Мощный импульсный стабилизатор с высоким КПД, 8-16/5 вольт 10 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Вашему вниманию предлагается импульсный стабилизатор напряжения с узлом синхронного выпрямителя. Его схема показана на рис. 5.39.

Рис. 5.39 (нажмите для увеличения)

Основные технические характеристики:

• входное напряжение, В.....8...16;
• выходное напряжение, В.....5;
• максимальный ток нагрузки, А.....10;
• амплитуда пульсаций выходного напряжения, мВ, не более.....100;
• нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения, тока нагрузки и температуры окружающей среды,% от номинального значения.....2;
• интервал рабочей температуры окружающей среды, °С.....-10...+70;
• частота преобразования, кГц.....100;
• среднее значение КПД при максимальном токе нагрузки во всем интервале изменения входного напряжения, %.....90.

В стабилизаторе применена управляющая микросхема UC3843 фирмы Unitrode Corp. Микросхема управления реализует широтно-импульсный способ стабилизации выходного напряжения. Для этого в ее состав включен узел сравнения на ОУ, на один вход подают часть образцового напряжения (2,5 В), а на другой - часть выходного с резистивного делителя напряжения R1, R4. Элементы R2, С8 - корректирующая цепь этого усилителя. Во время регулирования длительность выходного импульса начинает уменьшаться по сравнению с исходной, как только напряжение на выводе 2 микросхемы превысит значение 2,5 В. Частота же импульсов остается постоянной.

Для защиты стабилизатора от перегрузки по току в микросхеме предусмотрен быстродействующий компаратор. На один из его входов подано образцовое напряжение 1 В от встроенного источника, а на другой (вывод 3) - напряжение, пропорциональное току, протекающему через открытый транзистор VT2.

В качестве силового элемента применен IRF4905 - p-канальный полевой транзистор фирмы International Rectifier. Его сопротивление в открытом состоянии - около 20 мОм, а задержка при открывании и закрывании - около 80 н.с. Узел синхронного выпрямителя выполнен на элементах VD2, VT3. Транзистор VT3 - n-канальный полевой IRF3205 той же фирмы - выбран также с малым сопро-тиэленцем открытого канала (8 мОм). Тогда при максимальном токе нагрузки падение напряжения вместо типового для диодов Шотки 0,5 В уменьшится примерно до 100 мВ, что также снижает потери мощности в ИСН в целом.

Такие характеристики он приобретает только при управлении от мощного импульсного усилителя, обеспечивающего большой (в несколько ампер) ток перезарядки емкости затвор-исток и затвор-сток. В рассматриваемом стабилизаторе напряжения этот усилитель выполнен на транзисторах микросборки VT1. Кроме того, он инвертирует управляющий сигнал, вырабатываемый микросхемой DA1.

Выходной сглаживающий фильтр образуют конденсаторы С12...С17. Их число (шесть) и выбор типа достаточны для качественной фильтрации выходного напряжения без дополнительного высокочастотного фильтра. Входной П-образный фильтр необходим для подавления высокочастотных помех, возникающих из-за импульсного характера потребляемого стабилизатором тока. Уменьшить коммутационные потери с одновременным повышением КПД стабилизатора стало возможным благодаря использованию в качестве VD2 диода Шоттки с малым падением напряжения и временем восстановления около 0,05 мкс.

Устройство выполнено на стандартных элементах, за исключением моточных. Дроссель L1 намотан на кольце. К10х6х4,5 из пермаллоя. МП 140 и содержит 5 витков в 6 проводов ПЭВ-0,5, уложенных равномерно по всему периметру кольца. Дроссель L2 выполнен на кольце К19х11x4,8 из того же материала и содержит 12 витков в 10 проводов того же диаметра. Трансформатор Т1 намотан на кольце. К10х6хЗ из феррита 2000НМ1 Вторичная обмотка выполнена проводом ПЭВ-0,2 и содержит 200 витков, равномерно уложенных по всему периметру кольца. Первичная обмотка представляет собой провод, проходящий через отверстие кольца, концы которого соединяют, соответственно, к стоку транзистора VT2 и токе соединения стока транзистора VT3 с левым по схеме выводом дросселя L2. При подключении трансформатора необходимо тщательно соблюдать правильную фазировку обмоток.

Для качественной фильтрации высокочастотных помех применены безвыводные танталовые конденсаторы (С1...С7, С12...С17) в корпусе D (конденсаторы для поверхностного монтажа) фирм NEC, Nichicon, TDK и др. Из отечественных подойдут оксидные конденсаторы К53-28, К53-25, К53-22. Правда, конденсаторы последних двух типов необходимо герметизировать после установки. В налаживании стабилизатор не нуждается, конечно, если качественно вы полнен его монтаж.

К особенностям работы микросхемы DA1 относится тот факт, что она "не любит" работать при значениях скважности управляющих импульсов менее 2, т.е. низком напряжении питания. Это проявляется в том, что пары импульсов соседних периодов имеют разную, но постоянную при данном напряжении питания длительность. Фактически же это означает, что форма пульсаций выходного напряжения получит еще одну огибающую на частоте вдвое ниже частоты работы задающего генератора. Такую особенность можно устранить подключением между выводами 3 и 4 микросхемы последовательной цепи из резистора сопротивлением 0,1...2 кОм и конденсатора емкостью 1000...10000 пФ. Однако частота этих "паразитных" колебаний высока, практически не увеличивает амплитуду пульсаций выходного напряжения и никак не влияет на динамические свойства стабилизатора в целом.

Импульсный стабилизатор необходимо смонтировать на печатной плате с короткими и широкими проводниками. Чем меньше будет ее размер, тем меньше станут наведенные помехи, которые в большой степени определяют устойчивость работы устройства в целом. Транзистор VT2 и диод VD2 устанавливают на теплоотводе с эффективной площадью поверхности не менее 100 см2, причем для уменьшения наведенных помех указанные элементы следует установить через изолирующие прокладки, а сам тепло-отвод электрически соединяют с минусовым выводом конденсаторов С2...С7. Правый по схеме вывод дросселя L2 следует соединить с плюсовым выводом конденсатора С12, а правый по схеме вывод резистора R4 - с плюсовым выводом конденсатора С17. С него же подают выходное напряжение на нагрузку.

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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Твердотельные батареи без потерь от замерзания ионов 05.01.2026 Энергетика и электроника сегодня все больше зависят от надежных и безопасных источников энергии. Твердотельные батареи рассматриваются как ключ к следующему этапу развития портативных и стационарных устройств, однако традиционные подходы сталкиваются с фундаментальной проблемой: при затвердевании электролита движение ионов замедляется или полностью останавливается. Новое исследование ученых из Оксфордского университета и их партнеров может изменить это представление и открыть путь к созданию безопасных и эффективных твердых аккумуляторов. В своей работе исследователи разработали новый класс органических электролитов, которые сохраняют высокую ионную проводимость независимо от состояния - жидкого, жидкокристаллического или твердого. Такие материалы получили название "электролиты, независимые от состояния" (state-independent electrolytes, SIE). Аспирантка Джульетт Барклай, первый автор исследования, отмечает, что это доказывает возможность проектировать органические молекулы так, чтобы ионы свободно перемещались даже после отверждения материала. Традиционные батареи работают за счет движения ионов через жидкий электролит. Когда жидкость кристаллизуется или замерзает, молекулы связываются друг с другом, блокируя ионное движение. Этот эффект, известный как "замораживание", считается основным препятствием для создания твердотельных батарей, способных конкурировать по мощности с жидкостными аналогами. Команда под руководством профессора Пола Макгонигала подошла к проблеме с необычного угла. Ученые создали дискообразные молекулы с длинными гибкими боковыми цепями, напоминающими "колесо с мягкими щетинками". Центр каждой молекулы аккумулирует положительный заряд, что предотвращает чрезмерное связывание с отрицательно заряженными ионами. После отверждения такие молекулы самоорганизуются в жесткие колонны, а гибкие цепи образуют проницаемую, почти жидкую среду, в которой ионы могут свободно перемещаться. Эксперименты показали, что электрические свойства материала остаются стабильными во всех фазах, и этот результат воспроизводится для разных типов ионов. Такой подход позволяет заливать электролит в батарею в жидком виде, а после отверждения получать безопасное твердое тело без риска утечек и возгорания. Преимущества новой технологии очевидны: малый вес, гибкость, высокая безопасность и потенциал восстановления материала. Это делает такие электролиты перспективными для создания твердотельных аккумуляторов следующего поколения, носимых сенсоров, "умных" очков и других портативных устройств, где надежность и компактность критически важны. В будущем использование SIE может радикально изменить подход к проектированию аккумуляторов, позволив создавать компактные, эффективные и безопасные источники энергии, которые работают стабильно в широком диапазоне температур и условий эксплуатации. Новая разработка открывает путь к более устойчивым и технологически продвинутым системам хранения энергии, которые смогут заменить жидкостные батареи во многих сферах.

Другие интересные новости:

▪ Самоконтроль усыпляет память

▪ Мини-ПК Minisforum Mars MC560

▪ Жизнь на природе изменяет режим работы организма

▪ Простая технология производства динамиков в рулонах

▪ Происхождение домашней кошки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовая электроника. Подборка статей

▪ статья Крушение или резкое торможение поезда. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Можно ли сшить одежду из паутины? Подробный ответ

▪ статья Полезные советы. Советы радиолюбителям

▪ статья Промежуточный усилитель для звуковой карты компьютера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство с дискретной установкой зарядного тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026