Микросхемный стабилизатор напряжения: узел защиты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Предлагаемое устройство надежно защищает микросхемный стабилизатор напряжения без ухудшения его технических характеристик.

Радиолюбители широко применяют 1 для построения блоков питания стабилизаторы напряжения на основе трехвыводных микросхем серий КР142, КР1157, КР1158, 78L, 79L [1]. Хотя эти микросхемы и имеют встроенную защиту по току и от перегрева, но зачастую все-таки нуждаются во внешней защите. Дело в том, что во время аварийной ситуации при токовой перегрузке или замыкании в нагрузке эти микросхемы переходят в режим ограничения выходного тока. Но в этом случае значительная часть входного напряжения приложена к микросхеме, вследствие чего она начинает разогреваться. Несмотря на то что встроенная тепловая защита будет снижать выходной ток, при большом входном напряжении микросхема может перегреться и выйти из строя, особенно если она установлена на недостаточно эффективном теплоотводе или вовсе без него. Чем грозит такая ситуация, понятно без объяснений. И здесь полезно устройство, которое обеспечивает защиту микросхемы стабилизатора в некоторых экстремальных режимах работы и, соответственно, повышает надежность ее работы.

Схема предлагаемого устройства вместе со стабилизатором показана на рис. 1. Собственно узел защиты обведен штрихпунктирной линией. Он собран на двух полевых переключательных транзисторах с каналами разного типа проводимости, входящих в транзисторную сборку IRF7309 (VT1). Основные параметры транзисторов этой сборки: сопротивление открытого канала - 0,05...0,1 Ом, максимальный ток стока - 3,2...4 А, максимальное напряжение исток-сток - 30 В, затвор-исток - 20 В, суммарная рассеиваемая мощность - 1.4 Вт.

Рис. 1 Принципиальная схема устройства

Защитное устройство контролирует выходное напряжение стабилизатора. Если оно снизится меньше определенного уровня, устройство отключит микросхему от источника входного напряжения. Возможны несколько типичных аварийных ситуаций. Во-первых, это замыкание в нагрузке, при котором выходное напряжение уменьшается практически до нуля, вызывая срабатывание устройства защиты. Во-вторых, это перегрузка по току выше максимально допустимого для микросхемы значения. В этом случае микросхема перейдет в режим ограничения тока, выходное напряжение снизится, поэтому устройство защиты сработает. В-третьих, возможно существенное увеличение тока нагрузки, но не достигающее предельного выходного тока микросхемы. Например, ток нагрузки вместо обычных 0,5 А увеличился до 1,5 А. Хотя для микросхемы этот режим нормальный, но все же она нагреется сильнее. Если теплоотвод неэффективен, температура корпуса будет расти, пока не превысит допустимую. Тогда тепловая защита снизит выходной ток, выходное напряжение также уменьшится, в результате чего устройство защиты сработает, отключив питание микросхемы.

В момент включения устройства конденсатор С1 разряжен, все входное напряжение приложено к резистору R1. Транзистор VT1.1 открыт, пока этот конденсатор не зарядился. Напряжение поступает на вход микросхемы DA1, на ее выходе появляется номинальное выходное напряжение, часть которого с резисторного делителя R4R5 подают на затвор транзистора VT1.2. Этот транзистор открывается, удерживая конденсатор С1 разряженным, поэтому транзистор VT1.1 останется открытым.

Если же по каким-либо причинам выходное напряжение стабилизатора существенно уменьшится, то транзистор VT1.2 начнет закрываться, конденсатор С1 заряжаться, а транзистор VT1.1 - закрываться. Это приведет к дальнейшему уменьшению выходного напряжения. Из-за действия положительной обратной связи процесс завершается полным закрыванием транзисторов VT1.1 и VT1.2. Закрытый транзистор VT1.1 размыкает входную цепь микросхемы DA1, обеспечивая ее защиту. Конденсатор С1 нужен как при запуске стабилизатора, так и для задержки срабатывания устройства защиты, повышая его помехоустойчивость.

Для повторного запуска нужно временно отключить входное напряжение, пока напряжение на конденсаторе С1 не уменьшится на 2,5...3 В из-за разрядки через резистор R2. После этого транзистор VT1.1 откроется и подаст напряжение на вход микросхемы DA1. Выходное напряжение начнет возрастать. В момент, когда напряжение затвор-исток транзистора VT1.2 превысит 2,5 В, он откроется. Через его канал и токоограничительный резистор R3 конденсатор С1 окончательно разрядится. Включится светодиод HL1 - индикатор наличия выходного напряжения стабилизатора и, соответственно, его нормальной работы.

Конструкция и детали

Устройство смонтировано на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 2). Собранная плата показана на рис. 3. Фольга на обратной стороне платы использована в качестве общего провода. Через отверстия платы, отмеченные звездочками, пропущены провода, соединяющие печатные проводники с обеих сторон. Выводы 1 и 3 микросхемы DA1 припаяны к печатным проводникам, вывод 2 пропущен через отверстие и припаян к фольге общего провода с обратной стороны. Если же микросхема DA1 установлена на теплоотводе, плату тоже размещают на нем рядом с микросхемой.

Рис. 2 Печатная плата устройства

Предлагаемое устройство защиты можно применить для любой микросхемы-стабилизатора напряжения с тремя выводами. Если общий вывод микросхемы средний, рисунок проводников печатной платы пригоден без изменений. В противном случае потребуется его незначительная модификация.

Предлагаемое устройство пригодно и для защиты регулируемых стабилизаторов напряжения (серии LM317 и аналогичных), но в этом случае также нужно изменить рисунок проводников печатной платы, чтобы обеспечить возможность установки резисторного делителя напряжения и, возможно, некоторых других элементов [1, рис. 3].

Рис. 3 Внешний вид устройства

В устройстве можно применить постоянные резисторы Р1-4, МЛТ, С2-33, конденсаторы К50-35 или аналогичные. Номинальное напряжение конденсаторов С1 и С2 должно не менее чем на 20 % превышать максимальное входное напряжение, а C3 - выходное. Светоди-од HL1 может быть любым видимого излучения с номинальным током 5...20 мА.

Вместо транзисторной сборки IRF7309 (VT1) можно применить отдельные полевые транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом соответствующего типа проводимости [2]. Транзистор, заменяющий VT1.1, должен выдерживать входной ток микросхемы при максимальном токе нагрузки, его максимальное напряжение сток-исток и затвор-исток должно быть больше максимального входного напряжения. Для транзистора, который заменяет VT1.2, максимальное напряжение сток-исток должно быть больше максимального входного.

Налаживание

Налаживание сводится к подбору, в случае необходимости, емкости конденсатора С1, чтобы переходные процессы в стабилизаторе или нагрузке происходили быстрее, чем зарядка конденсатора через резистор R1. Сопротивление резистора R2 выбирают от нескольких сотен килоом до 1 МОм, чтобы обеспечить приемлемую длительность начальной разрядки конденсатора С1 - минимальное время, на которое необходимо отключить входное напряжение после срабатывания защиты. Резистор R4 подбирают таким, чтобы устройство срабатывало при снижении выходного напряжения стабилизатора на 1 ...3 В. При низком выходном напряжении (3...6 В) устройство можно упростить, исключив резисторы R4, R5 и установив взамен R5 перемычку. Но в этом случае устройство защиты не сработает до тех пор, пока выходное напряжение не снизится примерно до 2,5 В, так как именно при таком напряжении затвор-исток полевой транзистор VT1.2 начнет закрываться. Поэтому при более высоком выходном напряжении (9... 12 В) эти резисторы все-таки целесообразно установить.

Резистор R3 ограничивает ток разрядки конденсатора С1 через канал транзистора VT1.2 до допустимого значения. Резистор R6 и светодиод HL1 устанавливают в случае необходимости. Сопротивление резистора R6 выбирают так, чтобы получить требуемую яркость излучения светодиода HL1, не превышая максимально допустимый ток через него.

Для стабилизатора напряжения отрицательной полярности (на микросхемах серии 79L и аналогичных) следует поменять местами полевые транзисторы VT1.1 и VT1.2, а также изменить полярность включения всех конденсаторов и светодиода HL1. Рисунок проводников печатной платы также придется изменить.

Входное напряжение с учетом пульсаций не должно превышать 20 В. В заключение следует отметить, что предлагаемое устройство не спасет от всех возможных аварийных ситуаций, но оно существенно повышает надежность работы микросхемного стабилизатора напряжения.

Литература

1. Бирюков С. Микросхемные стабили заторы широкого применения. - Радио, 1999, №2, с. 69-71.
2. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. - Радио, 2001, №5, с. 45.

Автор: И. Нечаев, г. Курск; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Долгожители в фокусе внимания 02.06.2005 Начат международный проект по изучению долгожителей. В нем участвуют ученые из 11 европейских стран, а также из Израиля и Китая. Они обследуют 5600 братьев и сестер, проживших к настоящему времени 90 лет и более, а также такое же количество менее солидных по возрасту пар, чтобы выяснить, чем долгожители отличаются от остального населения. В фокусе внимания, прежде всего митохондрии, которые, как полагают, играют особую роль в процессе старения и регуляции продолжительности жизни. Ученые надеются открыть ген, отвечающий за ремонт повреждений, возникающих в процессе работы митохондрий и других деталей клетки.

Другие интересные новости:

▪ Миниатюрный модуль сбора данных Diamond Systems DS-MPE-DAQ0804

▪ Испытания прототипа марсианской буровой установки

▪ Модули памяти Micron LPCAMM2

▪ Влияние света на расстройства настроения

▪ Ракета-носитель Vulcan

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструменты и механизмы для сельского хозяйства. Подборка статей

▪ статья Косилка-полотер. Чертеж, описание

▪ статья Какой привычный предмет помогает смотреть сквозь непрозрачное матовое стекло? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по ремонту дорожно-строительных машин и тракторов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Регулятор яркости в торшере. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Транзисторы полевые КП501 - КП698. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026