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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Фотографии вместо спутников для новой системы навигации 29.09.2012 Мюнхенский политехнический институт разработал оригинальную технологию позиционирования NAVVIS, которая основывается не на спутниковых сигналах, а на визуальной информации. NAVVIS - это приложение для смартфонов, которое позволяет пользователям находить текущее местоположение на карте. Все, что для этого нужно, - сфотографировать местность вокруг себя. Приложение самостоятельно сравнивает фотографию с изображением, которое хранится в базе данных, и определяет точное положение пользователя (вплоть до метра), а также направление, в котором он движется. При этом оно использует стрелки, чтобы указать дорогу в трехмерной проекции. Для того чтобы система NAVVIS могла надежно функционировать, нужно было не только разработать специальную систему распознавания, но и проделать большую предварительную работу. Сначала проводится трехмерное сканирование местности с помощью лидара, которое создает "скелетную" трехмерную карту окружающей среды. После делается массу снимка зданий, включая их характерные особенности, такие как лестницы и указатели. Затем определенные точки на трехмерной карте ассоциируются с фотоснимками. Благодаря этой информации навигационная система позволяет ориентироваться в любом пространстве, например, быстро отыскать "Мону Лизу" в Лувре. Однако, в отличие от музеев, многие здания и улицы часто перестраиваются. Как будет функционировать NAVVIS в таких условиях, ведь ее база данных устареет? Эта проблема решается самими пользователями, которые снимают на камеру смартфона изменения и таким образом обновляют базу данных. NAVVIS идеально подходит для регионов, где не работает спутниковая навигация, например в зданиях, на улицах городов, в метро и т.д. При этом для работы NAVVIS можно пользоваться беспроводными сетями, которые также могут быть использованы для грубого позиционирования. Пользоваться такой системой очень легко: при запуске приложения NAVVIS загружает визуальные пакеты данных. Пользователь делает фотоснимок своего окружения, и в доли секунды программа сравнивает его с базой данных изображений и показывает точное местоположение пользователя.

Другие интересные новости:

▪ Уничтожение микросхем памяти по команде

▪ Плата для разработчиков CubieBoard5

▪ Стекло Extreme ULE с минимальным коэффициентом теплового расширения

▪ Искусственная матка для недоношенных детей

▪ Применение серы в необычных полимерах

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электронные справочники. Подборка статей

▪ статья Бензол. История и суть научного открытия

▪ статья Как называется самое дорогое в мире пиво? Подробный ответ

▪ статья Санитарно-эпидемиологические требования к условиям труда

▪ статья Эквивалентность электрических и магнитных антенн. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Необыкновенные спички. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026