Импульсный стабилизатор напряжения, 8-60/5 вольт 2 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Этот стабилизатор отличается от подобных ему схемной простотой и высокими значениями коэффициентов стабилизации и полезного действия. В нем применена широко распространенная микросхема К155ЛАЗ (или ее аналог). Этот стабилизатор применялся для питания цифрового прибора, а при изготовлении различных цифровых устройств всегда найдется пара лишних инверторов.

Стабилизатор (рис. 5.13), состоит из следующих функциональных узлов: узла запуска (R3, VD1, VT1, VD3), источника образцового напряжения и устройства сравнения (DD1.1, R1), усилителя постоянного тока (VT2, DD1.2, VT5), транзисторного ключа (VT3, VT4), индуктивного накопителя энергии с коммутирующим диодом (VD2, L2) и фильтров - входного (L1, C1, C2) и выходного (С4, С5, L3, С6).

(нажмите для увеличения)

Основные технические характеристики:

• номинальное выходное напряжение, В.....5;
• входное напряжение, В.....8...60;
• КПД.....0,69...0,72;
• коэффициент стабилизации, не менее.....500;
• амплитуда пульсаций выходного напряжения, мВ.....5;
• выходное сопротивление, Ом, не более.....0,02;
• максимальный ток нагрузки, А.....2;
• частота переключения, кГц.....1,3...48;
• температурная нестабильность, мВ/°С, около.....12;
• удельная габаритная мощность, Вт/дм3.....40.

Печатная плата стабилизатора приведена на рис. 5.14.

После включения питания вступает в работу узел запуска, представляющий собой параметрический стабилизатор напряжения с эмиттерным повторителем. На эмиттере транзистора VT1 появляется напряжение около 4 В. Так как напряжение на выходе стабилизатора пока отсутствует, диод VD3 закрыт. В результате включаются источник образцового напряжения и усилитель постоянного тока. Транзисторный ключ пока закрыт. Так как напряжение питания элемента DD1.1 меньше 5 В, то на его выходе устанавливается высокий логический уровень, на выходе усилителя постоянного тока формируется крутой фронт коммутирующего импульса. Этот фронт быстро (в течение примерно 30 нс) открывает электронный ключ, который начинает пропускать ток в индуктивный накопитель энергии. Ток через ключ и напряжение на конденсаторе С4 будут увеличиваться плавно. Как только это напряжение превысит напряжение на стабилитроне VD1, диод VD3 откроется, а транзистор VT1 закроется. Произойдет отключение узла запуска, и в дальнейшей работе он не будет принимать участия.

С этого момента в стабилизаторе включается цепь отрицательной обратной связи, и он переходит в рабочее состояние. Напряжение на конденсаторе С4 продолжает увеличиваться до момента, когда на выходе элемента DD1.1 уровень 1 сменится на 0. Усилитель постоянного тока формирует спад коммутирующего импульса, который за время около 200 не закрывает электронный ключ. До этого момента в дросселе L2 накапливалась электромагнитная энергия. Часть энергии, прошедшей через электронный ключ, поступает в нагрузку. Далее напряжение самоиндукции дросселя L2 открывает диод VD2, и энергия, накопленная в этом дросселе, начинает перетекать в нагрузку. Для того, чтобы уменьшить амплитуду опасного для микросхемы DD1 броска напряжения, емкость конденсатора С4 выбрана весьма большой, тогда как обычно она не превышает нескольких десятков или сотен микрофарад.

После исчерпания запаса энергии в дросселе L2 ток в нагрузку будет поступать из конденсатора С4. Спустя некоторое время напряжение на нем уменьшится до значения, когда на выходе усилителя постоянного тока будет сформирован фронт очередного коммутирующего импульса и вновь откроется электронный ключ - начнется новый цикл работы стабилизатора.

Все катушки индуктивности одинаковы и намотаны в броневых магнитопроводах Б20 из феррита 2000НМ с зазором между чашками около 0,2 мм. Обмотки содержат по 20 витков жгута из четырех проводов ПЭВ-2-0,41. Можно применить и кольцевые ферритовые магнитопроводы, но обязательно с зазором. Если аккуратный зазор получить не удалось и кольцо раскололось на несколько частей, то необходимый зазор (около 0,2 мм) можно создать и в этом случае. Для этого на склеиваемые поверхности наносят несколько слоев клея, например, "Суперцемент", до полного высыхания, а затем осколки склеивают в кольцо. Число витков и провод некритичны и в этом случае.

В стабилизаторе использованы конденсаторы К52-2 или другие, но обязательно танталовые или ниобиевые (при замене на К50-6 снижается КПД); К50-6 (С4 и С6), остальные - КМ-5 или. КМ-6. Конденсатор С2 составлен из трех параллельно включенных емкостью по 1 мкФ. Диод VD3 может быть заменен любым импульсным маломощным диодом. Вместо транзистора КТ3102Г подойдут КТ3102Е, КТ342В, КТ373В; вместо КТ608Б (VT1) - КТ503Д, КТ503Е, а на выходе усилителя постоянного тока - КТ608Б, КТ602Б, КТ630А.КТ630Г.

В ключевом элементе можно использовать транзисторы КТ908Б, 2Т908А, 2Т912Б, КТ912Б, а с незначительным ухудшением КПД - КТ808А. Нельзя применять транзисторы серии КТ909, так как это приведет к возбуждению ключа на высокой частоте и выходу из строя всего устройства. Были испытаны также, но показали худшие результаты транзисторы серий КТ802, КТ803, КТ805, КТ819, КТ827, КТ829 и КТ818, КТ825 (в двух последних случаях схема ключа была, соответственно, изменена).

Все используемые детали должны быть тщательно проверены. Перед монтажом на плату подстроечного резистора R1 его сопротивление устанавливают равным 3,3 кОм. Включают стабилизатор сначала при напряжении питания 8 В и сопротивлении нагрузки 10 Ом, после чего контролируют выходное напряжение и, если необходимо, устанавливают его резистором R1 на уровень 5 В.

Окончательно напряжение устанавливают после прогрева стабилизатора в течение 10...16 мин. Если диод VD2 и транзистор VT4 установить на теплоотводы, стабилизатор может обеспечить нагрузочный ток до 4 А, но в этом случае в ключе диод VD2 лучше составить из нескольких параллельно включенных диодов 2Д213А.

Необходимо заметить, что на некоторых режимах работы стабилизатора переходные процессы на коллекторе транзистора VT4 и на базе транзистора VT3 могут существенно отличаться. Напряжение на эмиттере транзистора VT4 может содержать паразитные колебания, обусловленные волновыми процессами в сложном выходном фильтре, не ухудшающие, однако, общего КПД.

Автор: Семьян А.П.

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Электрическая батарея на расплавленной соли 15.04.2025 В Дании начала работать инновационная система хранения энергии, основанная на расплавленной соли, которая способна обеспечивать электроэнергией до 100 000 домов. Эта система мощностью 1 ГВт·ч разработана в сотрудничестве датской компании Hyme Energy и швейцарской Sulzer, и представляет собой важный шаг в решении одной из главных проблем возобновляемой энергетики - эффективного хранения энергии. Система демонстрирует высокую эффективность до 90% и способна сохранять тепло до двух недель, что делает ее идеальной для использования в условиях переменной генерации энергии от солнечных и ветровых источников. Основной принцип работы системы заключается в использовании расплавленной гидроксидной соли, которая является побочным продуктом хлорного производства и отличается низкой стоимостью. Технология позволяет накапливать избыточную электроэнергию, вырабатываемую солнечными и ветровыми электростанциями, для ее последующего использования в периоды низкой генерации или пикового спроса. Процесс состоит из двух основных фаз: зарядки и разрядки. Во время зарядки электроэнергия преобразуется в тепловую, разогревая соль до температуры 600 °C, что эквивалентно 1112 °F. Этот процесс хранения энергии был успешно продемонстрирован в апреле 2024 года на установке MOSS, расположенной в Эсбьерге. Система показала свою эффективность, что подтвердило жизнеспособность технологии для хранения возобновляемой энергии в высокотемпературных условиях. Одним из ключевых элементов разработки является запатентованная система контроля коррозии соли, что решает одну из основных проблем, связанных с использованием расплавленных солей - их склонность к высокой коррозионной активности. Кроме того, система позволяет сохранять энергию до двух недель благодаря уникальной конструкции с двумя резервуарами. По словам генерального директора Hyme Energy Аска Эмиля Левшалла-Йенсена, технология спроектирована так, чтобы интегрировать ее с существующей энергетической инфраструктурой, что значительно упрощает ее внедрение в различные отрасли, стремящиеся перейти к более устойчивой энергетике. Система может использоваться не только для хранения энергии, но и для рекуперации тепла. При разрядке горячая соль циркулирует через парогенератор, который вырабатывает высокотемпературный пар. Этот пар можно использовать для различных промышленных процессов или для производства электроэнергии. В промышленном теплоснабжении система демонстрирует эффективность до 90%, а для когенерации - от 80% до 90%. Компания Sulzer, известная своими разработками в области насосных систем для солнечной энергетики, предоставляет ценную поддержку в коммерциализации этой технологии. Ее опыт в разработке насосов для концентрированных солнечных электростанций будет ключевым в дальнейшей оптимизации и масштабировании системы хранения. Проект уже сейчас приносит ощутимые результаты, и команда работает над улучшением его конкурентоспособности. В ближайшем будущем Hyme Energy планирует завершить разработку крупнейшей в мире промышленной системы хранения тепловой энергии мощностью 200 МВт·ч в Хольстебро, Дания. Эта система поможет сэкономить около 3 миллионов евро ежегодно для молочного кооператива Arla Foods, что эквивалентно 3,1 миллиона долларов США. Это подчеркивает не только экологический, но и экономический потенциал новых технологий в сфере устойчивой энергетики.

Другие интересные новости:

▪ Мобильники с 3-мегапиксельными камерами появятся уже в этом году

▪ Клетки мозга обмениваются батарейками

▪ Революционная технология записи на магнитную ленту

▪ Чем меньше плотность населения, тем счастливее люди

▪ У Земли есть еще один спутник

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Класть зубы на полку. Крылатое выражение

▪ статья В каких двух местах на планете можно посетить стеклянные пляжи? Подробный ответ

▪ статья Проведение спортивных соревнований. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Регулятор сетевого напряжения 0-218 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Волшебный кошелек. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026