Стабилизатор напряжения 6 В. Cамодельный выравниватель тока

В настоящее время множество домашних устройств требуют подключения напряжения стабильной величины на 3 вольта, и нагрузочный ток 0,5 ампер. К ним могут относиться:

• Плееры.
• Фотоаппараты.
• Телефоны.
• Видеорегистраторы.
• Навигаторы.

Эти устройства объединены видом источника питания в виде аккумулятора или батареек на 3 вольта.

Как создать питание от бытовой сети дома, не тратя деньги на аккумуляторы или батарейки? Для этих целей не нужно проектировать многоэлементный блок питания, так как в продаже имеются специальные микросхемы в виде стабилизаторов на низкие напряжения.

Схема стабилизатора на 3 вольта

Изображенная схема выполнена в виде регулируемого стабилизатора, и дает возможность создания напряжения на выходе от 1 до 30В. Следовательно, можно применять этот прибор для питания различных устройств для питания 1,5 В, а также для подключения устройств на 3 вольта. В нашем случае устройство применяется для плеера, напряжение на выходе настроено на 3 В.

Модификации микросхемы

Модификации микросхем, входящих в серию, отличаются корпусом. Большинство однополярных нерегулируемых стабилизаторов выполнено в «транзисторном» корпусе TO-220. Он имеет три вывода, этого хватает не во всех случаях. Поэтому часть микросхем выпускались в многовыводных корпусах:

• DIP-14;
• 4-2 – то же самое, но в керамической оболочке;
• 16-15.01 – планарный корпус для монтажа на поверхность (SMD).

В таких исполнениях выпускаются, в основном, регулируемые и двуполярные стабилизаторы.

Работа схемы

С помощью изменяемого сопротивления устанавливается необходимое напряжение на выходе, которое рассчитывается по формуле: U вых=1.25*(1 + R2 / R1). Вместо регулятора напряжение применяется микросхема SD1083 / 1084. Без изменений применяются отечественные подобные микросхемы 142КРЕН 22А / 142КРЕН 22, которые различаются током выхода, что является незначительным фактором.

Для нормального режима микросхемы необходимо смонтировать для нее маленький радиатор. В противном случае при малом напряжении выхода регулятор функционирует в токовом режиме, и значительно нагревается даже без нагрузки.

Назначение выводов и принцип работы

По принципу работы все микросхемы серии относятся к линейным регуляторам. Это означает, что входное напряжение распределяется между регулирующим элементом (транзистором) стабилизатора и нагрузкой так, что на нагрузке падает напряжение, которое задается внутренними элементами микросхемы или внешними цепями.

Если входное напряжение увеличивается, транзистор прикрывается, если уменьшается – приоткрывается таким образом, чтобы на выходе напряжение оставалось постоянным. При изменении тока нагрузки стабилизатор отрабатывает так же, поддерживая неизменным напряжение нагрузки.

У этой схемы есть недостатки:

1. Через регулирующий элемент постоянно протекает ток нагрузки, поэтому на нём постоянно рассеивается мощность P=Uрегулятора⋅Iнагрузки. Эта мощность расходуется впустую, и ограничивает КПД системы – он не может быть выше Uнагрузки/ Uрегулятора.
2. Напряжение на входе должно превышать напряжение стабилизации.

Но простота применения, дешевизна прибора перевешивают недостатки, и в диапазоне рабочих токов до 3 А (и даже выше) что-то более сложное применять бессмысленно.

У регуляторов напряжения с фиксированным напряжением, а также у регулируемых стабилизаторов новых разработок (К142ЕН12, К142ЕН18) в трех- и четырехвыводном исполнении выводы обозначаются цифрами 17,8,2. Такое нелогичное сочетание выбрано, очевидно, для соответствия выводов с микросхемами в корпусах DIP. На самом деле такая «дремучая» маркировка сохранилась только в технической документации, а на схемах пользуются обозначениями выводов, соответствующим зарубежным аналогам.

Переключаемый стабилизатор на микросхеме

Такая схема является наиболее легкой и простой. Ее можно смонтировать самостоятельно на обычной микросхеме LM 317 LZ. С помощью отключения и включения сопротивления в цепи обратной связи образуется два различных напряжения на выходе. в этом случае нагрузочный ток может возрасти до 100 миллиампер.

Нельзя забывать про цоколевку микросхемы, так как она имеет отличие от обычных стабилизаторов.

Схема включения КР142ЕН5А

Как видно, микросхема DA1 включена по типовой схеме в плюсовое плечо СН. С появлением специализированных микросхем ситуация изменилась. Выпускаемые микросхемные стабилизаторы напряжения способны работать в широких пределах выходных напряжения и тока, часто имеют встроенную систему защиты от перегрузки по току и от перегревания — как только температура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, происходит ограничение выходного тока.

Если исходить из того, что напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 и прямое напряжение диода VD1 примерно одинаковы, то распределение тока между микросхемой DA1 и регулирующим транзистором зависит от отношения значений сопротивления резисторов R2 и R1.

Все сказанное служит только для предварительного выбора стабилизатора, перед проектированием блока питания следует ознакомиться м полными справочными характеристиками, хотя бы для того, чтобы точно знать, каково максимально допустимое входное напряжение, достаточна ли стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения, тока нагрузки или температуры.

СН с регулируемым выходным напряжением, выходное напряжение которого можно регулировать от 0 до 10 В. Облегчить режим работы микросхемы в подобных случаях можно, подключив к ней внешний регулирующий транзистор.

При этом нужно обязательно учитывать различия цоколевки микросхем для положительных и отрицательных напряжений. Для достижения очень высокого значения коэффициента подавления пульсаций вход регулирования может быть зашунтирован емкостью. Такое схемотехническое решение заимствовано из [1]. Работа стабилизатора напряжения КРЕН8Б

Немного подробнее о модуле и принципе его работы

Это полупроводниковый диод, который имеет свойство выдавать определенное значение напряжения вне зависимости от подаваемого на него тока. Это утверждение не является до конца верным абсолютно для всех вариантов, потому что разные модели имеют разные характеристики. Если подать очень сильный ток на не рассчитанный для этого модуль SMD (или любой другой тип), он попросту сгорит. Поэтому подключение выполняется после установки токоограничивающего резистора в качестве предохранителя, значение выходного тока которого равняется максимально возможному значению входного тока на стабилизатор.

Он очень похож на обыкновенный полупроводниковый диод, но имеет отличительную черту – его подключение выполняется наоборот. То есть минус от источника питания подается на анод стабилитрона, а плюс – на катод. Таким образом, создается эффект обратной ветви, который и обеспечивает его свойства.

Похожим модулем является стабистор – он подключается напрямую, без предохранителя. Используется в тех случаях, когда параметры входного электричества точно известны и не колеблются, а на выходе получается тоже точное значение.

Основные характеристики КР142ЕН5А

• Выходное напряжение: 5В
• Выходной ток: 2 А
• Максимальное входное напряжение: 15 В
• Разность напряжения вход-выход: 2,5 В
• Мощность рассеивания (с радиатором): 10 Вт
• Точность выходного напряжения: 0,05 В

Максимальные значения работы КР142ЕН5А:

• Рассеиваемая мощность: внутренне ограничена
• Температур хранения: -55 … +150С
• Диапазон (рабочий) температур кристалла: -45 … +125С

Особенности стабилизатора КР142ЕН5А:

• Коррекция участка безопасной работы выходного транзистора
• Внутренняя защита от перегрева кристалла
• Внутренний ограничитель тока короткого замыкания

Указание паспортных характеристик

Они же являются основными показателями отечественных и импортных стабилитронов, которыми необходимо руководствоваться при подборе стабилитрона под конкретную электронную цепь.

1. UCT – указывает, какое номинальное значение модуль способен стабилизировать.
2. ΔUCT – используется для указания диапазона возможного отклонения входящего тока в качестве безопасной амортизации.
3. ICT – параметры тока, который может протекать при подаче номинального напряжения на модуль.
4. ICT.МИН – показывает самое маленькое значение, которое способно протекать по стабилизатору. При этом протекающее напряжение по диоду будет находиться в диапазоне UCT ± ΔUCT.
5. ICT.МАКС – модуль не способен выдерживать более высокое напряжение, чем это значение.

142ЕН1, 142ЕН2, 142ЕН3, 142ЕН4

Требуемое выходное напряжение устанавливают переменным резистором R2.

Пиковое значение тока через батарею GB1 зависит от сопротивления резистора R3 при указанном на схеме сопротивлении 1 Ом — 0,6 А. Появилась возможность снабдить каждую плату сложного устройства собственным стабилизатором напряжения СН , а значит, использовать для его питания общий нестабилизированный источник.

В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор СЗ, поэтому транзистор открыт и шунтирует нижнее плечо делителя R1R2. Обычно входной конденсатор не нужен, если корпус стабилизатора находится в пределах 15 см от входной фильтрирующей емкости,в противном случае он необходим.

Если исходить из того, что напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 и прямое напряжение диода VD1 примерно одинаковы, то распределение тока между микросхемой DA1 и регулирующим транзистором зависит от отношения значений сопротивления резисторов R2 и R1. Благодаря большому входному сопротивлению ОУ становится возможным увеличить сопротивление делителя R1R2 в десятки раз по сравнению с СН с типовым включением микросхемы DA1 и, тем самым, значительно уменьшить потребляемый им ток.

При эксплуатации устройства с током в нагрузке менее 0. Двуполярный СН на основе однополярной микросхемы можно выполнить по схеме, изображенной на рис. По мере увеличения выходного тока это падение напряжения возрастает, и когда оно достигает 0, В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор СЗ, поэтому транзистор открыт и шунтирует нижнее плечо делителя R1R2.

Другие темы

Все системы защиты от перегрузок остаются полностью работоспособными даже если вход регулирования отключен. СН со ступенчатым включением. СН, защищенный от повреждения разрядным током конденсаторов. При этом микросхема поддерживает выходное напряжение на уровне, определяемом ее типом: при увеличении напряжения ее регулирующий элемент закрывается, снижая тем самым протекающий через нее ток, и падение напряжения на цепи R2VD2 уменьшается.

В дополнение может быть добавлен выходной конденсатор для сглаживания переходных процессов. Вашему вниманию предлагается несколько необычный способ получения стабильных значений напряжений, 3-выводные стабилизаторы для которых либо не существуют в природе, либо еще мало распространены. В литературе предлагается немало способов, как найти выход из данной ситуации. Позади указанных в таблице обозначений также могут быть буквы и цифры, указывающие на те или иные конструктивные или эксплуатационные особенности микросхемы. Общее число элементов стабилизатора было довольно значительным, особенно если от него требовались функции регулирования выходного напряжения, защиты от перегрузки и замыкания выхода, ограничения выходного тока на заданном уровне.

Все системы защиты от перегрузок остаются полностью работоспособными даже если вход регулирования отключен. Последние сообщения. Если же это напряжение, наоборот, возрастает, процесс протекает в противоположном направлении и равенство выходных напряжений также восстанавливается. Проверенный стабилизатор 12 вольт за 10 рублей для LED/светодиодов и ДХО

Дополнительная маркировка стеклянных моделей

Диоды в стеклянных корпусах имеют свои собственные обозначения, которые мы рассмотрим далее. Они настолько простые (в отличие от вариантов с пластиковыми корпусами), что практически сразу же запоминаются наизусть, нет необходимости каждый раз использовать справочник.

Цветовая маркировка используется для пластиковых диодов, например, для SOT-23. Твердый корпус модуля имеет два гибких вывода. На самом корпусе, рядом с вышеописанной полосочкой, дописываются таким же цветом несколько цифр, разделенных латинской буквой. Обычно запись имеет вид 1V3, 9V0 и так далее, разнообразие позволяет подобрать любые параметры по обозначению, как и в SMD.

Что же значит эта кодовая маркировка? Она показывает напряжение стабилизации, на которое рассчитан данный элемент. К примеру, 1V3 показывает нам, что это значение равно 1.3 В, второй же вариант – 9 вольт. Обычно чем больше сам корпус, тем большим стабилизирующим свойством он обладает. На фото ниже показан стабилитрон в стеклянном корпусе с маркировкой катода 5.1 В

Дополнительно принято классифицировать все линейные стабилизаторы

• по типу расположения внутри схемы изменяемых сопротивлений по отношению к нагрузке: параллельные;
• последовательные.

Для аппаратов импульсного принципа работы характерно использование специального накопителя (в его роли может выступать дроссель или конденсатор). Его отличительной особенностью становится более высокий КПД в сравнении с линейными моделями, но при этом и одновременное формирование помех на выходе блока, а при применении неправильно рассчитанных фильтров помехи проникают и питающую сеть.

Кроме того, импульсные стабилизаторы постоянного тока дают возможность получения в зависимости от используемой схемы установки повышенных или пониженных напряжений. Отдельные модели являются инвертирующими с обратной полярностью, обладают функционалом, допускающим как получение более высокого, так и более низкого значений.