Линейные стабилизаторы напряжения с высоким КПД. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Основным недостатком линейных стабилизаторов средней и большой мощности является их низкий КПД. Причем, чем меньше выходное напряжение источника питания, тем меньше становится его КПД. Это объясняется тем, что в режиме стабилизации силовой транзистор источника питания обычно включен последовательно с нагрузкой, а для нормальной работы такого стабилизатора на регулирующем транзисторе должно действовать напряжение коллектор-эмиттер (Uкэ) не менее 3,5 В. При токах более 1 А это дает значительные потери мощности за счет выделения тепловой энергии, рассеиваемой налиловом транзисторе.

Что приводит к необходимости увеличивать площадь теплоотводящего радиатора или применять вентилятор для принудительного охлаждения. Широко распространенные благодаря низкой стоимости интегральные линейные стабилизаторы напряжения на микросхемах из серии 142ЕН(5.14) обладают таким же недостатком.

В последнее время в продаже появились импортные микросхемы из серии "LOW DROP'' (SD, DV, LT1083/1084/1085). Эти микросхемы могут работать при пониженном напряжении между входом и выходом (до 1...1,3 В) и обеспечивают на выходе стабилизированное напряжение в диапазоне 1,25...30 В при токе в нагрузке 7,5/5/3 А соответственно.

Ближайший по параметрам отечественный аналог типа КР142ЕН22 имеет максимальный ток стабилизации 5 А.

При максимальном выходном токе режим стабилизации гарантируется производителем при напряжении вход-выход не менее 1,5 В. Микросхемы также имеют встроенную защиту от превышения тока в нагрузке допустимой величины и тепловую защиту от перегрева корпуса. Данные стабилизаторы обеспечивают нестабильность выходного напряжения 0,05%/В, нестабильность выходного напряжения при изменении выходного тока от 10 мА до максимального значения не хуже 0,1% В.

Типовая схема включения таких стабилизаторов напряжения приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема включения стабилизаторов из серии "LOW DROP "

Конденсаторы С2...С4 должны располагаться вблизи от микросхемы и лучше, если они будут танталовые. Емкость конденсатора С1 выбирается из условия 2000 мкФ на 1 А тока.

Микросхемы выпускаются в трех видах конструктивного исполнения корпуса, показанных на рис. 4.2. Вид корпуса задается последними буквами в обозначении.

Рис. 4.2 Вид корпуса и расположение выводов у стабилизаторов

Такие стабилизаторы напряжения экономически целесообразно применять при токе в нагрузке более 1 А, а также в случае недостатка места в конструкции.

На дискретных элементах также можно выполнить экономичный источник питания. Приведенная на рис. 4.3 схема рассчитана для выходного напряжения 5 В и тока нагрузки до 1 А. Она обеспечивает нормальную работу при минимальном напряжении на силовом транзисторе (0,7...1,3 В). Это достигается за счет использования в качестве силового регулятора транзистора (VT2) с малым напряжением Uкэ в открытом состоянии, что позволяет обеспечить работу схемы стабилизатора при меньших напряжениях вход-выход.

Рис. 4.3. Схема стабилизатора напряжения, работающего при пониженном напряжении вход-выход (нажмите для увеличения)

Схема имеет защиту (триггерного типа) в случае превышения тока в нагрузке допустимой величины, а также превышения напряжения на входе стабилизатора величины 10,8 В.

Узел защиты выполнен на транзисторе VT1 и тиристоре VS1. При срабатывании тиристора он отключает питание микросхемы DA1 (вывод 7 закорачивается на общий провод). В этом случае транзистор VT3, а значит и VT2 закроются и на выходе будет нулевое напряжение. Вернуть схему в исходное состояние после устранения причины, вызвавшей перегрузку, можно только выключением и повторным включением блока питания.

Конденсатор С3 обычно не требуется - его задача облегчить запуск схемы в момент включения.

Топология печатной платы для монтажа элементов показана на рис. 4.4 (она содержит одну объемную перемычку).

Рис. 4.4. Топология печатной платы для монтажа элементов

Транзистор VT2 устанавливается на радиатор.

При изготовлении использованы детали: подстроенный резистор R8 типа СПЗ-19а, остальные резисторы любого типа; конденсаторы С1 - К50-29В на 16 В, С2...С5 - К10-17, С5 - К52-1 на 6,3 В.

Схему можно дополнить светодиодным индикатором срабатывания защиты (HL1). Для этого потребуется установить дополнительные элементы: диод VD3 и резистор R10, как это показано на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Подключение индикатора срабатывания защиты

Автор: Шелестов И.П.

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Эффективная установка для хранению энергии в сжатом воздухе 04.10.2022 Установки по хранению энергии в сжатом воздухе не являются чем-то новым. Проблема заключалась в их относительно низкой энергоэффективности, которую успешно решили китайские ученые. На основе разработки в провинции Хэбэй создана, испытана и до конца года будет введена в коммерческую эксплуатацию самая передовая в мире воздушно-компрессионная система накопления энергии мощностью 100 МВт. Первый в мире проект CAES (compressed air energy storage system) коммунального масштаба был реализован в Германии в 1978 году. Установка работает до сих пор, обеспечивая выходную мощность 290 МВт. Оборудование CAES нагнетает атмосферный воздух в пустоты в земле, сжимая воздух до давления порядка 140 атмосфер. КПД немецкой установки составляет 40 %, что существенно ниже гидроаккумулирующих электростанций с запасом энергии в процессе перекачки водяных масс на большую высоту (КПД до 75 %) и батарейных накопителей, КПД которых достигает 90 %, но реализуется в ходе серьезнейших финансовых вливаний. В процессе сжатия воздуха установкой CAES выделяется много тепловой энергии. Немецкий проект не использует это тепло, а при выпуске сжатого воздуха для его подогрева использует сжигание ископаемого топлива, что в комплексе сильно снижает эффективность решения (дополнительный подогрев многократно повышает давление выходящего воздушного потока и усиливает производимую им работу - вращение турбин генераторов). Китайские инженеры научились захватывать и эффективно хранить возникающее в процессе сжатия воздуха тепло и затем повторно использовать его уже на нагревание воздуха, подающегося на турбины. Согласно результатам испытаний, эффективность хранения тепла сохраняется на уровне 98,95 % через восемь часов и 98,73 % через 16 часов, что является самым высоким показателем среди существующих теплоаккумулирующих устройств CAES. Параллельно в Китае реализуются другие проекты по системам сбора энергии от возобновляемых и поэтому нестабильных источников энергии, таких как Солнце и ветер. Например, в Даляне строится система хранения мощностью 100 МВт на основе ванадиевых проточных батарей, а во Внутренней Монголии, Нинся и других регионах запущены проекты по накоплению энергии как в обычных литиевых аккумуляторах, так и в более экзотических вариантах, таких, как использование маховиков. Китай стремится стать лидером в сфере накопления энергии и испытывает все возможные варианты добиться поставленных целей.

Другие интересные новости:

▪ Концептуальный самоуправляемый автомобиль Mitsubishi Electric EMIRAI 4

▪ Коммутаторы Qnap Systems QSW-2104

▪ Гиперзвуковая аэродинамическая труба JF-22

▪ Противоядие опоссума

▪ Внешность может повлиять на долголетие

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана и безопасность. Подборка статей

▪ статья Эквиваленты моделей телевизоров различных фирм. Справочник

▪ статья Чему равно атмосферное давление на Венере? Подробный ответ

▪ статья Работа на фидерных линиях. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Солнце - водокачка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Горелка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026