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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Spannungsregler auf einem CMOS-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz Stromquellen, bei denen Leistungselemente im Schaltmodus arbeiten, sind komplexer als Stromquellen mit Elementen, die im aktiven Modus arbeiten, aber ihr Wirkungsgrad ist doppelt oder sogar dreimal höher als der Wirkungsgrad der letzteren. Der Wirkungsgrad von Schaltspannungsstabilisatoren ist hoch, da Transistoren im geschlossenen und gesättigten Zustand wenig Leistung verbrauchen. Außerdem sind am Ausgang keine Filter mit großen Induktivitäts- und Kapazitätswerten erforderlich, da die Welligkeitsfrequenz hoch ist (25...50 kHz). Ein Schaltspannungsstabilisator mit konstanter Schaltfrequenz des Schlüsselelements, aber variabler Dauer seines offenen Zustands (PWM) ist einfacher als andere Arten von Stabilisatoren und ermöglicht die Verwendung von Niederfrequenztransistoren. Der vorgeschlagene Pulsspannungsstabilisator mit PWM (Abb. 1) enthält einen Pulsweitenmodulator auf einem K176LP1-CMOS-Chip [1]. Dies ist ein Mehrzweckchip, der einen Satz CMOS-Transistoren (drei p- und drei n-Kanal) enthält. Wechselrichter DD1.1 und DD1.2. Jeder davon besteht aus zwei Transistoren, die sich in der Mikroschaltung K176LP1 befinden, und bilden zusammen mit dem Widerstand R4 und dem Kondensator C3 einen Multivibrator. Die beiden verbleibenden Transistoren der Mikroschaltung K176LP1 (n-Kanal und p-Kanal) sind parallel zum Ausgang von verbunden dem Wechselrichter DD1 1 und dem Widerstand R4.
Wenn der Pegel am Ausgang DD1.1 hoch ist, ist die Diode VD2 offen, und wenn wir ihren Widerstand vernachlässigen, können wir davon ausgehen, dass der p-Kanal des Transistors parallel zum Widerstand R4 geschaltet ist und der Kanalwiderstand mit abnehmender Steuerung abnimmt Stromspannung. In ähnlicher Weise wird der n-Kanal parallel zum Widerstand R4 geschaltet, wenn der Ausgang des Wechselrichters DD1.1 niedrig und VD3 offen ist (der Widerstand dieses Kanals nimmt mit zunehmender Steuerspannung ab). Da bei jedem Wert der Steuerspannung der Ausgangswiderstand eines Feldeffekttransistors zunimmt und der andere abnimmt, ist der Durchschnittswert des Widerstandsnebenschlusswiderstands R4 über die Periode konstant und auch die Schwingungsfrequenz des Generators ist konstant, d.h. nur das Tastverhältnis ändert sich (von 1 bis 99 % der Betriebsfrequenzperiode) und ist direkt proportional zur Amplitude der Steuerspannung. Vom Ausgang des Pulsweitenmodulators wird eine Folge von dauermodulierten Impulsen an die Basis des Transistors VT2 geliefert, wodurch der Schlüsseltransistor VT4 entriegelt und gesperrt wird. Die Diode VD4 sorgt für einen geschlossenen Stromkreis für den Strom der Induktivität L2, wenn der Transistor VT4 ausgeschaltet ist. Durch die Änderung des Arbeitszyklus der Ausgangsimpulse ermöglicht der Stabilisator eine Änderung der Ausgangsspannung in einem weiten Bereich. Da die Ausgangsspannung jedoch einen doppelten Rauschpegel aufweist, sind an ihrem Ein- und Ausgang Filter enthalten (Drosseln L1 und L3, Kondensatoren C1, C4, C5). Der Spannungsstabilisator funktioniert wie folgt. Ein Teil der vom Potentiometer R8 abgenommenen Ausgangsspannung steuert das Tastverhältnis der vom Pulsweitenmodulator erzeugten Impulse, d. h. das Verhältnis zwischen der Dauer des offenen und geschlossenen Zustands des Schlüsseltransistors VT4. Wenn die Spannung am Ausgang des Stabilisators abnimmt, nimmt die von R8 abgenommene Steuerspannung ab. Dadurch ist der Tastentransistor VT4 länger geöffnet und die leistungsstarke Diode VC4 geschlossen, und umgekehrt ist bei einer Erhöhung der Ausgangsspannung der Tastentransistor VT4 länger geschlossen und die leistungsstarke Diode VD4 geöffnet. Sobald der Schlüsseltransistor VT4 schließt, öffnet die Diode VD4 sofort. und die im Induktor L2 gespeicherte Energie wird auf die Last übertragen. Die Ausgangsspannung wird mit Potentiometer R8 eingestellt. Der Stabilisator ist auf einer 52x52 mm großen Leiterplatte aus doppelseitigem Fiberglas platziert. Die Platinenzeichnung ist in Abb. dargestellt. 2.
Im Stabilisator können Sie anstelle des KT908A-Transistors auch andere leistungsstarke Hochfrequenztransistoren verwenden, beispielsweise KT903A. oder leistungsstarke Niederfrequenzdioden - KT803, KT805, KT808 Bei hohen Lastströmen muss der Schlüsseltransistor VT4 am Kühler installiert werden, um dessen Überhitzung zu verhindern. Als VD4-Diode können Sie die KD212-Diode oder den Kollektorübergang eines leistungsstarken verwenden Hochfrequenztransistor. Die Drosseln L1 und L3 sind auf Ferritstababschnitte (600 MN) mit einer Länge von 20 mm und einem Durchmesser von 8 mm gewickelt. Sie enthalten 10 Windungen PEV-2 01,2 mm Draht. Die L2-Drossel besteht aus einem gepanzerten 26-MN-Ferritkern (B2000) mit einem Spalt zwischen den Bechern von 0,2 mm. Die Wicklungen L2 der Drossel bestehen aus drei mit einer Bohrmaschine verdrillten PEV-2 00,2 mm-Drähten. Die Wicklung wird fortgesetzt, bis der Panzerkern gefüllt ist. Literatur
Autoren: V.Kalashnik, M.Eremin, R.Panov, Voronezh.
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