Lineare Spannungsstabilisatoren mit hohem Wirkungsgrad. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Der Hauptnachteil von Linearstabilisatoren mittlerer und hoher Leistung ist ihr geringer Wirkungsgrad. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad umso geringer, je niedriger die Ausgangsspannung des Netzteils ist. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass im Stabilisierungsmodus der Leistungstransistor der Stromquelle üblicherweise in Reihe mit der Last geschaltet ist und für den normalen Betrieb eines solchen Stabilisators eine Kollektor-Emitter-Spannung (Uke) von mindestens 3,5 V erforderlich ist muss auf den Regeltransistor wirken. Bei Strömen von mehr als 1 A führt dies zu erheblichen Leistungsverlusten aufgrund der Freisetzung der vom Flüssigkeitstransistor abgegebenen Wärmeenergie.

Dies führt dazu, dass die Fläche des Kühlkörpers vergrößert oder ein Lüfter zur Zwangskühlung eingesetzt werden muss. Aufgrund ihrer geringen Kosten weit verbreitet, haben integrierte lineare Spannungsstabilisatoren auf Mikroschaltungen der Serie 142EN (5.14) den gleichen Nachteil.

Kürzlich sind importierte Mikroschaltungen der Serie „LOW DROP“ (SD, DV, LT1083/1084/1085) im Angebot. Diese Mikroschaltungen können mit einer reduzierten Spannung zwischen Eingang und Ausgang (bis zu 1...1,3 V) betrieben werden liefern eine stabilisierte Ausgangsspannung im Bereich von 1,25...30 V bei einem Laststrom von jeweils 7,5/5/3 A.

Das in Bezug auf die Parameter am nächsten kommende inländische Analogon, Typ KR142EN22, hat einen maximalen Stabilisierungsstrom von 5 A.

Bei maximalem Ausgangsstrom wird der Stabilisierungsmodus vom Hersteller mit einer Eingangs-Ausgangsspannung von mindestens 1,5 V garantiert. Die Mikroschaltungen verfügen außerdem über einen eingebauten Schutz gegen Überstrom in der Last des zulässigen Wertes und einen thermischen Schutz gegen Überhitzung der Fall. Diese Stabilisatoren sorgen für eine Ausgangsspannungsinstabilität von 0,05 %/V und eine Ausgangsspannungsinstabilität, wenn sich der Ausgangsstrom von 10 mA auf einen Maximalwert von nicht schlechter als 0,1 % V ändert.

Eine typische Schaltung zum Einschalten solcher Spannungsstabilisatoren ist in Abb. 4.1 dargestellt. XNUMX.

Reis. 4.1. Schema der Einbeziehung von Stabilisatoren aus der Serie "LOW DROP"

Die Kondensatoren C2...C4 sollten sich in der Nähe des Mikroschaltkreises befinden, besser ist es, wenn sie aus Tantal bestehen. Die Kapazität des Kondensators C1 wird unter der Bedingung 2000 μF pro 1 A Strom ausgewählt.

Mikroschaltungen sind in drei Arten von Gehäuseausführungen erhältlich, wie in Abb. 4.2. Die Art der Unterbringung wird durch die letzten Buchstaben der Bezeichnung angegeben.

Reis. 4.2 Ansicht des Gehäuses und Lage der Anschlüsse der Stabilisatoren

Der Einsatz solcher Spannungsstabilisatoren ist wirtschaftlich sinnvoll, wenn der Laststrom mehr als 1 A beträgt, sowie bei Platzmangel in der Konstruktion.

Auch diskrete Elemente können als kostengünstige Stromversorgung eingesetzt werden. In Abb. dargestellt. 4.3 Die Schaltung ist für eine Ausgangsspannung von 5 V und einen Laststrom von bis zu 1 A ausgelegt. Sie gewährleistet den Normalbetrieb bei einer Mindestspannung am Leistungstransistor (0,7...1,3 V). Dies wird durch die Verwendung eines Transistors (VT2) mit einer niedrigen Spannung Uke im offenen Zustand als Leistungsregler erreicht, der es der Stabilisatorschaltung ermöglicht, bei niedrigeren Eingangs-Ausgangsspannungen zu arbeiten.

Reis. 4.3. Diagramm eines Spannungsstabilisators, der bei reduzierter Eingangs-Ausgangsspannung arbeitet (zum Vergrößern anklicken)

Die Schaltung verfügt über einen Schutz (Triggertyp), falls der Strom in der Last den zulässigen Wert überschreitet und die Spannung am Eingang des Stabilisators 10,8 V überschreitet.

Die Schutzeinheit besteht aus dem Transistor VT1 und dem Thyristor VS1. Wenn der Thyristor ausgelöst wird, schaltet er die Stromversorgung des DA1-Mikroschaltkreises ab (Pin 7 ist mit dem gemeinsamen Kabel kurzgeschlossen). In diesem Fall wird der Transistor VT3 und damit VT2 geschlossen und der Ausgang hat eine Nullspannung. Erst nach Beseitigung der Ursache der Überlastung durch Aus- und Wiedereinschalten der Spannungsversorgung kann der Stromkreis in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden.

Der Kondensator C3 wird normalerweise nicht benötigt – seine Aufgabe besteht darin, den Start der Schaltung im Moment des Einschaltens zu erleichtern.

Die Topologie der Leiterplatte zur Montage der Elemente ist in Abb. dargestellt. 4.4 (es enthält einen Lautstärke-Jumper).

Reis. 4.4. Topologie der Leiterplatte für Befestigungselemente

Der Transistor VT2 ist an einem Kühler montiert.

Bei der Herstellung wurden folgende Teile verwendet: angepasster Widerstand R8 Typ SPZ-19a, andere Widerstände jeglicher Art; Kondensatoren C1 - K50-29V für 16 V, C2...C5 - K10-17, C5 - K52-1 für 6,3 V.

Die Schaltung kann mit einer LED-Anzeige für den Schutzbetrieb (HL1) ergänzt werden. Dazu müssen Sie zusätzliche Elemente installieren: Diode VD3 und Widerstand R10, wie in Abb. 4.5.

Reis. 4.5. Anschluss der Schutzbetriebsanzeige

Autor: Shelestov I.P.

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