Neseniai susidomėjau linijinių įtampos stabilizatorių grandinių surinkimu. Tokioms schemoms nereikia retų detalių, o komponentų pasirinkimas ir derinimas taip pat nesukelia ypatingų sunkumų. Šį kartą nusprendžiau surinkti tiesinės įtampos stabilizatoriaus grandinę ant „reguliuojamo zenerio diodo“ (mikro grandinės) TL431. TL431 veikia kaip pamatinis įtampos šaltinis, o galios vaidmenį atlieka galingas NPN tranzistorius, esantis TO –220 pakete.
Esant 19 V įėjimo įtampai, grandinė gali tarnauti kaip stabilizuotos įtampos šaltinis nuo 2,7 iki 16 V, esant srovei iki 4A. Stabilizatorius yra suprojektuotas kaip modulis, surinktas ant duonos lentos. Tai atrodo taip:
Vaizdo įrašas:
Stabilizatoriui reikalingas nuolatinės srovės maitinimas. Prasminga naudoti tokį stabilizatorių su klasikiniu linijiniu maitinimo šaltiniu, kurį sudaro geležies transformatorius, diodinis tiltas ir didelis kondensatorius. Įtampa tinkle gali kisti priklausomai nuo apkrovos, todėl transformatoriaus išėjimo įtampa pasikeis. Ši grandinė užtikrins stabilią išėjimo įtampą su skirtingu įėjimu. Turite suprasti, kad stabilizatorius žemyn, taip pat ir pačioje grandinėje, nukrenta 1–3 V, taigi didžiausia išėjimo įtampa visada bus mažesnė už įvestį.
Iš esmės perjungiamieji maitinimo šaltiniai gali būti naudojami kaip šio stabilizatoriaus maitinimo šaltinis, pavyzdžiui, iš 19 V nešiojamojo kompiuterio, tačiau tokiu atveju stabilizavimo vaidmuo bus minimalus, nes gamyklos perjungimo maitinimo šaltiniai ir tt išėjimo stabilizuota įtampa.
Schema:
Komponentų pasirinkimas
Remiantis dokumentais, maksimali srovė, kurią TL431 lustas gali praeiti pats, yra 100 mA. Mano atveju, naudodamas rezistorių R1, srovę ribojau iki maždaug 80 mA. Rezultatą reikia apskaičiuoti pagal formules.
Pirmiausia turite nustatyti rezistoriaus varžą. Esant maksimaliai 19 V įėjimo įtampai, pagal Ohmo įstatymą, pasipriešinimas apskaičiuojamas taip:
R = U / I = 19 V / 0,08A = 240 omų
Būtina apskaičiuoti rezistoriaus R1 galią:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 omų = 1,5 vatai
Aš naudojau sovietinį 2 vatų varžą
Rezistoriai R2 ir R3 sudaro įtampos daliklį, kuris „programuoja“ TL431, o rezistorius R3 yra kintamas, o tai leidžia pakeisti pamatinę įtampą, kuri vėliau kartojama tranzistorių kaskadoje. Aš naudojau R2 - 1K omą, R3 - 10K omą. Rezistoriaus R2 galia priklauso nuo išėjimo įtampos. Pavyzdžiui, kai išėjimo įtampa yra 19 V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0,361 vatai
Aš naudojau 1 vatų varžą.
Rezistorius R4 naudojamas apriboti srovę, pagrįstą tranzistoriumi VT2. Geriau pasirinkti reitingą eksperimentiškai, kontroliuojant išėjimo įtampą. Jei pasipriešinimas yra per didelis, tai žymiai sumažins grandinės išėjimo įtampą. Mano atveju tai yra 100 omų, tinka bet kokia galia.
Kaip pagrindinį galios tranzistorių (VT1), geriau naudoti tranzistorius TO-220 ar galingesniame korpuse (TO247, TO-3). Aš naudojau tranzistorių E13009, pirkau „Ali Express“. Tranzistorius, skirtas įtampa iki 400V, o srovė iki 12A. Tokiai grandinei aukštos įtampos tranzistorius nėra pats optimaliausias sprendimas, tačiau jis veiks puikiai. Tranzistorius greičiausiai netikras ir 12 A nestovės, bet 5-6A yra gana. Mūsų grandinėje srovė yra iki 4A, todėl tinkama šiai grandinei. Pagal šią schemą tranzistorius turi sugebėti išsklaidyti galią iki 30-35 vatų.
Galios išsklaidymas apskaičiuojamas kaip skirtumas tarp įvesties ir išėjimo įtampos, padaugintos iš kolektoriaus srovės:
P = (U išvestis -U įvestis) * I kolektorius
Pavyzdžiui, įėjimo įtampa yra 19 V, mes nustatome išėjimo įtampą iki 12 V, o kolektoriaus srovė yra 3 A
P = (19–12 V) * 3A = 21 vatas - tai visiškai normali situacija mūsų tranzistoriui.
Ir jei mes toliau mažinsime išėjimo įtampą iki 6V, vaizdas bus kitoks:
P = (19V-6V) * 3A = 39 vatai, o tai nėra labai gerai tranzistoriui, esančiam pakete TO-220 (taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad uždarius tranzistorių srovė taip pat sumažės: iki 6 V srovė bus apie 2–2,5A, o o ne 3). Tokiu atveju masyvesniu atveju geriau naudoti kitą tranzistorių arba sumažinti skirtumą tarp įvesties ir išėjimo įtampos (pavyzdžiui, jei maitinimo šaltinis yra transformatorius, perjungdami apvijas).
Taip pat tranzistoriaus srovė turi būti 5A ar didesnė. Geriau pasiimti tranzistorių, kurio statinės srovės perdavimo koeficientas yra 20. Kinijos tranzistorius visiškai atitinka šiuos reikalavimus. Prieš sandarinimą grandinėje patikrinau jį (srovės ir galios išsklaidymą) ant specialaus stovo.
Nes TL431 gali generuoti ne daugiau kaip 100 mA srovę, o tranzistoriaus pagrindui maitinti reikia daugiau srovės, jums reikės kito tranzistoriaus, kuris sustiprins srovę iš TL431 lusto išėjimo, pakartodamas pamatinę įtampą. Tam mums reikia tranzistoriaus VT2.
Tranzistorius VT2 turi sugebėti tiekti pakankamai srovės į tranzistoriaus VT1 pagrindą.
Apytiksliai nustatyti reikiamą srovę galima per tranzistoriaus VT1 statinės srovės perdavimo koeficientą (h21e arba hFE ar β). Jei norime, kad išvestyje būtų 4 A srovė, o statinės srovės perdavimo koeficientas VT1 yra 20, tada:
Aš bazė = I kolektorius / β = 4 A / 20 = 0,2 A.
Statinės srovės perdavimo koeficientas skirsis priklausomai nuo kolektoriaus srovės, todėl ši vertė yra orientacinė. Matavimai praktikoje parodė, kad tranzistoriaus VT1 pagrindui reikia tiekti apie 170 mA, kad kolektoriaus srovė būtų 4A. Tranzistoriai, esantys TO-92 pakete, pradeda pastebimai įšilti esant srovėms, didesnėms kaip 0,1 A, todėl šioje grandinėje aš naudojau KT815A tranzistorių, esantį TO-126 pakete. Tranzistorius suprojektuotas srovei iki 1,5A, statinis srovės perdavimo koeficientas yra apie 75. Tikslinga nedidelė šio tranzistoriaus radiatorius.
Kondensatorius C3 reikalingas norint stabilizuoti įtampą tranzistoriaus VT1 pagrindu, nominali vertė yra 100 μF, įtampa - 25 V.
Filtrai iš kondensatorių įrengiami išėjime ir įvestyje: C1 ir C4 (elektrolitiniai esant 25 V, 1000 μF) ir C2, C5 (keraminiai 2-10 μF).
Diodas D1 skirtas apsaugoti tranzistorių VT1 nuo atvirkštinės srovės. D2 diodas reikalingas apsaugai nuo tranzistoriaus tiekiant kolektorinius variklius. Išjungus energiją varikliai tam tikrą laiką sukasi, o stabdymo režime dirba kaip generatoriai. Tokiu būdu sukuriama srovė eina priešinga kryptimi ir gali sugadinti tranzistorių.Diodas tokiu atveju uždaro variklį pats, o srovė nepasiekia tranzistoriaus. Rezistorius R5 vaidina mažą apkrovą stabilizuojant tuščiosios eigos režimą, kai nominalioji vertė yra 10 k omų, bet kokia galia.
Asamblėja
Grandinė yra surenkama kaip modulis ant lentos. Aš naudojau radiatorių iš perjungimo maitinimo šaltinio.
Turėdami tokio dydžio radiatorių, neturėtumėte kuo daugiau įkrauti grandinės. Esant didesnei kaip 1 A srovei, radiatorių reikia pakeisti masyvesniu, pučiant ventiliatoriui taip pat nepakenks.
Svarbu atsiminti, kad kuo didesnis skirtumas tarp įvesties ir išėjimo įtampos ir kuo didesnė srovė, tuo daugiau šilumos sukuriama ir tuo daugiau aušinimo reikia.
Litavimas užtruko apie valandą. Iš principo, būtų tinkama forma padaryti lentą naudojant LUT metodą, bet nuo tada Man reikia tik lentos viename egzemplioriuje, nenorėjau gaišti laiko kurdamas lentą.
Rezultatas yra toks modulis:
Surinkęs patikrinau charakteristikas:
Grandinė praktiškai neturi jokios apsaugos (tai reiškia, kad nėra apsaugos nuo trumpojo jungimo, apsaugos nuo atvirkštinio poliškumo, sklandaus užvedimo, srovės apribojimo ir kt.), Todėl ją reikia naudoti labai atsargiai. Dėl tos pačios priežasties nerekomenduojama naudoti tokių schemų „laboratoriniuose“ maitinimo šaltiniuose. Šiuo tikslu paruoštos TO-220 pakuotėje esančios mikroschemos yra tinkamos srovėms iki 5A, pavyzdžiui, KR142EN22A. Arba bent jau dėl šios grandinės turite pagaminti papildomą modulį, apsaugantį nuo trumpojo jungimo.
Grandinė gali būti vadinama klasikine, kaip ir dauguma linijinių stabilizatorių grandinių. Šiuolaikinės impulsų grandinės turi daug privalumų, pavyzdžiui: didesnis efektyvumas, daug mažiau šildymo, mažesni matmenys ir svoris. Tuo pačiu metu linijines grandines lengviau įsisavinti pradedantiesiems kumpiams, o jei efektyvumas ir matmenys nėra ypač svarbūs, jie yra gana tinkami tiekti įrenginius su stabilizuota įtampa.
Ir, žinoma, nieko negalima palyginti su jausmu, kai maitinau kokį nors įrenginį iš namų maitinimo šaltinio, o pradedantiesiems žiurkėnams linijinės grandinės yra labiau prieinamos, kad ir ką besakytų.