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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Некоторые новинки Consumer Electronics Show 2004 14.01.2004 С 8 по 11 января в Лас-Вегасе состоялась выставка Consumer Electronics Show 2004. Как и ожидалось, большинство участников представляли беспроводные технологии, суперкомпактные устройства (такие как камеры или камкодеры) или устройства особо высокого разрешения и размеров (например, HD плазменные дисплеи). Отметим новинки, представленные рядом широкоизвестных компаний. Компания Samsung представила переносной LCD медиа-центр для воспроизведения высококачественного видео и звука (в продаже с июля). Philips продемонстрировала 23-дюймовый телевизор для домашней беспроводной сети Streamium Wi-Fi LCD (в продаже с февраля). Netgear представила беспроводный маршрутизатор 802.11n с встроенным принт-сервером и двумя USB портами (в продаже с апреля), а Panasonic дебютировала с семейством D-Snap-семейство MP3 плееров/камер/видео/аудио записывающих устройств компании, которые могут записывать до 10 часов MPEG4 видео (в продаже с марта 2004 года).

Другие интересные новости:

▪ Электронная бумага с оптимальной цветопередачей

▪ DC-DC модуль Texas Instruments TPSM84209

▪ Робот-пылесос Anker Eufy X8 Pro

▪ Горбатые киты научат вертолеты летать

▪ Нежный робот

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гражданская радиосвязь. Подборка статей

▪ статья Движитель на основе явления поверхностного натяжения жидкости. Советы моделисту

▪ статья Почему возникли, а затем исчезли проекты переброски северных рек в Волгу? Подробный ответ

▪ статья Красный перец. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Непрозрачный пироксилиновый лак. Простые рецепты и советы

▪ статья Бусинки стоят вертикально. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025