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:

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Случайная новость из Архива Полностью твердотельный аккумулятор Samsung 14.03.2020 Ученые-исследователи из Высшего технологического института Samsung (Samsung Advanced Institute of Technology, SAIT) в Лондоне и Научно-исследовательского института Samsung в Японии (SRJ) представили полностью твердотельные аккумуляторы с большим сроком службы. Полностью твердотельные аккумуляторы выгодно отличаются от литий-ионных, так как они позволяют повысить количество запасенной энергии на единицу массы. Это позволяет создавать аккумуляторы более высокой емкости, используя твердые электролиты, которые безопаснее жидких. Но есть и проблема: литиевые аноды могут вызывать рост дендритов (иглоподобных кристаллов, которые могут образовываться на аноде батареи в процессе ее подзарядки), что приводит к уменьшению срока службы батареи и снижению ее безопасности. Чтобы решить проблему, ученые впервые предложили использовать в качестве анода композитный слой из серебра и углерода (Ag-C). Это позволило увеличить емкость, срок службы и общую безопасность прототипа твердотельного аккумулятора. Кроме того, прототип оказался примерно на 50% меньше по объему литий-ионной батареи такой же емкости. Подобные технологии будут способствовать дальнейшему развитию электротранспорта. Как ожидается, соответствующие аккумуляторы позволят электромобилям проезжать до 800 км без подзарядки, а батарея будет иметь более 1000 циклов зарядки/разрядки.

Другие интересные новости:

▪ Сухая пропитка тканей

▪ Генерирация стабильных фемтосекундных импульсов

▪ Память мешает различать цвета

▪ Новые версии Wi-Fi для планшетов

▪ Мягкая сила

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

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

▪ статья Так громче, музыка, играй победу! Мы победили, и враг бежит, бежит, бежит! Крылатое выражение

▪ статья Кто вывел теорию относительности? Подробный ответ

▪ статья Обеспечение водой в тропиках. Советы туристу

▪ статья Условные графические обозначения в схемах, принятые в журнале Радио. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зависимое включение электроприборов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026