Niederspannungs-Spannungsstabilisatoren auf dem Chip KR142EN19

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Trotz der Tatsache, dass mittlerweile Niederspannungs-Spannungsstabilisator-Mikroschaltungen (3...5 V) mit geringem Spannungsabfall aufgetaucht sind, beispielsweise die LP29xx-Serie von National Semiconductor, sind sie insbesondere unter Funkamateuren immer noch nicht weit verbreitet. Doch gerade Niederspannungsstabilisatoren gewinnen zunehmend an Bedeutung. Fast alle Audioplayer werden mit 3 V betrieben, viele moderne Radiochips benötigen diese Spannung ebenfalls, ganz zu schweigen von Mikroprozessoren. Die den Lesern zur Kenntnis gebrachten Geräte sind ein Versuch, ähnliche Niederspannungsstabilisatoren unter Verwendung zugänglicher und kostengünstiger Elemente herzustellen.

Die Schaltung von Spannungsstabilisatoren zur Stromversorgung von Geräten mit Niederspannungsversorgung weist ihre eigenen Besonderheiten auf. Am wirksamsten ist beispielsweise der einfachste Schutz von Stabilisatoren durch Begrenzung des maximalen Laststroms bei niedriger Ausgangsspannung. Der Spannungsabfall am Reglertransistor unterscheidet sich bei kurzgeschlossenem Ausgang kaum vom Betriebsspannungsabfall und der Transistor überhitzt leicht.

Bei Niederspannungsstabilisatoren ist es sehr wichtig, die Mindestspannung zwischen Eingang und Ausgang zu reduzieren, da dies nicht nur die Effizienz des Geräts, sondern auch seine Zuverlässigkeit erhöht. Wenn Sie beispielsweise eine Mikroschaltung in einem Drei-Volt-Stabilisator mit einem Spannungsabfall von ebenfalls drei Volt verwenden, sollte der Gleichrichter, der dieses Gerät versorgt, unter Berücksichtigung der Welligkeit eine Spannung von etwa 9 V liefern. Wenn diese Spannung, B. aufgrund eines Ausfalls des Mikroschaltkreises die Last erreicht, ist es sehr wahrscheinlich, dass dieser außer Betrieb fällt. Für einen Stabilisator mit einem Spannungsabfall von weniger als 0,4 V reicht eine Eingangsspannung von etwa 5 V. Eine Drei-Volt-Last wird einer solchen Spannung höchstwahrscheinlich standhalten.

Bis vor kurzem gab es ein Problem bei der Auswahl einer Referenzspannungsquelle für einen Niederspannungsstabilisator – einer Zenerdiode. Typischerweise haben Niederspannungs-Zenerdioden sehr niedrige Parameter.

Die Entwicklung relativ einfacher Niederspannungsstabilisatoren unter Berücksichtigung aller oben genannten Punkte ermöglicht die Mikroschaltung KR142EN19 – ein integriertes Analogon einer Niederspannungs-Zenerdiode (Yanushenko E. Mikroschaltung KR142EN19. – Radio, 1994, Nr. 4, S . 45,46).

Diese Mikroschaltung wird in einem Kunststoffgehäuse mit drei Anschlüssen hergestellt: Anode (3), Kathode (2) und Steuerelektrode (1). Wenn die Spannung an seiner Steuerelektrode relativ zur Kathode weniger als +2,5 V beträgt, überschreitet der Anodenstrom des Mikroschaltkreises 1,2 mA nicht und hängt kaum von der Spannung zwischen Anode und Kathode des Mikroschaltkreises ab. Sobald die Spannung an der Steuerelektrode die Schwelle von +2,5 V überschreitet, steigt der Anodenstrom der Mikroschaltung stark an, bis die Anodenspannung auf 2,5 V abfällt. Der an die Anode angeschlossene Widerstand darf diesen Strom auf maximal 100 mA begrenzen.

Der Steuerelektrodenstrom ist sehr gering – einige Mikroampere – und dieser Strom sollte ebenfalls begrenzt werden, da bei einem zu starken Anstieg die Spannung an der Anode des Mikroschaltkreises ansteigen kann.

Die Schaltung eines Niederspannungsspannungsstabilisators auf der Mikroschaltung KR142EN19 mit einem Regeltransistor im Plusleiter ist in Abb. dargestellt. 1. Der Spannungsabfall darüber überschreitet nicht 0,4 V und der Stabilisierungskoeffizient beträgt mehr als 600.

Wenn die Spannung am Ausgangsspannungsreglermotor (Widerstand R7) auf 2,5 V ansteigt, öffnet sich die Mikroschaltung DA1, was das Öffnen des Transistors VT1, das Schließen des Transistors VT2 und dann das Schließen des Regeltransistors VT3 bewirkt. Mit dem Spannungsregler R7 können Sie die Ausgangsspannung kleiner als die im Diagramm angegebenen 3 V auf ca. 2,6 V einstellen, allerdings kommt es beim Einschalten des Stabilisators, insbesondere ohne Last, zu einem kurzfristigen Anstieg der Ausgangsspannung auf 3 V ist möglich. Dieser Stabilisator kann auch auf eine Spannung größer 5 V eingestellt werden, allerdings wird er dann bei Kurzschluss mit der Last stark überhitzen, da er nur durch die Begrenzung des Ausgangsstroms, abhängig vom Widerstandswert des Widerstands R2, geschützt ist. Der maximale Betriebsstrom steigt mit abnehmender Nennleistung.

Wenn Sie den Ausgangsstrom des Stabilisators deutlich erhöhen müssen, können Sie versuchen, die Werte der Widerstände R1 und R2 um die gleiche Anzahl zu reduzieren und leistungsstärkere Transistoren zu verwenden. Anstelle von VT1 darf ein Transistor der Serie KT626 und VT2 - KT630 ​​verwendet werden. Wir können den Transistor KT814A (VT3) durch jeden der Serien KT816, KT837 mit dem maximalen Basisstromübertragungskoeffizienten ersetzen.

Der Stabilisator sollte keine Emitterfolger verwenden, um den Ausgangsstrom zu erhöhen. Dadurch verlängert sich die Zeit, die das Signal benötigt, um den Rückkopplungskreis zu durchlaufen, und es kann zu Schwingungen kommen. Sollte es dennoch zu einer Erzeugung kommen, sollten Sie versuchen, diese zu beseitigen, indem Sie die Kapazität der Kondensatoren C1 und C2 erhöhen und einen Kondensator mit einer Kapazität von mehreren hundert Picofarad zwischen der Anode und der Steuerelektrode des Mikroschaltkreises anschließen.

Eine Variante des Stabilisators mit einem Regeltransistor im Minusleiter ist in Abb. dargestellt. 2.

Wenn die Spannung an der Steuerelektrode relativ zur Kathode auf +2,5 V ansteigt, öffnet und schließt die Mikroschaltung die Transistoren VT1 und VT2. Der maximale Betriebsstrom wird durch Auswahl des Widerstands R2 eingestellt.

Die beschriebenen Geräte verwenden im Gegensatz zum herkömmlichen Gerät etwas ungewöhnliche Ausgangsspannungsteiler, bei denen ein variabler Widerstand an den oberen Zweig der Schaltung angeschlossen ist. Wenn in diesem Fall der Kontakt im Schaltkreis des Motors mit variablem Widerstand unterbrochen wird, kann die Spannung am Ausgang der Stabilisatoren nur sinken, während bei Verwendung eines herkömmlichen Teilers die Ausgangsspannung einen Maximalwert erreicht, der die Last beschädigen kann .

Um die Abhängigkeit des maximalen Betriebsstroms von der Temperatur zu verringern, ist es bei beiden oben beschriebenen Stabilisatoren sinnvoll, den thermischen Kontakt der Dioden VD1, VD2 mit dem Kühlkörper des Steuertransistors sicherzustellen.

Wenn solche Stabilisatoren als einstellbare Stabilisatoren verwendet werden, ist es sinnvoll, Konstantstabilisatoren in Reihe mit variablen Widerständen (an jedem äußersten Anschluss) einzubauen. Ihre Widerstände sollten so gewählt werden, dass die Einstellgrenzen der Ausgangsspannung den in den Diagrammen angegebenen entsprechen. Ohne solche Widerstände können Stabilisatoren in den Extremstellungen der Motoren den Stabilisierungsmodus verlassen.

Autor: S. Kanygin, Charkow, Ukraine

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