Spannungsstabilisator mit geringem Mindestspannungsabfall. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Einer der wichtigen Parameter von seriellen Spannungsstabilisatoren (einschließlich Mikroschaltungen) ist die minimal zulässige Spannung zwischen Eingang und Ausgang des Stabilisators (ΔUmin) bei maximalem Laststrom. Es zeigt an, bei welcher minimalen Differenz zwischen der Eingangsspannung (Uin) und der Ausgangsspannung (Uout) alle Parameter des Stabilisators im normalen Bereich liegen. Leider achten nicht alle Funkamateure darauf, meist interessieren sie sich nur für Ausgangsspannung und maximalen Ausgangsstrom. Inzwischen hat dieser Parameter einen erheblichen Einfluss sowohl auf die Qualität der Ausgangsspannung als auch auf die Effizienz des Stabilisators.

Beispielsweise beträgt für weit verbreitete Mikroschaltungsstabilisatoren der Serie 1_M78xx (xx ist eine Zahl, die der Stabilisierungsspannung in Volt entspricht) die minimal zulässige Spannung dUmin \u2d 1 V bei einem Strom von 7805 A. In der Praxis bedeutet dies, dass für a stabilisator auf einer LM5-Mikroschaltung (Uout \u7d 1 V) muss die Spannung Uin min mindestens 8 V betragen. Wenn die Amplitude der Welligkeit am Gleichrichterausgang 10 V erreicht, steigt der Wert von Uin min auf 8,8 V und an Unter Berücksichtigung der Instabilität der Netzspannung innerhalb von ± 57% steigt sie auf XNUMX V. Infolgedessen überschreitet der Wirkungsgrad des Stabilisators XNUMX% nicht, und bei einem großen Ausgangsstrom wird die Mikroschaltung sehr heiß.

Ein möglicher Ausweg ist die Verwendung der sogenannten Mikroschaltungsstabilisatoren mit niedrigem Dropout (mit geringem Spannungsabfall), beispielsweise der Serie KR1158ENxx (ΔUmin \u0,6d 0,5 V bei einem Strom von 1084 A) oder LM1,3 (Umin \u5d XNUMX V bei einem Strom von XNUMX A). Aber auch niedrigere Werte von Umin können erreicht werden, wenn ein leistungsfähiger Feldeffekttransistor als Steuerelement verwendet wird. Auf ein solches Gerät wird weiter eingegangen.

Fig. 1

Das Schema des vorgeschlagenen Stabilisators ist in Abb. 1 dargestellt. 1. Der Feldeffekttransistor VT1 ist in der positiven Stromleitung enthalten. Die Verwendung eines Geräts mit einem 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 ihr offener Kanalwiderstand in der Regel niedriger ist von p-Kanal diejenigen. Steuert den parallelen Spannungsregler DA1 des Transistors VT2,5. Damit der Feldeffekttransistor öffnet, muss die Spannung an seinem Gate mindestens XNUMX V höher sein als an der Source. Daher wird eine zusätzliche Source benötigt, deren Ausgangsspannung die Spannung am Drain des Feldeffekttransistors um genau diesen Wert übersteigt.

Eine solche Quelle - ein Aufwärtsspannungswandler - ist auf einem DD1-Chip montiert. Im Impulsgenerator verwendete logische Elemente DD1.1, DD1.2 mit einer Wiederholungsrate von etwa 30 kHz, DD1.3, DD1.4 - Puffer; die Dioden VD1, VD2 und die Kondensatoren C3, C4 bilden einen Spannungsverdopplungsgleichrichter, der Widerstand R2 und der Kondensator C5 bilden ein 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 Gerätelayouts zeigten, dass bei einem Laststrom von 3 A und einer Abnahme der Eingangsspannung von 7 auf 5,05 V die Ausgabe von 5 auf 4,95 V abnimmt. Mit anderen Worten, bei dem angegebenen Strom der minimale Spannungsabfall ΔUmin überschreitet 0,1 V nicht. Dadurch können Sie die Fähigkeiten der primären Stromquelle (Gleichrichter) besser nutzen und den Wirkungsgrad des Spannungsstabilisators erhöhen.

Fig. 2

Die Details des Geräts sind auf einer Leiterplatte (Abb. 2) aus einseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 ... 2 mm montiert. Festwiderstände - P1-4, MLT, Trimmer - SPZ-19a, Kondensatoren C2, C6, C7 - Keramik K10-17, der Rest - Oxidimporte, zum Beispiel die 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 der Firma International Rectifier haben normalerweise den Buchstaben L in der Kennzeichnung ( siehe Referenzblatt "Leistungsstarke Feldschalttransistoren der Firma International Rectifier" in "Radio", 2001, Nr. 5, S. 45). Bei einem Laststrom von mehr als 1,5 ... 2 A muss ein Transistor mit einem offenen Kanalwiderstand von nicht mehr als 0,02 ... 0,03 Ohm verwendet werden.

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.

Fig. 3

Die Ausgangsspannung des Stabilisators kann erhöht werden, aber man sollte nicht vergessen, dass die maximale Versorgungsspannung der Mikroschaltung K561LA7 15 V beträgt und der Grenzwert der Gate-Source-Spannung des Feldeffekttransistors in den meisten Fällen nicht überschritten wird 20 V.

Fig. 4

Daher ist es in einem solchen Fall erforderlich, einen Aufwärtswandler zu verwenden, der nach einem anderen Schema aufgebaut ist (auf einer Elementbasis, die eine höhere Versorgungsspannung zulässt), und die Spannung am Gate des Feldeffekttransistors durch Anschließen von a zu begrenzen Zenerdiode parallel zum Kondensator C5 mit der entsprechenden Stabilisierungsspannung. Wenn der Stabilisator in eine Stromquelle mit einem Abwärtstransformator eingebaut werden soll, können der Spannungswandler (DD1-Mikroschaltung, Dioden VD1, VD2, Widerstand R1 und Kondensatoren C2, C3) und der "Haupt" -Gleichrichter ausgeschlossen werden an der Diodenbrücke VD5 (Abb. 4) kann mit einer Verdopplerspannung an den Dioden VD3, VD4 und dem Kondensator C9 ergänzt werden (die Nummerierung der Elemente setzt fort, was in Abb. 1 begonnen wurde).

Autor: I. Nechaev, Moskau; Veröffentlichung: radioradar.net

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