформаторов со вторичной обмоткой на 5…6 В. Конденсаторы С1…СЗ типа К50-35.

Вторая схема использует интегральный стабилизатор DA1, но в отличие от транзисторного стабилизатора, приведенного на первом рисунке, для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное не менее чем на 3,5 В. Это снижает КПД стабилизатора за счет тепловыделения на микросхеме.

При низком выходном напряжении мощность, теряемая в блоке питания, будет превышать отдаваемую в нагрузку. Необходимое выходное напряжение устанавливается подстроечным резистором R2. Микросхема устанавливается на радиатор. Интегральный стабилизатор обеспечивает меньший уровень пульсации выходного напряжения (1 мВ), а также позволяет использовать емкости меньшего номинала.

Как из 5 Вольт получить 3. 3 Вольта? Нужен наиболе простой способ

Есть микросхема, которая питается от 3. 3 Вольт. Её нужно подключить к USB-разъему, где напряжение 5 Вольт. Как правильно поступить, искать какой-то преобразователь или просто припаять резистор? 3 годов назад от Евгений Пуртов

3 Ответы

Микросхема потребляет боле-мене стабильный ток. Проще последовательно с проводом питания установить подобранный резистор (не забудьте блокировочный электролитический конденсатор 100. 0 мкф на Землю) . Подбираете так: сначала ставите резистор явно большого значения. Начните с 5 ком. Тестером меряете напряжение на ИМС и, уменьшая резистор, приближаете его к номинальному значению напряжения питания -3. 3 вольта.

Это обычный радиолюбительский способ, когда не требуется особой стабилизации по питанию. У меня всегда он работал. 3 годов назад от Andrey Fedaevskiy Вы хочете песен? Их есть у нас! Мелкосхема-стабилизатор обзывается 7833! Массу паяешь посередке, слева паяешь плюсовой провод от УСБ, а справа запитываешь этот свой секретный девайс. А разгадка одна — ну не может толковый илехтронщег, которым ты себя мнишь, не знать про микросхемы-стабилизаторы напряжения готично-православной серии 78х. Такие дела! 3 годов назад от asdasdasdas dasdasdasd Наиболе простой и правильный способ-это микросхема-стабилизатор на фиксированное напряжение 3. 3 v. если нет такой микросхемы, то тогда делаешь схему из даташита на lm317 -их везде навалом. Рассчитываешь 2 резистора по формуле из даташита, чтоб было на выходе 3. 3 вольта. Или просто переменным резистором выставляешь 3. 3 вольта. Можешь сделать стабилизатор на резисторе и стабилитроне, как тебе написали выше, но по любому надо после него поставить эмиттерный повторитель.

. Делать импульсные преобразователи смысла не вижу, так как разница между входом и выходом небольшая. 3 годов назад от Яркие Краски

Связанные вопросы

9 месяцев назад от *****

1 год назад от федор волошин

1 год назад от Андрей Козлов

engangs.ru

Как из 5 Вольт получить 3.3 Вольта? Нужен наиболее простой способ — domino22

Как из 5 Вольт получить 3.3 Вольта? Нужен наиболее простой способ

микросхема-стабилизатор на 3.3В или микросхема-инвертор 5В на 3.3В сам
Господи, да включи ее напрямую, какие 3.3 в, ты смотри максимально допустимые, да и те, можно в нку поднять 20%
Можно поставить стабилизатор на 3,3 в. Их полно всяких, выбирайте подходящую.
1) никаких сопротивлений, если ты питаешь микросхему Сопротивление ставится, если тебе уровень сигнала уменьшить!2) Бершь LM1117-3.3 дешовая, доступная и дешовая. Только на вход и выход желательно поставить конденсаторы электоролитические — так стабильнее будет.
Поставить стабилитрон на 3,3 вольта.
Если бы вы указали, что за микросхема, получили бы дельный совет. Почему у этих вопрошающих все засекречено?
Микросхема потребляет более-менее стабильный ток. Проще последовательно с проводом питания установить подобранный резистор (не забудьте блокировочный электролитический конденсатор 100.0 мкф на Землю) .Подбираете так: сначала ставите резистор явно большого значения. Начните с 5 ком. Тестером меряете напряжение на ИМС и, уменьшая резистор, приближаете его к номинальному значению напряжения питания -3.3 вольта. Это обычный радиолюбительский способ, когда не требуется особой стабилизации по питанию. У меня всегда он работал.
Ищи LDO стабилизатор — это стабилизатор позволяющий подавать напряжение чуть выше чем на входе. Поясню почему 7833 не годится: у серии 78xx минимальное падение между входом и выходом около 2,5 Вольт, так что получить 3,3 из 5 не удастся. У LDO входное напряжение может отличаться от входного на 0,2…0,5 Вольт, Примеры: AMS1117-3.3, NCP551-3. 3 и подобные.Микросхема — это и наджность и простота схемотехнического решения.
Вы хочете песен? Их есть у нас! Мелкосхема-стабилизатор обзывается 7833! Массу паяешь посередке, слева паяешь плюсовой провод от УСБ, а справа запитываешь этот свой секретный девайс. А разгадка одна — ну не может толковый илехтронщег, которым ты себя мнишь, не знать про микросхемы-стабилизаторы напряжения готично-православной серии 78хх. Такие дела!
Резистор 300Ом + стабилитрон 3.3В
Наиболее простой и правильный способ-это микросхема-стабилизатор на фиксированное напряжение 3.3 v… если нет такой микросхемы, то тогда делаешь схему из даташита на lm317 -их везде навалом. Рассчитываешь 2 резистора по формуле из даташита, чтоб было на выходе 3.3 вольта. Или просто переменным резистором выставляешь 3.3 вольта. Можешь сделать стабилизатор на резисторе и стабилитроне, как тебе написали выше, но по любому надо после него поставить эмиттерный повторитель. . Делать импульсные преобразователи смысла не вижу, так как разница между входом и выходом небольшая. .

Внимание, только СЕГОДНЯ!

www.domino22.ru

Как из 5 вольт сделать 3 —

Сегодня мы разберём как из 5 вольт сделать 3 на примере прибора для удаления катышков. Данное руководство можно использовать для любого устройства с питанием 3 вольта. Прибор для удаления катышков http://ali.pub/1be8qi Понижающий преобразователь http://ali.pub/1be9f0

Как с помощью резистора уменьшить напряжение? Как подобрать резистор чтобы понизить напряжение? Провожу небольшой эксперимент, и объясняю результаты. Обсудить н

Краткий ликбез по типам низковольтных стабилизаторов напряжения и принципам их работы. поддержать канал материально. http://www.donationalerts.ru/r/arduinolab

Подробно о явлениях в трехфазной электропроводке возникающих в результате обрыва нулевого проводника. Повышенное напряжение в розетке. Как защитить свою электри

Переделка старого блока питания. Группа ВК https://vk.com/beginner_electronika Всем привет! В этом видео я расскажу Вам, как можно переделать старый источник пи

Here are the instructions to wire a stable AMS1117-3. 3 voltage regulator properly. This can power an ESP8266 or any 3.3V micro-controller reliably supporting cu

Как из зарядного устройства от мобильного телефона получить разное напряжение на выходе. ======================================================= Тестер RM 102

В видеомагнитофонах есть сборка-модулятор.Это готовый маломощный телевизионный передатчик и антенный усилитель.На вход модулятора нужно подать видео и аудио сиг

Подписывайтесь на нашу группу Вконтакте — http://vk.com/chipidip, и Facebook — https://www.facebook.com/chipidip * Казалось бы, что сложного в последовате

Давно хотел сделать из пьезоэлемента от зажигалки звуковое устройство. Радиопередатчик из пьезика https://youtu.be/3-SVSQQ-REU я соорудил, Фонарик из пьезоэлеме

Wireless зарядка на любой телефон — http://got.by/21qcge Зарядник QuickCharge 3в1 — http://got.by/294bwr Клей для ремонта дисплеев — http://got.by/294bpy Прогр

Внимание не суйте пальцы на высоковольтную часть схемы, там может укусить 220 вольт Недорогие блоки питания на 12V http://ali. pub/73zah и на 5V http://ali.pub

В видео показал как я паял себе стабилизаторы напряжения для автомобиля. с 14в понижает до 12в и не дает перегореть диодам! Моя партнерка на ЮТУБЕ — www.air.i

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ своими руками. ♦DIY CAM♦ Для преобразования напряжения 24-вольтового аккумулятора автомобиля или автобуса

Покупал для nrf24l01 стабилизаторы, за 50 штук отдал менее двух долларов, все естественно не проверял, но те что использовал работают. Как подключять и на какое

vimore.org

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

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

В настоящее время множество домашних устройств требуют подключения напряжения стабильной величины на 3 вольта, и нагрузочный ток 0,5 ампер. К ним могут относиться:

Плееры.
Фотоаппараты.
Телефоны.
Видеорегистраторы.
Навигаторы.

Эти устройства объединены видом источника питания в виде аккумулятора или батареек на 3 вольта.

Как создать питание от бытовой сети дома, не тратя деньги на аккумуляторы или батарейки? Для этих целей не нужно проектировать многоэлементный блок питания, так как в продаже имеются специальные микросхемы в виде стабилизаторов на низкие напряжения.

Схема стабилизатора на 3 вольта

Изображенная схема выполнена в виде регулируемого стабилизатора, и дает возможность создания напряжения на выходе от 1 до 30В. Следовательно, можно применять этот прибор для питания различных устройств для питания 1,5 В, а также для подключения устройств на 3 вольта. В нашем случае устройство применяется для плеера, напряжение на выходе настроено на 3 В.

Работа схемы

С помощью изменяемого сопротивления устанавливается необходимое напряжение на выходе, которое рассчитывается по формуле: U вых=1.25*(1 + R2 / R1). Вместо регулятора напряжение применяется микросхема SD1083 / 1084. Без изменений применяются отечественные подобные микросхемы 22А / 142КРЕН 22, которые различаются током выхода, что является незначительным фактором.

Для нормального режима микросхемы необходимо смонтировать для нее маленький радиатор. В противном случае при малом напряжении выхода регулятор функционирует в токовом режиме, и значительно нагревается даже без нагрузки.

Монтаж стабилизатора

Прибор собирается на монтажной плате с габаритами 20 на 40 мм. Схема довольно простая. Есть возможность собрать стабилизатор без использования платы, путем навесного монтажа.

Выполненная готовая плата может разместиться в отдельной коробочке, либо прямо в корпусе самого блока. Необходимо в первую очередь настроить рабочее напряжение стабилизатора на его выходе, с помощью регулятора в виде резистора, а потом подсоединять нагрузку потребителя.

Переключаемый стабилизатор на микросхеме

Такая схема является наиболее легкой и простой. Ее можно смонтировать самостоятельно на обычной микросхеме LZ. С помощью отключения и включения сопротивления в цепи обратной связи образуется два различных напряжения на выходе. в этом случае нагрузочный ток может возрасти до 100 миллиампер.

Нельзя забывать про цоколевку микросхемы, так как она имеет отличие от обычных стабилизаторов.

Стабилизатор на микросхеме AMS 1117

Это элементарный стабилизатор с множественными фиксированными положениями регулировки напряжения 1,5-5 В, током до 1 ампера. Его можно монтировать самостоятельно на сериях — X.X (CX 1117 — X.X) (где XX — напряжение на выходе).

Есть образцы микросхем на 1,5 – 5 В, с регулируемым выходом. Они применялись раньше на старых компьютерах. Их преимуществом является малое падение напряжения и небольшие габариты. Для выполнения монтажа необходимы две емкости. Чтобы хорошо отводилось тепло, устанавливают радиатор возле выхода.

Схема устройства

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

Работа схемы

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

Монтаж устройства

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

Примечание.

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

Другие схемы стабилизаторов.

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

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

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

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

Russian Hamradio :: Простой стабилизатор напряжения.

Данный стабилизатор имеет высокий коэффициент стабилизации, малое время установления выходного напряжения при скачкообразных изменениях тока нагрузки, а также сохраняет работоспособность при малой разнице входного и выходного напряжений.

Устройство состоит из двух стабилизаторов — последовательного и параллельного. Параллельный стабилизатор (VD1, R1 и эмиттерный переход транзистора VT3) подключен к выходу устройства. Следует только отметить, что основной недостаток параллельного стабилизатора (низкий КПД) устранен тем, что его ток мал и фиксирован при любом токе нагрузки. Принципиальная схема стабилизатора приведена на рис.1.

Рис.1.

Выходное напряжение Uвых = Uст + Uбэ, где Uст, Uбэ соответственно падения напряжений на стабилитроне VD1 и эмиттерном переходе транзистора VT3. Ток через стабилитрон VD1 равен Iст = Uбэ/R1. В связи с этим выходное напряжение можно незначительно (на 0,1… 0,2В) регулировать подбором резистора R1. При увеличении сопротивления резистора R1 ток, протекающий через стабилитрон, уменьшается и соответственно уменьшается падение напряжения на нем и выходное напряжение.

Стабилизация выходного напряжения происходит следующим образом. Ток коллектора транзистора VT3 фиксирован источником тока на транзисторе VT4 (ток затвора транзистора VT1 практически отсутствует). Следовательно, напряжение Uбэ транзистора VT3 также фиксировано. При изменении тока нагрузки изменяются напряжение на коллекторе транзистора VT3 и ток стока транзистора VT1. Таким образом, выходное напряжение поддерживается постоянным, поскольку ток через стабилитрон не изменяется.

Так как выходное сопротивление полевого транзистора велико, петлевое усиление стабилизатора также велико. Оно пропорционально входному сопротивлению регулирующего элемента и обратно пропорционально дифференциальному сопротивлению эмиттерного перехода транзистора VT3. Кроме того, при использовании в регулирующем элементе полевого транзистора весьма мал коэффициент прямой передачи входного возмущения. Поэтому в стабилизаторе удается получить коэффициент стабилизации более 5000 при токе нагрузки до 0,5 А.

Минимальное падение напряжения на регулирующем элементе равно 1,2В, а максимальный ток нагрузки определяется начальным током стока транзистора VT1, статическим коэффициентом передачи тока базы транзистора VT2 и может достигать 0,5…0,8 А. Этим же пределом ограничен и ток замыкания цепи нагрузки, так как в этом случае полевой транзистор переходит в режим стабилизации тока. Так как выходное напряжение стабилизатора равно нулю (в режиме замыкания), напряжение на затворе транзистора VT1 также равно нулю.

В этом случае ток стока транзистора VT1 будет несколько меньше начального, что и ограничивает ток замыкания. В стабилизаторе можно использовать традиционные цепи защиты от перегрузки по току. Следует лишь отметить, что в случае перегрузки стабилизатора надежно закрыть регулирующий элемент можно, только воздействуя на транзистор VT2.

При скачкообразных изменениях тока нагрузки (такой режим характерен для цифровых и микропроцессорных устройств) в любом стабилизаторе возникает переходный процесс, обусловленный наличием емкости нагрузки и инерционностью петли обратной связи. Например, при резком увеличении тока нагрузки происходит “провал” выходного напряжения, который компенсируется за счет открывания регулирующего элемента (в последовательном стабилизаторе).

В случае же скачкообразного уменьшения тока емкость нагрузки продолжает заряжать остаточный ток регулирующего элемента, вследствие чего образуется “выброс” выходного напряжения. После закрывания регулирующего элемента конденсатор на выходе стабилизатора начинает относительно медленно разряжаться через делитель напряжения обратной связи. Возникает переходный процесс, длительность которого в десятки и сотни раз может превышать время установления выходного напряжения при скачкообразном увеличении тока нагрузки [1].

В описываемом стабилизаторе даже при закрытом регулирующем элементе выходное сопротивление определяется не высокоомным делителем напряжения обратной связи, а малым дифференциальным сопротивлением стабилитрона VD1 и эмиттерного перехода транзистора VT3, включенными последовательно.

То есть параллельный стабилизатор в данном устройстве выполняет функции источника образцового напряжения, делителя напряжения обратной связи и устройства подавления выбросов выходного напряжения. Длительность переходного процесса сокращается в десятки раз по сравнению со стабилизаторами, у которых образцовое напряжение формируется традиционно (например [2]), а выброс напряжения незначителен и мало зависит от быстродействия петли обратной связи.

Стабилизатор может работать с выходным фиксированным напряжением до 20…30В, необходимо лишь подобрать стабилитрон VD1. Устройство некритично к выбору транзисторов, необходимо только отметить, что транзистор VT1 следует выбирать с максимально возможным начальным током стока и напряжением отсечки Uотс < Uвых. Транзистор VT4 может быть любым из указанной серии, при условии, что его начальный ток стока находится на уровне 0,5…1 мА.

Устойчивость в работе стабилизатора обеспечивают конденсаторы С1 и С2. При замене конденсатора С2 на другой, емкостью до 20 мкФ, конденсатор С1 можно исключить.

Настройка

Правильно собранный стабилизатор начинает работать сразу, и налаживание его заключается лишь в подборе сопротивления резистора R1 для установки выходного напряжения с нужной точностью.

Е. Старченко

Как из простого преобразователя сделать стабилизатор тока. Как сделать стабилизатор тока своими руками. Описание и схема

Я уже как-то рассказывал про схему, позволяющую сделать индикацию тока нагрузки выше определенного порога. Сегодня расскажу про то, как при помощи этой схемы доработать простой преобразователь напряжения и получить в итоге стабилизатор тока.
Наверняка в хозяйстве многих радиолюбителей валяются подобные мелкие платки преобразователей напряжения. Стоят они копейки и часто их продают ~~на вес~~ десятками.
Платка мелкая, но очень полезная, но она позволяет работать только в режиме стабилизации напряжения, которое выставляется подстроечным резистором.
Также иногда бывают ситуации, когда надо сделать стабилизатор тока буквально «из палок и веревок», например для питания светодиодов, заряда аккумуляторов и прочего.
В этом может помочь простой индикатор тока потребления, о котором я подробно рассказывал в отдельном видео.
Собран он по простейшей схеме.
При прохождении тока через данную схему на резисторе R1 падает некоторое напряжение, которое зависит от силы тока.
Напряжение которое падает на резисторе R1 открывает транзистор когда для этого будет достаточно тока. Обычно транзистор открывается когда на резисторе R1 падает около 0.6-0.7 Вольта.
Открывшись, транзистор подает ток в цепь светодиода, засвечивая его. Изменяя номинал резистора R1 можно менять ток, при котором будет светиться светодиод. Например при номинале в 1 Ом этот ток составляет около 0.6-0.7 Ампера. Если поставить резистор в два раза меньше сопротивлением, то соответственно ток будет уже 1.2-1.4 Ампера, т.е. изменение пропорционально изменению сопротивления.
Транзистор, используемый в данной схеме — BC557B, хотя на самом деле выбор очень большой, например банальный КТ361, а если сделать схему «наизнанку», то и КТ315.
В качестве примера я попробую сделать стабилизатор тока для питания вот такой светодиодной сборки. На ней светодиоды включены параллельно-последовательно, т.е. общее падение около 7 Вольт при токе в 700мА.
Можно конечно было сделать стабилизатор тока на привычной LM317, но это линейный стабилизатор, потому греться он будет ощутимо.
Но мы пойдет другим путем.
Слева синим цветом выделена упрощенная схема понижающего стабилизатора напряжения, который я показал в самом начале. Микросхема контролирует выходное напряжение через вывод FB (FeedBack)
Красным цветом выделена показанная выше платка.
Чтобы правильно все подключить, надо найти где у микросхемы вход обратной связи, на схемах он также обозначается как FB либо Feedback.
На мой плате установлена LM2596, находим описание и выясняем что это вывод номер 4.
Припаиваем проводок прямо к выводу микросхемы, обычно выводы луженые и паяются очень легко.
Подключаем этот провод к коллектору транзистора платы контроля тока, попутно соединяем выход платы преобразователя со входом платы контроля.
На вход преобразователя подаем наше входное напряжение, в моем случае я подал около 17 Вольт. На выходе выставляем напряжение выше, чем надо диодной сборке, например 10-12 Вольт и подключаем сборку к выходу платы контроля тока.
Отлично, ток в цепи получился 650 мА, все работает отлично.
В некоторых ситуациях может потребоваться установка диода между выходом нашей платы и преобразователем, это необходимо чтобы наша схема не оказывала влияния на установку выходного напряжения преобразователя (зависит от примененного ШИМ контроллера).
А если мы хотим чтобы еще и светодиод светился в режиме ограничения тока, то желательно установить еще и резистор, как показано на схеме (R6), номиналом около 56-470 Ом.
Выше я писал насчет аккумуляторов.
Если верхний резистор делителя переключить с выхода преобразователя на выход платы контроля тока, как это показано на схеме, то плата вполне будет способна заряжать и аккумуляторы. Без этого резистора также можно заряжать, но падение напряжения на резисторе R1 будет оказывать некоторое влияние на напряжение окончания заряда.
В качестве дополнения я снял видео, возможно будет полезно.
На этом у меня все, как всегда буду рад вопросам. Кстати, есть вариант такой же доработки, но уже не преобразователя, а блока питания.
Эту страницу нашли, когда искали:
стабилизация тока и напряжения схемы для ламп мотоцикла, линейный стабилизатор напряжения на транзисторе 12в 4а модуль, как из стабилизатора напряжения сделать стабилизатор тока сопротивление, lm2596s регулировка тока, стабилизатор на lt1585cm 15 своими руками видео, стабилизатор напряжения для оптопары, самодельный стабилизатор на 1,5 вольта., lm2596s доработка, стабилизатор тока на транзисторах расчет, транзисторный стабилизатор напряжения схемы, стабилизатор тока на, mp1584 как стабилизатор тока, как и из чего сделать стабилизатор напряжения на 3,3 вольта, можно ли из дс преобразователя сделать стабилизатор тока, стабилизатор тока на полевых транзисторах, китайский регулятор тока и напряжения схема, ограничитель тока своими руками, регулируемый понижающий стабилизатор как собрать своими руками для новичков, регулятор тока на 60а своими руками, регулируемый стабилизатор напряжения своими руками 3 вольта постоянного тока и напряжения схема, реле времени на транзисторах 1815, интегральный стабилизатор на 1,8в, ток 1а.,схема, источник тока с мощным транзистором, как из 5 вольт сделать 3 вольта постоянного тока, регулируемый стабилизатор переменного напряжения схема, стабилизатор тока своими руками, стабилизатор тока схема, для начинающих радиолюбителей, простой стабилизатор
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
LM317 регулируемый стабилизатор напряжения и тока. Характеристики, онлайн калькулятор, datasheet
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.
Блок питания 0…30 В / 3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
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:
[info] Микросхема LM317
Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317
Набор для сборки регулируемого стабилизатора напряжения на LM317
[/info]
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 KiB, скачано: 48 729)
Аналог LM317
К аналогам стабилизатора LM317 можно отнести следующие стабилизаторы:
GL317
SG31
SG317
UC317T
ECG1900
LM31MDT
SP900
КР142ЕН12 (отечественный аналог)
КР1157ЕН1 (отечественный аналог)
Электроника 102 — Урок 4
На предыдущем уроке мы улучшили усилитель, смоделировали его и продемонстрировали производительность с использованием SPICE.
В этом уроке мы спроектируем стабилизатор напряжения — сердце любого источника питания.
Потребность в регуляторах напряжения
Назначение регуляторов напряжения — обеспечить стабильное напряжение питания в цепях. вы проектируете.
Это самые распространенные схемы (каждая электронная система, независимо от ее функции, есть хотя бы один), и все же ими часто пренебрегают из-за их утилитарности природа.
Нам нужны регуляторы напряжения, потому что источники первичного питания (например, обычные батареи, или напряжение переменного тока, которое мы получаем от сетевой розетки) обычно не очень стабильны или нестабильны достаточно, чтобы гарантировать, что наши схемы работают в пределах своих спецификаций.
Например, напряжение, которое мы получаем от автомобильного аккумулятора, может варьироваться от 14,4 В. когда двигатель работает и генератор заряжает аккумулятор, и при низком уровне 8 или 9 В при запуске двигателя холодным утром.Потому что может быть положительный или отрицательные всплески, наложенные на напряжение батареи из-за другого оборудования, большинство автомобильное оборудование рассчитано на работу с напряжением до 16 В. Внутри некоторых цепей для правильной работы требуется стабильное напряжение, например микропроцессор, используемый для управления магнитолой. Большинство микропроцессоров работают от источника питания 3 В или 5 В, которое должно регулироваться с точностью до доли вольт. Например, многие микросхемы, рассчитанные на работу от номинального напряжения 5 В. требуется, чтобы напряжение оставалось в пределах 4.5 и 5,5 Вольт.
Опорное напряжение
Для работы регуляторам напряжения требуется ссылка. Опорное напряжение — это часть или цепь, обеспечивающая стабильное напряжение при выходе за пределы параметров, таких как напряжение питания или температура меняется.
Наиболее распространенным источником опорного напряжения является стабилитрон ([1]). Стабилитрон — это диод, в котором наблюдается лавинный обратный пробой. оптимизированы и количественно определены таким образом, чтобы диод мог безопасно работать в этой области.
Мы можем использовать SwitcherCAD, чтобы проиллюстрировать поведение стабилитрона.

<Зинер-1.png>
Эта простая схема будет использоваться для демонстрации еще одной функции программного обеспечения SPICE. Мы попросим программу развернуть напряжение от источника V1 и построить график напряжения на стабилитрон в результате.
Создайте схему сейчас, вам не нужно пока вводить какое-либо значение в Source V1. Не беспокойтесь о.Заявление постоянного тока в нижней части схемы, это просто строка текста, которую я поместил туда для справки. Когда вы закончите создание схемы, нажмите Simulate-> Edit Simulation Cmd. затем выберите «Развертка по постоянному току».
Введите следующие значения:
Название 1-го источника для проверки: V1
Тип развертки: линейный
Начальное значение: -4
Стоповое значение: 16
Приращение: 0,1
Нажмите «ОК», затем «Выполнить» и выберите «V (вывод)» в окне графика.
У вас должен получиться такой сюжет:

<Зинер-2.png>
Мы можем заметить, что в диапазоне от -0,5 до примерно 6 В выходной сигнал напряжение следует за входным напряжением. Ниже этого стабилитрон становится прямым. смещен, а напряжение на нем составляет от -0,5 до -0,6 В, просто вроде штатный диод.
При напряжениях источника выше примерно 6 В стабилитрон начинает проводить ток и напряжение на нем составляют около 6.2 В, что является номинальным Напряжение стабилитрона для этой части.
Область отрицательного напряжения интересна тем, что показывает, что Стабилитрон похож на настоящий диод, когда он смещен в прямом направлении. Однако мы не собираемся использовать стабилитрон в этой области.
Самая интересная часть — это область обратного смещения (когда напряжения от V1 равны положительный). Эффект Зенера обеспечивает напряжение около 6,2 В, что вполне достаточно. стабильно по сравнению с напряжением источника.
Чтобы выяснить, насколько стабильна, давайте повторно запустим симуляцию, но с разверткой исходного кода. между 8 и 18 В.

<Зинер-3.png>
Изменение выходного напряжения по сравнению с изменением входного напряжения, которое вызвало он называется Line Rules .
Регулировка линии = дельта (В
_{на выходе}) / дельта (В _{на выходе})
В этом случае изменение выходного напряжения при вводе изменение напряжения с 14 до 16 В (изменение на 2 В) составляет 20 мВ, поэтому Стабилизация линии между 14 и 16 В составляет 1%.
Если бы мы заменили источник V1 автомобильным аккумулятором, мы бы ожидайте, что регулируемое напряжение стабилитрона будет варьироваться от 6,24 до 6,38 В, в то время как напряжение батареи изменяется с 8 до 16 В, что является значительным улучшением.
Давайте посмотрим, как влияет температура, добавив оператор .STEP к моделирование.
Щелкните значок Текст и введите в текстовое поле следующее: «.STEP TEMP LIST 0 25 50», затем нажмите «Директива», «ОК» и запустите снова симуляция.

<Зинер-4.png>
Теперь общее изменение составляет от 6,24 до 6,39 Вольт, все еще отлично.
Шунтирующие регуляторы
Этот тип схемы называется шунтирующим регулятором , потому что регулирующая элемент находится параллельно (а не последовательно) с нагрузкой. Пока наши схема не показывает нагрузку (пока), нагрузка запитана от любой цепи от регулируемого напряжения, поэтому они будут подключены параллельно с стабилитроном.
Особенность шунтирующего регулятора, которая может быть как преимуществом, так и неудобством. в зависимости от того, где и как используется схема, шунтирующий регулятор тянет постоянный ток от источника. Ток, взятый из источника, является ток, протекающий через последовательный резистор. Поскольку текущий ток через последовательный резистор зависит только от напряжения источника, Напряжение стабилитрона и номинал резистора постоянны до тех пор, пока напряжение источника постоянно и не зависит от тока нагрузки.
Преимущество заключается в том, что ток источника не зависит от тока нагрузки.
Недостатком является то, что КПД схемы очень низок при малые токи нагрузки, поэтому схема не оптимизирована для работы от батареи.
Трудно представить более простую схему, она состоит всего из двух основных компонентов.
С другой стороны, доступный ток ограничен. Посмотрим, какой ток мы можем получить от этой схемы.
Расчет максимального тока нагрузки
В этой модифицированной схеме я добавил резистор R2, чтобы представить схему, которая будет используйте опорное напряжение. Резистор пока не имеет значения, он нужен для иллюстрации. Этот резистор составляет нагрузку и потребляет определенный ток. Нам нужно убедиться, что регулятор может обеспечивать ток, необходимый для цепи. представлен резистором R2.

<Зенера-5.png >>
Ток, проходящий через D1 и R2, должен исходить от резистора R1, поэтому ток ток через R1 будет делиться между R2 и стабилитроном.
Я
_R1 = Я _D1 + Я _R2 В нашей примерной схеме, когда напряжение источника равно 12 В, напряжение на стабилитроне равно 6,34 В, поэтому напряжение на резисторе R1 составляет 5,66 В, поэтому ток в резисторе будет 5,66 / 1000 или 5,66 мА.
По мере уменьшения значения R2 ток через него будет увеличиваться, а ток через D1 уменьшится на такую же величину.
Если ток нагрузки (ток через R2) приближается к 5,66 мА, стабилитрон будет голодать (ток через него будет очень низким или нулевым), и он не будет делать свое работа по регулированию напряжения. Давайте узнаем, сколько тока мы можем пропустить D1, посмотрев на спецификацию.
Чтобы просмотреть весь документ, нажмите на картинку.

Из раздела «Максимальные характеристики» спецификации видно, что максимальная мощность рассеивание при использовании обычных материалов для печатных плат, таких как FR-4, и при температуре окружающей среды 25 ° C составляет 225 мВт. Нам известно напряжение стабилитрона, поэтому легко вычислить, какой ток мы можем приложить к детали.
I
_макс. = P _макс. / V _{стабилитрон} В этом случае максимальный ток равен 0.225 / 6,2 = 0,036 А или 36 мА.
Если вы прочитаете примечания в листе технических данных, вы увидите, что 225 мВт — это Абсолютный максимальный рейтинг при температуре окружающей среды 25 ° C. В техническом паспорте также указаны вы можете определить тепловое сопротивление и номинальные характеристики для температур выше 25 градусов.
Не вдаваясь в детали этих расчетов прямо сейчас, хороший практика проектирования заключается в ограничении максимального тока в нашей цепи до не более более 50% от абсолютного максимума рейтинга.Это 18 мА.
Если наша схема такова, что ток нагрузки может изменяться от нуля до некоторого значения, мы должны убедиться, что через R1 проходит не более 18 мА.
При выбранном нами (несколько произвольно) значении R1 мы достигнем 18 мА. когда напряжение от V1 составляет 6,2 + (1000 * 0,018) = 24,2 В, где 6,2 — это номинальное напряжение стабилитрона, а (1000 * 0,018) — это напряжение, которое нам нужно приложить через R1, чтобы через него протекал ток 18 мА.Итак, похоже, что у нас есть довольно большой запас прочности относительно максимальной рассеиваемой мощности в стабилитроне.
Теперь нам нужно рассмотреть, что происходит при минимальном напряжении питания. На примере автомагнитолы минимальное напряжение от аккумулятора может быть всего 8 В. При напряжении питания 8 В ток через R1 будет Только:
I
_R1 = (V _{источник} — V _{стабилитрон}) / R1 Это равняется 1.8 мА.
Итак, если эта схема использовалась в автомобильном радиоприемнике для обеспечения регулируемого напряжения 6,2 В некоторые чувствительные схемы, мы можем потреблять до 1,8 мА без потери регулирования, и не рискуя взорвать стабилитрон при максимальном напряжении батареи.
На практике, точно так же, как мы снижали максимальный ток, мы не хотели бы полностью заморозить стабилитрон и убедиться, что напряжение остается в норме, мы должны поддерживать минимальный ток в стабилитроне.В таблице данных перечислены напряжение стабилитрона для 3 значений тока 1, 5 и 20 мА, так что пока оно допустимо интерполировать между данными значениями, менее рекомендуется используйте часть за пределами указанного диапазона значений, поэтому мы должны сохранить минимум 1 мА хоть стабилитрон, чтобы он работал нормально.
Это означает, что у нас есть доступный ток нагрузки до 0,8 мА.
Получение большей мощности с помощью регулятора прохода серии
Что делать, если 0.8 мА мало?
Что ж, мы могли либо:
Уменьшите значение R1. Мы видели, что при текущем значении 1 кОм мы не сможем достичь безопасного максимального рассеивания мощности до тех пор, пока напряжение питания составляет 24,2 В. Мы можем уменьшить значение R1 так, чтобы максимальная безопасная мощность рассеяние достигается при 18 В, что является максимальным напряжением питания, которое мы нужно проектировать для.
Переконструируйте схему, установив стабилитрон с более высокой номинальной мощностью (и уменьшите значение резистора R1, чтобы через него протекал больший ток), или
Добавьте усилитель тока, используя один или несколько транзисторов.
Решение 1 легко реализовать и стоит недорого, но оно не дает многого. улучшения. В данном случае максимальный ток стабилитрона составляет 18 мА, т.е. также максимально возможный ток нагрузки.
В общем, решение 2 не имеет особого смысла, потому что стабилитрон большей мощности их труднее достать, и цепь быстро потратит много энергии. В связи с тенденцией к оборудованию с батарейным питанием важно знать решения, которые не тратят впустую электроэнергию и не тратят минимум, необходимый для выполнения функции.
Решение 3 немного сложнее, но предлагает большую гибкость и больше эффективный.
Итак, попробуем решение 3.
Есть хорошо известная схема, выполняющая нужную нам функцию, поэтому без лишних слов, вот оно:

<Регулятор-1.png>
Вы должны сразу заметить пару вещей. У нас появился новый символ SPICE I1, который является текущим источником.Теперь вы знакомы с источником напряжения, например, V1 в этой схеме. Источник напряжения запрограммирован на напряжение и обеспечивает это напряжение независимо от того, какой ток нам нужен. Это красота SPICE, не имеющая ограничений реального железа 🙂
Точно так же источник тока будет генерировать любое напряжение, необходимое для количество тока, которое мы запросили.
Вы можете выбрать текущий источник из меню «Компонент», просто найдите и нажмите на «текущий».
Источники тока не так интуитивно понятны, как источники напряжения, поэтому не беспокойтесь если концепция кажется странной. Просто следите за тем, что мы будем делать с этим, и снова раз он станет вам знакомым.
Еще одна вещь, которую вы могли заметить, если действительно наблюдательны, — это то, что мы есть стабилитрон с каталожным номером BZX84C5V6L, которого не было в библиотеке.
Я жульничал. Я хотел продемонстрировать известную схему, которая представляет собой стабилизатор на 5 В.Предыдущая схема представляла собой стабилизатор на 6,2 В, которого было достаточно для этой цели. упражнения, используется редко. 5 В — гораздо более распространенное напряжение, а Стабилитрон 5,6 В часто используется в схеме, подобной той, которую я только что описал. Но в библиотеке SwitcherCAD не было стабилитрона на 5,6 В.
Если вы обратитесь к спецификации Motorola (полный документ в формате pdf, а не выдержка выше), вы увидите, что некоторые номера деталей выделены жирным шрифтом. В примечании указано что эти номера деталей предпочтительнее , что означает, что они гораздо более вероятны быть в наличии.Часть 5,6 В выделена жирным шрифтом, поэтому разумно предположить, что она должна были в библиотеке. Учитывая, сколько мы заплатили за SwitcherCAD, мы Простите Linear Technology за то, что она не включила все возможные номера деталей.
Так как же мне получить стабилитрон 5,6 В в SwitcherCAD?
Я открыл файл библиотеки диодов, C: \ Program Files \ LTC \ SwCADIII \ lib \ cmp \ standard.dio в текстовом редакторе и добавил BZX84C5V6L следующим образом:
.модель BZX84C5V6L D (Is = 1,66n Rs = 0,5 Cjo = 205p nbv = 3 bv = 5,6 Ibv = 1 м Vpk = 5,6 mfg = Тип двигателя = стабилитрон)
Вы можете вырезать и вставить всю строку. Я поместил его прямо над частью BZX84C6V2L в файле. Обратите внимание, что эта модель, вероятно, не так хороша, как другие. Это подходит для приведенный ниже пример, но он может не подходить для более сложного моделирования. Поэтому, когда вы закончите курс, вы можете удалить модель из библиотеки.
Мне пришлось закрыть и снова открыть SwitcherCAD, потому что программа явно читает библиотеки при запуске программы и после того, как я изменил файл, она не перезагружала его автоматически.
Хорошо, хватит библиотеки SwitcherCAD, транзистор, который мы добавили к шунтирующему стабилизатору, в конфигурации, известной как Emitter-Follower . Это означает, что напряжение на эмиттер следует за напряжением на базе (с небольшим смещением обычно от 0,6 до 0,7 В). Коэффициент усиления по напряжению такой схемы чуть меньше 1.
Таким образом, если напряжение базы поддерживается на уровне 5,6 В, напряжение на эмиттере будет быть примерно от 4,9 до 5.0 Вольт.
Прежде чем двигаться дальше, убедитесь, что вы запрограммировали V1 как источник напряжения 12 В.
Чтобы сделать симуляцию более интересной, мы проведем развертку постоянного тока по току.
Нажмите Simulate-> Edit Simulation Cmd и выберите DC sweep . Введите значения следующим образом:
Название 1-го источника для проверки: I1
Тип развертки: линейный
Начальное значение: 0
Стоп-значение 0.1
Приращение: 0,001
Нажмите OK, затем нажмите кнопку «Выполнить», чтобы начать моделирование. Выберите V (выход). У вас должно получиться что-то вроде этого:

<Регулятор-2.png >>
Изменение выходного напряжения по сравнению с изменением выходного тока, которое вызвало это называется Положения о нагрузке . Обычно измеряется, когда выходной ток изменяется в определенном указанном диапазоне, например от 50% до 100%.
Регулировка нагрузки выражается в процентах от выходного напряжения или в абсолютном значении.
Если мы выразим это как изменение напряжения по сравнению с изменением тока, которое вызвало он будет называться Выходное сопротивление , поскольку значение сопротивления равно равным отношению напряжения на нем к проходящему через него току.
Регулировка нагрузки = дельта (В
_{на выходе}) / Среднее В _{на выходе}
Выходное сопротивление = Дельта (В
_{на выходе}) / Дельта (I _{на выходе}) В этом случае изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки от 50 до 100 мА составляет 40 мВ, поэтому выходное сопротивление равно.04 / 0,05 = 0,8 Ом для изменения тока нагрузки на 50%.
Регулировка нагрузки составляет 0,04 / 4,92 = 0,81%.
Обратите внимание, как напряжение быстро растет при малых токах (ниже нескольких мА). Это связано с тем, что при очень малом токе нагрузки базовый ток, который равен = ток нагрузки / Hfe, настолько мал, что базовое напряжение необходимое для его создания становится очень маленьким, намного ниже типичного От 0,6 до 0,7 В.
Я добавил резистор R2 (100 кОм), чтобы обеспечить минимальный ток нагрузки. а без этого резистора напряжение на свету увеличивалось бы еще больше. текущие значения I1.Например, вы можете попробовать поменять R2 на 1000k (1 мег-Ом).
На практике, если бы схема действительно должна была работать до такой низкой токи, было бы неплохо немного уменьшить значение R2 для уменьшения роста напряжения при малых нагрузках.
С другой стороны, обратите внимание, что эта схема теперь выдает 100 мА, пока поддержание регулирования между 4,85 и 5,05 В для токов примерно между 5 мА и 100 мА.
Это было бы идеально для работы с большинством микропроцессоров с питанием 5 В.
Подавление пульсации
Подавление пульсаций — еще одна мера способности регулятора отклонять Колебания сетевого напряжения. Тем не менее, линейное регулирование, определенное выше, измеряется при статических (медленно меняющихся) изменениях входного напряжения, где подавление пульсаций измеряется при быстро меняющемся входном напряжении, обычно при сетевой частоте (60 Гц) или это вторая гармоника (120 Гц).
Если бы мы использовали реальные инструменты, мы бы измерили отклонение пульсаций наложение небольшого переменного напряжения на входное постоянное напряжение, затем измерение амплитуда того же сигнала на выходе регулятора и вычислителя Соотношение. Например, мы могли бы подать пиковое напряжение 1 В переменного тока (2 В размах), потому что это хорошо в пределах диапазона регулирования регулятора и производит расчеты Полегче.
Мы можем использовать ту же технику со Spice, хотя Spice предлагает другой метод, который мы изучим на следующем уроке.Для удобства замерим подавление пульсаций на частоте 1 кГц.
Установите источник тока I1 на фиксированное значение 50 мА, установите источник напряжения V1 на быть источником SINE со смещением 12 В постоянного тока, амплитудой 1 В и частотой 1 кГц, тогда отредактируйте команду моделирования следующим образом:
Анализ переходных процессов
Время остановки: 5 мс
Время начала сохранения данных: 0
Затем вернитесь к схеме, щелкните директиву «; DC» и оставьте комментарий (это должен стать синим), запустите моделирование и отобразите выходное напряжение.
Вот график пульсаций на выходе (обратите внимание на шкалу напряжения):

<Регулятор-3.png
Это график, показывающий входное напряжение и выходное напряжение в одном масштабе, Так легче оценить уменьшение пульсации:

<Регулятор-4.png
График показывает, что при питании цепи от источника пульсации 2 В (размах) (мы устанавливаем источник на 12 В постоянного тока с наложенным на него пиковым сигналом 1 В, вы можете используйте курсор для проверки), он обеспечивает регулируемый выход с пульсацией около 30 мВ размах.
Упражнения
Сколько тока мы можем потребить от регулятора, прежде чем регулирование станет действительно плохим? (вы можете использовать SwitcherCAD для экспериментов).
Какие факторы ограничивают увеличение тока?
Постройте напряжение на базе транзистора на том же графике, что и выходное напряжение, чтобы увидеть разницу. Объясните разницу.
Вычислите коэффициент подавления пульсаций в дБ. Поскольку пульсация измеряется в Вольты, а не ватты, уравнение составляет 20 * log (V2 / V1).
Постройте график изменения выходного напряжения при температуре 25, 50 и 75 градусов C.
Щелкните здесь, чтобы увидеть ответы.
Выводы этого урока
Установлено, что регуляторы напряжения являются необходимой частью большинства современные электронные схемы.
Для регуляторов напряжения требуется источник опорного напряжения, обычно стабилитрон.
Регуляторы напряжения характеризуются линейным регулированием и регулированием нагрузки, характеристики подавления пульсаций и температурной стабильности.
Мы узнали, как использовать SPICE для получения этих значений.
В следующих уроках мы усовершенствуем стабилизатор напряжения с каскадом усиления. отдельно от силового каскада.
Ссылки
Стабилитрон
.
Простой регулятор напряжения с использованием 2N3055
Вы хотите использовать регулятор постоянного тока или узнать о регуляторах напряжения с использованием 2N3055. Зачем нужен этот транзистор? Обычно его можно использовать с нагрузками, которым требуется ток не более 2 А и напряжение не более 30 В.
Этого достаточно для обычных работ. Это транзистор, которым люди пользуются долгое время. Поэтому найти легко и очень дешево. Схем, использующих 2N3055, очень много.
Теперь мы рекомендуем вам 2 принципиальные схемы. Обе схемы используют стабилитрон и транзистор.
Схема стабилизатора 12 В постоянного тока с использованием 2N3055
Вот линейный стабилизатор 12 В 1 А с транзистором и стабилитроном. Это последовательный стабилизатор напряжения, поскольку ток нагрузки проходит через транзистор серии .
Как показано на схеме ниже, входной клемме требуется нерегулируемый источник постоянного тока, от 15 В до 20 В . Затем на нагрузку выйдет регулируемое напряжение.

Линейный стабилизатор напряжения 12 В 1 А с использованием транзистора 2n3055 и стабилитрона
Для начала, электрический ток, протекающий через резистор-R1 до , ограничивает ток на стабилитроне. Таким образом, он обеспечивает опорное напряжение.
Там же, напряжение базы транзистора-Q1 также является постоянным.
Когда ZD1 составляет 12 В, базовое напряжение также равно 12 В.
Рекомендуем: Что такое стабилитрон и принцип работы
Если поставить транзистор в таком виде. Выходное напряжение такое же, как напряжение на стабилитроне . И мы всегда называем это эмиттер-повторителем. На практике выходное напряжение ниже ZD1. Потому что при транзисторе работает. Он должен иметь напряжение база-эмиттер.
VBE = напряжение база-эмиттер
VZD = напряжение стабилитрона
Vout = выходное напряжение
Vout = VZD — VBE
VBe = 0.6V
Vout = 12V — 0.6V = 11.4V
Посмотрите на рисунок, и вы поймете больше.
Это напряжение по-прежнему подходит для многих нагрузок, использующих источник питания 12 В , таких как радиоприемники.
Поскольку это блок питания , регулирует определенную выходную мощность.
В схеме транзистор имеет правильное усиление, этому помогает изменение VBE.
Когда нагрузка потребляет больше тока. Обычно выходное напряжение низкое. Но напряжение база-эмиттер повышается, транзистор Q1 работает больше.Таким образом, он поддерживает постоянное выходное напряжение.
Затем, если нагрузка использует меньший ток. Выходное напряжение увеличивается. Но на выходе по-прежнему фиксированное напряжение. Поскольку напряжение база-эмиттер меньше, транзистор Q1 тоже работает меньше.
Преимущество этой схемы, мы можем использовать крошечный ток на стабилитрон и базу транзистора. Таким образом, он имеет гораздо более стабильный выход.
Функции других компонентов
C1 — сглаживающий конденсатор на входе.
C2 поддерживает более стабильное опорное напряжение.
C3 — это развязывающий конденсатор емкостью 0,047 мкФ для фильтрации переходных шумов.
R1 увеличивает стабильность цепи нагрузки
Вы знаете, что такое переходные шумы?
Блок питания имеет паразитное магнитное поле. Схема будет вводить их в переходной шум. Транзистор 2N3055 может питать ток нагрузки до 2А . Но так жарко. Так что нужен правильный радиатор.
Потери мощности в цепи последовательного регулятора
Хорошая конструкция цепи питания.Это должно свести к минимуму потери энергии в цепи. Конечно, энергия будет выражаться теплом.
В эту серию проходят транзисторные стабилизаторы. Транзистор-Q1 работает как резистор. Когда мы учитываем потерю мощности. Он должен рассеять или уменьшить его.
Вы видите изображение? Это просто. Позвольте мне вам объяснить.
Рассмотрим три случая ниже:
В этих трех примерах A, B и C. Выходы — 15 В, 12 В и 5 В. На 1А ток.
Знаете ли вы, какой транзистор имеет наибольшие тепловые потери? Или…
Какой транзистор нагревается больше всего?
Да, пример C.Почему?
Потому что причина проста.
На транзисторе C падает максимальное напряжение. Это фактически капельный резистор, который должен рассеивать тепло в соответствии с законом Ома.
Вот пример каждого случая:
В случае A:
Напряжение на транзисторе (VCE) составляет 20 В -15 В = 5 В.
Требуется рассеиваемая мощность 5 В x 1 А = 5 Вт.
В случае B:
напряжение на транзисторе (VCE) составляет 20 В -12 В = 7 В.
Требуется рассеиваемая мощность 7 В x 1 А = 7 Вт.
Но…
В случае C :
VEC составляет 20 В-5 В = 15 В; Итак, мощность 15 Вт.
Короткозамкнутый корпус
При коротком замыкании источника питания. Все входное напряжение будет падать на силовой транзистор. И это приведет к огромным проблемам с отоплением.
Итак, по этой причине мы должны держать его холодным с помощью эффективного радиатора.
Источник питания 38 В с использованием 2N3055
Мой друг изучает ЧПУ, ему нужен регулируемый источник питания 38 В для серводвигателя.У нас есть много способов использовать это, но то, что лучше для него. Эта схема — один из правильных вариантов. Потому что у него есть все оборудование. Не нужно покупать новый.
Как работает эта схема
В качестве основной идеи мы используем простой стабилизатор напряжения на стабилитроне и два транзистора для увеличения тока нагрузки до 1A-2A.
Этот регулируемый источник питания включает в себя трансформатор-T1, мост-D1… D4 и цепи стабилизатора напряжения с фильтрацией постоянного тока 38 В, которые состоят из C1, C2, R1, R2, R3, Q1 и Q2.
При наличии 230 ВА или 120 В переменного тока (США) понижающий трансформатор T1 изменяет переменный ток в линии питания примерно на 30 В переменного тока. Двухполупериодный выпрямительный мост с D1 по D4 для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток, который затем фильтруется C1.
Конденсатор C1, C3 действует как накопительный конденсатор или фильтрует шум и выбросы переменного тока. Стабилитрон 40 В ZD1 поддерживает постоянное напряжение на базе транзистора Q1 NPN BD139 и транзистора Q2-2N3055 в форме Дарлингтона.
Электролитический конденсатор C2 используется для сглаженного напряжения стабилитрона.Это обеспечивает постоянное напряжение 38 В и высокую мощность на резисторе R3 и на выходных клеммах (+) и (-).
Когда выход подключен к нагрузке с низким сопротивлением, силовой транзистор Q2 сильно нагревается, поэтому мы всегда используем на нем радиатор.
CR: 2N3055, фото STS
Детали, которые вам понадобятся
Полупроводники:
D1-D1: 1N4002, 100V 1A Диоды
ZD1: 40V 1w Zener D 80 В 1.5A NPN транзистор
Q2: 2N3055 или TIP3055 100V, 15A, NPN транзистор
Резисторы (все 0,25 Вт, 5% металл / углеродная пленка, если не указано иное)
Электролитические конденсаторы
: 470 мкФ 50 В
C2: 47 мкФ 50 В
C3: 100 мкФ 50 В
T1: 230 В или 120 В переменного тока первичная обмотка на 30 В, вторичный трансформатор 1A-2A
SW1: Переключатель питания
F1: предохранитель 0,5 A
Примечание:
Вы можете использовать мостиковый диод 2A-4A 200 В вместо D1-D4.Трансформатор используется минимум 2А для нагрузки 1-2А. Эта схема имеет
Вернуться к просмотру:
Транзисторный регулятор напряжения
ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ
Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .
Понимание того, как работает регулятор напряжения
Регулятор напряжения генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений его входного напряжения или условий нагрузки.Есть два типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные.
В линейном стабилизаторе используется активное (BJT или MOSFET) устройство прохода (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным опорным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного выходного напряжения.
Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой MOSFET или BJT-переключатель. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя мощности возвращается в схему, которая управляет временем включения и выключения переключателя питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки.
Каковы некоторые топологии импульсных регуляторов?
Существует три распространенных топологии: понижающая (понижающая), повышающая (повышающая) и понижающая-повышающая (повышающая / понижающая). Другие топологии включают обратноходовые, SEPIC, Cuk, двухтактные, прямые, полномостовые и полумостовые топологии.
Каким образом регулятор частоты коммутации влияет на конструкцию регулятора?
Более высокие частоты переключения означают, что в регуляторе напряжения можно использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Это также означает более высокие коммутационные потери и больший шум в цепи.
Какие потери происходят с импульсным регулятором?
Потери возникают из-за мощности, необходимой для включения и выключения полевого МОП-транзистора, которые связаны с драйвером затвора полевого МОП-транзистора. Кроме того, потери мощности полевого МОП-транзистора возникают из-за того, что переключение из состояния проводимости в состояние непроводимости занимает конечное время. Потери также связаны с энергией, необходимой для заряда и разряда емкости затвора MOSFET между пороговым напряжением и напряжением затвора.
Каковы обычные области применения линейных и импульсных регуляторов?
Рассеиваемая мощность линейного регулятора прямо пропорциональна его выходному току для данного входного и выходного напряжения, поэтому типичный КПД может быть 50% или даже ниже.Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достичь КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного регулятора намного ниже, чем импульсный стабилизатор с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Обычно импульсный регулятор может управлять более высокими токовыми нагрузками, чем линейный регулятор.
Как импульсный регулятор управляет своим выходом?
Для импульсных регуляторов
требуются средства для изменения выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения.Один из подходов — использовать ШИМ, который управляет входом в соответствующий выключатель питания, который контролирует его время включения и выключения (рабочий цикл). Во время работы отфильтрованное выходное напряжение регулятора подается обратно на ШИМ-контроллер для управления рабочим циклом. Если отфильтрованный выходной сигнал имеет тенденцию к изменению, обратная связь, подаваемая на ШИМ-контроллер, изменяет рабочий цикл для поддержания постоянного выходного напряжения.
Какие проектные характеристики важны для ИС регулятора напряжения?
Среди основных параметров — входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток.В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, такие как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами для линейного регулятора являются падение напряжения, PSRR (коэффициент отклонения источника питания) и выходной шум.
Рекомендации
Загрузить средства проектирования управления питанием
Что такое регулятор напряжения?
Регулятор напряжения — это компонент, который преобразует напряжение в более низкий (или более высокий) уровень.
Типичный пример: вы хотите использовать батарею на 9 В, но вам нужно 5 В в цепи. Например, чтобы создать портативное зарядное устройство USB. Затем вы можете использовать регулятор напряжения, который принимает эти 9 В в качестве входа и создает стабильный выход 5 В для использования в вашей схеме.
Или, если вам нужны разные уровни напряжения для схемы, которую вы строите. Допустим, у вас есть схема с микроконтроллером, которому требуется 5 В, и двигателем, которому требуется 12 В. Вместо двух блоков питания вы можете использовать только блок питания 12 В и добавить регулятор напряжения, обеспечивающий 5 В для микроконтроллера.
Как подключить регулятор напряжения
Обычно вам нужно несколько дополнительных компонентов, подключенных к регулятору напряжения, чтобы сделать выход более стабильным. По крайней мере, конденсатор или два. Но это зависит от того, какой вы выберете. Вы найдете информацию о том, как подключить конкретный регулятор напряжения, в его техническом описании.
Например, регулятор напряжения 7805 обычный. Это дает вам 5 В. В таблице данных 7805 вы можете найти этот пример схемы, которая показывает, что вам нужны два конденсатора:
Регулятор напряжения с выходом 5В
Типы регуляторов напряжения
Существует два распространенных типа регуляторов напряжения, о которых стоит знать:
Линейные регуляторы напряжения
Импульсные регуляторы постоянного тока
Линейный стабилизатор напряжения — самый простой, для работы которого требуется всего пара конденсаторов и, возможно, один или два резистора.
Примерами линейных регуляторов являются 7805 и LM317 с регулируемым выходным напряжением.
Схема LM317 с регулируемым выходом
Импульсный стабилизатор DC-DC немного сложнее, и для работы требуется индуктор и диод. Одним из примеров является LM2596. Но часто вы можете найти их в виде небольших модулей (ищите преобразователи постоянного тока в постоянный), на плате которых есть все необходимое.
Модуль преобразователя постоянного / постоянного тока
Основное различие между ними состоит в том, что линейный регулятор потребляет гораздо больше энергии, чем импульсный регулятор.Таким образом, линейный регулятор может легко сильно нагреться, если вы не обеспечите хорошее охлаждение.
Кроме того, импульсный стабилизатор — единственный, который может дать вам более высокое выходное напряжение, чем то, которое вы вставили. Линейный стабилизатор всегда будет давать вам более низкое выходное напряжение.
Как работают линейные регуляторы напряжения
Есть много способов спроектировать линейный регулятор напряжения. Вот, пожалуй, один из самых простых:
На выходе всегда будет напряжение стабилитрона диода минус напряжение V _BE транзистора.V _BE обычно составляет от 0,6 В до 0,7 В. Таким образом, с стабилитроном 5,6 В на выходе будет около 5 В.
Если выходное напряжение превышает 5 В, это означает, что V _BE становится ниже. Это заставит транзистор уменьшить ток, так что напряжение снова упадет. Если выходное напряжение упадет ниже 5 В, произойдет обратное.
Как работают регуляторы переключения
Другой основной тип — импульсный регулятор. Это регулятор напряжения, который включает и выключает входное напряжение и использует некоторые хитрости умных схем с индуктором для преобразования напряжения гораздо более энергоэффективным способом.
Существует 3 основных типа:
Понижающий преобразователь — Может преобразовывать в более низкое напряжение
Повышающий преобразователь — Может преобразовывать в более высокое напряжение
Понижающий преобразователь — Может преобразовывать как в более низкое, так и в более высокое напряжение
Вот основная концепция понижающего преобразователя :
Когда переключатель нажат, ток течет в катушку индуктивности, конденсатор и нагрузку от батареи. И индуктор, и конденсатор заряжаются. Когда переключатель отпускается, накопленная энергия в катушке индуктивности и конденсаторе обеспечивает ток для нагрузки.
В реальной жизни переключатель заменен на транзистор. И есть чувствительный механизм, который проверяет выходное напряжение и включает и выключает транзистор быстрее (для получения большего напряжения) или медленнее (для получения меньшего напряжения).
Вопросы?
Дайте мне знать, какие вопросы у вас есть о регуляторе напряжения в разделе комментариев ниже. Я постараюсь ответить на них и соответствующим образом обновить статью!
Шунтирующий регулятор напряжения и источник питания
»Примечания по электронике
Шунтовые регуляторы напряжения используются во многих областях — они не самые эффективные регуляторы напряжения, но часто очень удобны.
Пособие по цепям линейного источника питания и руководство Включает:
Линейный источник питания Шунтирующий регулятор Регулятор серии Ограничитель тока Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **
См. Также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания
Шунтирующий регулятор или шунтирующий регулятор напряжения — это форма регулятора напряжения, в которой регулирующий элемент шунтирует ток на землю.
Шунтирующий регулятор работает, поддерживая постоянное напряжение на своих выводах, и он принимает избыточный ток для поддержания напряжения на нагрузке.
Одним из наиболее распространенных примеров шунтирующего стабилизатора является простая схема стабилитрона, в которой стабилитрон действует как шунтирующий элемент.
Таким образом, шунтирующий регулятор напряжения является важным элементом в технологии линейных источников питания.
Основы шунтового регулятора напряжения
Принцип работы шунтирующего регулятора напряжения можно увидеть на схеме.По существу, нагрузка работает с резистором последовательно с источником напряжения и шунтирующим регулятором, а затем параллельно с нагрузкой.
Для того, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным, через последовательный резистор необходимо пропускать ток, чтобы поддерживать требуемое напряжение на нагрузке. Нагрузка потребляет часть, а оставшийся ток потребляется шунтирующим регулятором напряжения.
Схема спроектирована таким образом, что при максимальном токе нагрузки шунтирующий регулятор практически не потребляет ток, а при минимальном токе нагрузки шунтирующий регулятор напряжения пропускает полный ток.
В результате видно, что шунтирующие регуляторы неэффективны, потому что максимальный ток потребляется от источника независимо от тока нагрузки, то есть даже при отсутствии тока нагрузки.
Шунтирующий стабилизатор на стабилитроне
Одной из наиболее распространенных и простых форм шунтирующего стабилизатора является простая схема стабилизатора на стабилитроне, показанная ниже. Его работа очень проста. При превышении своего небольшого минимального тока стабилитрон поддерживает почти постоянное напряжение на своих выводах.
В этой схеме последовательный резистор понижает напряжение от источника к стабилитрону и нагрузке. Поскольку стабилитрон сохраняет свое напряжение, любые изменения тока нагрузки не влияют на напряжение на стабилитроне.
Он принимает изменения тока, необходимые для обеспечения правильного падения на последовательном резисторе. Таким образом, он шунтирует ток, достаточный для поддержания напряжения на его выводах и, следовательно, на нагрузке.
Схема шунтирующего стабилизатора на стабилитроне
В этой схеме шунтирующего регулятора напряжения стабилитрон должен быть способен рассеивать мощность от максимального значения тока, с которым он может работать.Скорее всего, это будет немного больше, чем максимальный ток, подаваемый на нагрузку, поскольку стабилитрон должен будет пропускать весь ток, когда ток нагрузки равен нулю.
Таким образом, общий максимальный ток, который будет пропускать диод, равен току нагрузки плюс допущенный ток для поддержания опорного напряжения, когда нагрузка принимает максимальный ток.
Следует также отметить, что для схемы шунтирующего регулятора последовательное сопротивление складывается из номинала последовательного резистора плюс любое сопротивление источника.В большинстве случаев значение последовательного резистора будет преобладать, и сопротивление источника можно игнорировать, но это не всегда так.
Шунтирующий регулятор с обратной связью
Базовый шунтирующий регулятор напряжения, указанный выше, не имеет обратной связи, т.е. работает в режиме разомкнутого контура.
Как и предполагалось, производительность этой формы шунтирующего регулятора достаточна для многих приложений, но гораздо более высокий уровень производительности может быть достигнут за счет обеспечения обратной связи на основе выходного напряжения шунтирующего регулятора напряжения и подачи его обратно в систему, чтобы гарантировать, что требуемое выходное напряжение точно поддерживается.
Блок-схема шунтирующего регулятора напряжения с обратной связью
Используя шунтирующий регулятор напряжения с обратной связью, как показано выше, измеряется выходное напряжение и напряжение сравнивается с опорным. Затем уровень шунтирующего тока изменяется, чтобы вернуть выходное напряжение на требуемый уровень.
Шунтирующие регуляторы напряжения не особенно эффективны в ситуациях с большим током. Простой стабилизатор напряжения на стабилитронах, когда он используется в качестве источника опорного напряжения низкого тока, широко используется, и его неэффективность может быть допустимой ввиду низкого тока.Часто шунтирующие регуляторы используются в качестве источников опорного напряжения, от которых управляются более мощные регуляторы тока.
Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .
Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции
В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.
Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.
Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения. Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.
Эта статья — ваше руководство по выбору регулятора (ов) напряжения для вашей конструкции. Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.
Выбор необходимого регулятора
Первым шагом при выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.
Хотя существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.
Регуляторы напряжения
можно разделить на две широкие классификации:
Понижающий : Выходное напряжение ниже входного
Повышающий : Выходное напряжение больше входного
Знание входного и выходного напряжения поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.
Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.
Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:
Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
Импульсные регуляторы : Высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, и с большим шумом на выходе.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.
Если вам требуется выходное напряжение ниже входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.
Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.
Линейные регуляторы
намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому они, как правило, должны быть вашим первым выбором.
Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, — это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.
Определите рассеиваемую мощность
Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.
Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.
Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.
При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.
Для линейных регуляторов используйте уравнение:
Мощность = (Входное напряжение — Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)
Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.
На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.
Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному току.
Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin — Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.
Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В — 3,3 В = 8,7 В.
Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.
Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.
Например, в случае, приведенном выше, если вы сейчас используете ток нагрузки только 100 мА, тогда рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что намного удобнее для большинства линейных регуляторов.
При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.
Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? »
Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это — определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.
Для этого сначала вычислите, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.
Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).
Theta-JA указывает на количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.
Просто умножьте расчетную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:
Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)
Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:
1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
2 Вт нагреется до 100 ° С.
½ ватта нагреется до 25 ° C.
Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.
Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.
Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.
125 ° C — это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.
Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся, прежде чем причинят какой-либо ущерб.
Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.
В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.
Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.
Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C под нагрузкой, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).
Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.
Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.
Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)
В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.
Например, если Vin — Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.
Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.
Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.
В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения. Это никоим образом не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.
Например, если у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания передается прямо на выходное напряжение.
Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.
Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, у популярных регуляторов серии 7800 значение падения напряжения составляет 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.
Рисунок 2 — Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.
Хотя 2 В — это не слишком много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 ватта мощности, теряемой зря.
Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.
LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.
Краткое описание линейных регуляторов
Линейные регуляторы полезны, если:
Разница между входным и выходным напряжением мала
У вас низкий ток нагрузки
Вам требуется исключительно чистое выходное напряжение
Вам нужно сделать дизайн максимально простым и дешевым
Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают много шума на выходе и могут создавать нечеткое выходное напряжение.
Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.
Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шума любого типа.
Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.
Импульсные регуляторы
Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .
Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток.И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.
С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.
В этом уроке я проектирую печатную плату с использованием простого линейного регулятора, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату с использованием более сложного импульсного регулятора.
Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.
Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, выдает выходное напряжение ниже входного.
Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.
Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.
В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.
Импульсные регуляторы очень эффективны даже при очень высоких разностях входа и выхода.
КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.
КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)
Уравнение эффективности такое же, как и для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:
КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (уравнение 4)
Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.
КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!
С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.
Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.
Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.
Повышающие регуляторы напряжения
В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.
Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.
Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе индуктивность используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.
Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.
В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.
Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение — 3 В, выходное напряжение — 5 В, выходной ток — 1 А, а энергоэффективность — 90% (как указано в таблице данных).
Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:
Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)
Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.
Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.
Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:
Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)
Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.
Понижающие регуляторы
Допустим, вы получаете питание от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.
В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.
Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.
Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.
В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.
Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.
Импульсный регулятор + линейные регуляторы
Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.
Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.
В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.
Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник питания clean 5 В.
Для этого вы должны использовать повышающий регулятор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.
Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также очищает шум и пульсации для получения чистого сигнала.
Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.
Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления подачи питания (PSRR) линейного регулятора.
PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Таким образом, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.
Рисунок 5 — Коэффициент отклонения блока питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.
Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.
Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.
Сводка
Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.
Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.
Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.
Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный импульсный стабилизатор.
Наконец, если вам нужен чистый выходной сигнал, но требуется энергоэффективность импульсного регулятора, то используйте импульсный регулятор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.
Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.
Другой контент, который может вам понравиться:
Введение в линейные регуляторы напряжения: 8 ступеней
Существует два основных типа регуляторов напряжения:
линейные регуляторы напряжения , которые являются наиболее доступными и простыми в использовании
импульсными регуляторами напряжения которые больше эффективнее линейных регуляторов напряжения, но дороже и требуют более сложной схемотехники.
В этом уроке мы будем работать с линейными регуляторами напряжения.
Электрические характеристики линейных регуляторов напряжения
Падение напряжения в линейном регуляторе пропорционально рассеиваемой мощности ИС, или, другими словами, потеря мощности из-за эффекта нагрева.
Для рассеивания мощности в линейных регуляторах можно использовать следующее уравнение:
Мощность = (В Вход — В Выход ) x I
Линейный регулятор L7805 должен рассеивать не менее 2 Вт. если он будет обеспечивать нагрузку 1 А (падение напряжения 2 В умноженное на 1 А).
С увеличением разницы напряжений между входным и выходным напряжением увеличивается и рассеиваемая мощность. Это означает, например, что в то время как источник 7 В, регулируемый до 5 В, дающий 1 А, будет рассеивать 2 Вт через линейный регулятор, источник 12 В постоянного тока, регулируемый до 5 В, обеспечивающий такой же ток, будет рассеивать 5 Вт, делая регулятор только 50%. эффективный.
Следующим важным параметром является «Термическое сопротивление» в единицах ° C / Вт (° C на ватт).
Этот параметр указывает на количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять. Просто умножьте рассчитанную рассеиваемую мощность на тепловое сопротивление, и вы узнаете, насколько сильно этот линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:
Мощность x тепловое сопротивление = температура выше окружающей среды
Например, регулятор 7805 имеет Тепловое сопротивление 50 ° C / Вт.Это означает, что если ваш регулятор рассеивает:
1 ватт, он нагревается на 50 ° C
,2 Вт он нагревается на 100 ° C.
ПРИМЕЧАНИЕ : На этапе планирования проекта постарайтесь оценить требуемый ток и уменьшить разницу напряжений до минимума. Например, линейный стабилизатор напряжения 78XX имеет падение напряжения 2 В (минимальное входное напряжение Vin = 5 + 2 = 7 В постоянного тока), в результате вы можете использовать источник питания 7,5 или 9 В постоянного тока.
Расчет КПД
Учитывая, что выходной ток равен входному току для линейного регулятора, мы получим упрощенное уравнение:
КПД = Vout / Vin
Например, скажем, вы если на входе 12 В, а на выходе необходимо 5 В при токе нагрузки 1 А, тогда КПД для линейного регулятора будет только (5 В / 12 В) x 100% = 41%.Это означает, что только 41% мощности от входа передается на выход, а оставшаяся мощность будет потеряна в виде тепла!
.