Všetky moderné elektronické zariadenia sú postavené na prvkoch, ktoré sú citlivé na prívod elektriny. Od toho závisí nielen správne fungovanie, ale aj výkon obvodov ako celku. Preto sú elektronické zariadenia v prvom rade vybavené pevnými stabilizátormi s malým poklesom napätia. Vyrábajú sa vo forme integrovaných obvodov, ktoré vyrába mnoho výrobcov po celom svete.
Čo je to nízkoodpadový regulátor napätia?
Pod stabilizátorom napätia (SN) rozumieme také zariadenie, ktorého hlavnou úlohou je udržiavať určitú konštantnú úroveň napätia na záťaži. Každý stabilizátor má určitú presnosť vydávania parametra, ktorý je určený typom obvodu a komponentmi v ňom zahrnutými.
Vnútorne MV vyzerá ako uzavretý systém, kde sa v automatickom režime výstupné napätie upravuje úmerne referenčnej (referenčnej), ktorá je generovaná špeciálnym zdrojom. Tento typstabilizátory sa nazývajú kompenzačné. V tomto prípade je riadiacim prvkom (RE) tranzistor - bipolárny alebo terénny pracovník.
Prvok regulácie napätia môže pracovať v dvoch rôznych režimoch (určených konštrukčnou schémou):
- active;
- key.
Prvý režim zahŕňa nepretržitú prevádzku RE, druhý - prevádzku v pulznom režime.
Kde sa používa pevný stabilizátor?
Rádioelektronické zariadenia modernej generácie sa vyznačujú mobilitou v celosvetovom meradle. Systémy napájania zariadení sú postavené na použití prevažne chemických zdrojov prúdu. Úlohou vývojárov je v tomto prípade získať stabilizátory s malými celkovými parametrami a čo najmenšími stratami elektriny na nich.
Moderné CHS sa používajú v nasledujúcich systémoch:
- mobilné komunikačné zariadenia;
- prenosné počítače;
- batérie mikrokontroléra;
- offline bezpečnostné kamery;
- autonómne bezpečnostné systémy a senzory.
Na vyriešenie problematiky napájania stacionárnej elektroniky sa používajú regulátory napätia s malým úbytkom napätia v kryte s tromi svorkami typu KT (KT-26, KT-28-2 atď.). Používajú sa na vytváranie jednoduchých obvodov:
- nabíjačky;
- elektrické zdroje pre domácnosť;
- meracie vybavenie;
- komunikačné systémy;
- špeciálne vybavenie.
Čo sú SN pevného typu?
Všetky integrované stabilizátory (súčasťktoré zahŕňajú pevné) sú rozdelené do dvoch hlavných skupín:
- Hybridné stabilizátory nízkeho poklesu napätia (HID).
- Polovodičové mikroobvody (ISN).
SN prvej skupiny sa vykonáva na integrovaných obvodoch a bezbalíkových polovodičových prvkoch. Všetky komponenty obvodu sú umiestnené na dielektrickom substráte, kde sú pomocou hrubých alebo tenkých vrstiev pridané spojovacie vodiče a odpory, ako aj diskrétne prvky - premenné odpory, kondenzátory atď.
Konštrukčne sú mikroobvody kompletné zariadenia, ktorých výstupné napätie je pevné. Zvyčajne ide o stabilizátory s nízkym úbytkom napätia 5 voltov a do 15 V. Výkonnejšie systémy sú postavené na výkonných bezrámových tranzistoroch a riadiacom obvode (nízky výkon) na báze filmov. Obvodom môže prechádzať prúd až 5 ampérov.
Mikroobvody ISN sú realizované na jednom čipe, pretože majú malú veľkosť a hmotnosť. V porovnaní s predchádzajúcimi mikroobvodmi sú spoľahlivejšie a lacnejšie na výrobu, hoci parametrami sú horšie ako GISN.
Lineárne SN s tromi kolíkmi patria do ISN. Ak vezmete sériu L78 alebo L79 (pre kladné a záporné napätie), potom sú rozdelené na mikroobvody s:
- Nízky výstupný prúd približne 0,1 A (L78L).
- Priemerný prúd, okolo 0,5A (L78M).
- Vysoký prúd až 1,5 A (L78).
Princíp činnosti lineárneho regulátora s nízkym výpadkomnapätie
Typická štruktúra stabilizátora pozostáva z:
- Referencia napätia.
- Chybový signál prevodníka (zosilňovača).
- Delič signálu a regulačný prvok namontovaný na dvoch odporoch.
Keďže hodnota výstupného napätia priamo závisí od odporov R1 a R2, tieto sú zabudované do mikroobvodu a získava sa CH s pevným výstupným napätím.
Fungovanie nízkoodpadového regulátora napätia je založené na procese porovnávania referenčného napätia s tým, ktoré je na výstupe. V závislosti od úrovne nesúladu medzi týmito dvoma indikátormi pôsobí chybový zosilňovač na bránu výkonového tranzistora na výstupe, pričom zakrýva alebo otvára jeho prechod. Skutočná úroveň elektriny na výstupe stabilizátora sa teda bude len málo líšiť od deklarovanej nominálnej hodnoty.
V obvode sú tiež snímače na ochranu proti prehriatiu a preťaženiu prúdmi. Pod vplyvom týchto snímačov je kanál výstupného tranzistora úplne zablokovaný a prestáva prechádzať prúdom. V režime vypnutia čip spotrebuje iba 50 mikroampérov.
Okruhy regulátora s nízkym výpadkom
Integrovaný mikroobvod stabilizátora je praktický, pretože má vo vnútri všetky potrebné prvky. Inštalácia na dosku vyžaduje zahrnutie iba filtračných kondenzátorov. Posledné menované sú navrhnuté tak, aby odstránili rušenie prichádzajúce z aktuálneho zdroja a záťaže, ako je vidieť na obrázku.
Pokiaľ ide o CH série 78xx a použitie tantalových alebo keramických bočníkových kondenzátorov na vstup a výstup, kapacita týchto kondenzátorov by mala byť v rozmedzí 2 uF (vstup) a 1 uF (výstup) pri akýchkoľvek prípustných hodnotách napätia a prúdu. Ak používate hliníkové kondenzátory, ich hodnota by nemala byť nižšia ako 10 mikrofarád. Pripojte prvky čo najbližšie ku kolíkom mikroobvodu.
V prípade, že nie je k dispozícii stabilizátor napätia s malým poklesom napätia požadovanej hodnoty, môžete zvýšiť hodnotenie CH z menšieho na väčšie. Zvýšením úrovne elektriny na spoločnom termináli sa zvýši o rovnakú hodnotu pri záťaži, ako je znázornené na obrázku.
Výhody a nevýhody lineárnych a spínacích regulátorov
Integrované obvody kontinuálnej činnosti (SN) majú nasledujúce výhody:
- Realizované v jednom malom balení, čo umožňuje ich efektívne umiestnenie na pracovnej ploche PCB.
- Nevyžadovať inštaláciu dodatočných regulačných prvkov.
- Poskytuje dobrú stabilizáciu výstupných parametrov.
Medzi nevýhody patrí nízka účinnosť, nepresahujúca 60%, spojená s poklesom napätia na zabudovanom ovládacom prvku. Pri vysokom výkone mikroobvodu je nutné použiť kryštálový chladič.
Spínané regulátory napätia s malým poklesom sa považujú za produktívnejšiepoľného napätia, ktorého účinnosť je približne na úrovni 85 %. Toto je dosiahnuté vďaka pracovnému režimu regulačného prvku, v ktorom ním prúd prechádza v impulzoch.
Nevýhody pulzného okruhu CH zahŕňajú:
- Zložitosť návrhu schémy.
- Prítomnosť impulzného šumu.
- Nízka stabilita výstupného parametra.
Niektoré obvody lineárneho regulátora napätia
Okrem cieleného využitia mikroobvodov ako ÚK je možné rozšíriť ich záber. Niektoré varianty takýchto obvodov založené na integrovanom obvode L7805.
Zapnúť stabilizátory v paralelnom režime
Na zvýšenie záťažového prúdu sú CH zapojené paralelne k sebe. Na zabezpečenie prevádzkyschopnosti takéhoto obvodu je medzi záťažou a výstupom stabilizátora inštalovaný prídavný odpor malej hodnoty.
Stabilizátor prúdu na báze CH
Existujú záťaže, ktoré musia byť napájané konštantným (stabilným) prúdom, napríklad reťaz LED.
Schéma ovládania rýchlosti ventilátora v počítači
Regulátor tohto typu je navrhnutý tak, aby pri prvom zapnutí chladič prijímalvšetkých 12 V (na jeho propagáciu). Ďalej, na konci nabíjania kondenzátora C1 s premenlivým odporom R2 bude možné upraviť hodnotu napätia.
Záver
Pri zostavovaní obvodu pomocou vlastného regulátora napätia s nízkym úbytkom napätia je dôležité vziať do úvahy, že niektoré typy mikroobvodov (postavené na tranzistoroch s efektom poľa) nemožno spájkovať bežnou spájkovačkou priamo zo siete 220 V bez uzemnenia skrine. Ich statická elektrina môže poškodiť elektronický prvok!
