Стабилизаторы могут найти применение в различных конструкциях с автономным питанием при потребляемом нагрузкой токе до 200 мА. Потребляемый стабилизаторами ток не превышает 20 мкА во всем диапазоне входного напряжения и тока нагрузки. В ряде случаев описываемые стабилизаторы вполне смогут заменить современные интегральные КМОП стабилизаторы.
На рис. 1 приведена схема экономичного компенсационного стабилизатора напряжения отрицательной полярности на выходное напряжение 5 В.
Ток покоя этого стабилизатора около 8 мкА при входном напряжении 10 В. При изменении тока нагрузки от 0 до 200 мА выходное напряжение изменяется не более чем на 0,1%. Зависимость выходного напряжения от входного линейна и не превышает 3% при изменении входного напряжения от 8 до 18 В. ТКН выходного напряжения отрицателен и составляет примерно 6 мВ на 1 ºС.
Источник опорного напряжения выполнен на светодиоде HL1 и биполярных транзисторах VT4, VT5 в диодном включении. Если напряжение на выходе стабилизатора по каким-то причинам начнет увеличиваться, то это приведет к росту напряжения затвор исток транзистора VT3, в результате транзистор откроется чуть сильнее и снизит напряжение затвор исток транзистора VТ2, что приведет к уменьшению выходного напряжения. Схема включения полевых транзисторов VT1, VT2 в чем-то напоминает составной биполярный транзистор по схеме Шиклаи. В данном случае это вынужденная мера, объясняемая отсутствием у автора р-каналь ных транзисторов обогащенного типа с низким пороговым открывающим напряжением и достаточной мощности.
Если же выходное напряжение начнет уменьшаться, то это приведет к уменьшению тока в цепи светодиода, транзистор VT3 будет стремиться к закрыванию, что повлечет за собой увеличение напряжения затвор-исток транзистора VT2 и повышение выходного напряжения. Таким образом, осуществляется стабилизация выходного напряжения.
Терморезисторы R3, R4 с отрицательный ТКС снижают зависимость выходного напряжения от температуры. Следует отметить, что даже значительный нагрев транзистора VT5 не приводит к какому либо изменению выходного напряжения (измерения проводились мультиметром с разрешающей способностью 0,002 В). Резистор R1 — нагрузочный для транзистора VT2. Конденсатор С3 препятствует самовозбуждению стабилизатора.
На рис. 2 приведена схема экономичного стабилизатора напряжения положительной полярности.
Eгo основные параметры такие же, как и у предыдущего стабилизатора. По сравнению с конструкцией рис 1 введен узел защиты от перегрузки по току (VТ1, VТ2) и снижена зависимость выходного напряжения от входного (VT3). Напряжение стабилизации зависит от типа и количества светодиодов HL1…HL3 и порогового напряжения транзистора VТ4.
Резистор R6 устраняет самовозбуждение.
Защита от перегрузки выполнена по традиционной схеме при увеличении потребляемого нагрузкой тока растет падение напряжения на резисторе R3. Koгдa оно составит более 0,5…0,6В, транзистор VT1 откроется, следовательно, откроется и транзистор VT2, который шунтирует подачу через R1, R5 открывающего напряжения для VT5. Потребляемый этим стабилизатором ток будет около 12 мкА при напряжении питания 10 В.
В стабилизаторах можно использовать постоянные резисторы общего применения типов С1-4, С2-2З, МЛТ или импортные. Терморезисторы ММТ-1, ММТ-4 или любые другие аналогичные. Неполярные конденсаторы К10-17, КМ-5, КМ-6, К10-7. Так как эти конденсаторы мoгyт иметь заметный микрофонный эффект, то иногда может потребоваться замена некоторых из них на пленочные К7З-9, К7З-17. С целью сохранения высокой экономичности оксидные конденсаторы следует взять с возможно меньшим током утечки, желательно не превышающим 1 мкА при напряжении 15 В.
Использованы обычные алюминиевые конденсаторы фирмы RUBYCON, ток утечки которых не превышал 300 нА при комнатной температуре.
Все полевые транзисторы желательно взять с возможно более низким пороговым открывающим напряжением. Вместо КП301Б можно применить транзисторы КП301, 2П301 с любым буквенным
индексом или КП304А, 2ПЗ04А. КП501В заменяется любым из серий КП501, ZVN2120, VN2120, К1014КТ1. Примененный в качестве силовоrо транзистора п-канальный ключ на МОП-транзисторе можно заменить на любой из КР1014КТ1, К1014КТ1, при этом рассеиваемая на нем мощность не должна превышать 0,5 Вт. Если применить на eгo месте транзистор КП7131А9, постоянная рассеиваемая мощность может быть увеличена до 2 Вт, а с транзистором КП744Г еще больше. Впрочем, необходимость в этом может возникнуть лишь в том случае, если подключенное к такому стабили затору устройство на время выхода из «спящего» режима будет потреблять значительный ток. КТЗ107Г заменяется любым из серий КТЗ107, КТ6112, SS9015, BС556, 2SА992. Остальные биполяр ные транзисторы заменимы на КТЗ102, КТ6111, SS9014, BС547, ВС549, 2SС900, 2SC1222 с любым индексом.
Выходное напряжение стабилизаторов зависит от количества и типа последовательно включенных светодиодов или маломощных биполярных транзисторов в диодном включении. Так как все транзисторы работают в микротоковом режиме, то для устранения влияния внешних наводок может потребоваться экранировка платы. Если при увеличении тока нагрузки будет наблюдаться заметное увеличение выходного напряжения, то это свидетельствует о возбуждении стабилизатора, которое устраняется введением цепей ООС по переменному напряжению. Работающие в качестве источника oпopного напряжения светодиоды должны быть защищены от яркого света. Схемы стабилизаторов легко мoгyт быть модифицированы под конкретные задачи.
Источник — МРБ1275 А.П.Кашкаров, А.Л.Бутов. Радиолюбителям: схемы для дома. 2-е издание, стереотипное
4,00 (1)
Загрузка...