Стабилизатор напряжения с параллельно включенными микросхемами

Содержание

Параллельная работа двух стабилизаторов напряжения

У меня в квартире пониженое напряжение по вечерам. Хочу поставить мощный стабилизатор напряжения на питание всей квартирной электропроводки. Имеется дискретный(переключение обмоток на реле) стабилизатор Powerman 3кВА.
Хочу купить такой же, и включить их на параллельную работу.
Как я понимаю, при этом, надо соблюдать условия параллельной работы трансформаторов.

Вопрос: Будет ли нормальная работа двух одинаковых стабилизаторов на одной фазе в параллельном включении? Не будут ли влиять схемы управления стабилизаторов на работу друг друга?

Можете хоть 10 штук включить. Лишь бы ввод в квартиру позволял. Учтите, что 6кВА при 170В – это уже более 35А входного тока.

Как у соседей дела с напряжением? В каком состоянии стояк этажа, конкретно – его ноль?

andrewkhv написал :
Можете хоть 10 штук включить.

За такие советы без пояснений, что ВЫХОД таких стабов параллелить нельзя, нужно жоппу бить советчику.

Мало того, что переключение обмоток производится посредством реле, так еще обычно шаг обмоток – 6-7 вольт. Разброс у всех стабилизаторов разный. Далее объяснять, что получится?

а мне кажется что нельзя параллельно включать.какое влияние они будут оказывать друг на друга?
какая то собака в этом зарыта.
техника все таки бытовая, настроена и произведена соответственно,отсюда и возможный разброс параметров трансформаторов и электроники.
что будет если один стаб решит поднять напругу на 10 вольт а другой на 25,что то произойдет.

Salexxx_net ,
я бы не рискнул два стаба включать в параллель.
как вам такой вариант. от каждого стаба запитать по половине квартиры

andrewkhv написал :
Можете хоть 10 штук включить.

Да, видимо действительно компараторы будут работать каждый со своим разбросом, и при несовпадении коэф. трансформации обмоток одна будет греться и сгорит.

Скажите, а у кого нибудь есть Powerman 5кВА? Не сильно ли он гудит в холостом режиме?
У товарища стаб. Rucelf 5кВА, гудит на всю квартиру. Мой powerman 3ква даже при нагрузке в тишине не слышно.

Извиняюсь. Вообще не подумал, что ВЫХОДЫ хотят соединить , рисовалось как нагрузку раскидать от двух штук независимо. Тогда да, просто так не соединишь.

Salexxx_net , а как у вас сейчас все запитано? Реально полдома на один стаб, а вторую через другой, как Нервный предложил? Например, если есть 2 узо со своими групповыми автоматами? Тогда и проблем с согласованием нет!

Def461 написал :
что ВЫХОД таких стабов параллелить нельзя, нужно жоппу бить советчику

просто надо писать не про параллельную работу стабилизаторов, а то что на каждый из них будет включена своя группа потребителей.

Гудеть не должен, только если ухо приложить

Переделка зарядных устройств и не только

нервный написал :
а мне кажется что нельзя параллельно включать.какое влияние они будут оказывать друг на друга?
какая то собака в этом зарыта.

Если вам это только кажется а не полная уверенность, то, по моему скромному мнению, не хочу вас обидеть, воздержитесь здесь от каких либо советов другим и изучите курс “Электрические машины”. Ещё раз – без обид пожалуйста.

нервный написал :
техника все таки бытовая, настроена и произведена соответственно,отсюда и возможный разброс параметров трансформаторов и электроники.
что будет если один стаб решит поднять напругу на 10 вольт а другой на 25,что то произойдет.

по моему этого вполне достаточно что бы обозначить общий круг проблем и ситуаций которые должны насторожить ТС и далее предостеречь от попытки включить два стаба параллельно.
вы же из своих известных только вам побуждений процитировали меня не полностью.

далее ТС даёт расширенное и логичное обоснование,я же углубляться не стал.

Salexxx_net написал :
Да, видимо действительно компараторы будут работать каждый со своим разбросом, и при несовпадении коэф. трансформации обмоток одна будет греться и сгорит.

так же вполне возможно в стабах есть контроль напряжения и на выходе что то скажется пагубно на работоспособности и целостности оборудования.

возможно есть и другие причины нежелательного параллельного включения.

между тем никто не прислушался к совету

andrewkhv написал :
Как у соседей дела с напряжением? В каком состоянии стояк этажа, конкретно – его ноль?

надо было с этого начинать перед покупкой стабилизаторов

Базовые схемы стабилизаторов на основе интегральной микросхемы 723

Почти любая электронная схема – от простых схем на транзисторах и операционных усилителях и до сложнейших цифровых и микропроцессорных систем – требует для своей работы одного или нескольких стабильных источников питания постоянного тока. Простые нерегулируемые источники питания типа трансформатор – мостовой выпрямитель – конденсатор, не годятся, так как их выходное напряжение зависит от тока нагрузки и напряжения в сети. Кроме того, это напряжение пульсирует с частотой 100 Гц. К счастью, легко построить источник стабильного питания, используя отрицательную обратную связь и сравнивая выходное постоянное напряжение с некоторым постоянным эталонным (опорным) напряжением. Такие стабилизированные источники питания универсальны и легко могут быть построены с помощью интегральных схем стабилизаторов напряжения. Для этого потребуется только нерегулируемый источник постоянного напряжения (трансформатор – выпрямитель конденсатор, батарея и т. п.) и еще несколько других элементов.

Интегральная микросхема стабилизатора 723

Классический стабилизатор 723 разработан Р. Видларом в 1967 г. Это универсальный, простой в употреблении стабилизатор с превосходными рабочими характеристиками. Хотя, есть более предпочтительные современные схемы, все же его стоит изучить, так как и новые схемы работают на тех же принципах. Его схемы изображены на рисунках ниже

Это настоящий блок питания, который содержит температурно‑компенсированный источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, последовательно включенный проходной транзистор и схему защиты, обеспечивающую ограничение выходного тока. В том виде, в котором блок выпускают, ИМС 723 (LM723/LM723C) ничего не регулирует. Чтобы заставить его делать то, что нам нужно, придется подключить к нему некоторые внешние цепи. Прежде чем их рассмотреть, обратимся к его собственной схеме. Она проста и легко понятна (в отличие от схем внутреннего устройства многих других ИМС). datasheet LM723/LM723C

Сердцем стабилизатора является температурно‑компенсированный стабилитронный источник опорного напряжения. Стабилитрон Д2 имеет положительный температурный коэффициент, поэтому его напряжение складывается с перепадом напряжения между базой и эмиттером транзистора Т6 (величина UБЭ имеет отрицательный температурный коэффициент около – 2 мВ/°С) для опорного напряжения 7,15 В с приблизительно нулевым температурным коэффициентом (обычно 0,003 %/°С). Транзисторы Т4Т6 предназначены для смещения Д2 током I = UБЭ /R8, стабилизированным отрицательной обратной связью по постоянному току, как показано на схеме. Транзисторы Т2 и Т3 образуют несимметричное токовое зеркало для смещения источника опорного напряжения. Ток этих транзисторов устанавливается диодом Д1 и резистором R2 (в точке их соединения фиксируется напряжение на 6,2 В ниже U +). В свою очередь Д1 и R2, запитаны током транзистора Т1 ‑ полевого транзистора с p‑n ‑переходом, который работает как источник тока.

Читайте также:  Радиоприемные устройства, тюнеры, антенны

Транзисторы Т11 и Т12 образуют дифференциальный усилитель (иногда его называют «усилителем сигнала ошибки», если описывают схему в терминах отрицательной обратной связи). Это типичная дифференциальная пара с высоким подавлением синфазных сигналов за счет эмиттерного источника тока Т13 . Последний входит в половину токового зеркала на Т9, Т10 и Т13, в свою очередь управляемого токовым зеркалом Т7 (Т3, Т7 и Т8 ‑ все эти транзисторы «отражают» ток, задаваемый источником опорного напряжения на Д1). Коллектор транзистора Т11 имеет фиксированный положительный потенциал эмиттера Т4, а выходной сигнал усилителя ошибки снимается с коллектора Т12. Токовое зеркало Т8 запитывает коллекторную нагрузку Т12. Транзистор Т14 включен вместе с транзистором Т15 по «неполной» схеме Дарлингтона. Заметьте, что коллектор транзистора Т15 выведен отдельно, чтобы обеспечить возможность подведения отдельного положительного питания. При включении транзистора Т16 запираются проходные транзисторы для того, чтобы ограничить выходной ток на безопасном уровне. В отличие от многих более новых схем стабилизаторов ИМС 723 не снабжена встроенными схемами аварийного отключения для защиты от чрезмерных токов нагрузки или слишком большого рассеяния мощности на ИМС.

Интегральный стабилизатор напряжения в техвыводном корпусе
с фиксированным выходным напряжением и его применение

Широкое применение в электронике нашли интегральные стабилизаторы напряжения и особенно один их вид – стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением в трехвыводных корпусах. Они хороши тем что не требуют внешних элементов (кроме конденсаторов фильтров), регулировок и имеют широкий диапазон токов в нагрузках. Не буду приводить здесь их технические характеристики, а приведу только основные данные и схемы возможного применения.

Стандартные линейные стабилизаторы выпускаются многими производителями и имеют не одно обозначение, мы рассмотрим их на примере наиболее характерного типа:

  • серия L78 ( для положительных напряжений ),
  • и серия L79 ( для отрицательных напряжений ).

В свою очередь стандартные регуляторы делятся на:

  • слаботочные с выходным током в районе 0,1 А (L78Lхх) – вид на рис. 1а ,
  • со средним значением тока порядка 0,5 А (L78Мхх) – вид на рис. 1б,
  • сильноточные 1. 1,5 А (L78хх) – вид на –рис.1в.

Невысокая стоимость, простота применения и большое разнообразие выходных напряжений и корпусов делают эти компоненты весьма популярными при создании простых схем электропитания. Надо отметить, что эти регуляторы обладают рядом дополнительных функций, обеспечивающих безопасность функционирования. К ним относятся защита от перегрузки по току и температурная защита от перегрева микросхемы.

Микросхемы серии 78xx

Это серия ИМС линейных стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением – 78xx (также известная как LM78xx).

Их популярность связана, как уже говорилось выше, с их простотой использования и относительной дешевизной. При указании определённых микросхем серии, “xx” заменяется на двухзначный номер, обозначающий выходное напряжение стабилизатора (к примеру, микросхема 7805 имеет выходное напряжение в 5 вольт, а 7812 — 12В). Стабилизаторы 78-ой серии имеют положительное относительно земли рабочее напряжение, а серия 79xx отрицательное, имеет аналогичную систему обозначений. Их можно использовать для обеспечения и положительного, и отрицательного напряжений питания нагрузок в одной схеме.

Кроме того, их популярность серии продиктована несколькими преимуществами перед другими стабилизаторами напряжения:

  • Микросхемы серии не нуждаются в дополнительных элементах для обеспечения стабильного питания, что делает их удобными в использовании, экономичными и эффективно использующими место на печатной плате. В отличие от них большинство других стабилизаторов требуют дополнительные компоненты или для установки нужного значения напряжения, или для помощи в стабилизации. Некоторые другие варианты (например, импульсные стабилизаторы) требуют не только большого количества дополнительных компонентов, но могут требовать большой опыт разработки.
  • Устройства серии обладают защитой от превышения максимального тока, а также от перегрева и коротких замыканий, что обеспечивает высокую надёжность в большинстве случаев. Иногда ограничение тока также используется и для защиты других компонентов схемы,
  • Линейные стабилизаторы не создают ВЧ помех, в виде магнитных полей рассеяния и ВЧ пульсаций выходного напряжения.

К недостаткам линейных стабилизаторов можно отнести более низкий КПД по сравнению с импульсными, но при оптимальном расчете он может превышать 60%.

Структура интегрального стабилизатора показана на рис. 2

Требование к применению стабилизаторов:

    падение напряжения на нем не должно быть ниже 2 вольт,

    максимальный ток через него, не должен превышать указанного в соотношении:

    P – допустимая мощность рассеяния микросхемы, U in-out – падение напряжения на микросхеме ( U in-out = Ui n – U out ).

    Типовая схема включения стабилизатора напряжения в техвыводном корпусе
    с фиксированным выходным напряжением

    Типовая схема включения интегрального стабилизатора напряжения в трехвыводном корпусе с фиксированным выходным напряжением показана на рис. 3.

    Мы видим, микросхемы подобного типа не требуют дополнительных элементов, кроме конденсаторов фильтрующих напряжение – которые фильтруют питающее напряжение и защищают стабилизатор от помех проникающих с нагрузки и от источника питающего напряжения.

    Для обеспечения устойчивой работы микросхем серии 78хх во всем диапазоне допустимых значений входных и выходных напряжений и токов нагрузки рекомендуется применять шунтирующие вход и выход стабилизатора конденсаторы. Это должны быть твердотельные (керамические или танталловые) конденсаторы емкостью до 2 мкф на входе и 1 мкф на выходе. При использовании алюминиевых конденсаторов их емкость должна быть более 10 мкф. Подключать конденсаторы необходимо как можно более короткими проводниками как можно ближе к выводам стабилизатора.

    Диапазон применения данного типа линейных стабилизаторов напряжения можно расширить используя простой прием, приподняв на заданный уровень напряжения V1 вывод GND стабилизатора. Это приводит к росту выходного напряжения на величину равную V1 .

    Это можно сделать несколькими способами:

    Подъем напряжения на выходе интегрального стабилизатора с фиксированным напряжением с помощью: а) резистора на котором возникает падение напряжения на резисторе R 1 за счет протекания тока потребления стабилизатора I , б)падение напряжение на резисторе R1 создается током потребления стабилизатора I1 и током делителя I2 (возможно регулирование), в) стабилизатора напряжения.

    Варианты применения интегрального стабилизатора с фиксированным напряжением

    Микросхемы позволяют создавать множество схем на основе стабилизаторов.

    Регулировка выходного напряжения

    Как я уже писал выше (см. рис. 5б) линейные стабилизаторы позволяют изменять выходное напряжение. Подробная схема показана на рис. 7.

    По той же схеме возможно и функциональное регулирование выходного напряжения.

    Например возможно регулирование выходного напряжения в зависимости от температуры для применения в системах стабилизации температуры – термостатах. В зависимости от типа температурного датчика он может включаться вместо резисторов R1 или R2 .

    Параллельное включение стабилизаторов

    Линейные стабилизаторы допускают параллельное включение для увеличения тока нагрузки, но при этом надо выровнять токи потребления. Обычно это делается с помощью небольшого резистора включенного между выходом стабилизатора и общей нагрузкой (рис. 8а). Другой вариант – применение для этой цели диодной сборки (рис. 8б). Данная схема приводит к несколько большей потери напряжения, но позволяет защитить систему от выхода из строя при выходе из строя (при КЗ) одного из стабилизаторов.

    Стабилизатор тока

    Для питания некоторых нагрузок требуется источник стабильного тока. Это например цепочки светодиодов.

    Регулятор скорости вращения вентилятора системы вентиляции компьютера

    Данный регулятор имеет ту особенность, что (для устойчивой раскрутки вентилятора) в начальный момент времени на вентилятор подается полное напряжение (12В). После того как конденсатор С1 зарядится напряжение на выходе будет определяться резистором R 2.

    Стабилизатор с плавным выходом на номинальное напряжение

    Данная схема отличается тем, что в начальный момент времени напряжение на выходе стабилизатора равно 5В (для данного типа), после чего напряжение плавно поднимается до величины определяемой регулирующими элементами.

    Читайте также:  Плавное включение ламп накаливания

    Стабилизатор напряжения с параллельно включенными микросхемами

    Микросхемы (далее ИМС) линейных стабилизаторов напряжения очень удобны для применения в различных схемотехнических проектах, не требующих высоких КПД и больших мощностей. При использовании правильных схемотехнических решений, они обеспечивают более высокую надёжность (за счёт меньшего числа компонентов, даже с учётом интегральных) и меньший уровень шумов, кроме того такие источники питания проще в проектировании и реализации. Дополнительным плюсом также являтся то, что многие ИМС стабилизаторов обеспечивают встроенную защиту от перенапряжения, от превышения тока и от переполюсовки входного напряжения – всё это позволяет в большинстве случаев обойтись без дополнительных элементов в схеме.

    Из недостатков данных решений следует отметить два основных:

    • Низкий КПД – “лишнее” напряжение такие схемы фактически сбрасывают в тепло, что, соответственно, в большинстве случаев требует применения дополнительного охлаждения.
    • Необходимость положительной разницы напряжений между входом и выходом – даже самые лучшие модели линейных стабилизаторов имеют падение напряжения около 0.4В, а большинство перестаёт работать уже при разнице 0.5В.

    Несмотря на все недостатки, такие схемы часто вполне уместно использовать в своих проектах. В данной статье пойдёт речь о различных схемотехнических особенностях применения данных микросхем.

    Стабилизаторы с фиксированным напряжением

    Интегральные линейные стабилизаторы могут иметь фиксированное выходное напряжение, либо же иметь возможность выбора выходного напряжения. Начнём с рассмотрения базовых схем включения большинства фиксированных интегральных стабилиазторов напряжения:

    Конденсатор C1 рекомендуется ставить для предотвращения возникновения “генерации на входе”, если микросхема стабилизатора находится дальше 10 см от источника напряжения – по сути это просто фильтрующий конденсатор. Мы в своих проектах ставим на вход конденсатор в любом случае. Рекомендуется использовать керамику или тантал, ёмкостью не менее 0.1 мкФ. При выборе номинала ёмкости керамики помните, что при повышении температуры у большинства керамических кондёров сильно падает ёмкость.

    Назначение конденсатора C2 различается в зависимости от внутренней схемы стабилизатора. Например в микросхемах серии КР1158ЕН, данный элемент обеспечивает отсутствие возбуждения выходного напряжения. А производитель LM317 отмечает, что выходной конденсатор служит лишь для улучшения переходной характеристики и на стабильность не влияет. Так или иначе, при использовании конденсатора малой ёмкости (1-2 мкФ) на выходе многих линейных стабилизаторов наблюдаются небольшие колебания выходного напряжения с частотой несколько кГц и амплитудой порядка 0.2-0.4 вольт. Увеличение выходного конденсатора до 10 мкФ полностью данные колебания убирает.

    Оба конденсатора необходимо размещать как можно ближе к корпусу микросхемы.

    Диод Д1 ставить не обязательно, в большинстве типовых схем его не используют, но если вы используете конденсатор C2 или выходные напряжения превышают 25 В, диод Д1 рекомендуется всё-таки оставлять, поэтому я оставил его на схемах. Также, данный диод рекомендуется использовать если нагрузка носит индуктивный характер. Он обеспечивает путь для разрядки C2, а в случае индуктивной нагрузки ограничивает броски тока через стабилизатор.

    Стабилизаторы с регулируемым напряжением

    В схемах с регулируемым выходным напряжением добавляются дополнительные элементы:

    Конденсатор C3 уменьшает пульсации выходного напряжения. Рекомендуемый номинал C3 – от 1 до 10 мкФ, большее значение ёмкости значимых улучшений не даёт.

    Диод Д2 нужен при использовании C3 – он обеспечивает его разрядку при выключении питания. При отсутствии C3 достаточно диода Д1.

    Резисторы R1 и R2 используются для задания выходного напряжения. Регулируемый стабилизатор стремится поддерживать опорное напряжение (Vref) между выводом подстройки и выходом. Поскольку значение опорного напряжения является постоянным, величина тока, протекающего через делитель R1 и R2 определяется только резистором R2. Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1.2 до 1.3 В, и в среднем составляет 1.25 В. Напряжение на выходе фактически является суммой падения напряжения на R1 и Vref, т.о., чем больше будет падение напряжения на R1, тем больше будет напряжения на выходе.

    Рекомендуемый номинал резистора R2 240 Ом, но допустимо его варьировать в пределах 100-1000 Ом. Выходное напряжение рассчитывается по следующей формуле:

    Согласно спецификации значение Iadj лежит в диапазоне 50-100 мкА, поэтому при малых R1 им можно пренебречь.

    Повышение напряжения стабилизации регуляторов с фиксированным выходным напряжением

    Выходное напряжение фиксированных линейных регуляторов можно повысить, включив в цепь подстройки стабилитрон:

    В этой схеме выходное напряжение повысится на величину напряжения стабилизации Vстаб стабилитрона Д2. Резистор R служит для установки тока через стабилитрон и выбирается исходя из параметров стабилитрона. Для большинства стабилитронов подходит R = 200 Ом.

    Если поднять напряжение нужно на небольшую величину (0.5 – 1.5 В) вместо стабилитрона Д2 можно использовать практически любой диод в прямом включении (катод на землю). Тогда выходное напряжение будет увеличено на величину падения напряжения на диоде, а резистор R нужно исключить, потому что колебания тока из вывода подстройки невелики и падение напряжения на диоде будет практически постоянным.

    Ограничитель тока на линейном стабилизаторе

    На микросхемах линейных стабилизаторов типа LM317 (и аналогичных) удобно собирать схему ограничителя тока, для этого требуется всего один дополнительный резистор.

    Выходное напряжение зависит от входного напряжение и падения напряжения на стабилизаторе. В данной схеме регулируемые стабилизаторы стремятся поддерживать на выходе напряжение Vref

    1.25В, поэтому выходной ток определяется соотношением:

    Для ИМС с фиксированным напряжением Vref заменяется на Vном., и ток через резистор получается слишком большим (как если бы микросхемы не было), поэтому применение стабилизаторов с фиксированным напряжением в данной схеме нецелесообразно.

    Рассеиваемая резистором мощность вычисляется по формуле:

    Данная схема будет работать также на всей серии LM340 и аналогичных ИМС.

    Увеличение максимального тока ИМС линейных регуляторов

    Есть способ увеличить максимальный ток линейного линейного стабилизатора тока.

    В данной схеме R1 определяет напряжение открытия транзистора T1:

    Здесь Vоткр. – напряжение открытия T1, а Iстаб.max максимальный ток протекающий через стабилизатор (ток, при котором откроется T1). Рекомендуется выбирать Iстаб.max меньше максимального тока микросхемы по спецификации, чтобы был некоторый запас.

    Микросхема поддерживает падение напряжения между выходом и выводом подстройки и в случае превышения тока через R2 уменьшает ток через себя, что вызывает уменьшение падения напряжения на R1 и последующее закрытие транзистора. Таким образом, максимальный выходной ток определяется резистором R2 и опорным напряжением микросхемы:

    Следует помнить, что при быстрых бросках тока T1 может не успеть закрыться, что вызовет повреждения элементов, поэтому следует использовать дополнительные компоненты для защиты транзистора (здесь не показаны).

    Повысить ток можно и для стабилизатора напряжения, включив его по аналогичной схеме (но без R2), однако следует помнить, что в этом случае схема лишится автоматического ограничения по току и превышение максимального значения повлечёт за собой повреждение элементов.

    Стабилизатор с плавным нарастанием выходного напряжения

    При включении питания напряжение на конденсаторе C2 начинает возрастать, вместе с ним возрастает и выходное напряжение. PNP транзистор выключается когда выходное напряжение достигает значения, определяемого резисторами R1 и R2 (как в обычной схеме регулируемого стабилизатора). Начальное выходное напряжение складывается из начального напряжения на конденсаторе, падения на база-эммитерном переходе и опорного напряжения микросхемы. Скорость нарастания напряжения можно регулировать изменяя номиналы R3 и C2.

    Управляемый стабилизатор напряжения с дискретными уровнями выходного напряжения

    На регулируемом стабилизаторе можно собрать простой управляемый стабилизатор напряжения, добавивь несколько резисторов и транзисторов. Данное решение удобно, если требуется собрать простой регулируемый стабилизатор с несколькими фиксированными уровнями напряжения.

    Резистор R2 рассчитывается на максимальное требуемое напряжение. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости резистора R2 дополнительную проводимость и напряжение на выходе будет снижаться. Не забывайте подтягивать базы транзисторов через высокоомные резисторы к питанию, либо к земле (в зависимости о того закрыт или открыт должен быть транзистор без управляющего сигнала).

    Конденсатор C2 в данной схеме допустимо не использовать, так как транзисторы обладают некоторой собственной ёмкостью.

    Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе

    В прошлой статье я рассказал о похожем линейном стабилизаторе напряжения на TL431 и NPN транзисторах.

    Читайте также:  Разделительный фильтр-кроссовер для автомобильного сабвуфера

    Данная схема в отличие от вышеупомянутой содержит немного меньше деталей, и способна выдерживать более высокие токи, благодаря более мощному транзистору.

    Основные характеристики:
    • Входное напряжение до 30В (в моем варианте т.к. конденсатор на входе на 35В)
    • Выходное напряжение 3-25В (зависит от тока, чем больше ток, тем меньше максимальное выходное напряжение)
    • Ток до 9А (с транзистором TIP36C при входном напряжении 18В и выходном 12В, а вообще зависит от выбранного транзистора и рассеиваемой мощности )
    • Стабилизация выходного напряжения при изменении входного
    • Стабилизация выходного напряжения при изменении тока нагрузки
    • Отсутствие защиты от КЗ
    • Отсутствие защиты по току

    Модуль собран по следующей схеме:

    Пояснения по схеме:
    Микросхема LM317 куплена на АлиЭкспресс (скорее всего не оригинальная) имеет 3 вывода. Выводы обозначены на схеме и картинке в нижнем правом углу.

    Микросхема управляет мощным биполярным PNP транзистором VT1. Я для этой цели использовал TIP36С. Основные характеристики транзистора: напряжение – 100В, ток коллектора – 25А (на самом деле 8-9А, т.к. транзистор не оригинальный и куплен на АлиЭкспресс), статический коэффициент передачи тока от 10.

    Очень важно следить за мощностью, которую рассеивает транзистор, чтобы она не превышала 50-55 Ватт (для транзистора в корпусе ТО-247 или похожих по габаритам, а для транзисторов в корпусе ТО-220 – не более 25-30 Ватт) . Рассчитать можно по формуле:

    P = (U выход -U вход)*I коллектора

    Например входное напряжение – 18 В, мы выставили выходное напряжение – 12 В, ток у нас 9 А:
    Р = (18В-12В) *9А = 54 Ватт

    Резисторы R1, R2, R3 задают напряжение, которое наша схема будет стабилизировать. Резистор R1 берется стандартно на 240 Ом (мощность любая). Резистор R2 переменный, лучше брать в районе 2-3к Ом. Изначально я поставил на 4,7к Ом, в результате где-то в середине диапазона вращения ручки напряжение достигает максимального значения и дальше не меняется. Я припаял параллельно потенциометру резистор на 3,9к Ом, регулировка стала более плавной и стал использоваться весь диапазон вращения ручки. Резистор R3 дополнительный, служит для того, чтобы немного сдвинуть нижнюю и верхнюю границы диапазона регулировки в сторону увеличения. Общее правило: чем больше суммарное сопротивление резисторов R2 и R3, тем выше выходное напряжение. Это подтверждает формула из Даташита:

    Резистор R4 служит для небольшого ограничения тока на вход микросхемы LM317. Сопротивление 10 Ом. LM317 максимально может через себя пропустить около 1А ( до 1,5А, если оригинальная). На первый взгляд мощность резистора R4 должна быть:

    P= I^2*R = 1*1*10 = 10 Ватт

    Но т.к. ток проходит ещё и через базу транзистора VT1, в обход резистора, можно взять резистор R4 и на 5Ватт.

    Указанные выше компоненты составляют ядро схемы, всё остальное – дополнительные элементы для улучшения стабильности и обеспечения некоторых защит.

    Конденсатор C2 (керамический 1-10 мкФ) – припаивается параллельно переменному резистору и улучшает стабильность регулировки.Чтобы при разряде конденсатора C2 защитить микросхему LM317 ставится диод D2. Они вместе с диодом D1 защищают микросхему и транзистор от обратного тока. Диод D3 служит для защиты схемы от ЭДС самоиндукции при питании электродвигателей. Конденсаторы C4 (электролитический 35В 470-1000 мкФ) и C5 (керамический 1-10 мкФ) образуют входной фильтр, а конденсаторы C1 (электролитический 35В 1000-3300 мкФ) и C3 (керамический 1-10 мкФ) образуют выходной фильтр. Резистор R5 на 10к Ом (мощность любая) создает небольшую нагрузку для стабильности работы схемы на холостом ходу и помогает быстрее разрядить конденсаторы в случае отключения питания схемы.

    Процесс сборки:
    Сначала всё собрал навесным монтажом и протестировал.

    LM317 и транзистор можно крепить на радиатор без изолирующих прокладок, т.к. по схеме эти выводы (выход LM317 и коллектор транзистора) соединены.

    Протестировал готовый модуль и проверил характеристики.

    В целом схема мне понравилась: довольно простая и ток можно получить приличный. Не хватает только защит от КЗ и по току. Ну и кончено КПД не высокий и тепла выделяет не мало. Но это особенность всех подобных линейных схем, которая лично меня не очень беспокоит.

    Всем спасибо за внимание! Надеюсь, статья была для Вас полезной.

    Микросхемы стабилизаторы напряжения. Главная ошибка при использовании.

    В данной статье рассказано как правильно использовать характеристики микросхем линейных стабилизаторов напряжения 7805,7808,7812 и аналогичных КР142ЕН5,8,12.

    Самые распространенные микросхемы, которые применяются в блоках питания различных устройств. Такое широкое распространение получили ввиду предельно простой схемы подключения и довольно хороших параметров при правильном использовании. Основная схема подключения выглядит так:

    Микросхемы стабилизаторы напряжения выпускаются разной мощности:

    Обозначения на микросхеме:

    Корпуса микросхем в зависимости от мощности тоже разные:

    Микросхемы стабилизаторы напряжения большой мощности выпускают на выходные напряжения от 5В до 24В:

    При этом входные напряжения и температурные характеристики такие:

    Характеристики для микросхем средней мощности такие:

    И для микросхем малой мощности соответственно такие:

    При этом ряд напряжений на выходе для микросхем малой мощности выглядит так:

    3.3; 5; 6; 8; 9; 10; 12; 15; 18; 24 Вольта

    Какие же параметры для микросхем стабилизаторов напряжения в основном приводят в интернете? Рассмотрим наиболее распространенные случаи на конкретном примере:

    При нагрузке свыше 14 Вт, стабилизатор желательно установить на алюминиевый теплоотвод, чем больше нагрузка, тем больше нужна площадь охлаждаемой поверхности.
    Производят в основном в корпусе ТО-220
    Максимальный ток нагрузки: 1.5 В
    Допустимое входное напряжение: 35 В
    Выходное напряжение: 5 В
    Число регуляторов в корпусе: 1
    Ток потребления: 6 мА
    Погрешность: 4 %
    Диапазон рабочих температур: 0 C … +140 C
    Отечественный аналог КР142ЕН5А

    Казалось, бы, все выписано из документации (DataSheet). Как человек воспринимает такую информацию. Наибольшее напряжение 35 В, хорошо, я не буду брать предел, возьму 30В. Максимальный ток нагрузки 1,5 А. Не буду брать предельное значение, возьму 1 А. Собирает схему по этим данным, а она, проработав некоторое время выходит из строя. Некоторые не понимают, грешат на качество микросхем. Ведь не заставлял работать микросхему на предельных значениях напряжения и тока, а она вышла из строя.

    А все дело в том, что многие забывают о главном параметре, который указан в документации, но как-то не привлекает внимание так как напряжение и ток. Это максимальная мощность, которую может рассеивать микросхема стабилизатор. Как правило ее указывают прямо. Например, для мощных микросхем это 1,5 Вт без радиатора и 15 Вт с радиатором.

    Что же получается при выбранном токе 1А и максимальном напряжении 30В, например, для микросхемы с выходным напряжением 5В. Поскольку стабилизатор линейный то на микросхеме упадет 30 – 5 = 25 В. При токе 1А мощность, рассеиваемая на микросхеме, составит 1А × 25В = 25Вт. Это почти в два раза больше допустимой мощности с радиатором. Вот она и выходит из строя. Получается, что при входном напряжении 30 В максимальный ток в нагрузке не может превышать 15 Вт : 25 В = 0,6 А.

    В таблицах, приведенных выше в этой статье, для микросхем средней мощности без радиатора предельная мощность 1,2 Вт, а с радиатором, 12 Вт. Для микросхем малой мощности установка радиаторов не предусмотрена и максимальная рассеиваемая мощность составляет 0,625 Вт.

    Именно мощность является определяющей при выборе предельных значений тока и напряжения.

    Для наглядности предельные значения мощности, напряжения и тока для микросхем стабилизаторов напряжения разной мощности сведены в одну таблицу:

    Минимальное падение напряжения на микросхеме 2,5В.

    Если руководствоваться этим правилом, микросхемы будут работать надежно.

    Материал статьи продублирован на видео:

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...
    Adblock
    detector