Линейный стабилизатор напряжения: принцип работы, виды и применение

alexxlabРазное
Что такое линейный стабилизатор напряжения. Как работает линейный стабилизатор. Какие бывают виды линейных стабилизаторов. Где применяются линейные стабилизаторы напряжения. Каковы преимущества и недостатки линейных стабилизаторов.

Содержание

Что такое линейный стабилизатор напряжения и как он работает

Линейный стабилизатор напряжения — это электронное устройство, предназначенное для поддержания постоянного напряжения на выходе при изменениях входного напряжения или нагрузки. Он работает в линейном режиме, то есть непрерывно регулирует падение напряжения на проходном элементе.

Принцип работы линейного стабилизатора основан на использовании отрицательной обратной связи. Выходное напряжение сравнивается с опорным, и в зависимости от разницы между ними изменяется сопротивление регулирующего элемента, обычно транзистора. Это позволяет компенсировать колебания входного напряжения и поддерживать стабильное выходное напряжение.

Основные компоненты линейного стабилизатора:

  • Источник опорного напряжения
  • Схема сравнения
  • Усилитель ошибки
  • Регулирующий элемент (транзистор)
  • Делитель напряжения в цепи обратной связи

Виды линейных стабилизаторов напряжения

Существует несколько основных видов линейных стабилизаторов напряжения:


1. Параметрические стабилизаторы

Простейший вид стабилизаторов, использующий нелинейные вольт-амперные характеристики полупроводниковых приборов, например, стабилитронов. Они имеют низкий КПД и применяются в основном в маломощных устройствах.

2. Компенсационные стабилизаторы

Более сложные и эффективные устройства, использующие принцип отрицательной обратной связи. Они делятся на:

  • Последовательные — регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой
  • Параллельные — регулирующий элемент подключен параллельно нагрузке

3. Интегральные стабилизаторы

Современные компактные устройства, выполненные в виде микросхем. Они могут быть с фиксированным или регулируемым выходным напряжением.

Применение линейных стабилизаторов напряжения

Линейные стабилизаторы напряжения широко применяются в различных областях электроники и электротехники:

  • Источники питания электронных устройств
  • Зарядные устройства для мобильных телефонов и ноутбуков
  • Автомобильная электроника
  • Бытовая техника
  • Промышленное оборудование
  • Измерительные приборы

Особенно востребованы линейные стабилизаторы в устройствах, требующих высокой точности и стабильности напряжения питания, например, в аудиотехнике высокого класса.


Преимущества и недостатки линейных стабилизаторов

Линейные стабилизаторы напряжения имеют ряд преимуществ и недостатков, которые определяют области их применения.

Преимущества:

  • Простота конструкции
  • Низкий уровень шумов и пульсаций на выходе
  • Высокая скорость реакции на изменения входного напряжения
  • Отсутствие высокочастотных помех
  • Невысокая стоимость для маломощных устройств

Недостатки:

  • Низкий КПД, особенно при большой разнице между входным и выходным напряжением
  • Значительное тепловыделение
  • Ограниченная выходная мощность
  • Невозможность повышения напряжения

Как выбрать подходящий линейный стабилизатор напряжения

При выборе линейного стабилизатора напряжения следует учитывать несколько ключевых параметров:

  1. Входное напряжение — диапазон допустимых значений входного напряжения
  2. Выходное напряжение — требуемое стабилизированное напряжение на выходе
  3. Максимальный ток нагрузки — предельный ток, который может обеспечить стабилизатор
  4. Минимальное падение напряжения (dropout voltage) — минимальная разница между входным и выходным напряжением, необходимая для работы стабилизатора
  5. Точность стабилизации — отклонение выходного напряжения от номинального значения
  6. Температурный диапазон работы
  7. Наличие защитных функций (от перегрева, короткого замыкания и т.д.)

Правильный выбор стабилизатора обеспечит надежную работу вашего устройства и оптимальное соотношение цены и качества.


Схемотехника линейных стабилизаторов напряжения

Рассмотрим несколько типовых схем линейных стабилизаторов напряжения:

Простейший параметрический стабилизатор

Состоит из резистора и стабилитрона, подключенных последовательно. Стабилитрон поддерживает постоянное напряжение на выходе за счет своей нелинейной характеристики.

Простой компенсационный стабилизатор на транзисторе

Использует транзистор как регулирующий элемент. Опорное напряжение подается на базу транзистора, а выходное напряжение снимается с эмиттера. Такая схема называется эмиттерным повторителем.

Стабилизатор с операционным усилителем

Более совершенная схема, где операционный усилитель сравнивает выходное напряжение с опорным и управляет регулирующим транзистором. Это обеспечивает лучшую стабильность и точность регулирования.

Интегральный стабилизатор

Современные стабилизаторы часто выполняются в виде интегральных микросхем, содержащих все необходимые компоненты. Это позволяет значительно уменьшить размеры устройства и повысить его надежность.


Особенности эксплуатации линейных стабилизаторов напряжения

При использовании линейных стабилизаторов напряжения важно учитывать следующие аспекты:

  • Тепловой режим — необходимо обеспечить адекватный отвод тепла, особенно при большой разнице между входным и выходным напряжением
  • Входное напряжение — оно должно быть выше выходного на величину минимального падения напряжения стабилизатора
  • Пульсации входного напряжения — чрезмерные пульсации могут ухудшить качество стабилизации
  • Нагрузка — следует соблюдать ограничения по максимальному току нагрузки
  • Защита от короткого замыкания — многие современные стабилизаторы имеют встроенную защиту, но не все

Соблюдение этих правил поможет обеспечить долгую и надежную работу стабилизатора напряжения в вашем устройстве.

Сравнение линейных и импульсных стабилизаторов напряжения

Линейные и импульсные стабилизаторы имеют свои особенности, которые определяют их области применения:

Линейные стабилизаторы:

  • Простая конструкция
  • Низкий уровень шумов и пульсаций
  • Быстрая реакция на изменения нагрузки
  • Низкий КПД
  • Значительное тепловыделение

Импульсные стабилизаторы:

  • Высокий КПД
  • Меньшие габариты и вес
  • Возможность как понижения, так и повышения напряжения
  • Более высокий уровень электромагнитных помех
  • Сложная схемотехника

Выбор между линейным и импульсным стабилизатором зависит от конкретных требований к устройству, таких как эффективность, уровень шумов, стоимость и габариты.



Линейные стабилизаторы напряжения | Основы электроакустики

Линейные стабилизаторы напряжения

 

Выходное напряжение на выходе фильтра обычно имеет значительные пульсации, так как емкости конденсаторов не могут быть выбраны бесконечно большими. Кроме того, выходное напряжение таких схем сильно зависит от колебаний напряжения сети и изменения нагрузки. Для уменьшения влияния этих факторов обычно используют стабилизаторы напряжения.

Стабилизатор напряжения (СН) – это устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Обычно СН представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования напряжения, в которой выходное напряжение поддерживается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению, создаваемому специальным источником опорного напряжения (ИОН). Стабилизаторы такого типа, называемые компенсационными, содержат регулирующий элемент (биполярный или полевой транзистор), включаемый последовательно или параллельно нагрузке. Регулирующий элемент может работать в активном (непрерывном) режиме, в этом случае стабилизатор называется линейным или с непрерывным регулированием, а также в ключевом режиме. В этом случае стабилизатор называется ключевым или импульсным.

Линейные стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные. Параметрические стабилизаторы являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Схема и принцип действия такого стабилизатора рассматривались в главе 4.

Параметрические стабилизаторы применяются в основном для построения источников опорного напряжения (ИОН). Так как стабильность ИОН определяет качество компенсационных стабилизаторов, то к стабилитронам применяются особые требования по стабильности характеристик. Чтобы повысить коэффициент стабилизации, применяют температурно-компенсиро-ванные двух- и трехвыводные стабилитронные интегральные микросхемы. Такие ИМС имеют в своем составе транзисторы, операционные усилители и обладают весьма стабильными характеристиками. На рис.17.2, а показана схема источника опорного напряжения TL431С (отечественный аналог – 142ЕН19). Это недорогой источник опорного напряжения на «программируемом стабилитроне», его схема включения показана на рис.17.2, б.

Рис.17.2. ИМС ИОН (а) и схема ее включения (б)

 

«Стабилитрон» включается, когда управляющее напряжение достигает 2,75 В («стабилитрон» собран из биполярных транзисторов). Этот прибор по управляющему входу потребляет то всего лишь в несколько микроампер и имеет малый температурный коэффициент выходного напряжения. При указанных в схеме параметрах на выходе получается стабилизированное напряжение 10 В.

Компенсационные стабилизаторы (рис.17.3) представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора является ИОН, элемент сравнения и усиления (ЭСУ) и регулирующий элемент (РЭ).

 

Рис.17.3. Структурная схема компенсационного стабилизатора

 

Напряжение на выходе стабилизатора или некоторая часть этого напряжения сравнивается с эталонным напряжением. В зависимости от их соотношения ЭСУ вырабатывает сигнал для РЭ, изменяющий режим его работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.

Чаще всего РЭ включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным. В случае включения РЭ параллельно нагрузке стабилизатор называют параллельным.

Простейшим последовательным стабилизатором (рис.17.4) напряжения является эмиттерный повторитель, база транзистора которого подключена к источнику опорного напряжения. В схеме опорное напряжение получается с помощью параметрического стабилизатора на стабилитроне VD и резисторе R.

 

Рис.17.4. Простейший компенсационный стабилизатор напряжения

 

За чет отрицательной обратной связи по напряжению выходное напряжение стабилизатора устанавливается равным величине UВЫХ = UОПОРН – UБЭ.

Схема работает следующим образом. Возьмем для примера, что входное напряжение увеличилось. В первый момент выходное напряжение также будет увеличиваться, управляющее напряжение транзистора UБЭ = UОПОРН – UВЫХ уменьшается, транзистор подзапирается, сопротивление коллектор-эмиттер его увеличивается, а выходное напряжение уменьшается, компенсируя изменение входного сигнала. В данной схеме транзистор совмещает в себе функции ЭСУ и РЭ. Для улучшения параметров схемы дополнительно включают усилитель сигнала рассогласования (рис.17.5).

 

Рис.17.5. Стабилизатор напряжения с усилителем на ОУ

 

Недостатком таких схем является критичность к короткому замыканию (КЗ) на выходе. В случае короткого замыкания рассеиваемая на транзисторе мощность превысит допустимую и транзистор выйдет из строя. Для защиты схемы от КЗ используется принцип, который поясняется схемой, приведенной на рис. 17.6.

 

 

Рис.17.6. Стабилизатор с защитой от короткого замыкания

Для защиты от КЗ в схему дополнительно введены резистор R3 и транзистор VT2. Если произойдет недопустимое увеличение тока, то падение напряжения на R3 превысит величину, равную приблизительно 0,6 В, транзистор VТ2 откроется и предотвратит дальнейшее увеличение базового тока транзистора VT1.

В настоящее время стабилизаторы напряжения выпускаются в виде интегральных микросхем. Наиболее известная серия отечественных ИМС компенсационных линейных стабилизаторов – серия К142ЕН. В эту серию входят стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением, с регулируемым выходным напряжением и двухполярным и входным и выходным напряжением.

ИМС стабилизаторов имеют всего три внешних вывода (вход, выход и общий) и настраивается изготовителем на нужное фиксированное напряжение. На рис. 17.7 показано, как легко сделать стабилизатор, например на 5 В с применением одной из этих схем.

 

Рис.17.7. Стабилизатор на ИМС К142ЕН5

 

Конденсатор, поставленный параллельно выходу, улучшает переходные процессы и удерживает полное выходное сопротивление на низком уровне при высоких частотах. ИМС стабилизаторов выпускаются в пластмассовых и металлических корпусах, как и транзисторы. На рис. 17.8 приведена схема блока питания с ИМС стабилизатора напряжения.

Рис.17.8. Блок питания на ИМС стабилизатора напряжения

 

В тех случаях, когда через нагрузку необходимо пропускать ток, превышающий предельно допустимые значения интегральных стабилизаторов, микросхему дополняют внешними регулирующими транзисторами (рис.17.9).

ИМС стабилизаторов, как правило, снабжены внутренней защитой от повреждений в случае перегрева или чрезмерного тока нагрузки (ИМС не «сгорает», а выключается). Кроме того, предусмотрена защита прибора при выходе его из области безопасной работы за счет уменьшения предельно возможного выходного тока при увеличении разности входного и выходного напряжений.

 

Рис.17.9. ИМС стабилизатора с внешним транзистором

 

ИМС стабилизаторов дешевы, удобны в использовании, имеют широкую номенклатуру. Такое разнообразие схем дает возможность разработчикам не «изобретать» самостоятельно схемы стабилизаторов, а выбирать готовые по каталогам фирм-производителей.

Основной недостаток линейных СН – малый коэффициент полезного действия. КПД схемы зависит от соотношения входного UВХ и выходного UВЫХ . Для большинства линейных стабилизаторов значение КПД невелико и не превышает 50%, однако известны схемные решения, увеличивающие КПД до 90%. Особенно невыгодно применение линейных СН в случае большой разницы входного и выходного напряжения, отметим также, что все линейные СН являются понижающими, то есть UВЫХ для них всегда ниже UВХ.

 

 

 

Микросхемы / стабилизаторы напряжения — Авелот (ранее aldo-shop.ru)

Главная / Каталог / Радиотовары / Электронные компоненты / Микросхемы / стабилизаторы напряжения

очистить фильтры скрыть фильтры

Цена р.

ОЧИСТИТЬ

  • Вид:

Фильтр

Сортировка

Сортировать по:

По убыванию цены

По возрастанию цены

Наименованию

Популярности

Выбрать магазины

ул. Профсоюзов 14

ул. Профсоюзов 14, цоколь

ул. Телевизорная 1, стр.39

ул. Шахтеров 61 стр. 2

ул. Ярыгинская набережная 19А

ул. 78 Добровольческой бригады 7

Выбрать наличие

Все товары

В наличии

На удаленном складе

  • 21 ₽ В наличии

    микросхема APS2415 (mark S1***), DC/DC регулятор, SOT23-5

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    21 ₽

    Код: 262065

    Купить

  • 27 ₽ В наличии

    микросхема MT3410L (marking AS11D), DC/DC регулятор, SOT23-5

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    27 ₽

    Код: 262070

    Купить

  • 29 ₽ В наличии

    микросхема SY8088AAC (marking LD***), DC/DC регулятор, SOT23-5

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    29 ₽

    Код: 262072

    Купить

  • 55 ₽ В наличии

    микросхема TLV62569DBV (marking 14AF), DC/DC регулятор, SOT23

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 3

    55 ₽

    Код: 262210

    Купить

  • 55 ₽ В наличии

    микросхема TLV62568DBV (marking 14VF), DC/DC регулятор, SOT23

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 3

    55 ₽

    Код: 262211

    Купить

  • 140 ₽ В наличии

    микросхема TOP222YN, ШИМ-контроллер, 100кГц, 25Вт, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 7

    140 ₽

    Код: 262372

    Купить

  • 20 ₽ В наличии

    микросхема L78M12, линейный стабилизатор напряжения, +12В, 0.
    5А, TO252 DPak

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    20 ₽

    Код: 263197

    Купить

  • 20 ₽ В наличии

    микросхема L78M06, линейный стабилизатор напряжения, +6В, 0.
    5А, TO252 DPak

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    20 ₽

    Код: 263198

    Купить

  • 20 ₽ В наличии

    микросхема L78M08, линейный стабилизатор напряжения, +8В, 0.
    5А, TO252 DPak

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    20 ₽

    Код: 263199

    Купить

  • 85 ₽ В наличии

    микросхема LM4040CIM3-2.
    5, источник опорного напряжения, SOT23

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 4

    85 ₽

    Код: 277336

    Купить

  • 10 ₽ В наличии

    микросхема L79L09CT, линейный стабилизатор напряжения, -9В, 0.
    1А, TO92

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    10 ₽

    Код: 293178

    Купить

  • 25 ₽ В наличии

    микросхема AMS1117-1.
    8, линейный стабилизатор напряжения LDO, +1.8В, 0.8А, SOT223

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    25 ₽

    Код: 299180

    Купить

  • 30 ₽ В наличии

    микросхема L78L33ABUTR, линейный стабилизатор напряжения, +3.
    3В, 0.1А, SOT89

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 2

    30 ₽

    Код: 299502

    Купить

  • 45 ₽ В наличии

    микросхема L7805ABD2T-TR, линейный стабилизатор напряжения, +5В, 1.
    5А, TO263 D2Pak

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 2

    45 ₽

    Код: 299503

    Купить

  • 80 ₽ В наличии

    микросхема KF50BDT-TR, линейный стабилизатор напряжения LDO, +5В, 0.
    5А, TO252 DPak

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 4

    80 ₽

    Код: 299504

    Купить

  • 20 ₽ В наличии

    микросхема L78M09, линейный стабилизатор напряжения, +9В, 0.
    5А, TO252 DPak

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    20 ₽

    Код: 300012

    Купить

  • 20 ₽ В наличии

    микросхема L78M15, линейный стабилизатор напряжения, +15В, 0.
    5А, TO252 DPak

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    20 ₽

    Код: 300013

    Купить

  • 190 ₽ В наличии

    Микросхема TOP258YN, ШИМ-контроллер, 132кГц, 195Вт, TO220-7

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 10

    190 ₽

    Код: 311296

    Купить

  • 390 ₽ В наличии

    микросхема TOP245YN, ШИМ-контроллер, 132кГц, 85Вт, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 20

    390 ₽

    Код: 314383

    Купить

  • 50 ₽ В наличии

    микросхема LD3985M33R, DC/DC регулятор, In 2.5.
    .6V, Out 3.3V, 150мА, SOT23-5

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 3

    50 ₽

    Код: 320700

    Купить

  • 9 ₽ В наличии

    микросхема L78L08, линейный стабилизатор напряжения, +8В, 0.
    1А, TO92

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    9 ₽

    Код: 500904

    Купить

  • 9 ₽ В наличии

    микросхема L78L09, линейный стабилизатор напряжения, +9В, 0.
    1А, TO92

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    9 ₽

    Код: 500905

    Купить

  • 9 ₽ В наличии

    микросхема L78L15, линейный стабилизатор напряжения, +15В, 0.
    1А, TO92

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    9 ₽

    Код: 500907

    Купить

  • 20 ₽ В наличии

    микросхема L7818CV, линейный стабилизатор напряжения, +18В, 1.
    5А, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    20 ₽

    Код: 500911

    Купить

  • 25 ₽ В наличии

    микросхема L7824CV, линейный стабилизатор напряжения, +24В, 1.
    5А, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    25 ₽

    Код: 500912

    Купить

  • 25 ₽ В наличии

    микросхема L7905CV, линейный стабилизатор напряжения, -5В, 1.
    5А, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    25 ₽

    Код: 500913

    Купить

  • 25 ₽ В наличии

    микросхема L7912CV, линейный стабилизатор напряжения, -12В, 1.
    5А, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    25 ₽

    Код: 500914

    Купить

  • 15 ₽ В наличии

    микросхема L78L12, линейный стабилизатор напряжения, +12В, 0.
    1А, TO92

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    15 ₽

    Код: 505873

    Купить

  • 9 ₽ В наличии

    микросхема L78L05, линейный стабилизатор напряжения, +5В, 0.
    1А, TO92

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    9 ₽

    Код: 511622

    Купить

  • 25 ₽ В наличии

    микросхема L7806CV, линейный стабилизатор напряжения, +6В, 1.
    5А, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    25 ₽

    Код: 511946

    Купить

  • 25 ₽ В наличии

    микросхема L7808CV, линейный стабилизатор напряжения, +8В, 1.
    5А, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    25 ₽

    Код: 511947

    Купить

  • 25 ₽ В наличии

    микросхема L7809CV, линейный стабилизатор напряжения, +9В, 1.
    5А, TO220

    Наличие: в 1 магазине

    закрыть

    Наличие в магазинах:
    • ул. Профсоюзов 14
    • ул. Профсоюзов 14, цоколь
    • ул. Телевизорная 1, стр.39
    • ул. Шахтеров 61 стр. 2
    • ул. Ярыгинская набережная 19А
    • ул. 78 Добровольческой бригады 7

    Бонусы: 1

    25 ₽

    Код: 511948

    Купить

Показать еще 32 товара

закрыть

Как оформить заказ на сайте?

  • 1

    Выберите интересующий вас товар и нажмите кнопку купить.

  • 2

    Зайдите в корзину, нажмите «Оформить заказ».

  • 3

    Введите свои регистрационные данные.

  • 4

    Далее выберите способ доставки.

  • 5

    Выберите удобную для вас форму оплаты, нажмите «Далее».

  • 6

    Ваш заказ принят, дождитесь звонка менеджера для подтверждения заказа.

Схемы и онлайн расчёт элементов регулируемых стабилизаторов напряжения

Это нужно знать

Весь перечень знаний находится на этой странице

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

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

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

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

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

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

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

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

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ ЛИНЕЙНОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

  Выбор схемы стабилизатора   Рис.1 а)  Рис.1 б)  Рис.1 в)
  Входное напряжение Uвх (В)
  Выходное напряжение Uвых (В)
  Макс. выходной ток Iн (мА)
  Мин. ток стабилизации стабилитрона (мА)
  β транзистора (в схемах б) и в))
  
  Сопротивление R1 (кОм) (не более)
  Ток через стабилитрон без нагрузки (мА)
  Напряжение стабилизации стабилитрона (В)
  Номинал потенциометра Rп (для схемы в)) (кОм)

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

Рис.2 Схемы компенсационных линейных стабилизаторов напряжения

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

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

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


Рис.3

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

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

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

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

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОСХЕМ — СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

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

  Выбор микросхемы стабилизатора

   КР142ЕН11  КР142ЕН12  КР142ЕН18  КР142ЕН22  КР142ЕН22А  КР142ЕН22Б, В  LT137A  LT337A  LT1083  LT1084  LT1085  LM117  LM137  LM217  LM317B, D, H, K, P, T  LM317LZ, LM  LM317MD  LM337T  LM337LZ  LM338T, K  LM350  TL783
  Выходное напряжение Uвых (В)
  
  Сопротивление R1 (Ом)
  Сопротивление R2 (Ом)
  Максимально допустимое входное напряжение (В)  
  Максимальный ток нагрузки (А)
  Комментарии при ошибке ввода

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

Отдельно хочу остановиться на МИКРОМОЩНЫХ СТАБИЛИЗАТОРАХ С МАЛЫМ СОБСТВЕННЫМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ.

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

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


Рис.2

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

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

 
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved

Линейные регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

Линейные регуляторы и регуляторы с малым падением напряжения (LDO) — это простой и недорогой способ обеспечить регулируемое выходное напряжение, которое питается от более высокого входного напряжения в различных приложениях. Наш обширный ассортимент поможет вам справиться практически с любой задачей проектирования регуляторов, от питания чувствительных аналоговых систем до продления срока службы батарей. Наши решения включают в себя первый в отрасли интеллектуальный линейный стабилизатор переменного/постоянного тока, а также множество функций, таких как низкий уровень шума, широкий диапазон входного напряжения (В IN ), небольшой размер корпуса и низкий ток покоя (I Q ).

Выбор по входному напряжению

Выберите рекомендуемые LDO

Новые продукты

параметрический фильтр Посмотреть все продукты

ТПС7А43 НОВЫЙ

ТПС7А43 АКТИВНЫЙ

50 мА, 85 В, сверхнизкий IQ, двойной стабилизатор напряжения с малым падением напряжения, обеспечивающий высокую мощность и точность

Прибл. цена (USD) 1ку | 1,37

LP5912-EP НОВЫЙ

LP5912-EP АКТИВНЫЙ

Усовершенствованный продукт, 500 мА, малошумящий, низкий IQ, регулятор с малым падением напряжения и защитой от обратного тока

Прибл. цена (USD) 1ку | 3,49

ТПС7А74 НОВЫЙ

ТПС7А74 АКТИВНЫЙ

1,5-амперный линейный стабилизатор с малым падением напряжения (LDO) и программируемым плавным пуском

Прибл. цена (USD) 1ку | 0,5

ТПС7А16А НОВЫЙ

ТПС7А16А АКТИВНЫЙ

100 мА, 60 В, ток покоя 5 мкА, стабилизатор напряжения с малым падением напряжения (LDO) с питанием и включением

Прибл. цена (USD) 1ку | 0,99

ТПС7А57 НОВЫЙ

ТПС7А57 АКТИВНЫЙ

5-А, малошумящий, высокоточный регулятор напряжения с малым падением напряжения (LDO) с низким входным напряжением

Прибл. цена (USD) 1ку | 5,5

ТПС7А15 НОВЫЙ

ТПС7А15 АКТИВНЫЙ

400 мА, низкое входное и выходное напряжение, регулятор напряжения со сверхмалым падением напряжения (LDO)

Прибл. цена (USD) 1ку | 0,22

Технические ресурсы

Электронная книга

Электронная книга

Основы LDO (версия A)

Прочтите об основах работы с LDO, включая отсев, рассеивание тепла, I Q , PSRR и шумовые характеристики. Узнайте, как предотвратить обратный ток и почему емкость конденсатора не равна его емкости.

документ-pdfAcrobat ПДФ

Руководство по выбору

Руководство по выбору

Регуляторы с малым падением напряжения Краткое справочное руководство (версия P)

В этом кратком справочном руководстве вы найдете наши самые популярные LDO и линейные регуляторы напряжения для любого применения, включая промышленное, автомобильное, персональную электронику и коммуникационное оборудование. .

документ-pdfAcrobat ПДФ

Примечание по применению

Замечания по применению

Тематический указатель замечаний по применению TI LDO (Rev. F)

Коллекция наших замечаний по применению LDO, разбитых по темам, с краткими аннотациями по каждой из них, чтобы помочь вам быстро найти наиболее важную информацию о приложении.

документ-pdfAcrobat PDF

Ресурсы для проектирования и разработки

Инструмент моделирования

PSpice® for TI инструмент проектирования и моделирования

PSpice® for TI — это среда проектирования и моделирования, помогающая оценить функциональность аналоговых схем. В этом полнофункциональном пакете для проектирования и моделирования используется модуль аналогового анализа от Cadence®. Доступный бесплатно PSpice для TI включает в себя одну из крупнейших библиотек моделей в (…)

Оценочная плата

Универсальный модуль оценки линейного стабилизатора напряжения LDO для корпусов DBV, DRB, DRV и DQN

Оценочный модуль MULTIPKGLDOEVM-823 (EVM) помогает оценить работу и производительность нескольких распространенных комплектов линейных регуляторов для возможного использования в схемных приложениях. Эта конкретная конфигурация EVM имеет посадочное место DRB, DRV, DQN и DBV, которое вы можете паять, и (…)

Оценочная плата

Универсальный модуль оценки линейных стабилизаторов напряжения LDO для корпусов DCY, DDA и KVU

Многокомпонентный оценочный модуль с низким падением напряжения (LDO) MLTLDO2EVM-037 (EVM) позволяет инженерам-проектировщикам оценить работу и производительность нескольких распространенных блоков линейных регуляторов для возможного использования в своих собственных схемах. Эта конфигурация EVM содержит DDA, 3-контактный и 5-контактный КВУ, (…)

Что такое линейный регулятор (регулятор LDO)? | Дизайн поддерживает

Основные сведения об ИС управления питанием, том. 2:

Линейный регулятор LDO-регулятор Фиксированное напряжение Выходной ток Выходной драйвер Резистор обратной связи Опорное напряжение Усилитель ошибки
Цепь отрицательной обратной связи Падение напряжения

Введение

В предыдущем томе этой серии мы кратко объяснили вам, где и как в мире используются ИС управления питанием. На этой странице мы расскажем об одном типе регулятора напряжения, называемом линейным регулятором.

Вы помните, что существует два типа регуляторов напряжения: линейный и импульсный?
Регуляторы линейного типа можно далее разделить на два типа: последовательный тип, в котором транзистор вставляется в качестве переменного резистора последовательно между входом и нагрузкой *1 , и шунтирующий тип, в котором транзистор вставляется параллельно с нагрузка. В этой лекции мы сосредоточимся исключительно на линейном регуляторе последовательного типа, так как этот тип используется чаще, чем шунтирующий, применение которого весьма ограничено. Теперь приступим.

Содержимое

  • Линейные регуляторы
  • Структура схемы линейного регулятора
  • Работа линейных регуляторов
  • Регуляторы LDO
  • Падение напряжения и выходного тока
  • Заключение

Линейные регуляторы

Простейшие регуляторы называются 3-контактными регуляторами, которые выдают стабильное фиксированное напряжение, просто вставляя входной конденсатор (CIN) между контактами VIN и GND и выходной конденсатор (COUT) между VOUT и контакты заземления.
Тогда как эти регуляторы могут выдавать стабильное фиксированное напряжение?

Мы опишем, какие компоненты содержат линейные регуляторы и как они выдают фиксированное напряжение.
На рисунке 1 ниже показана краткая иллюстрация структуры схемы линейного регулятора.

Схема управления контролирует Vout и регулирует значение сопротивления переменного резистора так, чтобы линейный регулятор мог генерировать фиксированное выходное напряжение.

Рис. 1. Упрощенная внутренняя структура линейного регулятора

На рисунке показано, что схема управления контролирует выходное напряжение и регулирует значение сопротивления переменного резистора, чтобы ИС могла выводить установленное фиксированное напряжение. Например, если входное напряжение (VIN) фиксировано, линейный регулятор может поддерживать стабильное выходное напряжение, поддерживая фиксированное соотношение между значением переменного сопротивления и значением сопротивления нагрузки в соответствии со скоростью изменения значения сопротивления нагрузки. Входное напряжение делится на два резистора, поэтому линейные стабилизаторы генерируют более низкое выходное напряжение, чем их входное напряжение. Разница между более высоким входным напряжением и более низким выходным напряжением будет выделять тепло, которое называется отходящим теплом. Ток, протекающий внутри нагрузочного резистора, поступает на переменный резистор, где потребляется электроэнергия с выделением некоторого количества тепла.

Эти взаимосвязи показаны на рис. 2. Например, в случае тока нагрузки 100 мА регулятор на входе 5 В и на выходе 2 В потребляет 0,3 Вт из 0,5 Вт входной электроэнергии внутри в виде тепла.

Линейный регулятор потребляет часть входной мощности и преобразует ее в тепло для создания фиксированного выходного напряжения.

Рис. 2. Изображение работы линейного регулятора

Структура схемы линейного регулятора

Линейные регуляторы состоят из четырех основных компонентов: выходного управляющего транзистора, блока опорного напряжения, резистора обратной связи и усилителя ошибки. На рис. 3 показана базовая структура типичного линейного регулятора.

Рис. 3. Базовая структура линейного регулятора

Роли каждого компонента следующие:

1. Транзистор выходного драйвера

Рис. 3 представляет собой пример линейного регулятора, построенного на МОП-транзисторе. Этот транзистор эквивалентен переменному резистору, показанному на рисунке 1.

Как показано на рисунке 2, где ток нагрузки и входной ток равны 100 мА, вывод VIN подает весь ток, протекающий через управляющий транзистор и вывод VOUT. к нагрузке. Линейные регуляторы поддерживают фиксированное выходное напряжение, регулируя сопротивление управляющего транзистора с помощью схемы управления (показанной на рисунке 1), состоящей из резистора обратной связи, блока опорного напряжения и усилителя ошибки.

2. Резистор обратной связи

Резистор обратной связи (RFB) назван в честь его роли в делении выходного напряжения с помощью двух резисторов (R1 и R2) и возвращении разделенного напряжения в усилитель ошибки. Разделенное напряжение называется напряжением обратной связи (VFB). Нижний индекс «FB» представляет собой обратную связь. Резистор обратной связи определяет фиксированный уровень выходного напряжения линейного регулятора, а уровень выходного напряжения определяется отношением сопротивлений R1 и R2.

Диапазон выходного напряжения определяется продуктами, и в пределах указанного диапазона выходное напряжение может быть получено путем регулировки с помощью лазерной подгонки отношения сопротивлений R1 и R2 каждого кристалла пластины на всей пластине, изготовленной в процессе производства.

Кроме того, некоторые линейные регуляторы имеют вывод VFB для подключения оптимального внешнего резистора обратной связи, что позволяет пользователям гибко устанавливать выходное напряжение.

3. Блок опорного напряжения

Существует несколько методов создания блока опорного напряжения, и большинство из них обеспечивает уровень выходного напряжения около 1 В.

Традиционный метод, используемый для единицы эталонного напряжения, называется эталоном ширины запрещенной зоны (BGR). Хотя этот метод имеет хорошие характеристики, его ток питания и структура схемы обычно больше, поскольку в нем используется напряжение между базой и эмиттером биполярного транзистора. 1,25 В — обычно используемый уровень выходного напряжения для BGR.

Вместо BGR в большем количестве электронного оборудования используется блок опорного напряжения на основе CMOS. Эталонный блок на основе КМОП использует разницу между пороговыми напряжениями двух МОП-транзисторов в качестве опорного напряжения. Он имеет небольшой размер схемы и чрезвычайно низкий ток питания. Его уровень выходного напряжения составляет примерно от 0,6 до 1,0 В. Он изображен на рисунке 3 символом батареи.

Блоки опорного напряжения могут поддерживать определенный уровень напряжения, несмотря на колебания входного напряжения или изменения температуры окружающей среды. Благодаря блоку опорного напряжения, поддерживающему определенный уровень опорного напряжения, линейные регуляторы могут выдавать фиксированное напряжение.

4. Усилитель ошибки

Усилитель ошибки — это разновидность операционного усилителя, который усиливает разность напряжений между двумя входными клеммами (положительной и отрицательной) и выдает усиленное напряжение.

Внутри линейного регулятора положительный вывод получает напряжение обратной связи, а отрицательный вывод получает опорное напряжение. Ошибка между двумя напряжениями усиливается внутри операционного усилителя, и усиленное напряжение выводится на переменный резистор. Вот почему компонент называется усилителем ошибки.

Таким образом, линейные регуляторы включают цепь отрицательной обратной связи, которая состоит из четырех компонентов, упомянутых выше, и обеспечивают постоянное выходное напряжение за счет управления отрицательной обратной связью *2 . Управление с отрицательной обратной связью сравнивает напряжение обратной связи с опорным напряжением и регулирует сопротивление транзистора выходного драйвера так, чтобы разница стала равной нулю.

Соответственно, в нормальном состоянии VREF и VFB остаются равными.

Связь может быть представлена ​​следующим уравнением:

VFB = VREF … [1]
VFB = VOUT × R2 / (R1 + R2) … [2]

Включить уравнение [1] для VFB в уравнение [2]:

VREF = VOUT × R2 / (R1 + R2) … [3]

∴ VOUT = VREF × (R1 + R2) / R2

Это уравнение не учитывает ни входное напряжение, ни ток нагрузки (сопротивление нагрузки). ). Это означает, что выходное напряжение определяется просто опорным напряжением и отношением сопротивлений напряжения обратной связи в нормальном состоянии.
Согласно этому уравнению также можно сказать, что опорное напряжение (VREF) является ключевым компонентом, определяющим характеристики линейного регулятора.
Также не имеет значения вариабельность значений сопротивлений, т.к. выходное напряжение определяется отношением сопротивлений R1 и R2. Поскольку резисторы изготавливаются и размещаются на довольно малой площади внутри полупроводниковой микросхемы, соотношение сопротивлений становится очень точным.

Тогда как линейные регуляторы управляют сопротивлением управляющего транзистора, чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение, даже когда ток нагрузки (сопротивление нагрузки) или входное напряжение колеблются?

Механизм можно объяснить с точки зрения сопротивления выходного драйвера во включенном состоянии и коэффициента сопротивления выходной нагрузки.
Возьмем пример линейного регулятора, технические характеристики которого следующие: опорное напряжение 1 В, одинаковое сопротивление между R1 и R2 и выходное напряжение 2 В. В случае входа 5 В и тока нагрузки 200 Ом. Ом, регулятор регулирует сопротивление своего выходного драйвера до 300 Ом. Другими словами, регулятор управляет соотношением между сопротивлением включения драйвера и сопротивлением нагрузки, чтобы разделить выходное напряжение на 3:2.

  • Случай колебания тока нагрузки

    Как насчет случая, когда сопротивление нагрузки изменяется с 200 до 20 Ом? Регулятор регулирует сопротивление выходного драйвера в диапазоне от 300 Ом до 30 Ом, чтобы поддерживать соотношение сопротивлений на уровне 3:2 и выдавать предварительно установленное напряжение 2 В.

  • Случай колебаний входного напряжения

    Тогда как насчет случая, когда входное напряжение изменяется с 5 В до 4 В? Выходное напряжение станет равным 1,6 В, если будет сохранено исходное отношение сопротивлений. Чтобы поддерживать стабильные 2 В, регулятор регулирует не только сопротивление выходного драйвера от 300 Ом до 200 Ом, но и соотношение сопротивлений от 3:2 до 1:1.

Как показано выше, линейные стабилизаторы могут обеспечивать стабильное выходное напряжение даже при колебаниях тока нагрузки или входного напряжения. Уровень выходной стабильности определяется как линейным регулированием, так и регулированием нагрузки. Ниже подробное объяснение.

Линейное регулирование (ΔV OUT /ΔV IN ): макс. 0,2%/В (V SET + 0,5 В < V IN < 5 В)

Регулирование нагрузки (ΔV OUT /ΔI OUT ): ±40 мВ (1,5 В ≤ I OUT ≤ 100 мА)

Работа линейных регуляторов

В соответствии с рисунком 4 проверим схему внутренней работы линейного регулятора при изменении сопротивления его выходной нагрузки.

Работа линейного регулятора при колебаниях нагрузки

Рис. 4. Работа линейного регулятора при колебаниях тока нагрузки

По мере уменьшения сопротивления нагрузки и увеличения тока нагрузки выходное напряжение и напряжение обратной связи уменьшаются одновременно. Выходное напряжение усилителя ошибки также уменьшается по мере того, как напряжение обратной связи становится ниже опорного напряжения, что в результате снижает сопротивление драйвера во включенном состоянии. Уменьшение сопротивления выходного драйвера в открытом состоянии в соответствии с увеличением тока нагрузки, следовательно, приводит к тому, что выходное напряжение восстанавливает свое заданное значение. При возвращении выходного напряжения к заданному значению напряжение обратной связи совпадает с опорным напряжением.

Наоборот, уменьшение тока нагрузки увеличивает выходное напряжение усилителя ошибки и сопротивления включения драйвера, поскольку повышается выходное напряжение и напряжение обратной связи. Увеличение сопротивления включения драйвера в соответствии с уменьшением тока нагрузки приводит к тому, что выходное напряжение возвращается к заданному значению.

LDO-регуляторы

Кстати, некоторые линейные регуляторы относятся к LDO-регуляторам. LDO — это сокращение от Low DropOut. Что означает «низкий отсев»?

Рисунок 5. Что означает «LDO»?

Спецификация линейного регулятора определяется как падение напряжения (VDIF). Падение напряжения относится к минимальной разнице между входным и выходным напряжениями, необходимой для того, чтобы линейные регуляторы генерировали заданное выходное напряжение в пределах допустимого диапазона *3 . Линейные стабилизаторы не смогут поддерживать установленное выходное напряжение, и выходное напряжение упадет, когда разница между входным и выходным напряжениями станет меньше, чем падение напряжения.

Возьмем в качестве примера линейный регулятор, получающий электричество от батареи. Если входное напряжение линейного регулятора превышает сумму установленного выходного напряжения и напряжения падения, регулятор может обеспечить стабильное выходное напряжение. Соответственно, чем меньше падение напряжения линейного регулятора, тем дольше становится время работы батареи.

Тогда как насчет линейного регулятора, напряжение источника которого подается от преобразователя постоянного тока? Преобразователь постоянного тока настроен на выходное напряжение, немного превышающее сумму выходного напряжения и напряжения падения линейного регулятора. В этом случае, по сравнению с использованием линейного стабилизатора с падением напряжения 0,4 В, регулятор с падением напряжения 0,2 В может вдвое уменьшить потери мощности. Короче говоря, использование регулятора с низким падением напряжения может снизить потери мощности.

Помните, что замена линейного стабилизатора на стабилизатор с падением напряжения 0,2 В не может снизить потери мощности без регулировки установленного выходного напряжения преобразователя постоянного тока в постоянный.
Это преимущество отличает линейные стабилизаторы от регуляторов с малым падением напряжения или просто стабилизаторы LDO. Однако стандартного определения LDO не существует, поэтому оно отличается от компании к компании. Поэтому во многих случаях LDO используется как краткое обозначение любых линейных регуляторов.

Напряжение отпускания и выходной ток

Случай 3,0 В выходного LDO с максимальным напряжением отпускания 0,23 В (Iвых = 150 мА)

Рисунок 6. Изображение напряжения отпускания и выходного тока состояние выхода. Например, на рис. 6 показано падение напряжения при выходном токе 150 мА. Как было сказано выше, драйверный транзистор представляет собой разновидность переменного резистора. Затем давайте подумаем о соотношении между падением напряжения и выходным током по закону Ома, рассматривая драйвер как резистор.

В этом примере минимальное значение падения напряжения составляет 0,23 В, а состояние выходного тока в этот момент составляет 0,15 А. По закону Ома сопротивление драйвера рассчитывается следующим образом:

R = V/I = 0,23/0,15 = 1,53 Ом

Этот расчет предполагает минимальное сопротивление драйвера LDO-регулятора.
Далее, исходя из этого сопротивления, рассчитаем допустимый выходной ток при разнице входного и выходного напряжения 0,1 В.

I = V/R = 0,1/1,53 = 0,0652 А

Результат расчета показывает, что для поддержания выходного напряжения 3,0 В при входном напряжении 3,1 В выходной ток этого LDO-регулятора должен быть ниже 65 мА. Это также означает, что если этот LDO-регулятор выдает 150 мА при входном напряжении 3,1 В, выходное напряжение будет 2,87 В. Это приведет к тому, что выходное напряжение будет ниже входного на 0,23 В, а установленное выходное напряжение на 0,13 В.

Рисунок 7 иллюстрирует зависимость между входным и выходным напряжением в виде графика.

Рисунок 7. Зависимость между падением напряжения и выходным током

В соответствии с приведенным выше расчетом, параллельное подключение транзистора драйвера может сделать этот LDO-регулятор выходным током 150 мА при 3,1 В, так как он может уменьшить вдвое сопротивление драйвера в открытом состоянии и удвоить выходной ток.
Однако, как видно из рисунка 8, фотографии схемы LDO-регулятора, большую часть площади микросхемы занимает драйвер.
Чтобы удвоить выходной ток или уменьшить вдвое падение напряжения, потребуется уменьшить сопротивление. Этого можно добиться, соорудив два транзистора драйвера параллельно в этом ограниченном пространстве.
Параллельное построение двух драйверов означает удвоение площади драйвера и площади чипа, что приводит к увеличению цены. Должен быть баланс между спецификациями регулятора и ценой.

Рис. 8. Фотография микросхемы регулятора LDO общего назначения

Заключение

В этой лекции мы объяснили механизм того, как линейный регулятор поддерживает стабильное выходное напряжение независимо от входного напряжения или колебаний тока нагрузки.
Таким образом, линейный регулятор контролирует выходное напряжение и поддерживает стабильное выходное напряжение с помощью цепи отрицательной обратной связи, которая регулирует внутреннее сопротивление драйвера во включенном состоянии. Этот механизм позволяет линейному регулятору выдавать стабильное выходное напряжение, даже когда колебания входного напряжения или тока нагрузки вызывают разрыв между выходным напряжением и заданным напряжением.
Кроме того, мы представили некоторые характеристики, которые показывают стабильность выхода линейного регулятора, такие как регулировка входа, регулировка нагрузки и падение напряжения, которые необходимы для поддержания стабильного выходного напряжения.
Эти спецификации не зависят от времени.
Далее мы объясним характеристики, зависящие от времени, ограничение рассеиваемой мощности для обеспечения стабильной работы линейных регуляторов, роль входных и выходных конденсаторов и т.д.

Спасибо за прочтение!

Примечания

  • *1 Нагрузочное устройство — это такое устройство, которое работает со стабильным напряжением, подаваемым от ИС управления питанием и от источника питания. Здесь мы рассматриваем одно или несколько нагрузочных устройств вместе как резистор, а ток, протекающий к нагрузке, называется током нагрузки.
  • *2На примере автомобиля, движущегося по поднимающемуся склону со скоростью 100 км/ч, будет легче понять управление с отрицательной обратной связью. Чтобы сохранить эту скорость, водитель нажимает на акселератор, чтобы увеличить мощность двигателя, наблюдая за спидометром. Если скорость превышает 100 км/ч, водитель снизит ее, сбавив педаль акселератора, чтобы уменьшить мощность двигателя. Также водитель увеличит скорость, если скорость упадет ниже 100 км/ч. Это также своего рода управление с отрицательной обратной связью, поскольку водитель регулирует мощность двигателя в противоположных направлениях в зависимости от скорости, которую он контролирует.
    Вернемся к исходной теме. Замена следующих слов позволит вам понять управление с отрицательной обратной связью, используемое в линейном регуляторе.
    • мощность двигателя = выходное сопротивление драйвера во включенном состоянии
    • 100 км/ч = опорное напряжение
    • спидометр = напряжение обратной связи или выходное напряжение
    • драйвер = усилитель ошибки
    • наклон нарастания = величина тока нагрузки
    Если угол подъема увеличивается вдвое, водитель должен удвоить мощность двигателя, чтобы поддерживать скорость 100 км/ч. Кроме того, если угол наклона подъёма уменьшить вдвое, водитель сможет поддерживать скорость 100 км/ч, уменьшив вдвое мощность двигателя. Это то же управление, что и линейный стабилизатор для поддержания стабильного выходного напряжения: когда ток нагрузки удваивается, линейный регулятор вдвое уменьшает сопротивление выходного драйвера во включенном состоянии и удваивает мощность управления по току; когда ток нагрузки уменьшается вдвое, линейный регулятор удваивает сопротивление во включенном состоянии и вдвое уменьшает токовую мощность.
  • *3 Чтобы отличить падение напряжения как характеристику стабилизатора LDO от литературного значения разницы между входным и выходным напряжениями ИС, в описании используется термин «напряжение падения».

Основные сведения об ИС управления питанием

  • Vol. 1
    Что такое ИС управления питанием?
  • Том. 2
    Что такое линейный регулятор (регулятор LDO)? часть 1
  • Том. 3
    Что такое линейный регулятор (регулятор LDO)? Часть 2
  • Том. 4
    Что такое линейный регулятор (регулятор LDO)? Часть 3
  • Том. 5
    Что такое преобразователь постоянного тока в постоянный? Часть 1 НОВИНКА

Профиль автора

Преподаватель S (Nissinbo Micro Devices Inc.)

С тех пор, как он присоединился к компании, он долгое время занимался различными аналоговыми и цифровыми разработками, такими как логические матрицы, микрокомпьютеры, память и ИС управления питанием. . После этого он также освоил технологию испытаний составных ИС источников питания и стал специалистом по проектированию, испытаниям и обучению по своей специальности. Его простые для понимания объяснения и вежливое руководство с точки зрения слушателя хорошо воспринимаются новыми инженерами, которые ежегодно приходят в нашу компанию. Его достижения высоко оценены, и сейчас он работает старшим инженером по обучению подрастающего поколения и консультантом по новым технологиям.

Часто задаваемые вопросы: Линейные регуляторы LDO

  • Изменяются ли Ψjt, θja и рассеиваемая мощность в зависимости от размера платы? Как я могу предсказать рассеиваемую мощность, Ψjt и θja платы, которую мы разработали?
  • Какова функция схемы защиты ASO (защита от перенапряжения: OVP) NJM2386?
  • Каковы характеристики LDO-регулятора отрицательного напряжения? Где он используется?
  • В чем разница между током отключения LDO(1) и током покоя(2)? Какое напряжение выдает регулятор LDO в режиме отключения?
  • Что произойдет, если выходное напряжение станет выше входного? Как я могу принять меры против государства?

Посмотреть ещё

  • Линейка линейных регуляторов LDO