Простой мощный параллельный стабилизатор на транзисторах 12 вольт 600 миллиампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

В предлагаемой статье описываются принципы работы параллельного стабилизатора, и рассматривается возможность его применения для стабилизации питания мощных высококачественных усилителей НЧ. Приведена также схема полного источника питания с параллельным стабилизатором.

Среди радиолюбителей, а также в промышленных аудиоустройствах высокого качества широко используются параллельные стабилизаторы. В этих устройствах стабилизирующий элемент подключается параллельно нагрузке, что хорошо отражается на таком параметре стабилизатора, как его быстродействие. Фактически быстродействие стабилизатора определяется быстродействием стабилизирующего элемента. Также к достоинствам параллельных стабилизаторов стоит отнести тот факт, что независимо от тока, потребляемого от стабилизатора, ток, потребляемый им самим от источника питания, остается неизменным. Этот факт положительно отражается на уровне излучаемых БП в целом помех (за счет того, что девиации тока потребления не протекают через трансформатор и выпрямительный мост), хотя и служит причиной их низкого КПД.

Рассмотрим вышеизложенное на примере простейшего параллельного стабилизатора - параметрическом стабилизаторе на стабилитроне (рис. 1).

Рис. 1. Параметрический стабилизатор

Резистор R0 задает суммарный ток, который будет течь через стабилитрон и подключенную, параллельно ему нагрузку. Легко видеть, что при изменении тока нагрузки, ток через резистор R0 останется постоянным, изменится лишь ток, текущий через стабилитрон D1. Так будет происходить, пока будет выполняться условие (1):

I_Н<I_R0-I_ст.мин.   (1)
где I_Н - ток нагрузки,
I_R0 - ток через R0,
I_ст.мин. - минимальный ток стабилизации стабилитрона D1

Быстродействие данного стабилизатора будет определяться в основном скоростью изменением величины барьерной емкости стабилитрона [1], а также временем заряда-разряда конденсатора  С1.

Однако у подобных стабилизаторов есть и недостатки - в частности для получения более-менее приличного коэффициента стабилизации (>100), через стабилитрон должен течь ток, соизмеримый с током нагрузки. Это обстоятельство, с учетом того, что подавляющее количество стабилитронов рассчитано на ток до 100 мА, затрудняет использование параметрических стабилизаторов в мощных устройствах.

Чтобы обойти это препятствие, параллельно стабилизатору ставят мощный активный элемент, например MOSFET транзистор, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Мощный параллельный стабилизатор

В этой схеме стабилитрон лишь задает стабильное напряжение на затворе транзистора Q1, через цепь сток-исток которого и течет основной ток. Стабилитрон VD3 предохраняет  Q1 от пробоя ввиду высоковольтности данной реализации. Подробнее о работе этой схемы можно прочитать в [2].

Схема, приведенная на рисунке один способна работать с большими токами (ограничивается предельными характеристиками примененного мосфета), но выделяет большую мощность и имеет низкий КПД(менее 30% - если падение на резисторе R1 сравнительно велико, ток через мосфет сравним с током через нагрузку, величины входного и выходного напряжений не превышают 100 В), что в мощных приложениях является серьезным недостатком.

Но ток текущий через мосфет, можно заметно снизить без ущерба для коэффициента стабилизации, если устранить  источник нестабильности в данной схеме. Остановимся на нем подробнее.

При изменении напряжения на входе стабилизатора изменяется ток, текущий через резистор R1, это изменение можно снизить увеличением номинала этого резистора, но это, в свою очередь потребует увеличение падения напряжения на этом резисторе, а следовательно снизит КПД. Оптимальным решением, на мой взгляд является замена этого резистора на источник тока, на котором падение напряжение можно будет установить равное сумме девиации входного напряжения+2-3 вольта для нормально работы активного элемента источника тока.

С учетом этих дополнений была разработана схема источника питания с параллельным стабилизатором, представленная на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема БП с параллельным стабилизатором (нажмите для увеличения)

Функцию токозадающего резистора здесь выполняет источник тока на транзисторе Q1. Для снижения нестабильности выдаваемого им тока, он запитан от другого источника тока меньшей мощности, который в свою очередь запитан через RCR фильтр для снижения пульсаций. Резистором R7 можно грубо регулировать рабочий ток стабилизатора, резистором R4 плавно. Резистором R8 можно подстроить выходное анпряжение стабилизатора в небольших пределах. R6 представляет собой нагрузку БП, потребляющую около 600 мА.(без нагрузки БП не подключать!). Транзисторы Q1 и M1 можно установить на общем радиаторе площадью не менее 500 кв.см.

Основные технические характеристики стабилизатора (с входным и выходным RC-фильтрами):

1. Выходное напряжение = 12В.
2. Входное напряжение > 18В.
3. Ток нагрузки - 600 мА
4. Потребляемый ток - 750 мА (при номиналах, указанных на схеме, изменяется подбором резистора R2,R7,R4 - в порядке величины влияния)
5. Уровень пульсаций на выходе - -112дБ
6. КПД=57%

Легко видеть, что представленная схема обладает достаточно высокими параметрами в части КПД и Кст, сравнимыми с характеристиками компенсационных последовательных стабилизаторов, при этом практически полностью сохраняя достоинства параллельных стабилизаторов.

При этом схема достаточно проста, не требует дефицитных деталей, и может быть сконструирована даже начинающими радиолюбителями.

При входном напряжении до 50В в схеме можно применить - Q1-BD244C, Q2-BC546А, M1-IRF630. В качестве стабилитрона D7 можно применить любой на напряжение 8,2 В, диоды D1-D4 например SF54, диоды D5,D6,D8,D9 - например 1N4148.

Литература

1. Жеребцов И.П. Основы электроники, стр. 40, Л, 1989
2. Рыжков В.А. Простой параллельный стабилизатор на транзисторе, audioportal.su/another/p2_articleid/65

Автор: Баушев Олег ака Olegyurich; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Энергия для Луны: проект LUNARSABER 11.08.2024 Технологическая компания Honeybee Robotics, принадлежащая Джеффу Безосу и работающая в составе Blue Origin, предложила уникальное решение для обеспечения электроэнергией лунной базы в рамках программы "Артемида". Специалисты компании разработали проект под названием LUNARSABER, который предполагает установку на поверхности Луны столба высотой 100 метров. Этот столб станет ключевым элементом инфраструктуры будущих лунных поселений. Проект LUNARSABER включает в себя столб, изготовленный из прокатанного листа металла, который, сворачиваясь в цилиндрическую структуру, образует устойчивую конструкцию. Эта конструкция должна будет выдерживать до тонны оборудования и служить центральным узлом для различных нужд базы. Столб будет не только источником энергии, но и узлом связи и освещения, что делает его важнейшим элементом для обеспечения жизни и работы на Луне. Основная функция LUNARSABER - генерация и распределение электроэнергии. Для этого по бокам столба планируется установить солнечные панели, которые смогут производить до 100 киловатт энергии. Эта энергия будет использована для питания различных устройств на лунной базе, а также для освещения, что особенно важно в условиях лунной ночи, которая длится 14 земных суток. Освещение, обеспечиваемое прожекторами на вершине LUNARSABER, позволит астронавтам и луноходам выполнять свою работу независимо от солнечного света. LUNARSABER также будет выполнять функцию башни связи, обеспечивая бесперебойную передачу данных между различными элементами базы и Землей. Инженеры рассматривают два типа солнечных панелей для проекта. Первый тип напоминает игрушку йо-йо: панели вытягиваются из верхней части столба и разворачиваются. Второй тип представляет собой традиционные панели, которые могут отслеживать положение Солнца на лунном небе, что позволяет максимально эффективно использовать солнечную энергию. Проект LUNARSABER является важной частью подготовки к лунной миссии "Артемида", цель которой - возвращение человека на Луну и создание постоянной базы на ее поверхности. Столб LUNARSABER обеспечит энергией, связью и освещением будущую базу, делая ее независимой от естественных условий на Луне. Это существенно повысит безопасность и эффективность работы астронавтов на поверхности Луны, открывая новые возможности для исследований и освоения спутника Земли. Идея создания LUNARSABER демонстрирует инновационный подход к решению задач, связанных с освоением Луны. Установка высокотехнологичного столба на лунной поверхности может стать ключевым шагом в развитии постоянного присутствия человека на Луне, обеспечивая его энергией и связью, необходимыми для долгосрочных миссий. В будущем такие технологии могут стать основой для создания лунных городов и станций, обеспечивающих постоянное присутствие человека в космосе.

Другие интересные новости:

▪ DSP семейства Blackfin с Flash-naмятью от Analog Devices

▪ Однофазные мостовые выпрямители 4GBUxxLS

▪ Апельсиновые корки для переработки литиевых аккумуляторов

▪ Интеллектуальных счетчиков всё больше

▪ Спутник напечатает себе солнечные батареи прямо в космосе

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Булыжник - оружие пролетариата. Крылатое выражение

▪ статья Зачем в 19 веке англичане документально присвоили острову статус корабля? Подробный ответ

▪ статья Оператор пульта управления стендовой стрельбой. Должностная инструкция

▪ статья Повышение частоты кварца. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Батарейка из алюминиевых кружков. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026