تثبیت کننده با حداقل افت ولتاژ کوچک. تثبیت کننده جریان LED با افت ولتاژ پایین. تثبیت کننده ولتاژ پایین چیست؟

بازخورد و سؤالات زیادی ایجاد کرد. من سعی کردم به برخی از سوالات در نظرات مقاله اصلی پاسخ دهم. در اینجا من چند تغییر ساده در مورد موضوع این تثبیت کننده ارائه می دهم. به هر حال، در حال حاضر، من موفق به ساخت دو منبع تغذیه 120 وات، دو "بشکه" با تثبیت کننده هایی شدم که طبق طرح مورد بحث مونتاژ شده اند.

نمونه اولیه کار

محصور کردن صنایع دستی من همیشه یک مشکل بوده است. این بار، فکر می‌کنم با استفاده از جا ظروف آشپزخانه Ikea و الوار گرد بریده شده از تخته ام‌دی‌اف 6 میلی‌متری با موفقیت کنار آمدم.

این همه هیاهو برای چیست؟

اغلب به من می گویند دیوانه 🙂 و این درست است: امروز می توانید آماده را بردارید منبع پالسمنبع تغذیه تقریباً برای هر پارامتر. احتمالاً هزینه ای بیش از یک ترانسفورماتور فرکانس پایین نخواهد داشت، علاوه بر این، معمولاً سبک تر و فشرده تر است. من پول زیادی برای ترنس پرداخت کردم و چندین شب را صرف مونتاژ این بشکه ها کردم. با اینکه از قبل همه چیز داشتم منابع لازم. خط آخر: 7 جعبه ایمپالس برای ذخیره سازی به زیرزمین فرستاده شد.

من راز جنون خود را فاش خواهم کرد: این تلاش من برای کاهش تراکم میدان های الکترومغناطیسی در خانه ام است. به عنوان مثال، چند سال پیش یک اجاق مایکروویو به افرادی که زباله‌های زیرزمین ما را بیرون می‌آورند هدیه داده شد. درست است، وجدان هنوز کمی عذاب می دهد: آنها اکنون تحت تابش قرار می گیرند و غذای اصلاح شده می خورند. بله، و ترنس آنجا با 1 کیلووات فوق العاده بود. 🙂

به طور کلی مبحث تداخل الکترومغناطیسی شایسته پایان نامه است. من مطمئن هستم که بیش از یک بار در وبلاگ به آن باز خواهم گشت ...

برای مشاهده با وضوح بالاتر می توان روی تصاویر "کلیک" کرد.

لحیم شده با "تار عنکبوت" (MGTF + Kynar)

تغییرات در یک موضوع

در تمام طرح های زیر، شماره گذاری عناصر از .

دو سیم پیچ ثانویه + شروع نرم

به طور خلاصه، من قبلاً چنین اصلاحی را در مقاله قبلی پیشنهاد کرده بودم. تنها با افزودن یک مقاومت R9 می توان شروعی نرم داشت.

منبع اولیه کارآمد - دو سیم پیچ ثانویه

مجموعه تقریبی اجزا:

• VD1، VD2 = دیودهای شاتکی 8A 40V
• پل کوچک VD5-8 = 0.5 آمپر 200 ولت
• C1 = 15000uF 25V
• C2، C3 = 47uF 25V
• C4 = 1000uF 35V
• R9 = 1 کیلو اهم
• C6 = 0.1uF سرامیک

به ظرفیت افزایش یافته C4 توجه کنید. همراه با R9، هنگامی که دستگاه روشن می شود، ولتاژ "V ++" را افزایش می دهد. از آنجایی که ولتاژ در خروجی رگولاتور نمی تواند از V++ منهای ولتاژ آستانه ترانزیستور MOS تجاوز کند، این اصلاح همچنین افزایش نرمی در ولتاژ خروجی در هنگام شروع ایجاد می کند.

سیم پیچ ثانویه تک + شروع نرم

در نمودار این تنوع از پل های دیودی، در چشمان خیره می شود 🙂 عجله می کنم به شما یادآوری کنم که خود ضریب بدون تغییر باقی مانده است: همان پل کوچک و 3 خازن.

در شرایطی که قبلاً منبع دیگری از ولتاژ مثبت در سیستم وجود دارد (چند ولت بالاتر از آنچه در خروجی این رگولاتور نیاز است)، منطقی است که از آن به عنوان "V ++" استفاده شود. از منبع "V++"، رگولاتور تنها چند میلی آمپر می کشد که برای منبع دیگری نباید خیلی سنگین باشد. بنابراین، شما به راحتی می توانید از شر چند برابر خلاص شوید.

بیایید بدون محدود کننده جریان کار کنیم

بدون محدود کننده جریان، مدار می تواند با یک افت ناچیز در ترانزیستور عبور کار کند و همچنان جریان های بار بالایی را ارائه دهد، که با هیچ تنظیم کننده صنعتی LDO که من امروز می شناسم امکان پذیر نیست.

برای مشاهده نمونه ای از فهرست ها به زیر مراجعه کنید.

لطفا در مورد فیوزها کوتاهی نکنید. بهتر است یک لوله شیشه ای پنی را با سیم جایگزین کنید تا ترانسفورماتور دود را خاموش کنید.
توصیه می کنم بلافاصله پس از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور یک فیوز "آهسته" (با حرف "T" - زمان) قرار دهید. فیوز باید تقریباً دو برابر جریان نامی بار باشد. من اکیداً به شما توصیه نمی کنم که به فیوز در سیم برق تکیه کنید، به خصوص هنگامی که ترانسفورماتور دارای چندین سیم پیچ ثانویه است که اجزای مختلف دستگاه از آنها تغذیه می شوند. در این مورد، سناریوی "دودی" می تواند به شرح زیر باشد: یک ثانویه بیش از حد بارگذاری شده است و از قبل سیگار می کشد، در حالی که کل مصرف در محدوده طبیعی باقی می ماند، به عنوان مثال، به دلیل خاموش شدن گره های باقی مانده دستگاه.

مدار رگولاتور کامل

امیدوارم دوباره ترسیم شود تا خواندن آن آسان تر شود.

نمونه ای از فرقه ها از نمونه اولیه من:

• R1، R6 = 2.2 کیلو اهم
• R2، R3 = 470 اهم
• R4 = 0.22 اهم 3 وات
• R5 = 12 کیلو اهم
• R7 = 2.2 کیلو اهم چند دور
• C5 = 10 nF سرامیک
• VT1 = IRFZ40
• VT2 = 2N2222
• VD9 = 1N5244B (دیود زنر 14 ولت)

آزمایش کردن!

تصویری از یک دستگاه فوق العاده که بیش از یک بار هنگام اشکال زدایی تقویت کننده های صوتی به من کمک کرد. این بار، با کمک آن، "بشکه" خود را که برای 12.6 ولت 2 آمپر طراحی شده بود، در خروجی تثبیت شده آزمایش کردم. محدود کننده جریان روی 2.5 آمپر تنظیم شده است.

توسعه بیشتر ایده

1. کنترل سوئیچینگ خارجی همراه با شروع نرم.
2. فن با تنظیم حرارتی؛
3. فیوز حرارتی؛
4. مجموعه ای برای خود مونتاژی؛
5. منبع قابل برنامه ریزی ...

بنابراین اغلب دوباره چک کنید و بهتر است - در خبرنامه مشترک شوید 😉

این نوشته در , توسط . نشانک گذاری کنید.

با افت 0.05 ولت

هنگام تغذیه تجهیزات مختلف از باتری، اغلب تثبیت ولتاژ و جریان مصرفی ضروری می شود. به عنوان مثال، هنگام ایجاد دی وی دی لیزر(به مقاله در سایت مراجعه کنید) یا یک چراغ قوه LED. برای این اهداف، صنعت قبلاً چندین میکرو مدار - درایورهای به اصطلاح ایجاد کرده است که یک مبدل ولتاژ پایین با یک تثبیت کننده داخلی است. آخرین توسعه تراشه LT1308A است.

بدون اینکه به هیچ وجه از شأن این رانندگان کم کنم، می خواهم توجه داشته باشم که حتی در مرکز منطقه ای بزرگ ما نیز نمی توانید چنین ریز مدارهایی را تهیه کنید. فقط به سفارش و با قیمت 10 تومن. بنابراین، من یک اما ساده، ارزان را پیشنهاد می کنم طرح موثرتثبیت کننده، از radioamator 4 2007.

ضریب تثبیت حدود 10000 است، ولتاژ خروجی با یک مقاومت 2.4 k * در 2 - 8 ولت تنظیم می شود. هنگامی که ولتاژ ورودی کمتر از خروجی است، ترانزیستور تنظیم کننده کاملاً باز است و افت ولتاژ چندین میلی ولت است. هنگامی که ولتاژ ورودی از خروجی بیشتر می شود - افت ولتاژ در سراسر رگولاتور فقط 0.05 ولت است! این امر امکان تامین نور و دیودهای لیزراز باتری های دو تا سه انگشتی. علاوه بر این، با تغییر جریان بار در 0 - 0.5 A، Uout تنها با 1 میلی ولت تغییر می کند. پرداخت برای چنین یک دستگاه سادهشما نمی توانید مسموم کنید، اما با یک برش برش دهید. برای کسانی که نمی دانند توضیح می دهم: یک تیغه شکسته را از اره برقی می گیریم و روی کاغذ سنباده تیز می کنیم. علاوه بر این، برای راحتی در دست گرفتن، آن را با یک سیم ضخیم می پیچیم.

اکنون با این ابزار ما به سادگی مس را با تلاش مانند آهنگ می خراشیم.

ما آن را با سمباده تمیز می کنیم، آن را قلع می کنیم، قطعات را لحیم می کنیم و کار شما تمام است.

MOSFET + TL431 = تنظیم کننده ولتاژ جبرانی سری افت حداقل

تنظیم کننده LDO ایده آل

LDO = ترک تحصیل کم

برای تثبیت کننده یکپارچه سه پین ​​محبوب LM317 (صفحه داده)، حداقل افت ولتاژی که عملکرد آن هنوز عادی است 3 ولت است. علاوه بر این، این پارامتر به صراحت در هیچ کجای مستندات نشان داده نشده است، اما در شرایط اندازه گیری به طور متوسط ​​ذکر شده است. در بیشتر موارد، فرض بر این است که افت روی تراشه 5 ولت یا بیشتر است:
"مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد، VIN − VOUT = 5V".

بابا یاگا - مخالف! حیف است 3 ولت را روی یک ترانزیستور پاس احمقانه از دست بدهید. و وات اضافی را از بین ببرید. یک راه حل محبوب برای مشکل - تعویض رگولاتورها - به دلیل این واقعیت که آنها در اینجا مورد بحث قرار نمی گیرند سوت زدن. شما می توانید با مداخله مبارزه کنید، اما، همانطور که می دانید: هر که مبارزه نمی کند، شکست ناپذیر است! 😉

اندیشه
ایده این مدار به یکی از برگه های اطلاعاتی موجود در TL431 برمی گردد. به عنوان مثال، آنچه National Semiconductor / TI ارائه می دهد در اینجا آمده است:

Vo ~= Vref * (1+R1/R2)

به خودی خود ، چنین تنظیم کننده ای خیلی جالب نیست: به نظر من ، بهتر از تثبیت کننده های معمولی سه پین ​​7805 ، LM317 و موارد مشابه نیست. کمترین افت روی دارلینگتون عبوری کمتر از 2 ولت است در اینجا بعید است به دست آید. و علاوه بر این، هیچ محافظی برای جریان یا گرمای بیش از حد وجود ندارد. مگر اینکه بتوان ترانزیستورها را به اندازه دلخواه تنظیم کرد.

اخیراً نیاز به ساخت یک رگولاتور خطی با حداقل افت ولتاژ داشتم. البته، شما همیشه می توانید طفره بروید، یک ترانسفورماتور با ولتاژ بالاتر روی ثانویه بگیرید، دیودهای شاتکی را در پل قرار دهید، خازن های ذخیره سازی بیشتر ... و با این همه خوشحالی، یک تثبیت کننده سه پین ​​را گرم کنید. اما من یک راه حل ظریف و با خلسه ای که در دسترس بود می خواستم. چه نوع تنظیم کننده تغذیه می تواند افت نزدیک به صفر را فراهم کند؟ ماسفت: دستگاه‌های میدانی مدرن با توان بالا می‌توانند مقاومت کانالی چند میلی اهم داشته باشند.

صرفاً جایگزین کردن دارلینگتون با یک IGFET (یعنی رایج ترین ماسفت) در مدار بالا کمک زیادی نمی کند. از آنجایی که ولتاژ منبع دروازه آستانه برای موارد معمولی 3-4 ولت خواهد بود، و همه چیز برای ماسفت های "منطقی" بیشتر از ولت است - این حداقل ولتاژ توان خروجی را در چنین تثبیت کننده تنظیم می کند.

هنگام استفاده از یک کارگر میدانی که در حالت ناب (به عنوان مثال با یک کانال داخلی) کار می کند یا با اتصال p-n. اما متأسفانه دستگاه های قدرتمندی از این نوع اکنون عملاً در دسترس نیستند.

منبع اضافی ولتاژ بایاس را نجات می دهد. چنین منبعی به هیچ وجه نباید جریان بالایی داشته باشد - چند میلی آمپر کافی خواهد بود.

همه چیز بسیار ساده کار می کند: هنگامی که ولتاژ در ورودی کنترل TL431، متناسب با ولتاژ خروجی، به زیر آستانه (2.5 ولت) می رسد، "دیود زنر" بسته می شود و دروازه سوئیچ میدان "بالا" را "آزاد می کند". جریان یک منبع اضافی از طریق مقاومت ولتاژ را در دروازه و در نتیجه در خروجی تثبیت کننده "بالا می کشد".
در جهت مخالف، با افزایش ولتاژ خروجی، همه چیز به روشی مشابه کار می کند: "دیود زنر" کمی باز می شود و ولتاژ را در دروازه کارگر میدان کاهش می دهد.
TL431 یک دستگاه خطی است، هیچ قفلی در آن وجود ندارد:

واقعیت
در مدار یک دستگاه واقعی، من همچنان حفاظت جریان را اضافه کردم و افت نیم ولت را به نفع ایمنی قربانی کردم. در اصل، طرح های ولتاژ پایین اغلب می توانند کنار گذاشته شوند فیوز، از آنجایی که ترانزیستورهای اثر میدانی با حاشیه جریان زیادی در دسترس هستند و در حضور رادیاتور قادر به مقاومت در برابر اضافه بارهای دیوانه کننده هستند. اگر حیف است حتی 0.5 ولت، و حفاظت جریان لازم است - بنویسید، زیرا راه هایی وجود دارد.

30 ژانویه 2012: 🙂آثار بزرگ!در جریان بار تقریباً 2 آمپر و بالاتر، بهتر است دیودهای قدرتمند را روی یک رادیاتور کوچک قرار دهید. R8=0; C7=0.1 ... 10μF سرامیک یا فیلم.

با درجه بندی های R5-R6-R7 نشان داده شده در نمودار، محدوده تنظیم ولتاژ خروجی تقریباً از 9 تا 16 ولت است. به طور طبیعی، حداکثر واقعی بستگی به این دارد که ترانسفورماتور چقدر می تواند تحت بار ارائه دهد.
R4 باید از توان مناسب استفاده کند: PmaxR4 ~= 0.5 / R. In این مثال- dvuhvatnik درست خواهد بود.

جایی که ممکن است مورد نیاز باشد
به عنوان مثال: در فناوری لامپ برای تامین مدارهای رشته ای با جریان مستقیم.
چرا یک جریان ثابت و حتی با دقت تثبیت شده برای تغذیه رشته ها؟

1. از بین بردن تداخل ولتاژ AC در مدارهای سیگنال. راه های مختلفی برای نشت "پس زمینه" از مدارهای رشته به سیگنال وجود دارد (موضوعی برای مقاله جداگانه!)
2. درخشش را با یک ولتاژ کاملا مشخص تغذیه کنید. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد بیش از 10٪ ولتاژ نامی از ولتاژ فیلامنت می تواند طول عمر لامپ را تا حدی کاهش دهد. استانداردهای تحمل برای ولتاژ تغذیه به علاوه خطاهای طراحی ترانسفورماتورها و غیره. - خطای 10% به راحتی ظاهر می شود.

برای رشته های 6 ولتی، لازم است R5 را کاهش دهید: 5.6KΩ درست خواهد بود.

چه چیزی را می توان بهبود بخشید
به عنوان مثال، برای تغذیه رشته ها، اضافه کردن یک شروع نرم مفید است. برای انجام این کار کافی است C4 را مثلاً به 1000uF افزایش دهید و یک مقاومت 1KΩ را بین پل و C4 وصل کنید.

کمی اسطوره لامپ
اجازه دهید به یک توهم مداوم بپردازم، که ادعا می کند منبع تغذیه درخشش با یک "ثابت" بر "صدا" تأثیر منفی می گذارد.
محتمل ترین منبع پیدایش این اسطوره، طبق معمول، عدم درک و دست های کج است. به عنوان مثال: یک ترانسفورماتور هم آند و هم گرما را تغذیه می کند. جریان نامی سیم پیچ رشته، مثلاً 1 آمپر، که قبلاً لامپ ها را مستقیماً تغذیه می کرد و آنها کمی کمتر از این 1 آمپر مصرف می کردند. همه چیز خوب کار کرد، شاید کمی فونیلو. اگر اکنون یک دستگاه لحیم کاری خاص، که خود را "لوله گورو" تصور می کند، ناگهان همان لامپ ها را از همان سیم پیچ اما از طریق یکسوساز/خازن/تثبیت کننده تغذیه می کند - همین است، آمپر خانا! توضیح ساده است، اگرچه برای همه واضح نیست:

1. اولاً، اکنون ترانسفورماتور به دلیل ماهیت پالسی جریان شارژ ظرفیت ذخیره سازی بیش از حد بارگذاری شده است (مقاله جداگانه ای لازم است!) به طور خلاصه: شما باید ترانس بگیرید با جریان ثانویه نامی حدود 1.8 برابر بیشتر از جریان بار اصلاح شده.
2. ثانیاً، جریان های شوک بار ظرفیت های ذخیره سازی در منبع برق درخشش چیز خوبی به منبع تغذیه آند اضافه نمی کند.

• نتیجه

• آیا شما علاقه مند بودید؟ برایم بنویس!

بپرسید، پیشنهاد دهید: در نظرات یا از طریق ایمیل (در نمایه من موجود است). متشکرم!

بهترین ها!
- سرگئی پاتروشین.

این نوشته در , توسط . نشانک گذاری کنید.

نظرات VKontakte

131 نظر در مورد MOSFET + TL431 = تنظیم کننده ولتاژ جبرانی سری افت حداقل”

این سایت از Akismet برای مبارزه با هرزنامه ها استفاده می کند.

صرفاً با افزودن تنظیم کننده های ولتاژ خطی به مدار، عمر بسته باتری یا شارژ باتری را افزایش دهید؟ افزایش پایداری ولتاژ و کاهش ریپل پس از مبدل پالس با کاهش کم یا بدون کاهش راندمان منبع تغذیه؟ اگر از تثبیت‌کننده‌های LDO مدرن میکروپاور از STMicroelectronics با افت ولتاژ تولید کم استفاده کنید، این امر واقعی است.

برای مدت طولانی، فقط تثبیت کننده های کلاسیک (به عنوان مثال، یا تثبیت کننده های سری 78xx / 79xx) با حداقل افت در عنصر تنظیم کننده 0.8 ولت و بالاتر در دسترس توسعه دهندگان تجهیزات الکترونیکی بود. این به این دلیل بود که یک ترانزیستور n-p-n به عنوان یک عنصر تنظیم کننده استفاده می شد که مطابق مداری با یک کلکتور مشترک متصل می شد. برای باز کردن چنین ترانزیستوری به اشباع، یک منبع تغذیه اضافی مورد نیاز است که ولتاژ آن از ولتاژ ورودی بیشتر است. با این حال، توسعه فناوری هنوز متوقف نشده است و با ظهور ترانزیستورهای اثر میدانی قدرتمند و فشرده با کانال p، آنها همچنین شروع به استفاده در تثبیت کننده های ولتاژ، از جمله در یک مدار منبع مشترک کردند. چنین طرحی امکان باز کردن کامل ترانزیستور را در صورت لزوم فراهم می کند و افت ولتاژ در محل اتصال آن در واقع فقط به مقاومت کانال و جریان بار بستگی دارد. به این ترتیب تثبیت کننده LDO (Low DropOut) ظاهر شد.

باید در نظر گرفت که حداقل افت در کانال ترانزیستور تثبیت کننده LDO تقریباً به طور خطی به جریان عبوری از آن بستگی دارد، زیرا کانال در واقع یک مقاومت قابل تنظیم الکتریکی با حداقل مقاومت است. بنابراین، هنگامی که جریان خروجی کاهش می یابد، این ولتاژ نیز به طور متناسب تا حد معینی کاهش می یابد که معمولاً برابر با 10 ... 50 میلی ولت است. لیدرها باید به عنوان ریزمدارها شناخته شوند و حداقل افت ولتاژ در آنها فقط 0.4 میلی ولت است. اگر افت ولتاژ یکی از الزامات کلیدی یک تثبیت کننده است، باید به تثبیت کننده هایی با حاشیه جریان زیاد نگاه کنید، زیرا به دلیل مقاومت کمتر کانال ترانزیستور کنترل، می توانند در همان جریان بار افت ولتاژ بسیار کمتری داشته باشند.

قابلیت منحصر به فرد LDO توانایی آن در تثبیت ولتاژ، صاف کردن اسپک ها و کاهش نویز روی ریل برق برای دستگاه های بسیار حساس مانند رادیو، ماژول های GPS، دستگاه های صوتی، ADC های با وضوح بالا، VCO ها و . به عنوان مثال، برای تغذیه یک مدار 3.3 ولت، یک LDO با حداقل افت 150 میلی ولت و یک رگولاتور سوئیچینگ باک با ریپل خروجی 50 میلی ولت (منحنی بالایی در شکل 1) انتخاب کردیم. ولتاژ خروجی رگولاتور سوئیچینگ را می توان تقریباً با فرمول تخمین زد:

U imp ≥ U بار + U Drop + 1/2∆U Imp + 100…200 mV,

که در آن U Imp ولتاژ خروجی رگولاتور سوئیچینگ، بار U است. ولتاژ خروجی تثبیت کننده خطی (ولتاژ تغذیه بار) است، ∆U Imp دامنه موج های ولتاژ در خروجی تنظیم کننده سوئیچینگ است. بنابراین، ما آن را برابر با 3.6 V انتخاب می کنیم. در نتیجه، راندمان تنها 8٪ بدتر می شود، با این حال، ریپل ولتاژ به طور قابل توجهی کاهش می یابد. نسبت سرکوب موج دار شدن ولتاژ تغذیه (SVR) به صورت زیر ارائه می شود:

SVR = 20Log*(∆U IN /∆U OUT)

با ضریب معمولی حدود 50 دسی بل، ریپل حدود 330 برابر کاهش می یابد. یعنی دامنه امواج در خروجی منبع تغذیه ما به صدها میکروولت کاهش می یابد (شما باید نویز خود LDO را نیز در نظر بگیرید ، معمولاً ده ها میکرو ولت / ولت است) - این نتیجه برای اکثر مبدل های سوئیچینگ بدون تثبیت کننده اضافی یا فیلترهای LC چند پیوندی در خروجی عملاً دست نیافتنی است. بهترین عملکردتثبیت توسط ریز مدارها و ریز مدارهای سری LD39xxx ارائه می شود - نویز از 10 μV / V تجاوز نمی کند و ضریب SVR به 90 دسی بل می رسد.

با این حال، LDO ها همچنین دارای معایبی هستند، یکی از آنها تمایل به خود تحریکی است، نه تنها با ESR بسیار بالای خازن خروجی (یا ظرفیت بسیار کم)، بلکه با ESR بسیار کم. این ویژگی با این واقعیت مرتبط است که یک آبشار با یک امیتر مشترک (منبع مشترک) دارای امپدانس خروجی بالایی است، بنابراین یک قطب فرکانس پایین اضافی روی پاسخ فرکانس تثبیت کننده ظاهر می شود (فرکانس آن به مقاومت بار و ظرفیت خازن خروجی بستگی دارد). در نتیجه، حتی در فرکانس‌های ده‌ها کیلوهرتز، تغییر فاز می‌تواند از 180 درجه فراتر رفته و منفی شود. بازخوردبه مثبت تبدیل می شود برای حل چنین مشکلی در پاسخ فرکانسصفر را اضافه کنید و ساده ترین راهبرای انجام این کار، مقاومت سری (ESR) خازن خروجی افزایش می‌یابد: این عملاً ریپل ولتاژ خروجی را افزایش نمی‌دهد، اما کلید پایداری کل مدار است. علاوه بر این، ظرفیت خازن و ESR خازن باید در محدوده های کاملاً تعریف شده باشد. آنها به صورت جداگانه برای هر تثبیت کننده LDO مشخص می شوند. افسوس، رویکرد استاندارد "هرچه ظرفیت خازن بزرگتر و ESR کمتر باشد، بهتر است" که برای تنظیم کننده های خطی و سوئیچینگ کلاسیک قابل استفاده است، در اینجا کار نمی کند.

بسته به اجزای مدار اصلاحی داخلی، تثبیت کننده های LDO را می توان به سه گروه تقسیم کرد:

• تثبیت کننده های طراحی شده برای کار با خازن های تانتالیوم یا الکترولیتی - آنها به خازن با ESR 0.5 ... 10 اهم یا بیشتر نیاز دارند.
• تثبیت کننده های طراحی شده برای کار با خازن های تانتالیوم (ESR 0.3 ... 5 Ohm);
• تثبیت کننده های طراحی شده برای کار با خازن های سرامیکی - آنها با ESR خازن خروجی از 0.005 تا 1 اهم پایدار می مانند.

برای مدارهای دیجیتال با فرکانس بالا و/یا جریان بالا، توصیه می شود خازن های سرامیکی فیلتر کننده با ظرفیت 0.1 ... 1 uF را در نزدیکی هر میکرو مدار قرار دهید و همچنین می توانند پایداری تثبیت کننده LDO را مختل کنند. برای جلوگیری از این اتفاق، توصیه می شود که طول را افزایش دهید و ضخامت مسیرها را از تثبیت کننده به بار کاهش دهید (در نتیجه اندوکتانس مسیرها را افزایش دهید)، چوک ها یا مقاومت ها را در مدار برق قرار دهید و همچنین تثبیت کننده های LDO را برای جبران بار کم ESR انتخاب کنید.

راه دیگری برای افزایش پایداری مبدل وجود دارد - استفاده از ترانزیستور کانال n که مطابق با مدار تخلیه مشترک به عنوان یک ترانزیستور تنظیم کننده متصل است. چنین مداری تقریباً با هر ویژگی خازن خروجی و حتی بدون خازن (به اصطلاح تثبیت کننده های بدون درپوش) پایدار است. با این حال، برای عملکرد صحیح آن، یک ضریب ولتاژ داخلی مورد نیاز است که ولتاژ ورودی را افزایش می دهد تا بتوان ترانزیستور تنظیم کننده را تا حد اشباع باز کرد. طبق این طرح ساخته شده است - به دلیل مقاومت کمتر کانال ترانزیستورهای کانال n همان منطقه، امکان کاهش چشمگیر افت ولتاژ وجود داشت، با این حال، به دلیل ضریب کار مداوم، جریان مصرف شده توسط ریز مدار در حالت فعال به شدت افزایش یافت. اما، به گفته نویسنده، چنین تثبیت کننده هایی آینده LDO هستند، بنابراین مشکل افزایش مصرف برق به احتمال زیاد به زودی حل خواهد شد.

با توجه به ظرفیت گیت قابل توجه، توانایی ترانزیستور برای واکنش سریع به تغییرات ناگهانی در جریان بار کاهش می یابد. در نتیجه، با کاهش جریان بار، ولتاژ خروجی تثبیت کننده با اینرسی افزایش می یابد (تا زمانی که تقویت کننده عملیاتی داخلی بتواند ترانزیستور را کمی ببندد)، و با افزایش جریان، ولتاژ خروجی کمی کاهش می یابد (منحنی پایین تر در شکل 1). شما می توانید ظرفیت بار تثبیت کننده را با افزایش توان خروجی تقویت کننده عملیاتی داخلی افزایش دهید، اما پس از این، جریان مصرف شده توسط تثبیت کننده افزایش می یابد. بنابراین، طراح باید انتخاب کند: یا از تثبیت کننده های بسیار کم مصرف در مدار (مثلاً سری یا با جریان مصرفی چند میکرو آمپر، اما با اینرسی بسیار بالا و افت ولتاژ زیاد با تغییرات ناگهانی در جریان بار)، یا تثبیت کننده هایی با سرعت متوسط ​​و بالا، اما با مصرف تا صدها میکروآمپر. از طرف دیگر، تثبیت کننده هایی با حالت های صرفه جویی در انرژی (به عنوان مثال،) وجود دارد که با کاهش جریان بار، به طور خودکار به حالت میکرو پاور می روند. بسیاری از میکروکنترلرهای مدرن به طور مشابه کار می کنند (به عنوان مثال، خانواده STM8 و STM32) - دومی دارای دو تثبیت کننده داخلی LDO است که یکی از آنها در ریز توان کار می کند و دومی در حالت فعال است که بازده انرژی بالایی را در تمام حالت های عملکرد و در کل محدوده ولتاژ تغذیه ارائه می دهد.

تمام تثبیت کننده های مورد بحث در این مقاله به حداقل نیاز دارند اجزای خارجی- فقط دو خازن و یک خازن ورودی با ظرفیت حداقل 1 میکروفاراد برای اکثر ریز مدارها مورد نیاز است و فقط برای نسخه های قابل تنظیم هنوز به یک تقسیم کننده از دو مقاومت نیاز است (شکل 2). همه ریز مدارها در برابر اضافه بار و گرمای بیش از حد محافظت می شوند و می توانند در محدوده دمایی -40 تا 125 درجه سانتیگراد کار کنند. بسیاری از ریز مدارها دارای ورودی فعال هستند: مصرف جریان در حالت "خاموش" معمولاً از واحد ... صدها نانو آمپر تجاوز نمی کند. اصلی مشخصات الکتریکیتثبیت کننده ها در جدول 1 فهرست شده اند.

جدول 1. مشخصات الکتریکی اصلی ST LDOs

یادداشت:

1. در حداکثر جریان خروجی؛
2. در فرکانس 10 کیلوهرتز؛
3. در محدوده فرکانس از 10 هرتز تا 100 کیلوهرتز؛
4. مقادیر داخل پرانتز برای حالت سبز هستند.

LDO های میکرو پاور

همانطور که مشخص است، بسیاری از طرح ها با طیف گسترده ایولتاژ تغذیه، با افزایش ولتاژ، جریان مصرفی افزایش می یابد، بنابراین، برای افزایش طول عمر مجموعه باتری، باید ولتاژ را در حداقل سطح مجاز که در آن عملکرد مدار مختل نمی شود، تثبیت کرد. با این حال، مصرف فعلی خود LDO باید در نظر گرفته شود - باید بسیار کمتر از تفاوتی باشد که ما سعی می کنیم صرفه جویی کنیم. همچنین باید حداقل افت ولتاژ در تثبیت کننده را نیز در نظر بگیرید، زیرا هر چه بیشتر باشد، باتری ها زودتر تمام می شوند. و اگر 20 سال پیش فقط ریز مدارهای KREN با مصرف جریان معمولی بیش از 3 میلی آمپر در دسترس توسعه دهندگان بود، اکنون انتخاب بسیار گسترده تر است.

برای عملکرد در حالت ریز توان، بهترین گزینه است - یک تنظیم کننده منحصر به فرد با مصرف حدود 1 μA (تا 2.4 μA در حداکثر جریان بار) و افت ولتاژ کمتر از 112 میلی ولت. در همان زمان، ولتاژ خروجی آن در کل محدوده عملیاتی بیش از 3 ... 5٪ تغییر نمی کند. مدار تثبیت کننده ساده ترین است (شکل 3)، بدون هیچ گزینه اضافی. مصرف برق کمی بالاتر. این میکرو مدار قادر به کار در ولتاژ ورودی تا 12 ولت آمپر، مصرف جریان 4.5 میکروآمپر و هزینه نسبتا کم است، می تواند ولتاژ ورودی تا 26 ولت را تحمل کند. باتری در دستگاهی با چندین دهه کار خواهد کرد!

یک مدار ساده برای تنظیم و تثبیت ولتاژ در شکل نشان داده شده است. چنین طرحی می تواند حتی توسط یک آماتور بی تجربه در الکترونیک انجام شود. 50 ولت به ورودی اعمال می شود، در حالی که خروجی 15.7 ولت است.

مدار تثبیت کننده.

ترانزیستور اثر میدانی جزییات اصلی این دستگاه شد. می توان از آن به عنوان IRLZ 24 / 32 / 44 و نیمه هادی های مشابه استفاده کرد. اغلب آنها در کیس TO - 220 و D2 Pak ساخته می شوند. هزینه آن کمتر از یک دلار است. این فیلدر قدرتمند دارای 3 پین می باشد. دارای ساختار داخلی فلز-عایق-نیمه هادی است.

TL 431 در بسته TO-92 تنظیم مقدار ولتاژ خروجی را فراهم می کند. ما یک ترانزیستور اثر میدان قدرتمند را روی یک رادیاتور خنک کننده گذاشتیم و آن را با سیم به برد مدار لحیم کردیم.

ولتاژ ورودی برای چنین مداری 6-50 ولت است. در خروجی از 3 تا 27 ولت با قابلیت تنظیم می گیریم. مقاومت متغیردر 33 کیلو اهم جریان خروجی زیاد است و بسته به رادیاتور تا 10 آمپر است.

خازن های اکولایزر C1، C2 با ظرفیت 10 تا 22 میکروفاراد، C2 - 4.7 میکروفاراد. بدون چنین جزئیاتی، مدار کار خواهد کرد، اما نه با کیفیت مورد نیاز. ما نباید ولتاژ مجاز خازن های الکترولیتی را فراموش کنیم که باید در خروجی و ورودی نصب شوند. ما ظروف را گرفتیم که می توانند 50 ولت را تحمل کنند.

چنین تثبیت کننده ای قادر به اتلاف توان بیش از 50 وات است. کارگر صحرایی باید روی رادیاتور خنک کننده سوار شود. مصلحت است که مساحت آن کمتر از 200 سانتی متر مربع نباشد. هنگام نصب کارگر صحرایی روی رادیاتور، برای دفع بهتر گرما، باید نقطه تماس را با خمیر حرارتی آغشته کنید.

قابل بکارگیری است مقاومت متغیرتا 33 کیلو اهم نوع WH 06-1. چنین مقاومت هایی توانایی تنظیم دقیق مقاومت را دارند. وارداتی و تولید داخل هستند.

برای سهولت در نصب، 2 پد به جای سیم به برد لحیم شده است. از آنجایی که سیم ها به سرعت جدا می شوند.

نمای برد اجزای گسسته و مقاومت متغیر نوع SP 5-2.

پایداری ولتاژ حاصل بسیار خوب است و ولتاژ خروجی چند کسری از ولت در نوسان است. برای مدت طولانی. برد مدار جمع و جور است و استفاده از آن آسان است. مسیرهای تخته با زاپونلاک سبز رنگ آمیزی شده است.

تثبیت کننده میدان قدرتمند

مجموعه ای را در نظر بگیرید که برای آن طراحی شده است قدرت بالا. در اینجا، خواص دستگاه با کمک یک قدرتمند بهبود یافته است کلید الکترونیکیمانند ترانزیستور اثر میدانی.

هنگام توسعه تثبیت کننده های قدرت قدرتمند، آماتورها اغلب از یک سری ریز مدارهای ویژه 142 و موارد مشابه استفاده می کنند که توسط چندین ترانزیستور متصل به موازات تقویت می شوند. بنابراین، یک تثبیت کننده قدرت به دست می آید.

نمودار چنین مدلی از دستگاه در شکل نشان داده شده است. از یک میدان قدرتمند IRLR 2905 استفاده می کند. برای سوئیچ استفاده می شود، اما در این مدار در حالت خطی استفاده می شود. این نیمه هادی مقاومت کمی دارد و با حرارت دادن به 100 درجه، جریانی تا 30 آمپر را تامین می کند. به ولتاژ گیت تا 3 ولت نیاز دارد. توان آن به 110 وات می رسد.

کارگر مزرعه توسط تراشه TL 431 کنترل می شود. تثبیت کننده اصل کار زیر را دارد. هنگام اتصال ترانسفورماتور روی سیم پیچ ثانویه، ولتاژ AC 13 ولت که توسط پل یکسو کننده یکسو می شود. یک ولتاژ ثابت 16 ولت روی خازن اکولایزر با ظرفیت قابل توجه ظاهر می شود.

این ولتاژ به تخلیه ترانزیستور اثر میدانی می رود و از طریق مقاومت R1 به گیت می رود، در حالی که ترانزیستور را باز می کند. بخشی از ولتاژ خروجی از طریق تقسیم کننده وارد ریز مدار می شود، در حالی که مدار OOS را می بندد. ولتاژ دستگاه بالا می رود تا ولتاژ ورودی ریز مدار به مرز 2.5 ولت برسد. در این زمان ریز مدار باز می شود و ولتاژ گیت دستگاه فیلد را کاهش می دهد، یعنی کمی بسته می شود و دستگاه در حالت تثبیت کار می کند. ظرفیت C3 باعث می شود تثبیت کننده سریعتر به حالت اسمی برسد.

مقدار ولتاژ خروجی روی 2.5-30 ولت تنظیم شده است، با انتخاب یک مقاومت متغیر R2، مقدار آن می تواند در محدوده وسیعی تغییر کند. ظرفیت های C1، C2، C4 عملکرد پایدار تثبیت کننده را امکان پذیر می کند.

برای چنین دستگاهی، کوچکترین افت ولتاژ در ترانزیستور تا 3 ولت است، اگرچه می تواند با ولتاژ نزدیک به صفر کار کند. چنین عیب زمانی رخ می دهد که ولتاژ به دروازه اعمال شود. با یک افت ولتاژ کوچک، نیمه هادی باز نمی شود، زیرا دروازه باید دارای ولتاژ مثبت نسبت به منبع باشد.

برای کاهش افت ولتاژ توصیه می شود مدار گیت را از یک یکسوساز جداگانه 5 ولت بالاتر از ولتاژ خروجی دستگاه وصل کنید.

نتایج خوبی را می توان با اتصال دیود VD 2 به پل یکسوسازی به دست آورد. در این حالت ، ولتاژ در خازن C5 افزایش می یابد ، زیرا افت ولتاژ در VD 2 نسبت به دیودهای یکسو کننده کمتر می شود. برای تنظیم هموار ولتاژ خروجی، مقاومت ثابت R2 باید با یک مقاومت متغیر جایگزین شود.

مقدار ولتاژ خروجی با فرمول تعیین می شود: U out \u003d 2.5 (1 + R2 / R3). اگر از ترانزیستور IRF 840 استفاده می کنید، کمترین مقدار ولتاژ کنترل گیت 5 ولت خواهد بود. مخازن تانتالیوم با اندازه کوچک انتخاب می شوند، مقاومت ها - MLT، C2، P1. دیود یکسو کننده با افت ولتاژ کم. خواص ترانسفورماتور، پل یکسوسازی و ظرفیت C1 با توجه به ولتاژ و جریان خروجی مورد نظر انتخاب می شوند.

کارگر صحرایی برای جریان و توان قابل توجه طراحی شده است، این نیاز به یک هیت سینک خوب دارد. ترانزیستور برای نصب بر روی رادیاتور با لحیم کاری با صفحه مسی میانی استفاده می شود. یک ترانزیستور با قطعات دیگر به آن لحیم شده است. پس از نصب، صفحه روی رادیاتور قرار می گیرد. برای این کار نیازی به لحیم کاری نیست، زیرا صفحه دارای سطح تماس قابل توجهی با رادیاتور است.

اگر از تراشه P_431 C، مقاومت های P1 و خازن های تراشه برای نصب در فضای باز استفاده می کنید، آنها بر روی تخته مدار چاپیاز تکستولیت برد به ترانزیستور لحیم شده است. راه اندازی دستگاه به تنظیم مقدار ولتاژ مورد نظر ختم می شود. لازم است دستگاه را بررسی کنید و بررسی کنید که آیا در همه حالت ها خود تحریکی وجود دارد یا خیر.