Stabilizátor napätia s nízkym minimálnym poklesom napätia
Jedným z dôležitých parametrov sériových stabilizátorov napätia (vrátane mikroobvodových) je minimálne prípustné napätie medzi vstupom a výstupom stabilizátora (ΔUmin) pri maximálnom zaťažovacom prúde. Ukazuje, pri akom minimálnom rozdiele medzi vstupným (Uin) a výstupným (Uout) napätím sú všetky parametre stabilizátora v normálnom rozsahu. Bohužiaľ, nie všetci rádioamatéri tomu venujú pozornosť, zvyčajne ich zaujíma iba výstupné napätie a maximálny výstupný prúd. Medzitým má tento parameter významný vplyv na kvalitu výstupného napätia a účinnosť stabilizátora.
Napríklad pre rozšírené mikroobvodové stabilizátory série 1_M78xx (xx je číslo rovné stabilizačnému napätiu vo voltoch) je minimálne prípustné napätie dUmin \u003d 2 V pri prúde 1 A. V praxi to znamená, že pre stabilizátora na mikroobvode LM7805 (Uout \u003d 5 V), napätie Uin min musí byť aspoň 7 V. Ak amplitúda zvlnenia na výstupe usmerňovača dosiahne 1 V, potom sa hodnota Uin min zvýši na 8 V a pri zohľadnení nestability sieťového napätia v rozmedzí ± 10% sa zvýši na 8,8 V. Výsledkom je, že účinnosť stabilizátora nepresiahne 57% a pri veľkom výstupnom prúde sa mikroobvod veľmi zahreje.
Možným východiskom je použitie takzvaných stabilizátorov mikroobvodov Low Dropout (s nízkym poklesom napätia), napríklad série KR1158ENxx (ΔUmin \u003d 0,6 V pri prúde 0,5 A) alebo LM1084 (Umin \u003d 1,3 V pri prúde 5 A). Ale ešte nižšie hodnoty Umin je možné dosiahnuť, ak sa ako riadiaci prvok použije výkonný tranzistor s efektom poľa. Ide o takéto zariadenie, o ktorom sa bude ďalej diskutovať.
Schéma navrhovaného stabilizátora je znázornená na obr. 1. Tranzistor VT1 s efektom poľa je zahrnutý v kladnom napájacom vedení. Použitie zariadenia s n-kanálom je spôsobené výsledkami testov vykonaných autorom: ukázalo sa, že takéto tranzistory sú menej náchylné na samobudenie a navyše je spravidla nižší odpor ich otvoreného kanála. ako u p-kanálov. Riadi tranzistorový regulátor paralelného napätia VT1 DA1. Aby sa tranzistor s efektom poľa otvoril, musí byť napätie na jeho hradle aspoň o 2,5 V vyššie ako na zdroji. Preto je potrebný prídavný zdroj s výstupným napätím, ktoré presne o túto hodnotu prevyšuje napätie na kolektore tranzistora s efektom poľa.
Takýto zdroj - zvyšovací menič napätia - je zostavený na čipe DD1. Logické prvky DD1.1, DD1.2 použité v generátore impulzov s opakovacou frekvenciou asi 30 kHz, DD1.3, DD1.4 - vyrovnávacia pamäť; diódy VD1, VD2 a kondenzátory C3, C4 tvoria usmerňovač na zdvojenie napätia, rezistor R2 a kondenzátor C5 tvoria vyhladzovací filter.
Kondenzátory C6, C7 zabezpečujú stabilnú prevádzku zariadenia. Výstupné napätie (jeho minimálna hodnota je 2,5 V) sa nastavuje trimovacím odporom R4.
Laboratórne skúšky usporiadania zariadenia ukázali, že pri zaťažovacom prúde 3 A a poklese vstupného napätia zo 7 na 5,05 V klesá výstup z 5 na 4,95 V. Inými slovami, pri uvedenom prúde je minimálny pokles napätia ΔUmin nepresahuje 0,1 V. To vám umožní lepšie využiť možnosti primárneho zdroja energie (usmerňovača) a zvýšiť účinnosť stabilizátora napätia.
Detaily zariadenia sú namontované na doske plošných spojov (obr. 2) z jednostrannej fóliovej sklolaminátovej fólie s hrúbkou 1,5 ... 2 mm. Pevné odpory - P1-4, MLT, trimr - SPZ-19a, kondenzátory C2, C6, C7 - keramické K10-17, zvyšok - oxid dováža napríklad séria TK od Jamiconu. V stabilizátore s výstupným napätím 3 ... 6 V by sa mal použiť tranzistor s efektom poľa s otváracím napätím nie väčším ako 2,5 V. Takéto tranzistory od spoločnosti International Rectifier majú zvyčajne v označení písmeno L ( pozri referenčný list "Výkonné spínacie tranzistory firmy International Rectifier" v "Rádio", 2001, č. 5, s. 45). Pri zaťažovacom prúde viac ako 1,5 ... 2 A je potrebné použiť tranzistor s odporom otvoreného kanála nie väčším ako 0,02 ... 0,03 Ohm.
Aby sa predišlo prehriatiu, tranzistor s efektom poľa je upevnený na chladiči a cez izolačné tesnenie je možné k nemu prilepiť dosku. Vzhľad osadenej dosky je znázornený na obr. 3.
Výstupné napätie stabilizátora je možné zvýšiť, ale netreba zabúdať, že maximálne napájacie napätie mikroobvodu K561LA7 je 15 V a limitná hodnota hradlového napätia tranzistora s efektom poľa vo väčšine prípadov nepresahuje. 20 V.
Preto je v takom prípade potrebné použiť boostovací menič zostavený podľa inej schémy (na elementárnej báze, ktorá umožňuje vyššie napájacie napätie) a obmedziť napätie na hradle tranzistora s efektom poľa pripojením a zenerova dióda paralelne s kondenzátorom C5 s príslušným stabilizačným napätím. Ak má byť stabilizátor zabudovaný do zdroja energie so znižovacím transformátorom, potom možno vylúčiť menič napätia (mikroobvod DD1, diódy VD1, VD2, odpor R1 a kondenzátory C2, C3) a „hlavný“ usmerňovač na diódovom mostíku VD5 (obr. 4) možno doplniť zdvojovacím napätím na diódach VD3, VD4 a kondenzátore C9 (číslovanie prvkov pokračuje v tom, čo sa začalo na obr. 1).
Pozrite si ďalšie články oddiele.Existuje veľká potreba 5-voltových regulátorov s výstupnými prúdmi niekoľkých ampérov a s čo najmenším poklesom napätia. Pokles napätia je jednoducho rozdiel medzi vstupným jednosmerným napätím a výstupným napätím za predpokladu, že je zachovaná stabilizácia. Potrebu stabilizátorov s takýmito parametrami je možné vidieť na praktickom príklade, na ktorom je napätie nikel-kadmiovej batérie, rovné približne 8,2 V, stabilizované na 5 V. Ak je úbytok napätia obvyklých 2 alebo 3 V, napr. potom je jasné, že dlhodobo používať takúto batériu nie je možné. Zvýšenie napätia batérie nie je najlepším riešením, pretože v tomto prípade dôjde k plytvaniu energiou v priepustnom tranzistore. Ak by sa podarilo udržať stabilizáciu pri poklese napätia napríklad o polovicu menší, celková situácia by bola oveľa lepšia.
Je známe, že v integrovaných obvodoch stabilizátorov nie je jednoduché vyrobiť priepustný tranzistor s nízkym saturačným napätím. Zatiaľ čo je žiaduce ovládať priepustný tranzistor pomocou integrovaného obvodu, samotný tranzistor musí byť samostatným zariadením. To prirodzene zahŕňa použitie hybridných zariadení a nie plne integrovaných obvodov. V skutočnosti je to požehnanie, pretože to uľahčuje optimalizáciu saturačného napätia a beta tranzistora na dosiahnutie zamýšľaného cieľa. Okrem toho možno dokonca experimentovať s germániovými tranzistormi, ktoré majú vo svojej podstate nízke saturačné napätie. Ďalším faktorom, ktorý treba zvážiť, je, že /7n/7-tranzistory majú nižšie saturačné napätie ako ich náprotivky prn.
Použitie týchto skutočností prirodzene vedie k obvodu regulátora nízkeho výpadku znázorneného na obr. 20.2. Pokles napätia na tomto regulátore je 50 mV pri zaťažovacom prúde 1 A a len 450 mV pri prúde 5 A. Potreba vytvorenia priepustného tranzistora bola v podstate stimulovaná uvoľnením lineárneho integrovaného regulátora?71123. Pre tento obvod bol špeciálne navrhnutý kremíkový /?l/7 tranzistor MJE1123, ale podobných tranzistorov je viacero. Nízke saturačné napätie je dôležité pri výbere tranzistora, ale aj vysoký jednosmerný zisk (beta) je dôležitý pre spoľahlivé obmedzenie skratového prúdu. Ukázalo sa, že germániový tranzistor 2iV4276 umožňuje ešte nižšie úbytky napätia, ale pravdepodobne za cenu znehodnotenia charakteristiky obmedzujúcej skratový prúd. Odpor odporu v základnom obvode priepustného tranzistora (20 ohmov v diagrame) sa volí empiricky. Cieľom je, aby bol čo najvyšší s prijateľným poklesom napätia. Jeho hodnota bude závisieť od očakávaného maximálneho vstupného napätia. Ďalšia vlastnosť
Tento stabilizátor má nízku hodnotu prúdu naprázdno, cca 600 μA, čo prispieva k dlhej životnosti batérie.
Ryža. 20.2. Príklad lineárneho regulátora s nízkym poklesom napätia. Používa sa tu hybridný obvod, pretože je ťažké dosiahnuť nízky pokles napätia iba pomocou integrovaných obvodov. Lineárna technológia Sofoga!1op.
Podobný lineárny regulátor s nízkym výpadkom od inej polovodičovej spoločnosti je znázornený na obr. 20.3. Hlavné charakteristiky zostávajú rovnaké – úbytok 350 mV pri zaťažovacom prúde 3 A. Opäť platí, že použitie hybridného obvodu dáva dodatočnú flexibilitu dizajnu. Hlavným rozdielom medzi rôznymi integrovanými obvodmi na ovládanie takýchto stabilizátorov je prítomnosť pomocných funkcií. Ich potrebu možno vopred posúdiť v súvislosti s konkrétnou aplikáciou a vykonať vhodný výber. Väčšina z týchto ASIC má aspoň ochranu proti skratu a prehriatiu. Keďže priechodný rprshshshtor je mimo integrovaného obvodu, dôležitý je dobrý odvod tepla. Často sa k existujúcemu SMPS pridáva lineárny regulátor s nízkym výpadkom, ktorý poskytuje dodatočnú stabilizáciu. Navyše účinnosť systém ako celok zostáva prakticky nezmenený. To sa nedá povedať, keď sa na dodatočnú stabilizáciu použije bežný 3-pólový stabilizátor napätia.
Prvou túžbou by mohlo byť zopakovanie dvoch práve popísaných obvodov s nízkym výpadkom s použitím bežného 3-koncového integrovaného regulátora napätia a priepustného tranzistora. Avšak pokojový prúd (prúd odoberaný integrovaným obvodom regulátora, ktorý nepreteká záťažou) bude oveľa vyšší ako pri použití vyhradených obvodov. To kazí samotnú myšlienku - nezavádzať do systému dodatočné straty energie.
Ryža. 20.3. Ďalší obvod lineárneho regulátora s nízkym výpadkom. Rovnaká konfigurácia sa používa s externým PPR tranzistorom. Zvolený riadiaci IC je najlepší z hľadiska požadovaných pomocných funkcií. Cherry Semiconductor Sof.
Séria kontinuálneho regulátora napätia - nastaviteľná, nízky výpadok
Nastaviteľný stabilizátor série
Na úpravu výstupného napätia v predchádzajúcom obvode možno ako zenerovu diódu použiť integrovaný prvok s nastaviteľným stabilizačným napätím (riadená zenerova dióda). Existuje aj iná možnosť.
Do vašej pozornosti výber materiálov: Stabilizátor nízkeho napätiaOba predchádzajúce obvody fungujú dobre, ak rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím umožňuje generovať požadované predpätie na základe tranzistora VT1. Vyžaduje si to aspoň niekoľko voltov. Niekedy je nepraktické udržiavať takéto napätie napríklad preto, že straty a zahrievanie výkonového tranzistora sú úmerné tomuto napätiu. Potom sa použije nasledujúca schéma.
Môže fungovať, aj keď je rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím len niekoľko desatín voltu, pretože v ňom sa toto napätie nezúčastňuje na vytváraní predpätia. Predpätie sa dodáva cez tranzistor VT2 zo spoločného vodiča. Ak je napätie na ladiacom odporovom motore menšie ako stabilizačné napätie zenerovej diódy plus saturačné napätie prechodu báza-emitor VT3, potom je tranzistor VT3 zatvorený, tranzistor VT2 otvorený, tranzistor VT1 otvorený. Keď napätie na odporovom motore prekročí súčet stabilizačného napätia zenerovej diódy a saturácie prechodu báza-emitor VT3, tranzistor VT3 sa otvorí a odvádza prúd zo základne VT2. VT2 a VT3 sú zatvorené. [Stabilizačné napätie Zenerovej diódy, V] = - [Saturačné napätie báza-emitor VT3, V] = ([Minimálne možné vstupné napätie, V] - [Saturačné napätie báza-emitor VT2, V]) * * [Minimálny možný koeficient prenosu prúdu tranzistora VT2] / [Rezistor R2, Ohm] = [Minimálne výstupné napätie, V] * [Rezistor R1, Ohm] * [Minimálny možný koeficient prenosu prúdu tranzistora VT3] / / 3 [Výkon tranzistora VT1, W] = ([Maximálne možné vstupné napätie, V] - [Minimálne výstupné napätie, V]) * [Maximálny možný výstupný prúd, A] [Výkon tranzistora VT2, W] = [Maximálne možné vstupné napätie, V] * [Maximálny možný výstupný prúd, A] / [Minimálny možný koeficient prenosu prúdu tranzistora VT1] Na tranzistore VT3 a zenerovej dióde sa energia prakticky nerozptyľuje. |
Na základe výkonných spínacích tranzistorov s efektom poľa je možné postaviť lineárne stabilizátory napätia. Podobné zariadenie bolo opísané skôr v. Mierna zmena schémy, ako je znázornené na obr. 1 je možné zlepšiť parametre opísaného stabilizátora výrazným (faktorom 5...6) znížením úbytku napätia na riadiacom prvku, ktorým je tranzistor IRL2505L. Má veľmi nízky odpor kanála v otvorenom stave (0,008 Ohm), poskytuje prúd až 74 A pri teplote puzdra 100 ° C a má vysokú strmosť (59 A / V). Na jeho ovládanie je potrebné malé napätie brány (2,5 ... 3 V). Maximálne napätie kolektor-zdroj je 55 V, napätie hradlo-zdroj je ±16 V, výkon rozptýlený tranzistorom môže dosiahnuť 200 W.
Rovnako ako moderné stabilizátory mikroobvodov má navrhovaný modul tri výstupy: 1 - vstup, 2 - spoločný, 3 - výstup. Ako ovládací prvok je použitý čip DA1 - paralelný regulátor napätia KR142EN19 (TL431). Tranzistor VT1 vykonáva funkciu vyrovnávacieho prvku a zenerova dióda VD1 poskytuje stabilné napätie pre jeho základný obvod. Hodnotu výstupného napätia možno vypočítať podľa vzorca
Uout = 2,5 (1+R5/R6). 
Výstupné napätie sa reguluje zmenou odporu rezistora R6. Kondenzátory zabezpečujú stabilnú prevádzku stabilizátora. Zariadenie funguje nasledovne. So zvýšením výstupného napätia sa zvyšuje napätie na riadiacom vstupe mikroobvodu DA1, v dôsledku čoho sa zvyšuje prúd, ktorý ním prechádza. Napätie na rezistore R2 sa zvyšuje a prúd cez tranzistor VT1 klesá. V dôsledku toho sa napätie hradla tranzistora VT2 znižuje, v dôsledku čoho sa zvyšuje odpor jeho kanála. Preto výstupné napätie klesá a obnovuje sa na svoju predchádzajúcu hodnotu. 
Regulačný tranzistor VT2 s efektom poľa je pripojený k zápornému vodiču a z kladného vodiča sa k nemu privádza riadiace napätie. Vďaka tomuto riešeniu je stabilizátor schopný poskytnúť zaťažovací prúd 20 ... 30 A, pričom vstupné napätie môže byť len o 0,5 V väčšie ako výstupné. Ak zamýšľate použiť modul so vstupným napätím vyšším ako 16 V, potom musí byť tranzistor VT2 chránený pred poruchou pomocou nízkovýkonovej zenerovej diódy so stabilizačným napätím 10 ... 12 V, ktorej katóda je pripojený k bráne, anóda k zdroju.
V zariadení je možné použiť akýkoľvek n-kanálový tranzistor s efektom poľa (VT2) vhodný pre prúd a napätie z uvedeného zoznamu, najlepšie zvýraznený žltou farbou. VT1 - KT502, KT3108, KT361 s ľubovoľnými písmenovými indexmi. Čip KR142EN19 (DA1) je možné nahradiť TL431. Kondenzátory - K10-17, rezistory - P1-4, MLT, S2-33.
Schéma zapojenia modulu stabilizátora je znázornená na obr. 2.
Pri vysokom zaťažovacom prúde sa na tranzistore VT2 rozptýli veľa energie, takže je potrebný účinný chladič. Tranzistory tejto série s písmenovými indexmi L a S sú inštalované na chladiči spájkovaním. V autorskom prevedení je ako chladič a zároveň nosná konštrukcia použité puzdro z chybného tranzistora KT912, KP904. Toto puzdro bolo demontované, jeho horná časť bola odstránená, takže zostala pozlátená keramická podložka s kryštálom tranzistora a dištančnými stĺpikmi. Kryštál sa opatrne odstráni, povlak sa pocínuje a potom sa k nemu pripája tranzistor VT2. Na povlak podložky a vývody tranzistora VT2 je prispájkovaná doska plošných spojov z obojstrannej fóliovej sklolaminátovej dosky (obr. 3). Fólia na rubovej strane dosky je kompletne zachovaná a spojená s metalizáciou podložky (vývod tranzistora VT2) Po nastavení a kontrole modulu stabilizátora sa doska prilepí na puzdro. Piny 1 a 2 sú podložky na doske plošných spojov a pin 3 (vývod tranzistora VT2) je kovový kolík na keramickej podložke. 
Ak použijete diely na povrch: čip TL431CD (obr. 4), tranzistor VT1 KT3129A-9, tranzistor VT2 IRLR2905S, odpory P1-12, potom niektoré z nich možno umiestniť na dosku plošných spojov a druhé časť je možné namontovať priamo na keramickú podložku puzdra . Vzhľad zostaveného zariadenia je znázornený na obr. 5. Modul regulátora napätia nemá galvanické spojenie so základňou (skrutkou) puzdra, takže ho možno umiestniť priamo na chladič, aj keď je pripojený na spoločný vodič napájaného zariadenia. 
Je tiež prípustné použiť puzdro z chybných tranzistorov série KT825, KT827. V takom prípade sú kryštály tranzistora pripevnené nie na keramiku, ale na kovovú podložku. Tranzistor VT2 je prispájkovaný po predchádzajúcom odstránení kryštálu. Ostatné časti sú inštalované rovnakým spôsobom. Odtok tranzistora VT2 je v tomto prípade pripojený k puzdru, takže modul môže byť inštalovaný priamo na chladič pripojený k zápornému vodiču napájacieho zdroja záťaže.
Zostavenie zariadenia spočíva v nastavení požadovaného výstupného napätia pomocou ladiaceho odporu R6 a kontrole neprítomnosti samobudenia v celom rozsahu výstupného prúdu. Ak k nemu dôjde, treba ho eliminovať zvýšením kapacity kondenzátorov.
LITERATÚRA
1. Výkonné spínacie tranzistory od International Rectifier. - Rádio, 2001, č. 5, s. 45.
2. Necheev I. Stabilizátor napätia na výkonnom tranzistore s efektom poľa. - Rádio, 2003, č. 8. s. 53, 54.
I. NECHAJEV, Kursk
"Rádio" №2 2005
65 nanometrov je ďalším cieľom závodu Angstrem-T Zelenograd, ktorý bude stáť 300-350 miliónov eur. Podnik už podal žiadosť o zvýhodnený úver na modernizáciu výrobných technológií Vnesheconombank (VEB), informovali tento týždeň Vedomosti s odvolaním sa na predsedu predstavenstva závodu Leonida Reimana. Teraz Angstrem-T pripravuje spustenie linky na výrobu čipov s 90nm topológiou. Platby za predchádzajúci úver VEB, za ktorý bol zakúpený, začnú v polovici roka 2017.
Peking sa zrútil na Wall Street
Kľúčové americké indexy označili prvé dni Nového roka rekordným pádom, miliardár George Soros už varoval, že svet čaká zopakovanie krízy z roku 2008.
Prvý ruský spotrebiteľský procesor Baikal-T1 za cenu 60 dolárov je uvedený do sériovej výroby
Spoločnosť Baikal Electronics začiatkom roka 2016 sľubuje uvedenie ruského procesora Baikal-T1 v hodnote asi 60 dolárov do priemyselnej výroby. Po zariadeniach bude dopyt, ak tento dopyt vytvorí štát, hovoria účastníci trhu.
MTS a Ericsson budú spoločne vyvíjať a implementovať 5G v Rusku
PJSC „Mobile TeleSystems“ a Ericsson podpísali dohody o spolupráci pri vývoji a implementácii technológie 5G v Rusku. V pilotných projektoch, a to aj počas majstrovstiev sveta 2018, má MTS v úmysle otestovať vývoj švédskeho predajcu. Začiatkom budúceho roka začne operátor dialóg s Ministerstvom telekomunikácií a masových komunikácií o tvorbe technických požiadaviek pre piatu generáciu mobilných komunikácií.
Sergey Chemezov: Rostec je už jednou z desiatich najväčších strojárskych korporácií na svete
V rozhovore pre RBC šéf Rostecu Sergej Chemezov odpovedal na pálčivé otázky: o systéme Platon, problémoch a perspektívach AVTOVAZ, záujmoch štátnej korporácie vo farmaceutickom biznise, hovoril o medzinárodnej spolupráci pod tlakom sankcií, dovoze substitúcia, reorganizácia, rozvojové stratégie a nové príležitosti v ťažkých časoch.
Rostec je „chránený“ a zasahuje do vavrínov Samsungu a General Electric
Dozorná rada Rostecu schválila „Stratégiu rozvoja do roku 2025“. Hlavnými úlohami je zvýšiť podiel high-tech civilných produktov a dobehnúť General Electric a Samsung v kľúčových finančných ukazovateľoch.
