Как работает стабилизатор напряжения на полевом транзисторе. Каковы преимущества использования мощного MOSFET транзистора в качестве регулирующего элемента. Какую схему лучше выбрать для стабилизатора на полевом транзисторе. Как настроить и отрегулировать такой стабилизатор.
Принцип работы стабилизатора напряжения на полевом транзисторе
Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе представляет собой устройство для поддержания постоянного напряжения на выходе при изменениях входного напряжения или тока нагрузки. Основными элементами такого стабилизатора являются:
- Мощный полевой транзистор (MOSFET) в качестве регулирующего элемента
- Микросхема стабилизатора напряжения для управления затвором транзистора
- Цепь обратной связи для контроля выходного напряжения
Принцип работы заключается в следующем:
- На вход подается нестабилизированное напряжение
- Микросхема стабилизатора сравнивает выходное напряжение с опорным
- При отклонении выходного напряжения микросхема изменяет напряжение на затворе полевого транзистора
- Сопротивление канала транзистора меняется, стабилизируя выходное напряжение
Таким образом, полевой транзистор работает как управляемый резистор, поддерживая постоянное напряжение на выходе.
Преимущества использования мощного MOSFET транзистора
Использование мощного полевого транзистора в качестве регулирующего элемента дает ряд преимуществ по сравнению с биполярными транзисторами:
- Очень низкое сопротивление канала в открытом состоянии (доли Ом)
- Высокий допустимый ток (десятки ампер)
- Малое падение напряжения и низкие потери мощности
- Высокое входное сопротивление затвора
- Простота управления напряжением на затворе
- Отсутствие теплового пробоя
Это позволяет создавать мощные стабилизаторы с высоким КПД и малым нагревом регулирующего элемента.
Выбор схемы стабилизатора на полевом транзисторе
Существует два основных типа схем стабилизаторов на полевых транзисторах:
Линейный стабилизатор
В линейной схеме полевой транзистор работает в активном режиме как регулируемый резистор. Преимущества:
- Простота схемы
- Отсутствие высокочастотных помех
- Низкий уровень пульсаций
Недостаток — более низкий КПД при большой разнице входного и выходного напряжений.
Импульсный стабилизатор
В импульсной схеме транзистор работает в ключевом режиме. Преимущества:
- Высокий КПД во всем диапазоне напряжений
- Меньшие габариты
- Возможность повышения напряжения
Недостаток — наличие высокочастотных помех.
Для большинства применений оптимальным выбором является линейная схема из-за простоты и отсутствия помех.
Настройка и регулировка стабилизатора напряжения
Для настройки стабилизатора напряжения на полевом транзисторе необходимо:
- Установить требуемое выходное напряжение подстроечным резистором в цепи обратной связи
- Отрегулировать ток ограничения с помощью резистора в цепи истока транзистора
- Проверить стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения и тока нагрузки
- При необходимости скорректировать параметры цепи коррекции для устранения самовозбуждения
Правильно настроенный стабилизатор должен обеспечивать стабильное выходное напряжение во всем диапазоне входных напряжений и токов нагрузки.
Схема стабилизатора напряжения на полевом транзисторе
Ниже представлена принципиальная схема простого стабилизатора напряжения на полевом транзисторе:
«` «`Основные элементы схемы:
- VT1 — мощный полевой транзистор (например, IRFZ44N)
- DA1 — микросхема стабилизатора напряжения TL431
- R1 — токоограничивающий резистор
- R2 — резистор обратной связи для установки выходного напряжения
Данная схема позволяет получить стабилизированное выходное напряжение в диапазоне 1,25-30 В при входном напряжении до 40 В и токе нагрузки до 10 А в зависимости от выбранного транзистора.
Расчет элементов стабилизатора напряжения
Для правильной работы стабилизатора необходимо рассчитать номиналы основных элементов:
- Выбор транзистора VT1:
- Максимальное напряжение сток-исток > Vin max
- Максимальный ток стока > Iout max
- Мощность рассеивания > (Vin — Vout) * Iout max
- Расчет резистора R1:
- R1 = 0,7 / Iout max
- Расчет резистора R2:
- R2 = R1 * (Vout / 1,25 — 1)
Правильный расчет элементов обеспечит стабильную работу и защиту стабилизатора.
Применение стабилизаторов на полевых транзисторах
Стабилизаторы напряжения на мощных полевых транзисторах находят широкое применение в различных областях:
- Блоки питания электронной аппаратуры
- Зарядные устройства для аккумуляторов
- Источники питания светодиодных светильников
- Лабораторные источники питания
- Системы электропитания автомобильной электроники
- Стабилизаторы для альтернативных источников энергии
Благодаря высокой эффективности и надежности, такие стабилизаторы позволяют создавать качественные источники питания для ответственных применений.
Заключение
- Высокий КПД
- Малые габариты
- Низкий уровень пульсаций
- Высокая надежность
При правильном расчете и настройке они способны обеспечить стабильное питание в широком диапазоне входных напряжений и токов нагрузки. Это делает их отличным выбором для создания качественных источников питания различного назначения.
Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе
Простая схема для регулировки и стабилизации напряжения показана на рисунке. Такую схему можно выполнить даже неопытному в электронике любителю. На вход подается 50 вольт, при этом на выходе получается 15,7 В.
Схема стабилизатора.
Главной деталью этого прибора стал полевой транзистор. В его качестве можно применять IRLZ 24 / 32 / 44 и аналогичные ему полупроводники. Чаще всего их изготавливают в корпусе ТО – 220 и D2 Pak. Его стоимость составляет менее одного доллара. Этот мощный полевик имеет 3 вывода. Он имеет внутреннее строение металл–изолятор–полупроводник.
Стабилизатор на микросхеме ТL 431 в корпусе ТО – 92 обеспечивает настраивание величины выходного напряжения. Мощный полевой транзистор мы оставили на охлаждающем радиаторе и проводами припаяли к монтажной плате.
Напряжение на входе для такой схемы 6-50 В. На выходе получаем от 3 до 27 В, с возможностью регулировки переменным сопротивлением на 33 кОм. Ток выхода большой, и составляет величину до 10 А, зависит от радиатора.
Выравнивающие конденсаторы С1, С2 емкостью от 10 до 22 мкФ, С2 – 4,7 мкФ. Без таких деталей схема будет функционировать, однако не с таким качеством, как необходимо. Нельзя забывать про допустимое напряжение электролитических конденсаторов, которые должны быть установлены на выходе и входе. Мы взяли емкости, которые выдерживают 50 В.
Такой стабилизатор способен рассеивать мощность не выше 50 Вт. Полевик необходимо монтировать на радиатор охлаждения. Его площадь целесообразно выполнять не меньше 200 см2. При установке полевика на радиатор нужно промазать место касания термопастой, для лучшего теплоотвода.
Можно применять переменный резистор на 33 кОм типа WH 06-1. Такие резисторы имеют возможность точной настройки сопротивления. Они бывают импортного и отечественного производства.
Для удобства монтажа на плату припаивают 2 колодки, вместо проводов. Так как провода быстро отрываются.
Вид платы дискретных компонентов и переменного сопротивления вида СП 5-2.
Стабильность напряжения в результате получается неплохой, а напряжение выхода колеблется на несколько долей вольта долгое время. Монтажная плата получается компактных размеров и удобна в работе. Дорожки платы окрашены зеленым цапонлаком.
Мощный стабилизатор на полевике
Рассмотрим сборку схемы стабилизатора, предназначенного для блока питания большой мощности. Здесь улучшены свойства прибора с помощью мощного электронного ключа в виде полевого транзистора.
При разработке мощных силовых стабилизаторов любители чаще всего применяют специальные серии микросхем 142, и ей подобные, которые усилены несколькими транзисторами, подключенными по параллельной схеме. Поэтому получается силовой стабилизатор.
Схема такой модели прибора изображена на рисунке. В нем использован мощный полевик IRLR 2905. Он служит для переключения, однако в этой схеме он применен в линейном режиме. Полупроводник имеет незначительное сопротивление и обеспечивает ток до 30 ампер при нагревании до 100 градусов. Он нуждается в напряжении на затворе до 3 вольт. Его мощность достигает 110 ватт.
Полевиком управляет микросхема TL 431. Стабилизатор имеет следующий принцип действия. При подсоединении трансформатора на вторичной обмотке возникает переменное напряжение 13 вольт, которое выпрямляется выпрямительным мостом. На выравнивающем конденсаторе значительной емкости появляется постоянное напряжение 16 вольт.
Это напряжение проходит на сток полевого транзистора и по сопротивлению R1 идет на затвор, при этом открывая транзистор. Часть напряжения на выходе через делитель попадает на микросхему, при этом замыкая цепь ООС. Напряжение прибора повышается до тех пор, пока входное напряжение микросхемы не дойдет границы 2,5 вольт. В это время микросхема открывается, уменьшая напряжение затвора полевика, то есть, немного закрывая его, и прибор работает в режиме стабилизации. Емкость С3 делает быстрее выход стабилизатора на номинальный режим.
Величина напряжения выхода устанавливается 2,5-30 вольт, путем выбора переменным сопротивлением R2, его величина может меняться в больших пределах. Емкости С1, С2, С4 дают возможность стабильному действию стабилизатора.
Для такого прибора наименьшее падение напряжения на транзисторе составляет до 3 вольт, хотя он способен работать при напряжении около нуля. Такой недостаток возникает поступлением напряжения на затвор. При малом падении напряжения полупроводник не будет открываться, так как на затворе должно быть плюсовое напряжение по отношению к истоку.
Для снижения падения напряжения цепь затвора рекомендуется подключать от отдельного выпрямителя на 5 вольт выше, чем напряжение выхода прибора.
Хорошие результаты можно получить при подключении диода VD 2 к мосту выпрямления. При этом напряжение на конденсаторе С5 повысится, так как падение напряжения на VD 2 станет ниже, чем на диодах выпрямителя. Для плавного регулирования напряжения выхода постоянное сопротивление R2 нужно заменить переменным резистором.
Величину выходного напряжения определяют по формуле: U вых = 2,5 (1+R2 / R3). Если применить транзистор IRF 840, то наименьшее значение напряжения управления на затворе станет 5 вольт. Емкости выбирают танталовые малогабаритные, сопротивления – МЛТ, С2, Р1. Выпрямительный диод с небольшим падением напряжения. Свойства трансформатора, моста выпрямления и емкости С1 подбирают по нужному напряжению выхода и тока.
Полевик рассчитан на значительные токи и мощность, для этого необходим хороший теплоотвод. Транзистор служит для монтажа на радиатор путем пайки с промежуточной пластиной из меди. К ней припаивают транзистор с остальными деталями. После монтажа пластину размещают на радиаторе. Для этого пайка не нужна, так как пластина имеет значительную площадь контакта с радиатором.
Если использовать для наружной установки микросхему П_431 С, сопротивления Р1, и чип-конденсаторы, то их располагают на печатной плате из текстолита. Плату паяют к транзистору. Настройка прибора сводится к монтажу нужного значения напряжения. Необходимо проконтролировать прибор и проверить его, имеется ли самовозбуждение на всех режимах.
Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками
Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками
В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Они позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве радиодеталей, но у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток…
— это большое падение напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения, достигающее 2 … 2,5 В у составных транзисторов, что приводит к их повышенному нагреву и необходимости установки транзисторов на большой радиатор.
Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП (MOSFET) транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее (в 5 -10 раз) падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток.
Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, т.к. для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части. Ниже рассмотрена схема такого устройства.
Мощный лабораторный блок питания 1,5 -30В, 0-5А на MOSFET транзисторе
Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. С помощью конденсаторов С1-С3 и диодов VD1-VD5 в схеме формируется повышенное на 15 В напряжение, которое с помощью транзисторов VT2, VT3 подаётся на затвор полевого транзистора VT1.
В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 — 2 раза выше напряжения силовой цепи. В качестве диода VD8 желательно использовать диоды с барьером Шоттки с рабочим напряжением выше максимального в силовой цепи, в крайнем случае можно использовать КД213А или КД2997, КД2799, но их придётся установить на небольшой радиатор. Требования к изготовлению накопительного дросселя DR1 такие же как и в зарядных устройствах с биполярными ключевыми транзисторами.
При отсутствии подходящего проволочного резистора, используемого в качестве токового шунта R17 схему можно доработать, используя небольшой отрезок манганинового провода диаметром 2 мм или мощные проволочные резисторы сопротивлением 0,01 …0,05 Ом.
Следующая схема имеет нормализацию напряжения на токовом шунте и усилителя на ОУ.
Лабораторный блок питания с усилителем-нормализатором напряжения шунта
Предлагаемая схема отличается от описанной, выше наличием операционного усилителя DA2, что позволяет можно использовать как любой проволочный резистор сопротивлением 0,01 … 0,05 Ом и мощностью 1 — 2 Вт, так и кусок подходящего нихромового или манганинового провода диаметром 1,5 … 2 мм.
Операционный усилитель усиливает напряжение шунта до уровня, необходимого для нормальной работы компаратора микросхемы DA1. Коэффициент усиления ОУ DA2 определяется соотношением сопротивлений резисторов R15 и R18 и определяется из условия получения на выходе ОУ напряжения 0,5 … 3 В при выбранном максимальном выходном токе устройства.
Выходной ток регулируется переменным резистором R4, максимальное напряжение на движке которого должно быть равно напряжению на выходе ОУ DA2 при максимальном рабочем токе. Сопротивление переменного резистора R4 может быть любым в пределах 1 … 100 К, а максимальное напряжение на его движке определяется сопротивлением резистора R6.
Схема позволяет получить гораздо больший выходной ток, чем выбранный автором — максимальная величина тока определяется мощностью силового трансформатора, элементами силовой цепи и настройкой узла ограничения выходного тока. В качестве DA2 может быть использован практически любой доступный операционный усилитель, например КР140УД1408, КР140УД608, КР140УД708, mA741 и т.д.
Конденсатор частотной коррекции C9 может отсутствовать при использовании ОУ, не требующих его использования. В случае использования ОУ типа КР140УД1408 (LM308) его припаивают между выводами 1 и 8, у других ОУ выводы могут быть иными.
Лабораторный блок питания отличается от ранее описанного зарядного устройства гораздо большим максимальным выходным напряжением. Автором выбрано напряжение 30В, но если использовать трансформатор с большим выходным напряжением и применить более высоковольтные силовые элементы, можно получить гораздо более высокие значения.
Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором R16, сопротивление которого может быть в пределах 3,3 … 100кОм. Верхний предел выходного напряжения определяется сопротивлением резистора R17 из расчёта получения напряжения 1,5 В на движке переменного резистора R16 в его нижнем, по схеме, положении.
Схему можно упростить, исключив регуляторы тока и напряжения, а также измерительную головку, если устройство будет использоваться только для зарядки одного типа аккумуляторов. Вместо переменного резистора — регулятора выходного напряжения на печатной плате установлен многооборотный подстроечный резистор R15, а ограничение выходного тока задаётся делителем на резисторах R4, R5.
Для исключения выхода из строя диода VD11 при случайной переполюсовке аккумулятора установлен предохранитель FU2. В качестве транзисторов VT2, VT3 можно использовать любые маломощные транзисторы соответствующей структуры на напряжение 60В и ток коллектора 100мА, например КТ209Е, КТ3102Б и т.д.
В авторском варианте схема настраивалась на выходной ток 3,0 А, но его легко повысить до 6А и более, уменьшив номинал резистора R13 до 5,0 кОм.
Внешний вид платы и расположение элементов:
Предложенная схема лабораторного блока питания можно дополнить узлом защиты нагрузки от неконтролируемого повышения выходного напряжения, например, при пробое выходного транзистора или неисправности в схеме. Смотрите следующую схему:
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ
Предлагаемый лабораторный блок питания отличается от схемы, выше наличием узла защиты нагрузки от повышенного напряжения. При включении блока питания напряжение на его выходе отсутствует, что исключает случайный выход из строя подключенной нагрузки из-за начального несоответствия установленного напряжения и требуемого. Узел ручного включения / отключения нагрузки собран на транзисторах VT5, VT7 и реле K1.
Узел работает следующим образом: в исходном состоянии транзисторы VT5, VT7 заперты и реле К1 обесточено. При кратковременном нажатии на кнопку SB1 высокий потенциал на коллекторе VT7 через резистор R30 и конденсатор С11 открывает VT7 — реле К1 срабатывает, а протекающий через резистор R33 ток катушки реле открывает транзистор VT5, который через резистор R26 удерживает транзистор VT7 в открытом состоянии длительное время. На лицевой панели блока питания зажигается светодиод HL3 «НАГРУЗКА», а контакты реле К1 коммутируют выходное напряжение на выходные клеммы.
В этом состоянии на коллекторе транзистора VT7 низкий потенциал, а на коллекторе VT5 высокий. Конденсатор C10 через резистор R19 заряжается до напряжения 35В, плюсом к нижней, по схеме, обкладке и минусом к базе транзистора VT7. При повторном нажатии кнопки SB1 через резистор R30 и конденсатор С10 к базе VT7 прикладывается отрицательное напряжение — транзистор запирается, отключается реле К1, снимая напряжение с нагрузки, запирается транзистор VT5 и схема приходит в исходное состояние до следующего нажатия кнопки SB1.
Защита от нештатного повышения выходного напряжения работает следующим образом: при нормальном режиме работы напряжение на движке переменного резистора R20 всегда будет равно 1,5 В, независимо от его положения, так как схема управления на микросхеме DA1 сравнивает его с опорным на выводе 15, которое определяется параметрами делителя напряжения на резисторах R13 и R8. При неисправности в схеме это напряжение может превысить уровень 1,5 В, транзистор VT4 через резисторный делитель R15, R16 откроется, а транзистор VT7 закроется, отключив выходное реле К1. При длительной аварийной ситуации будет гореть светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 кнопкой SB1 включаться не будет.
Защита также сработает при быстром вращении оси переменного резистора R20 в сторону уменьшения выходного напряжения, что позволяет быстро отключить нагрузку, если случайно было установлено его недопустимо высокое значение.
Схема также защищает элементы устройства от протекания большого тока при переполюсовке заряжаемого аккумулятора. Если аккумулятор ошибочно подключен минусовым выводом к плюсовой клемме блока питания, то через диод VD15 и резистор R31 откроется транзистор VT6, загорится светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 не будет включаться кнопкой SB1, что предотвращает выход из строя контактов реле К1, конденсатора С9, катушки дросселя DR1 и диода DV10.
Очень важно вначале подключить заряжаемый аккумулятор, а затем нажать кнопку «ПУСК» для начала зарядки, в противном случае, при переполюсовке аккумулятора, перегорит предохранитель FU2.
Перед нажатием кнопки «ПУСК» движком переменного резистора R20 следует установить выходное напряжение блока питания равным его значению при полностью заряженном аккумуляторе, например, для свинцового 12В аккумулятора следует установить 14,8В. Если напряжение на выходе блока питания установить ниже, чем напряжение заряжаемого аккумулятора, то, сразу после пуска, реле К1 обесточится, отключив нагрузку, а светодиод HL2 «АВАРИЯ» кратковременно загорится.
Настройка схемы управления описана на предыдущей странице, а конструктивное исполнение накопительного дросселя приведено в предыдущих публикациях раздела зарядных устройств. Транзистор VT1 и диоды VD7, VD10 следует установить на небольшие радиаторы, площадь которых зависит от выбранного максимального рабочего тока.
Параметры силового трансформатора полностью определяются максимальными значениями выходного тока и напряжения — его мощность должна быть не менее, чем на 20% выше максимальной выходной мощности блока питания на нагрузке.
Почти все элементы схемы размещены на печатной плате, внешний вид которой изображен на рисунке. Отдельно установлен силовой трансформатор, измерительный прибор, выключатель питания, регуляторы тока и напряжения, кнопка пуска, предохранители, выходные клеммы и светодиодные индикаторы. На плате предусмотрена установка различных типов диодов в качестве VD10, даже двойных.
Все предложенные схемы можно использовать также и в качестве зарядных устройств.
Источник:kravitnik.narod.ru
РАСПРОДАЖА на АЛИЭКСПРЕСС! БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА товара из Китая!
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Симисторный регулятор мощности
- Простое автоматическое зарядное устройство
- Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.
Простой регулятор мощности для паяльника (лампы) на MAC97A
Простой регулятор мощности до 100Вт можно сделать всего из нескольких деталей. Его можно приспособить для регулирования температуры жала паяльника, яркости настольной лампы, скорости вентилятора и т.п. Регулятор на тиристоре получается по размерам сильно большой и конструктивно имеет недочеты и большую схему. Регулятор мощности на импортном малогабаритном симисторе mac97a (600В; 0,6А) можно коммутировать и более мощные нагрузки, простая схема, плавная регулировка, маленькие габариты.
Подробнее…
Кому некогда «заморачиваться» со всеми нюансами зарядки автомобильного аккумулятора, следить за током зарядки, вовремя отключить, чтоб не перезарядить и т.д., можно порекомендовать простую схему зарядки автомобильного АКБ с автоматическим отключением при полной зарядке аккумулятора. В этой схеме используется один не мощный транзистор для определения напряжения на аккумуляторе.
Подробнее…
Преимущества электронных ПРА
Электронный ПРА — балласт, спасающий лампу. В статье, ниже рассмотрим принцип построения, работу и элементную базу электронных балластов.
Электромагнитный ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостатков: надоедливое жужжание, непроизвольные вспышки и частое мерцание, исходящие от светильников использующих ЛЛ.
Подробнее…
Популярность: 13 619 просм.
Источники питания
Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе
И. НЕЧАЕВ, г. Курск
В статье описан аналоговый стабилизатор напряжения для блока питания повышенной мощности. Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор.
При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор.
Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.1. В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечиваетток до 30 А при температуре корпуса до 100 °С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5…3 В [1]. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.
Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431). Ее назначение, устройство и параметры подробно описаны в статье [2]. Работает стабилизатор (рис. 1) следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13 В (эффективное значение). Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе большой емкости (обычно несколько десятков тысяч микрофарад) выделяется постоянное напряжение около 16 В.
Стабилизаторы напряжения на полевых транзисторах: схема включения и регулировки
Для корректной функциональности многих электротехнических устройств необходимо поддержание определенных рабочих параметров сети питания. Выход напряжения за границы нормированного диапазона сопровождается ухудшением КПД. Импульсные помехи провоцируют сбои. Исправить ситуацию поможет стабилизатор тока на полевом транзисторе схема которого представлена в этой публикации.
Мощный блок питания на полевом транзисторе
Принцип стабилизации тока
Целевое назначение специальной схемы – регулирование источника питания в автоматическом режиме для поддержания стабильных параметров цепей нагрузки. Основной компонент – достаточно мощный полупроводниковый прибор, ограничитель силы тока на выходе блока питания.
Требования к управляющему элементу
Критерии выбора можно сформулировать, если известны параметры силы тока (ампер). Однако даже без конкретного технического задания несложно перечислить базовые требования:
- ток в контрольной цепи поддерживается с определенной точностью;
- следует компенсировать перепады потребляемой мощности;
- корректирующие изменения должны выполняться достаточно быстро;
- для автоматической настройки оптимального режима и улучшения защиты от помех нужна организация обратной связи.
Суть стабилизации
Для уточнения функциональности управляющего элемента необходимо отметить особенности типичной нагрузки. Интенсивность излучения светодиода, например, существенно зависит от температуры в процессе эксплуатации. Соответствующим образом изменяется мощность потребления. При увеличении тока уменьшается напряжение.
Важно! Если установить обратную связь (отрицательную), отмеченное изменение будет регулировать рабочий режим управляющего устройства. В частности, при увеличении напряжения между затвором и стоком полевого транзистора ток через исток уменьшается. Тем самым без иных дополнительных действий обеспечивается стабилизация выходных параметров источника.
Выбор схемы включения
На практике применяют разные инженерные решения. В частности, для подключения светодиодных светильников производители предлагают импульсные источники питания. Эти устройства выполняют свои функции с помощью частотного преобразования и модуляции сигнала. Для управления ключом устанавливают микросхемы. Для дозированного накопления энергии используют дроссель.
Импульсный стабилизатор тока
Для упрощения в данной статье рассмотрена линейная стабилизация. Устройства, созданные по этой схеме, не создают сильные электромагнитные помехи. В этом – главное отличие от импульсных аналогов.
Работа стабилизаторов тока
Минимальное количество функциональных элементов в схемах этой категории подразумевает разумную стоимость. При выборе такого варианта нетрудно изучить рабочие режимы, особенности настройки.
Особенности полевых структур
В радиотехнических приборах этого типа p-n переходы расположены особым образом. Для регулировки прохождения тока через центральный канал изменяются напряжение и соответствующее электромагнитное поле. Разницу потенциалов создают на стоке и затворе.
Принцип действия полевого и биполярного транзисторов
На рисунке показаны принципиальные отличия, по сравнению с биполярным транзистором. При использовании полевой структуры управляющий ток отсутствует, а входное сопротивление становится значительно больше. При такой схеме прибор потребляет минимум энергии, но не способен обеспечить усиление сигнала. Впрочем, для решения обозначенной задачи (стабилизации) увеличивать напряжение не нужно.
Принцип управления переходом
В области между зонами р типа формируется канал. Для прохождения тока создается разница потенциалов «сток-исток». Управляют переходом изменением напряжения «затвор-исток» – Uзи.
Устройство и работа полевого транзистора
Для изучения функциональности полевого транзистора можно рассмотреть две схемы подключения. В первом варианте соединяют исток и затвор проводником, выравнивая соответствующий потенциал: Uзи= 0. Повышением напряжения Uси (сток-исток) обеспечивают прохождение тока в рабочей зоне.
Напряжение равно нулю
В показанном на рисунке состоянии прибор функционирует как типичный проводник. Специфическое название на графике «Омическая область» определяет зону пропорционального увеличения силы тока по мере увеличения разницы потенциалов. При переходе в режим насыщения количества свободных зарядов недостаточно для поддержания отмеченного изменения.
Уменьшение потенциала на затворе
На этом рисунке канал прохождения зарядов сужают дополнительным источником питания, который уменьшает Uзи<0. На определенном уровне (напряжение отсечки) ток не проходит.
Устройство полевого транзистора
На рисунке показаны зоны p и n типа. Регулировкой напряжения Uси изменяют сопротивления канала (силу тока). Как показано выше, при необходимости можно закрыть эту цепь.
Полевые транзисторы в стабилизаторах тока
В идеальном примере источник питания обеспечивает стабильность тока, если электрическое сопротивление цепи нагрузки меняется от нуля (КЗ) до бесконечности. Однако в действительности рабочие параметры проводимости (напряжения) ограничены определенным диапазоном. Схема на полевом транзисторе с последовательным подключением к зарядному устройству, солнечной батарее или другому «реальному» источнику обеспечит поддержание тока в линии на заданном уровне.
Пример стабилизатора на полевом транзисторе
При создании радиотехнических устройств с применением ламп типовой анодный блок питания не обеспечивает необходимую стабильность выходных параметров. Добавление резистора в цепь увеличивает потери, не позволяет точно корректировать изменение мощности в нагрузке.
Электрическая схема простого стабилизатора
Своими руками несложно собрать этот стабилизатор тока на полевом транзисторе. С его помощью обеспечивается точность заданных параметров в диапазоне не более 6% от номинала.
Видео
Простой БП для трансивера — RV9CX Page
О двух вариантах исполнения: на биполярных и полевых транзисторах
С покупкой первого трансивера возникла необходимость изготовления серьезного блока питания, т.к. мой предыдущий такой источник питания был готов недолго отдать свои 20А (маленький радиатор) и, однажды, благополучно сгорел во время RTTY QSO с 5B4/UA9CDV в 1999 году при 100 ваттах выходной мощности моего IC750A. К слову сказать, именно тот конструктив был позже переделан на новую элементную базу и об этом будет рассказано в самом конце.
Было решено не уходить от наработанного опыта и использовать то, что было недорого и рядом. Главное в источнике питания — это трансформатор и силовые транзисторы. Порывшись в заначке были найдены пара подходящих трансформаторов ТПП с общей габаритной мощностью ватт 500. Они прекрасно влазили в имеющуюся коробку (из той же заначки), поэтому решено было сразу их ставить два — чего уж мелочиться! Теперь транзисторы.. В предыдущем источнике стояло три КТ818БМ на небольшом радиаторе — это и определило срок службы блока питания, в целом, ибо умер он именно из-за перегрева транзисторов.
Ставить дополнительный обдув явно не хотелось, равно как и применять чего-то экзотическое. Поэтому, недолго думая и осмотрев радиатор нового корпуса, я принял решение просто увеличить число транзисторов, стоимость которых была всего 2р30к. Это позволило равномерно распределить тепло по поверхности радиатора.
С учетом увеличевшейся емкости фильтра питания, был внедрен плавный пуск. В итоге, вот что получилось:
Схема БП (нажмите на нее, чтоб увеличить)Это совершенно неубиваемый конструктив, трудящийся у меня более 15 лет без фундаментальных переделок.
О деталях:
Резистор R1 подбирается в зависимости от суммарной емкости конденсатора С1, а также желаемого времени срабатывания реле К1. У меня эта задержка составляет около 2с,
Реле К1 — на напряжение срабатывания 27В и соответствующей мощностью контактов.
Транзисторы VT1-VT10 — КТ818В (в корпусе ТО-220), 10 штук. Количество определяете для себя сами, в зависимости от желаемого результата. Например, можно их поставить и 3 штуки, но смонтировать принудительный обдув. Все транзисторы закреплены через слюду и пасту КПТ-8 на радиатор.
Резистор R2 подбирается таким образом, чтоб через управляющую микросхему тек ток около 1А, хоть это вовсе и не принципиально.
Резисторы R3-R12 рассчитываются таким образом, чтоб при максимальной нагрузке на них было падение напряжения около 0.5 вольта.
Пример: если наша максимальная нагрузка планируется 30А, то 30/10=3А должно течь через каждый транзистор. Ну а дальше по Закону Ома 0.5/3=0.16 Ом. Т.е. каждый резистор должен быть 0.16 Ом. Я мотал их нихромовой проволокой на резисторах МЛТ-2.
Диодный мост VD1 — либо дискретный на любых диодах Шоттки с соответствующими характеристиками, либо уже готовый. У меня стоят 60CTQ035 в корпусе ТО-220, тоже из тех, что были под рукой.
Микросхема стабилизатора сначала несколько лет применялась КР142ЕН12А, потом я ее сжег по-неосторожности при доработках и заменил на LM317T.
Резистор R13 регулирует уровень выходного напряжения.
Трансформатор любой с соответствующим сечением вторичной обмотки и чтоб на мост подавалось около 18В переменного напряжения.
Стоимость затраченных на этот БП средств при походе в магазин составила что-то около 50р 🙂
Конкретно этот БП подвергался различным доработкам с 1999 года. Например, ранее диоды стояли КД2998 — на них было бОльшее падение, чем на диодах Шоттки. Потом я убрал один трансформатор, потому что в поля возить такой БП было тяжеловато. Потом, на высвободившееся место я добавил конденсаторов.
Он сгорал всего один раз (не считая моего случая с D1, в котором я виноват сам) — на полевом дне RZ9CX перепутал полярность подключения различных железок к нему и включил питание. Поскольку плюсовая клемма оказалась на «земле», напряжение на К1 после включения питания так и не выросло — в итоге выгорел R1. Я считаю, что это достаточно красноречиво говорит о его надежности и правильности схемотехники.
Полученные параметры:
Пульсации при нагрузке 40А составили 30мВ
Просадка при 40А составила 0.01В
Нет акустического шума
Нет радио помех
При 100 ваттах выходной мощности и работе в RTTY contest, измеренная температура радиатора составила 80 градусов.
Держит короткое замыкание (проверял), но злоупотреблять этим не стоит, ибо я не промерял режимы работы различных цепей в этом состоянии.
Сейчас он питает мой Elecraft К3/100+FT-2600.
Я думаю, что более здесь добавить нечего. Отмечу лишь маленький фрагментик на схеме слева-сверху. Это часто встречающаяся ошибка . Делать так нельзя, т.к. коэффициент стабилизации таких схем очень плохой — под нагрузкой просадка выходного напряжения может составить до 1.5 вольт, а то и больше.
11.09.2010
Спустя много лет понадобилось изготовить очередной надежный источник питания для второй позиции. В начале статьи говорилось о переделке первого конструктива — он и был взят за основу. С учетом его небольшого радиатора необходимо было снизить мощность, рассеиваемую на транзисторах. Было принято решение сделать силовую часть на полевых транзисторах. Так появлялась возможность уменьшить их нагрев. С биполярными этот фокус не прошел — им требовалось бОльшее падение напряжения и, как следствие, бОльший нагрев. Итак, вот схема:
БП для трансивера на полевых транзисторахR6 паять прямо на выходную клемму.
Как я и говорил, на этом небольшом радиаторе даже 3 биполярных транзистора обеспечивали такой нагрев, что без принудительного обдува происходил их пробой. Сейчас температура радиатора при работе цифровыми видами связи не превышает 60 градусов.
Трансформатор под максимальной нагрузкой не должен просаживаться ниже 15 вольт на вторичной обмотке. В моем варианте это напряжение составило 15.5 вольт.
Реле было выбрано из имеющихся: на 12 вольт. Вот здесь оно показано на фото в самом начале статьи. Строго говоря, реле можно использовать любое с напряжением срабатывания ниже 21 вольта, т.к. необходимого напряжения на его обмотке возможно будет достичь подбором резистора R2. Но если быть до конца честным, то именно в этом исполнении включение реле с обмоткой на 24 вольта проще и резистор можно не ставить.
КЗ делал не раз — без последствий. Режимы при КЗ не измерял.
Таким образом, считаю разумным применять схемотехнику с полевыми транзисторами. Даже приняв во внимание предложенные мной случаи, очевидно, что с переходом на полевые транзисторы нагрев силовой части был уменьшен на лишние 40-50 ватт, что очень немаловажно.
Вообще говоря, на базе TL431 можно строить стабилизаторы и на биполярных транзисторах. Вот два классических решения:
Вот парень заморочился и по второй схеме сделал «чудо БП». Испытания при 150А (сто пятьдесят ампер) выкладываю:
ниже в посте #356 ссылки на три части всего его эксперимента.
Кстати, что касется автоматизированного обдува. У меня возникла такая необходимость, т.к. предстояло напрячь новый БП сверх меры. Из всех перепробованных схем остановился на единственной.
Первое из простейших решений вот:
Пара главных деталек:
С указанным номиналом R* кулер от процессора S775 включается при 47 градусах. Схема работает так: при холодном радиаторе на кулере 0.4 вольта и с повышением температуры напряжение возрастает. Для того, чтоб старт кулера был более простым (в момент его «зажигания» наблюдается просадка напряжения») можно использовать конденсатор. Транзистор — из широкого набора N-типа коих в заначке всегда много.
Плюс решения: можно задать любую температуру включения.
Минус: на обмотке кулера всегда есть постоянное напряжение, которое при стоящем кулере рассеивается, в лучшем случае, в тепло обмотки.
Второй вариант из простейших: биметаллический регулятор:
Эти поддерживают состояние либо включенное, либо выключенное. Есть нормально разомкнутые, есть нормально замкнутые. Нам интересны первые. Корпус есть металл, керамика и пластик. Температуры от 40 градусов. Цена сопоставима с набором из термистора и полевика, т.е. порядка 100р. Будьте бдительны: на корпусе тип (NO, NC) не отмечен, а также учитывайте, что у металлических корпус гальваниечески соединен с контактами.
Плюс решения: четкое снятие и подача напряжения на кулер, простота. Минус: ограниченный ресурс и фиксированный шаг регулировок температур, что для данного случая значения не имеет. Так что — одни плюсы))
Для адептов транзисторов N-P-N могу продать транзисторы Motorola BUV10. Корпус ТО3. По 50р за штуку.
15.05.2017
Схема. Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе
На основе мощных переключательных полевых транзисторов [1] можно построить линейные стабилизаторы напряжения. Подобное устройство было ранее описано в [2]. Немного изменив схему, как показано на рис. 1, можно улучшить параметры описанного стабилизатора, существенно (в 5…6 раз) уменьшив падение напряжения на регулирующем элементе, в качестве которого применен транзистор IRL2505L. Он имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,008 Ом), обеспечивает ток до 74 А при температуре корпуса 100 °С, отличается высокой крутизной характеристики (59 А/В). Для управления им требуется небольшое напряжение на затворе (2,5…3 В). Предельное напряжение сток—исток — 55 В, затвор—исток — ±16 В, мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 200 Вт.
Подобно современным микросхемным стабилизаторам, предлагаемый модуль имеет три вывода: 1 — вход, 2 — общий, 3 — выход. В качестве управляющего элемента применена микросхема DA1 — параллельный стабилизатор напряжения КР142ЕН19 (TL431). Транзистор VT1 выполняет функцию согласующего элемента, а стабилитрон VD1 обеспечивает стабильное напряжение для его базовой цепи. Значение выходного напряжения можно рассчитать по формуле
Uвых=2,5(1+R5/R6).
Выходное напряжение регулируют, изменяя сопротивление резистора R6. Конденсаторы обеспечивают устойчивую работу стабилизатора. Устройство работает следующим образом. При увеличении выходного напряжения повышается напряжение на управляющем входе микросхемы DA1, в результате чего ток через нее увеличивается. Напряжение на резисторе R2 увеличивается, а ток через транзистор VT1 уменьшается. Соответственно напряжение затвор—исток транзистора VT2 уменьшается, вследствие чего сопротивление его канала возрастает. Поэтому выходное напряжение уменьшается, восстанавливаясь до прежнего значения.
Регулирующий полевой транзистор VT2 включен в минусовый провод, а управляющее напряжение поступает на него с плюсового провода. Благодаря такому решению стабилизатор способен обеспечить ток нагрузки 20…30 А, при этом входное напряжение может быть всего на 0,5 В больше выходного. Если предполагается использовать модуль при входном напряжении более 16 В, то транзистор VT2 необходимо защитить от пробоя с помощью маломощного стабилитрона с напряжением стабилизации 10…12 В, катод которого подключают к затвору, анод — к истоку.
В устройстве можно применить любой n-канальный полевой транзистор (VT2), подходящий по току и напряжению из списка, приведенного в [1], желательно выделенный желтым цветом. VT1 — КТ502, КТ3108, КТ361 с любыми буквенными индексами. Микросхему КР142ЕН19 (DA1) допустимо заменить на TL431. Конденсаторы — К10-17, резисторы — Р1-4, МЛТ, С2-33.
Схема подключения модуля стабилизатора приведена на рис. 2.
При большом токе нагрузки на транзисторе VT2 рассеивается большая мощность, поэтому необходим эффективный теплоотвод. Транзисторы этой серии с буквенными индексами L и S устанавливают на теплоотвод с помощью пайки. В авторском варианте в качестве теплоотвода и одновременно несущей конструкции применен корпус от неисправного транзистора КТ912, КП904. Этот корпус разобран, удалена его верхняя часть так, что осталась позолоченная керамическая шайба с кристаллом транзистора и выводами-стойками. Кристалл аккуратно удален, покрытие облужено, после чего к нему припаян транзистор VT2. К покрытию шайбы и выводам транзистора VT2 припаяна печатная плата из двусторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 3). Фольга на обратной стороне платы целиком сохранена и соединена с металлизацией шайбы (стоком транзистора VT2) После налаживания и проверки модуля стабилизатора плата приклеена к корпусу. Выводы 1 и 2 — площадки на печатной плате, а вывод 3 (сток транзистора VT2) — металлический вывод-стойка на керамической шайбе.
Если применить детали для поверхностного монтажа: микросхему TL431CD (рис. 4), транзистор VT1 КТ3129А-9, транзистор VT2 IRLR2905S, резисторы Р1-12, то часть их можно разместить на печатной плате, а другую часть — навесным монтажом непосредственно на керамической шайбе корпуса. Внешний вид собранного устройства показан на рис. 5. Модуль стабилизатора напряжения не имеет гальванической связи с основанием (винтом) корпуса, поэтому его можно непосредственно разместить на теплоотводе, даже если он соединен с общим проводом питаемого устройства.
Также допустимо использовать корпус от неисправных транзисторов серий КТ825, КТ827. В таком корпусе кристаллы транзистора прикреплены не к керамической, а к металлической шайбе. Именно к ней, предварительно удалив кристалл, припаивают транзистор VT2. Остальные детали устанавливают аналогично. Сток транзистора VT2 в этом случае соединен с корпусом, поэтому модуль можно непосредственно установить на теплоотвод, соединенный с минусовым проводом питания нагрузки.
Налаживание устройства сводится к установке требуемого выходного напряжения подстроечным резистором R6 и к проверке отсутствия самовозбуждения во всем интервале выходного тока. Если оно возникнет, его нужно устранить увеличением емкости конденсаторов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, № 5, с. 45.
2. Нечеев И. Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе. — Радио, 2003, № 8. с. 53, 54.
И. НЕЧАЕВ, г. Курск
«Радио» №2 2005г.
Похожие статьи:
ПОВЫШАЮЩИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Импульсный источник питания на однопереходном транзисторе
Регулируемый стабилизатор напряжения с ограничением по току
Мощный стабилизатор двухполярного напряжения для УМЗЧ
Post Views: 4 171
Простой лабораторный блок питания
Приветствую, Самоделкины!Лабораторный блок питания один из основных приборов радиолюбительской лаборатории. Сегодня мы соберём и проверим интересную схему. Приведенный в данной статье вариант довольно популярен на просторах всемирной паутины под названием простой и доступный блок питания.
Данной схеме отведена отдельная ветка форума, разработана она человеком под никнеймом «olegrmz».
Схема была неоднократно доработана и в настоящее время существует в общей сложности порядка десятка различных вариаций и модификаций. В качестве примера сделаем самую первую версию от автора. Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «AKA KASYAN».
Пару слов о схеме. По сути это полноценный лабораторный источник питания со стабилизацией как по напряжению, так и по току. Диапазон регулировки выходного напряжения от 0В до 25В, тока практически от 0 до 1,5-2А.
При необходимости выходное напряжение данного блока питания можно сделать до 50В:
А ток хоть 10А. Для этого необходимо добавить силовые транзисторы.
Схема работает полностью в линейном режиме, обеспечивает очень плавную регулировку как по напряжению, так и по току. Пульсации выходного напряжения практически отсутствуют.
Сердцем схемы является сдвоенный операционный усилитель.
В левой части схемы находится стабилизатор напряжения.
Причем, как вы могли заметить стабилизатора напряжения тут целых два.
Возникает вопрос: зачем это нужно и почему нельзя ограничиться одним? Второй стабилизатор на 12В, причем достаточно неплохой, но проблема заключается в том, что на его вход можно подавать напряжение не более 30-35В, а вот первый спокойно переваривает более высокие напряжения, но его выходное напряжение стабильностью не блещет. В данном случае один стабилизатор как бы покрывает недостатки другого. Во время работы они почти не нагреваются, так как питают только операционный усилитель, ток потребление которого невелик.
Операционный усилитель питается от второго стабилизатора напряжения 12В, в оригинальной схеме применена микросхема lm324 в составе которой 4 операционника.
Но так как в схеме у нас задействовано всего два канала, было решено заменить операционный усилитель микросхемой lm358, она содержит в себе как раз 2 независимых операционника.
Интересна данная схема еще тем, что обратная связь по току управляет выходным напряжением.
При работе источника питания как стабилизатор напряжения, первый операционный усилитель работает как компаратор и обеспечивает стабильное выходное напряжение, которое является опорным для второго усилителя, на котором построена регулировка напряжения.
Система ограничения тока классическая.
На неинвертирующий вход первого операционного усилителя через делитель подано опорное напряжение.
Далее при подключении нагрузки падение напряжения, которое будет образовываться на датчике тока, сравнивается с опорным. Исходя из разницы состояния выхода операционного усилителя плавно изменяется.
Принудительным изменением опорного напряжения с помощью переменного резистора, мы фактически заставляем операционный усилитель менять свое выходное напряжение, что в итоге приведет к плавному открыванию или закрыванию силового транзистора и изменению выходного тока источника питания.
Силовой транзистор. В конкретном примере автор использовал 2SD1047.
Он достаточно высоковольтный, ток коллектора составляет 12А.
А рассеиваемая коллектором мощность составляет порядка 100Вт.
Силовой транзистор может быть заменен на любой другой аналогичный с током коллектора от 7А, так же желательно применение транзисторов в корпусе ТО-247 или ТО-3.
Схема работает в линейном режиме, поэтому транзистор необходимо установить на массивный радиатор, возможно понадобится дополнительный обдув. Радиатор, который использует автор, довольно мал, здесь необходим радиатор гораздо больше.
Сигнал с операционного усилителя инвертируется маломощным транзистором и подается на предвыходной ключ, который собственно управляет выходным транзистором.
В схеме имеется 2 переменных резистора. Они необходимы для плавной и точной регулировки выходного напряжения.
Полный оборот резистора точной регулировки позволяет производить регулировку напряжения в пределах примерно от 3В. На изображении ниже указан резистор, который задает предел выходного напряжения.
На печатной плате присутствуют 3 перемычки. Можно было бы обойтись и без них, но при разводке платы автор торопился, в общем могло быть и лучше, но тем не менее плата полностью рабочая. Ее вы можете скачать вместе с общим архивом проекта по этой ссылке.
На плате предусмотрен выпрямитель с электролитом по питанию.
Все силовые компоненты, которые в процессе работы будут нагреваться, расположены рядом. Это необходимо для удобства установки на общий радиатор. Притом необходимо изолировать все компоненты от корпуса радиатора специальными теплопроводящими прокладками и пластиковыми втулками.
Входной выпрямитель с током от 4-5А, но желательно поставить 10-амперный, электролит на 50-63В с емкостью от 2200 мкФ.
Приступим к испытаниям. Начнем с простого — плавность регулировки минимальное выходное напряжение. На вход подается 30В, максимальное выходное напряжение составляет порядка 23В, минимальное напряжение по нулям, регулировка очень плавная, можно выставить хоть 10мВ.
Ток потребления стабилизатора без нагрузки составляет порядка 10-20мА, но это напрямую будет зависеть от выходного напряжения, так как на выходе имеется нагрузочный резистор.
К ограничению тока претензий нет, все работает как надо. Под нагрузкой ток с достаточной плавностью регулируется. Верхний предел составляет порядка 1,5А, нижний – 60мА, но поиграв с соответствующим делителем (см. изображение ниже) можно сделать и меньше.
Теперь минусы данного блока питания. Проблема состоит вот в чем, если попробовать блок на короткое замыкание при минимальном токе, то ограничение тока не происходит и, если трансформатор мощный, то с силовым транзистором можно попрощаться.
Но стоит отметить, что в последующих версиях схема была доработана и эта проблема полностью решена.
А вот при максимальном токе все работает четко, с коротким замыканием блок справляется отлично.
Следующий тест — проверка работы обратной связи, другими словами — стабилизация при резких скачках и перепадах сетевого напряжения. Перепады напряжения будем имитировать другим лабораторным источником питания, который, собственно, и будет питать наш стабилизатор. Выходное напряжение стабилизатора выставлено 12В.
Как видим, тут всё четко, заданное напряжение держится стабильно. Далее проверим стабилизацию по току, выставляем выходной ток в 1А и повторяем тот же тест.
Здесь тоже все хорошо, блок также ведет себя адекватно, выходной ток не меняется.
На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Регулируемая поставка »Электроника
Источники питания с линейной стабилизацией могут обеспечивать чрезвычайно низкий уровень выходного шума и хорошую стабилизацию, но за счет размера и эффективности.
Схемы линейного источника питания Праймер 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
Линейные источники питания широко используются из-за преимуществ, которые они предлагают с точки зрения общей производительности, а также эта технология очень хорошо зарекомендовала себя, потому что она была доступна в течение очень многих лет.
Хотя линейные источники питания могут быть не такими эффективными, как импульсные источники питания, они обеспечивают лучшую производительность и поэтому используются во многих приложениях, где шум имеет большое значение.
Одна из основных областей, где почти всегда используются линейные источники питания, — это аудиовизуальные приложения, усилители Hi-Fi и тому подобное. Здесь шум и всплески переключения от импульсных источников питания могут вызывать проблемы — при этом говорится, что SMPS постоянно улучшают производительность, но линейные источники, как правило, используются большую часть времени.
Типовой регулируемый линейный источник питания для лабораторных стендовОсновы линейного источника питания
Источники питания с линейной стабилизацией получили свое название от того факта, что в них используются линейные, т. Е. Не коммутационные методы, для регулирования выходного напряжения источника питания. Термин линейный источник питания означает, что источник питания регулируется для обеспечения правильного напряжения на выходе.
Измеряется напряжение, и этот сигнал подается обратно, обычно в какой-либо дифференциальный усилитель, где он сравнивается с опорным напряжением, и результирующий сигнал используется для обеспечения сохранения на выходе требуемого напряжения.
Иногда измерение напряжения может осуществляться на выходных клеммах, а в некоторых случаях — непосредственно на нагрузке. Дистанционное измерение используется там, где могут быть омические потери между источником питания и нагрузкой. Часто лабораторные принадлежности имеют такую возможность.
Различные линейные блоки питания будут иметь разные схемы и включать разные блоки схем, если требуются дополнительные возможности, но они всегда будут включать в себя базовые блоки, а также некоторые дополнительные дополнительные.
Входной трансформатор питания
Поскольку многие регулируемые источники питания получают питание от сети переменного тока, для линейных источников питания часто используется понижающий или иногда повышающий трансформатор. Это также служит для изоляции источника питания от сетевого входа в целях безопасности.
Трансформатор обычно представляет собой относительно большой электронный компонент, особенно если он используется в линейно регулируемом источнике питания большей мощности. Трансформатор может значительно увеличить вес источника питания, а также может быть довольно дорогим, особенно для более мощных.
В зависимости от используемого выпрямительного подхода трансформатор может быть с одной вторичной обмоткой или с центральным ответвлением. Также могут присутствовать дополнительные обмотки, если требуются дополнительные напряжения.
Для старинных радиоприемников и другой старинной электронной электроники многократные вторичные обмотки были обычным явлением. Обычно основная вторичная обмотка имела центральный отвод, чтобы обеспечить двухполупериодное выпрямление с помощью двойного диодного клапана или трубчатого выпрямителя, а дополнительные вторичные обмотки требовались для вентильных или трубчатых нагревателей — часто 5 В для выпрямителя, а затем 6.3в для самих клапанов / трубок.
Выпрямитель
Поскольку вход от источника переменного тока является переменным, его необходимо преобразовать в формат постоянного тока. Доступны различные формы выпрямительной схемы.
Самая простая форма выпрямителя, которую можно использовать в источнике питания, — это одиночный диод, обеспечивающий полуволновое выпрямление. Этот подход обычно не используется, потому что сложнее удовлетворительно сгладить вывод.
Обычно используется двухполупериодное выпрямление с использованием обеих половин цикла.Это обеспечивает более легкое сглаживание формы волны.
Есть два основных подхода к обеспечению полуволнового выпрямления. Один из них — использовать трансформатор с отводом от центра и два диода. Другой — использовать одну обмотку на трансформаторе источника питания и использовать мостовой выпрямитель с четырьмя диодами. Поскольку диоды очень дешевы, а стоимость трансформатора с центральным ответвлением выше, наиболее распространенным подходом в наши дни является использование мостового выпрямителя.
Примечание по схемам диодного выпрямителя:
Диодные выпрямительные схемыиспользуются во многих областях, от источников питания до радиочастотной демодуляции.В схемах диодного выпрямителя используется способность диода пропускать ток только в одном направлении. Есть несколько разновидностей от полуволнового до двухполупериодного, мостовые выпрямители, пиковые детекторы и многое другое.
Подробнее о Диодные выпрямительные схемы
Даже для регуляторов с питанием от постоянного тока на входе может быть установлен выпрямитель для защиты от обратного включения питания.
Электропитание сглаживающее
После выпрямления из сигнала переменного тока постоянный ток необходимо сглаживать, чтобы удалить изменяющийся уровень напряжения.Для этого используются конденсаторы большой емкости.
Сглаживающее действие накопительного конденсатораВ сглаживающем элементе схемы используется большой конденсатор. Он заряжается по мере того, как сигнал, поступающий от выпрямителя, достигает своего пика. По мере того, как напряжение выпрямленной формы волны падает, как только напряжение становится ниже напряжения конденсатора, конденсатор начинает подавать заряд, удерживая напряжение, до следующего нарастающего сигнала от выпрямителя.
Сглаживание не идеальное, и всегда будет некоторая остаточная пульсация, но это позволяет устранить огромные колебания напряжения.
Линейные регуляторы питания
Большинство блоков питания в наши дни обеспечивают регулируемую мощность. С современной электроникой довольно просто и не слишком дорого включить линейный стабилизатор напряжения. Это обеспечивает постоянное выходное напряжение независимо от нагрузки — в указанных пределах.
Поскольку многие электронные компоненты, электронные устройства и т. Д. Требуют аккуратно обслуживаемых источников питания, регулируемый источник питания является необходимостью.
Есть два основных типа линейных источников питания:
- Шунтирующий регулятор: Шунтирующий регулятор менее широко используется в качестве основного элемента линейного регулятора напряжения.Для этой формы линейного источника питания переменный элемент размещается поперек нагрузки. Сопротивление истока установлено последовательно со входом, а шунтирующий стабилизатор регулируется таким образом, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным.
Источник питания рассчитан на заданный ток, и с приложенной нагрузкой шунтирующий регулятор поглощает любой ток, не требуемый нагрузкой, так что выходное напряжение сохраняется.
- Регулятор серии: Это наиболее широко используемый формат линейного регулятора напряжения.Как следует из названия, в цепь помещается последовательный элемент, и его сопротивление изменяется с помощью управляющей электроники, чтобы гарантировать, что правильное выходное напряжение генерируется для потребляемого тока.
Блок-схема регулятора напряжения серииВ этой блок-схеме, опорное напряжение используется для привода серии прохода элемента, который может представлять собой биполярный транзистор или полевой транзистор. Эталоном может быть просто напряжение, снятое с источника эталонного напряжения, например электронный компонент, такой как стабилитрон.
Более обычный подход состоит в том, чтобы выбрать выходное напряжение и подать его в дифференциальный усилитель для сравнения выходного сигнала с эталоном, а затем использовать его для управления схемой элемента конечного прохода.
Блок-схема регулятора напряжения серииОба этих типа линейных регуляторов используются в источниках питания, и хотя последовательный стабилизатор используется более широко, есть случаи, когда также используется шунтирующий регулятор.
Преимущества / недостатки линейного источника питания
Использование любой технологии часто представляет собой тщательный баланс нескольких преимуществ и недостатков.Это справедливо для линейных источников питания, которые имеют ряд явных преимуществ, но также имеют свои недостатки.
Преимущества линейного блока питания
- Установленная технология: Линейные источники питания широко используются в течение многих лет, а их технология хорошо отработана и изучена.
- Низкий уровень шума: Использование линейной технологии без каких-либо переключающих элементов означает, что шум сведен к минимуму, и теперь обнаруживаются раздражающие всплески, обнаруживаемые в импульсных источниках питания.
Линейный БП Недостатки
- КПД: Ввиду того, что линейный источник питания использует линейную технологию, он не особенно эффективен. Эффективность около 50% не является чем-то необычным, а при некоторых условиях может предлагать гораздо более низкие уровни.
- Теплоотдача: Использование последовательного или параллельного (реже) регулирующего элемента означает, что рассеивается значительное количество тепла, и его необходимо удалить.
- Размер: Использование линейной технологии означает, что размер линейного источника питания, как правило, больше, чем у других форм источника питания.
Несмотря на недостатки, технология источников питания с линейной регулировкой все еще широко используется, хотя она более широко используется там, где необходимы низкий уровень шума и хорошее регулирование. Типичное применение — усилители звука, в которых линейный источник питания может обеспечить оптимальные характеристики для питания всех каскадов усилителя.
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». . .
Physics 120 Lab 6: Полевые транзисторы — омическая область
УСИЛИТЕЛЬ JFET С ОБЩИМ ИСТОЧНИКОМ
ЭКСПЕРИМЕНТ 04 Цели: Теория: 1.Оценить усилитель с общим источником с использованием модели эквивалента слабого сигнала. 2. Узнать, что влияет на усиление напряжения. Самосмещенный n-канальный полевой транзистор JFET с AC
ГЛАВА 11: Вьетнамки
ГЛАВА 11: Триггеры В этой главе вы создадите часть схемы, которая управляет последовательностью команд. Требуемая схема должна управлять счетчиком и микросхемой памяти.Когда учат
Транзисторные усилители
Physics 3330 Эксперимент № 7, осень 1999 г. Транзисторные усилители Назначение Целью этого эксперимента является разработка биполярного транзисторного усилителя с коэффициентом усиления минус 25 по напряжению. Усилитель должен принимать входной сигнал
Полевые транзисторы и шум
Physics 3330 Эксперимент № 8 Осень 2005 г. Полевые транзисторы и шум Цель В этом эксперименте мы вводим полевые транзисторы.Мы измерим выходные характеристики полевого транзистора, а затем построим
Операционный усилитель — IC 741
Операционный усилитель — IC 741 Tabish, декабрь 2005 г. Цель: изучить работу операционного усилителя 741 путем проведения следующих экспериментов: (a) Измерение входного тока смещения (b) Входное смещение
Лаборатория 3 Выпрямительные схемы
ECET 242 Электронные схемы Лаборатория 3 Выпрямительные схемы Страница 1 из 5 Название: Задача: Студенты, успешно завершившие это лабораторное упражнение, будут выполнять следующие задачи: 1.Узнайте, как построить
Биполярные транзисторные усилители
Physics 3330 Эксперимент № 7 Осень 2005 г. Усилители на биполярных транзисторах Назначение Целью этого эксперимента является создание усилителя на биполярных транзисторах с коэффициентом усиления минус 25 по напряжению. Усилитель должен быть
= V пик 2 = 0,707 В пик
ОСНОВНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — НАЗНАЧЕНИЕ РЕКТИФИКАЦИИ И ФИЛЬТРА Предположим, вы хотите создать простой электронный блок питания постоянного тока, который работал бы от входа переменного тока (например,g., то, что вы могли бы подключить к стандартному
Эксперимент № (4) Демодулятор AM
Исламский университет Газы Инженерный факультет Электротехнический факультет Эксперимент № (4) AM Demodulator Communications Engineering I (Lab.) Подготовил: Eng. Омар А. Кармаут Eng. Мохаммед К. Абу Фол Эксперимент
Глава 10 Расширенные схемы CMOS
Шлюзы передачи Глава 10 Расширенные схемы CMOS Шлюз передачи NMOS Активная схема инвертора подтягивания заставляет задуматься об альтернативных вариантах использования устройств NMOS.Рассмотрим схему, показанную в
Лаборатория 5 Операционные усилители
Лаборатория 5 Операционные усилители Автор: Гэри А. Ибарра, Кристофер Е. Крамер, Университет Дьюка, факультет электротехники и вычислительной техники, Дарем, Северная Каролина. Цель Цель данной лабораторной работы — изучить свойства
Частотная характеристика фильтров
Школа инженерии Департамент электротехники и вычислительной техники 332: 224 Принципы электротехники II Лабораторный эксперимент 2 Частотная характеристика фильтров 1 Введение Цели для
Переходная характеристика RC-цепей
Переходная характеристика RC-цепей 1.ЦЕЛИ … 2 2. СПРАВОЧНИК … 2 3. ЦЕПИ … 2 4. КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ … 3 КОЛИЧЕСТВО … 3 ОПИСАНИЕ … 3 КОММЕНТАРИИ … 3 5. ОБСУЖДЕНИЕ … 3 5.1 СОПРОТИВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ … 3
Сетевые реакторы и приводы переменного тока
Сетевые реакторы и приводы переменного тока Rockwell Automation Mequon Wisconsin Довольно часто линейные и нагрузочные реакторы устанавливаются на приводы переменного тока без четкого понимания того, почему и каковы положительные и отрицательные последствия
Лабораторная работа 1: Цифровой осциллограф.
PHYSICS 220 Лаборатория физической электроники 1. Цифровой осциллограф. Цель: познакомиться с осциллографом, широко распространенным инструментом для наблюдения и измерения электронных сигналов.Аппарат: Tektronix
Модуль 11: Наведенные выбросы.
Модуль 11: Кондуктивная эмиссия 11.1 Обзор Термин кондуктивная эмиссия относится к механизму, который позволяет создавать электромагнитную энергию в электронном устройстве и связывать его с его шнуром питания переменного тока.
Германиевый диод AM Радио
Германиевый диод AM Radio LAB 3 3.1 Введение В этом лабораторном упражнении вы создадите радио AM (средневолновое) на основе германиевых диодов. В самых ранних радиоприемниках использовались простые схемы диодных детекторов. Диоды
ЛАБОРАТОРИЯ 12: АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ
A. ВВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРИЯ 12: АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ. После знакомства с операционными усилителями на прошлой неделе мы будем использовать их для создания активных фильтров. Б. О ФИЛЬТРАХ Электрический фильтр — это частотно-селективная схема, разработанная
УСИЛИТЕЛИ ОПЕРАЦИОННЫЕ.о / п
ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 1. Если входной сигнал схемы, показанной на рисунке, является синусоидальной волной, на выходе будет i / p o / p a. Полуволновая выпрямленная синусоида b. Полноволновая выпрямленная синусоида c. Треугольная волна d. A
Изменения PN532_Breakout board
Изменения PN532_Breakout board Документ: Изменения PN532_Breakout board Департамент / факультет: TechnoCentrum — Radboud University Nijmegen Контактное лицо: Рене Хабракен Дата: 17 мая 2011 г. Док.Версия: 1.0 Содержание
Электронный учебник WorkBench
Учебное пособие по Electronic WorkBench Введение Electronic WorkBench (EWB) — это пакет моделирования электронных схем. Это позволяет проектировать и анализировать схемы без использования макетов, реальных компонентов
Основы сигнатурного анализа
Основы сигнатурного анализа Углубленный обзор тестирования при отключении питания с использованием аналогового сигнатурного анализа www.huntron.com 1 www.huntron.com 2 Содержание РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ … 7 НАЗНАЧЕНИЕ …
Коллекция схем операционных усилителей
Сборник схем операционных усилителей Примечание: National Semiconductor рекомендует заменять согласованные пары 2N2920 и 2N3728 на LM394 во всех схемах применения. Раздел 1 Основные схемы Разница в инвертирующем усилителе
CMOS, семейство идеальной логики
КМОП, идеальное логическое семейство ВВЕДЕНИЕ Давайте поговорим о характеристиках идеального логического семейства.Он не должен рассеивать мощность, иметь нулевую задержку распространения, контролируемое время нарастания и спада и иметь
css Custom Silicon Solutions, Inc.
css Custom Silicon Solutions, Inc. CSS555 (C) CSS555 / ОПИСАНИЕ ЧАСТИ CSS555 — это микропитательная версия популярной микросхемы таймера 555. Он совместим со стандартным таймером 555 и имеет
Карта контента для карьеры и технологий
Content Strand: Applied Academics CT-ET1-1 анализ электронного A.Дроби и десятичные дроби B. Степени десяти и инженерные обозначения C. Решения задач на основе формул D. Степени и корни E. Линейные уравнения
Последовательные и параллельные схемы
Постоянный ток (DC) Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда. Термин DC используется для обозначения энергосистем, которые используют постоянное (не меняющееся со временем) среднее (среднее)
Положительная обратная связь и осцилляторы
Physics 3330 Эксперимент № 6 Осень 1999 г. Положительная обратная связь и осцилляторы Цель В этом эксперименте мы изучим, как спонтанные колебания могут быть вызваны положительной обратной связью.Вы построите активный
Основы цифровых технологий
Основы цифровых технологий Десятое издание Глава 1 Флойда, 2009 г., Pearson Education, Upper 2008 Pearson Saddle River, Education NJ 07458. Все права защищены. Аналоговые величины Наиболее естественные величины, которые мы видим
Прецизионные диодные выпрямители
Кеннет А.Kuhn 21 марта 2013 г. Прецизионные полуволновые выпрямители Операционный усилитель можно использовать для линеаризации нелинейной функции, например передаточной функции полупроводникового диода. Классический
5B5B Базовая схема RC-генератора
5B5B Базовая схема RC-генератора RC-генератор, также называемый генератором с фазовым сдвигом, вырабатывает выходной синусоидальный сигнал с использованием регенеративной обратной связи от комбинации резистор-конденсатор.
Операционные усилители
Модуль 6 Усилители Операционные усилители Идеальный усилитель Что вы узнаете в Модуле 6. Раздел 6.0. Введение в операционные усилители. Понять концепцию идеального усилителя и необходимость
Синтезатор частоты с ФАПЧ
АНАЛОГОВАЯ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ЛАБОРАТОРНОЕ УПРАЖНЕНИЕ 4 Лабораторная работа 4: Синтезатор частоты с ФАПЧ 1.1 Цель Цели этого лабораторного упражнения: — Проверить поведение А и всей ФАПЧ — Найти захват
