Stabilisator mit einem kleinen minimalen Spannungsabfall, 5-10/5 Volt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Einer der wichtigen Parameter von Reihenspannungsstabilisatoren (einschließlich Mikroschaltungsstabilisatoren) ist die minimal zulässige Spannung zwischen Eingang und Ausgang des Stabilisators ΔUmin bei maximalem Laststrom. Es zeigt, bei welcher minimalen Differenz zwischen den Eingangsspannungen Uin und Ausgangsspannungen Uout alle Parameter des Stabilisators innerhalb normaler Grenzen liegen. Leider achten nicht alle Funkamateure darauf, meist interessieren sie sich nur für die Ausgangsspannung und den maximalen Ausgangsstrom. Mittlerweile hat dieser Parameter einen erheblichen Einfluss sowohl auf die Qualität der Ausgangsspannung als auch auf die Effizienz des Stabilisators.

Beispielsweise beträgt für die weit verbreiteten Mikroschaltungsstabilisatoren der LM78xx-Serie (xx ist eine Zahl gleich der Stabilisierungsspannung in Volt) die minimal zulässige Spannung ΔUmin = 2 V bei einem Strom von 1 A. In der Praxis bedeutet dies, dass z Ein Stabilisator auf dem LM7805-Chip (U, = 5 V) Spannung U muss mindestens 7 V betragen. Wenn die Welligkeitsamplitude am Gleichrichterausgang 1 V erreicht, erhöht sich der Wert von Uin min auf 8 V und unter Berücksichtigung der Bei einer Instabilität der Netzspannung innerhalb von ±10 % steigt sie auf 8,8 V. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Stabilisators 57 % nicht überschreiten und bei einem großen Ausgangsstrom wird der Mikroschaltkreis sehr heiß.

Ein möglicher Ausweg ist der Einsatz sogenannter Low Dropout (geringer Spannungsabfall) Mikroschaltungsstabilisatoren, zum Beispiel der KR1158ENxx-Serie (ΔUmin = 0,6 V bei einem Strom von 0,5 A) oder LM1084 (ΔUmin = 1,3 V bei ein Strom von 5 A ). Aber noch niedrigere Werte von U können erreicht werden, wenn als Regelelement ein leistungsstarker Feldeffekttransistor verwendet wird. Genau auf dieses Gerät wird weiter eingegangen.

Das Diagramm des vorgeschlagenen Stabilisators ist in Abb. dargestellt. 1.

(zum Vergrößern klicken)

Der Feldeffekttransistor VT1 ist mit der positiven Stromleitung verbunden. Die Verwendung eines Geräts mit n-Kanal ist auf die Ergebnisse der vom Autor durchgeführten Tests zurückzuführen: Es stellte sich heraus, dass solche Transistoren weniger anfällig für Selbsterregung sind und außerdem in der Regel ihr offener Kanalwiderstand geringer ist als die von p-Kanal-Modellen. Der Transistor VT1 wird vom parallelen Spannungsregler DA1 gesteuert. Damit ein Feldeffekttransistor öffnet, muss die Spannung an seinem Gate mindestens 2,5 V höher sein als an der Source. Daher ist eine zusätzliche Quelle erforderlich, deren Ausgangsspannung die Spannung am Drain des Feldeffekttransistors um genau diesen Betrag übersteigt.

Eine solche Quelle – ein Aufwärtsspannungswandler – ist auf dem DD1-Chip montiert. Die Logikelemente DD1.1, DD1.2 werden in einem Impulsgenerator mit einer Wiederholrate von etwa 30 kHz verwendet, DD1.3, DD1.4 sind Pufferelemente; Die Dioden VD1, VD2 und die Kondensatoren C3, C4 bilden einen Spannungsverdoppelungsgleichrichter, der Widerstand R2 und der Kondensator C5 bilden einen Glättungsfilter.

Die Kondensatoren C6, C7 gewährleisten einen stabilen Betrieb des Geräts. Die Ausgangsspannung (deren Mindestwert 2,5 V beträgt) wird durch einen Trimmwiderstand R4 eingestellt.

Labortests des Geräteprototyps zeigten, dass bei einem Laststrom von 3 A und einer Verringerung der Eingangsspannung von 7 auf 5,05 V die Ausgangsspannung von 5 auf 4,95 V sinkt. Mit anderen Worten, bei dem angegebenen Strom sinkt der Spannungsabfall minimal 0,1 V nicht überschreiten. Dadurch können Sie die Fähigkeiten der primären Stromquelle (Gleichrichter) besser nutzen und die Effizienz des Spannungsstabilisators erhöhen.

Die Geräteteile sind auf einer Leiterplatte (Abb. 2) aus einseitig folienbeschichtetem Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 1x5x2 mm montiert.

Festwiderstände - R1-4, MLT, Trimmer - SPZ-19a, Kondensatoren C2, C6 C7 - Keramik K10-17, der Rest sind importierte Oxide, zum Beispiel TK-Serie von Jamicon. In einem Stabilisator mit einer Ausgangsspannung von 3.6 V sollte ein Feldeffekttransistor mit einer Öffnungsspannung von nicht mehr als 2,5 V verwendet werden. Solche Transistoren von International Rectifier sind normalerweise mit dem Buchstaben L gekennzeichnet. Für einen Laststrom von mehr als 1,5...2 A, ist es notwendig, einen Transistor mit einem offenen Kanalwiderstand von nicht mehr als 0,02...0,03 Ohm zu verwenden.

Um eine Überhitzung zu vermeiden, ist der Feldeffekttransistor auf einem Kühlkörper befestigt, und eine Platine kann durch eine Isolierdichtung darauf geklebt werden. Das Aussehen der montierten Platine ist in Abb. 3 dargestellt. XNUMX.

Die Ausgangsspannung des Stabilisators kann erhöht werden, wir sollten jedoch nicht vergessen, dass die maximale Versorgungsspannung der Mikroschaltung K561LA7 15 V beträgt und den Grenzwert der Gate-Source-Spannung des Feldeffekttransistors in den meisten Fällen nicht überschreitet 20 V. Daher sollten Sie in einem solchen Fall einen Aufwärtswandler mit einer anderen Schaltung verwenden (auf einer Elementbasis, die eine höhere Versorgungsspannung ermöglicht) und die Spannung am Gate des Feldeffekttransistors durch den Anschluss einer Zenerdiode begrenzen mit der entsprechenden Stabilisierungsspannung parallel zum Kondensator C5.

Wenn der Stabilisator in eine Stromquelle mit Abwärtstransformator eingebaut werden soll, kann der Spannungswandler (Mikroschaltung DD1, Dioden VD1, VD2, Widerstand R1 und Kondensatoren C2, C3) und der „Haupt“-Gleichrichter ausgeschlossen werden auf der Diodenbrücke VD5 (Abb. 4) kann durch eine verdoppelte Spannung an den Dioden VD3, VD4 und dem Kondensator C9 ergänzt werden (die Nummerierung der Elemente setzt das fort, was in Abb. 1 begonnen wurde).

Autor: I. Nechaev, Moskau

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