Экономичный импульсный стабилизатор напряжения

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Отличительная особенность описанного здесь импульсного стабилизатора - небольшой ток, который потребляет его узел управления. Это в какой-то степени компенсирует снижение КПД, свойственное таким стабилизаторам при малых токах нагрузки.

На страницах журнала описано немало экономичных стабилизаторов постоянного напряжения, например в [1, 2]. По принципу действия эти устройства - последовательные транзисторные стабилизаторы непрерывного регулирования. От обычных они отличаются только тем, что узлы формирования образцового напряжения и сравнения выполнены на элементах, допускающих работу в режиме микротоков, за счет чего достигается некоторая экономия энергопотребления. Однако КПД таких стабилизаторов - невысок.

Другой класс этих устройств - импульсные стабилизаторы. Они обладают более высоким КПД при среднем и большом токе нагрузки, однако при малом токе КПД у них уменьшается.

Описанное устройство лишено такого недостатка. Это позволяет использовать его практически в любой аппаратуре: от различных цифровых до звуковоспроизводящих и радиоприемных устройств.

Стабилизатор содержит (рис. 1) коммутирующий составной транзистор (VТ1, VТ2), коммутирующий диод (VD2) и дроссель (L1). В узел управления входят источник образцового напряжения (VТЗ) и компаратор (DА1). На выходе стабилизатора включен транзисторный фильтр (VТ4, VТ5).

Технические характеристики

Принцип работы устройства соответствует обычному импульсному регулированию. О нем подробно написано в [3]. Поэтому имеет смысл остановиться лишь на отличительных особенностях в узле управления и транзисторном фильтре.

Основа узла управления - компаратор, выполненный на ОУ К140УД12. К его инвертирующему входу подключен микромощный источник образцового напряжения, выполненный на обратносмещенном эмиттерном переходе транзистора VТ3 [1]. Напряжение его стабилизации (7...7,5 В) обеспечивается при токе 20...30 мкА.

На неинвертирующий вход ОУ подан сигнал сравнения от резистивного делителя R5-R7. Подстроечным резистором R6 регулируют выходное напряжение.

Конденсатор C3 увеличивает фазовый сдвиг сигнала обратной связи, что необходимо для циклического характера работы устройства. Он же определяет частоту рабочих циклов и в значительной мере влияет на размах пульсаций.

Выход компаратора подключен к базе составного транзистора VТ1, VТ2 через резистор R3, задающий ток управления, и стабилитрон VD1, который обеспечивает отсечку управляющего тока и надежное закрывание коммутирующего транзистора во всем интервале входного напряжения. Конденсатор С2 сглаживает фронты импульсов и тем самым подавляет высокочастотные помехи, возникающие при работе.

В отличие от традиционных импульсных стабилизаторов, на выходе включен не LС-фильтр, а транзисторный. Дело в том, что LС-фильтр резко ухудшает динамические характеристики устройства: при изменении тока нагрузки возникают выбросы выходного напряжения. Транзисторный же фильтр свободен от этого недостатка, не требует намоточных изделий и эффективно подавляет пульсации не менее чем на 40 дБ.

Благодаря высокому коэффициенту передачи составного транзистора VТ4, VТ5 (не менее 1500) и режиму работы транзистора VТ4 с малым напряжением коллектор-эмиттер, КПД фильтра весьма высок и понижает общий КПД стабилизатора всего на 6...8 %, что является совсем невысокой платой за малый уровень пульсаций.

У транзисторного фильтра есть еще одно преимущество - "мягкое" включение стабилизатора: выходное напряжение плавно нарастает в течение 2...4 с по мере зарядки конденсатора С6. В звуковоспроизводящей аппаратуре это устраняет характерные неприятные щелчки при включении питания.

Устройство изготовлено на макетной плате. В нем применены импортные малогабаритные оксидные конденсаторы фирмы Samsung (С1, С5-С7), керамические КМ-6 (С2-С4), постоянные резисторы - МЛТ-0,125. Дроссель L1 содержит 28 витков провода ПЭВ-2 0,56, намотанных на броневом магнитопроводе Б14 из феррита 2000НМ. Немагнитный зазор в магнитопроводе обеспечен прокладкой из бумаги толщиной 0,2 мм.

ОУ К140УД12 заменим на К140УД1208. Транзисторы VТ1, VТ4 должны иметь малое напряжение насыщения, допустимый импульсный ток коллектора 400...500 мА и коэффициент передачи тока не менее 50. Этим условиям удовлетворяют транзисторы серии КТ209 или КТ501 с буквенными индексами Д, Е, К.

Коэффициент передачи тока транзисторов VТ2, VТ5 должен быть не менее 300. При соблюдении этого условия, кроме указанных на схеме, применимы транзисторы серий КТ361 и КТ315 с буквенными индексами Б, Г, Е.

Транзисторы VТ1, VТ4 при номинальном токе не требуют теплоотвода. Если стабилизатор предполагают эксплуатировать при максимальном токе нагрузки, транзистор VT1 следует установить на небольшой теплоотвод площадью 10...15 см 2 . Допустимо также использовать транзисторы средней мощности, например, серий КТ639, КТ644, при этом выходной ток стабилизатора можно увеличить до 0,5 А.

Правильно собранное устройство начинает работать сразу. Его налаживание сводится к установке подстроечным резистором R6 выходного напряжения 9 В при токе нагрузки 1 мА (соответствует сопротивлению нагрузки 9,1 кОм - при отсутствии нагрузки выходное напряжение увеличивается). Затем, подключив к выходу стабилизатора резистор сопротивлением 91 Ом и мощностью не менее 1 Вт, проверяют и при необходимости корректируют подборкой резистора R10 падение напряжения между эмиттером и коллектором транзистора VТ4 в пределах 0,9...1,1 В. После этого окончательно устанавливают выходное напряжение резистором R6.

Стабилизатор может работать и при другом выходном напряжении (8...12 В), причем с его ростом КПД устройства увеличивается.

Уровень пульсаций проверяют осциллографом, подключенным к выходу нагруженного стабилизатора. Если амплитуда пульсаций при максимальном токе нагрузки превышает 2 мВ, подбирают конденсатор C3 (в сторону уменьшения емкости), не допуская, однако, срыва колебаний.

Стабилизатор целесообразно изготовить на общей плате вместе с выпрямителем в виде единого блока, причем его конструкция зависит от особенностей питаемого устройства. Выпрямитель - обычный двухполупериодный (рис. 2), конденсаторы С1, С2 устраняют соответственно сетевые помехи и мультипликативный фон при питании радиоприемников.

Следует отметить, что в импульсном блоке питания мощность сетевого трансформатора Т1 на 20...30 % меньше, чем в непрерывном. В связи с этим предлагаемый блок можно выполнить весьма малогабаритным и встроить, например, в батарейный отсек радиоприемника или магнитолы. Разумеется, возможно применение и в виде отдельного сетевого адаптера.

Литература

1. Нечаев И. Экономичный стабилизатор. - Радио, 1984, № 12, с. 53.
2. Федичкин С. Микромощные стабилизаторы напряжения. - Радио, 1988, № 2, с. 56, 57.
3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1983.

Автор: А.Пахомов, г.Зерноград Ростовской обл.

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Новая роль ДНК 14.12.2009 Как показали биологи из университета Мюнхена (Германия), ядра светочувствительных клеток - палочек в сетчатке глаз ночных животных служат собирательными линзами. Это явление обнаружено у двух десятков видов животных, активных преимущественно ночью, - кошек, мышей, крыс, летучих мышей, лемуров, хорьков, опоссумов, ежей. Светопреломляющим элементом служит ДНК, собранная у ночных животных в центре шарообразного ядра, концентрирующая свет и тем увеличивающая чувствительность глаза. У дневных животных ДНК палочки рассеяна тонким слоем вдоль оболочки ядра.

Другие интересные новости:

▪ Весомые достоинства электромобилей

▪ Эксперименты с электронным мусором

▪ Влагозащищенный смартфон Kyocera Hydro Shore

▪ Безанодная твердотельная натриевая батарея

▪ Бумажная тест-полоска обнаружит токсины в еде

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Биографии великих ученых. Подборка статей

▪ статья И ничего во всей природе благословить он не хотел. Крылатое выражение

▪ статья Чья сатирическая статья привела к поражению на выборах партии, правившей 40 лет? Подробный ответ

▪ статья Выбленочный узел. Советы туристу

▪ статья УКВ гетеродин с ФАПЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Синхронный выпрямитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025