25 | 02 | 2021
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 4114
Просмотры материалов : 11989402

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 12 гостей
  • 4 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Последние новости
Стабілізатор напруги для живлення УМЗЧ PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
11.12.2011 14:21

Стабілізатор напруги для живлення УМЗЧ

Цей стабілізатор напруги складається з двох параметричних стабілізаторів, зібраних на стабілітрони VD1 і VD2 і резисторах R3, R4, і емітерний повторювачів на транзисторах V1, VT2 і VT3, VT4. Коефіцієнт стабілізації вдалося підвищити завдяки тому, що для живлення джерела зразкового напруги одного стабілізатора використано вихідна напруга іншого. Вихідні напруги стабілізатора -19 і +19 В, максимальний струм навантаження - до 20А, вихідний опір - не перевищує 0.02 Ом. Коефіцієнт стабілізації не менше 1000. Для роботи з ним необхідно два гальванічно не пов'язаних випрямляча. Напруга на знижувальних обмотках трансформатора живлення 24В. Можливість самозбудження стабілізатора знижена застосуванням в емітерний повторювачах транзисторів з різними граничними частотами (КТ825Г і КТ827Б низькочастотні, а КТ315Г і КТ361 високочастотні).

Стабілізатор захищений від короткого замикання і навантаженні. Незалежно від того, в якому плечі сталося замикання, відключаються обидва стабілізатора.

Джерело живлення для комп'ютера

Це джерело живлення, побудований на трансформаторі з двома однаковими вторинними обмотками на 7,5 В і забезпечує три постійних напруги, широко використовуваних у мікропроцесорній техніці: +5 В з великим струмом навантаження, а також +12 В і -5 В з малими струмами навантаження. Особливість пристрою - в наявності діодів VD2 і VD3. забезпечують двухполуперіодної зарядку конденсатора С2. Діоди VD1 і VD4 виконують функції однополуперіодних випрямлячів, причому перший з них працює в режимі подвоєння напруги завдяки послідовному (щодо загального проводу) включенню конденсаторів С1 і С2. Стабілізатори напруги на схемі показані умовно і можуть бути виконані за будь відомою схемою.

Блок живлення для персонального комп'ютера «РАДІО 86 РК»

За структурою пропоноване увазі читачів пристрій не нове: випрямляч напруги мережі - конденсаторний фільтр-так званий полумостовой перетворювач постійної напруги в змінну (з понижуючим трансформатором)-випрямлячі - фільтри - стабілізатори. Однак на відміну від багатьох подібних джерел живлення такої структури, описаних в літературі, в цьому застосовано зовнішнє збудження перетворювача. Це дозволило оптимально сформувати базовий струм ключових транзисторів і тим самим повністю виключити наскрізний струм через них і в результаті - знизити втрати в транзисторах і випрямних діодах і зменшити випромінювані перетворювачем перешкоди. Застосування зовнішнього збудження також істотно спрощує налагодження цієї частини пристрою і пошук дефектів. Первинна (1) обмотка основного трансформатора Т2 перетворювача включена в діагональ моста, утвореного транзисторами VT1, VT2 і конденсаторами С9, С10. Базові ланцюга цих транзисторів живляться від обмоток II і III трансформатора Т1, на первинну обмотку якого надходить ступеневу напругу з формувача, зібраного на мікросхемах DD1, DD2. Запросах генератор формувача зібраний на інвертора DD1.1, DD1.2 і виробляє коливання частотою близько 120кГц. Імпульси з виходів тригерів DD2.1 (частота проходження 60кГц) і DD2.2 (30кГц) надходять на входи елементів DD1.3 і DD1.4, в результаті чого на їх виході формуються імпульсні послідовності з шпаруватістю 4. Їх різниця має вигляд імпульсів чергується полярності тривалістю близько 8мкс з паузами такої ж тривалості між ними.

Через трансформатор Т1 це поетапне напруга передається на бази ключових транзисторів VT1, VT2 і по черзі відкриває їх. Наявність пауз між імпульсами гарантує повне закривання кожного з транзисторів перед відкриттям другого. Мікросхеми DD1, DD2 формувача живляться напругою 12В від бестрансформаторних джерела, що складається з баластового конденсатора СЗ, випрямні мосту VD2, стабілітрона VD3 і конденсаторів фільтра С7, С8. Вибір такої напруги живлення мікросхем дозволив використовувати трансформатор Т1 з максимально можливим коефіцієнтом трансформації (10:1), що знизило струмовий навантаження на елементи DD1.3, DD1.4 і дало можливість обійтися без додаткових транзисторних ключів в їх вихідний ланцюга. Два верхніх за схемою джерела вихідної напруги зібрані на мікросхемних стабілізаторах серії К142 і П - образних LC-фільтрах. Оскільки випрямлена напруга має вигляд розділених паузами імпульсів, за формою близьких до прямокутним, на входах фільтрів включені оксидні конденсатори К52-1 відносно невеликий ємності, задовільно працюють на обраній частоті перетворення. Завдяки малому току, споживаної від нижнього джерела, його згладжує фільтр містить тільки конденсатори, а стабілізатор виконаний за параметричної схемою з підсилювачем струму. Пристрій зібрано на друкованій платі, виготовленої з двостороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм. З боку елементів фольга збережена і виконує функції загального проводи й екрана. Транзистори VT1, VT2 закріплені на пластині розмірами 40х22 мм з двостороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм, припаяної перпендикулярно платі. Різьбові висновки транзисторів вкорочені до мінімально необхідної довжини. Для підключення до комп'ютера і до мережі в плату упаяні штирі діаметром 1 мм від виделки роз'єми ШР. Штирі, позначені на малюнках літерами а і б, призначені для контролю споживаного перетворювачем струму при налагодженні; згодом їх з'єднують дротяною перемичкою. Дроселі L1, L2, L4 - ДМ-2, 5 L3 - ДМ-0, 4.

Транзистори КТ704А цілком замінні на КТ704, КТ812, КТ824 з будь-яким буквеним індексом, транзистор КТ814А - на будь-який з серії КТ814 або КТ816. Замість мікросхеми К142ЕНЗ (DA1) можна застосувати К142ЕН2 з індексом Б або Д, включивши її подібно DA2. Допустима заміна діодів КД213А (VD7, VD8) на КД212А, але їх необхідно забезпечити невеликими тепловідведення. Трансформатор Т1 намотаний на кільцевому магнітопроводі типорозміру К10х6х5 з фериту 3000НМ. Його обмотка 1 містить 180 витків дроту ПЕЛШО 0,1, обмотки II і III - по 18 витків ПЕЛШО 0,27. Магнітопровід трансформатора Т2 - К28х16х9 з фериту 2000НМ. Обмотка 1 складається з 105 витків дроту ПЕЛШО 0,27, обмотки II і IV - відповідно з 14 і 8 витків монтажного проводу МГТФ перетином 0,07 мм2 (можна замінити проводом ПЕЛШО 0,27), обмотка III - з 2х7 витків ПЕВ-2 діаметром 1 мм. Витки обмоток кожного трансформатора необхідно рівномірно розподілити по всьому магнітопроводу (у обмотки III - кожну половину). Описаний блок живлення забезпечує але джерела +12 В максимальний струм 300мА, за джерелом +5 В - 1 А і за джерелом - 5 В - 50мА. Однак, якщо діоди VD7, VD8 забезпечити тепловідведення або встановити їх на задню стінку комп'ютера через слюдяні прокладки, максимальний струм джерела + 5В можна підняти до 2А. Максимальний струм джерела - 5В можна збільшити до 100мА, якщо подбати про додаткове охолодження транзистора VT3. Детальний опис та малюнок друкованої плати наводиться в [32].

Застосування інтегральних стабілізаторів напруги КР142

Мікросхеми цієї серії знайшли широке застосування в електронних конструкціях. Вони практично індентічни за схемою, містять пристрій захисту від замикання ланцюга навантаження. Розрізняються вони тільки максимальним вихідним струмом і номінальним вихідним напругою, що має одне з наступних значень: 5,6,9,12,15,20, 24 і 27 В.

Стабілізатор напруги, захищений від пошкодження розрядним струмом конденсаторів.

При наявності у вихідний ланцюга СН конденсатора великої ємності іноді необхідно вживати заходів із захисту мікросхеми, тобто по запобіганню розрядки конденсатора через її ланцюга. Справа в тому, що зазвичай використовуються в ланцюгах живлення пристроїв конденсатори ємністю до 10 мкФ і більше володіють малим внутрішнім (ємнісним) опором, тому при аварійному замиканні тієї чи іншої ланцюга пристрою виникає імпульс струму, значення якого може досягати десятків ампер. І хоча цей імпульс дуже коротко-тимчасовий, його енергії може виявитися достатньо для руйнування мікросхеми. Енергія імпульсу залежить від ємності конденсатора, вихідної напруги і швидкості його зменшення.

Для захисту мікросхеми від пошкодження в подібних випадках використовують діоди. У пристрої, виконаному по наведеній схемі, діод VD1 захищає мікросхему DA1 від розрядного струму конденсатора С2, а діод VD2 - від розрядного струму конденсатора СЗ при замиканні на вході СН.

Найбільш підходять для використання в стабілізаторах танталові оксидні конденсатори, що володіють (звичайно, при необхідній ємності) малим повним опором навіть на високих частотах: тут танталовий конденсатор ємністю 1мкФ еквівалентний алюмінієва оксидна конденсатору ємністю приблизно 25 мкФ.

СН із ступінчастим включенням

Функції «кому-тірующего» елемента в цьому пристрої виконує транзистор VT1. У момент включення живлення починає заряджатися конденсатор СЗ, тому транзистор відкритий і шунтується нижнє плече дільника R1R2. У міру зарядки конденсатора через резистор R3 транзистор закривається, напруга на виводі 8 DA1, а отже, і на виході пристрою зростає, і через деякий час вихідна напруга досягає заданого рівня. Тривалість встановлення вихідної напруги залежить від постійної часу ланцюга R3C3. Призначення конденсаторів С1 і С2 - те ж, що і в попередній схемі.

СН з вихідним напругою підвищеної стабільності

Як видно зі схеми, відмінність цього СН від раніше розглянутих, (крім відсутності захисних діодів і конденсатора СЗ) полягає в заміні резистора R2 стабілітронів VD1. Останній підтримує більш стабільну напругу на виводі 8 мікросхеми DA1 і тим самим додатково зменшує коливання напруги на навантаженні. Недолік пристрою - неможливість плавного регулювання вихідної напруги (його можна змінювати тільки підбором стабілітрона VD1).

СН з вихідним напругою, регульованим від 0

На наступному малюнку зображено схема пристрою, вихідна напруга якого можна регулювати від 0 до 10В. Необхідне значення встановлюють змінним резистором R2, При установці його движка в нижнє (за схемою) становище (резистор повністю виведений з ланцюга)

напруга на виводі 8 DA1 має негативну полярність, тому вихідна напруга СН одно 0. У міру переміщення движка цього резистора вгору негативне напруга на виводі 8 ІМС зменшується і при деякому його опорі стає рівним вихідній напрузі мікросхеми. При подальшому збільшенні опору резистора вихідна напруга СН зростає від 0 до максимального значення. Недолік схеми - необхідність зовнішнього джерела напруги-10В.

СН із зовнішніми регулюючими транзисторами

Мікросхеми 142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9 в залежності від типу можуть віддавати в навантаження струм до 1,5 ... ЗА. Однак експлуатація їх з граничним струмом навантаження небажана, тому що вимагає застосування ефективних тепловідводів (допустима робоча температура кристала нижче, ніж у більшості потужних транзисторів). Полегшити режим роботи мікросхеми до подібних випадках можна, підключивши до неї зовнішній регулюючий транзистор.

Принципова схема базового варіанту СН із зовнішнім регулюючим транзистором показана на малюнку. При струмі навантаження до 180 ... 190мА падіння напруги на резисторі R 1 невелика, і пристрій працює так само, як і без транзистора. При більшому струмі це падіння напруги досягає 0,6., .0,7 В, і транзистор VT1 починає відкриватися, обмежуючи тим самим подальше збільшення струму через мікросхему DA1. Вона підтримує вихідну напругу на заданому рівні, як і в типовому включення: при підвищенні вхідної напруги знижується вхідний струм, а отже, і напруга керуючого сигналу на емітерний перехід транзистора VT1, і навпаки.

Застосовуючи такий СН, слід мати на увазі, що мінімальна різниця вхідного і вихідного напруг повинна дорівнювати сумі мінімального падіння напруги на використовуваної мікросхемі і напруги Uеб регулюючого транзистора.

Необхідно також подбати про обмеження струму через цей транзистор, так як при замиканні в навантаженні він може перевищити струм через мікросхему в число разів, рівна статичному коефіцієнту передачі струму транзистора, і досягти 20А і навіть більше. Такого струму в більшості випадків досить дня виведення з ладу не тільки регулюючого транзистора, але і навантаження.

Схеми можливих варіантів СН з обмеженням струму через регулюючий транзистор показані далі. У першому з них це завдання вирішується включенням паралельно емітерний переходу транзистора VT1 двох з'єднаних послідовно діодів VD1, VD2, які відкриваються, якщо струм навантаження перевищує 7А. Стабілізатор продовжує працювати і при деякому подальшому збільшенні струму, але як тільки він досягає 8А, спрацьовує система захисту мікросхеми від перевантаження.

Недолік розглянутого варіанту - сильна залежність струму спрацьовування системи захисту від параметрів транзистора і діодів, (її можна значно послабити, якщо забезпечити тепловий контакт між корпусами цих елементів). Значно менше цей недолік проявляється в іншому стабілізаторі. Якщо виходити з того, що напруга на емітерний перехід транзистора VT1 і пряму напругу діода VD1 приблизно однакові, то розподіл струму між мікросхемою DA1 і регулюючим транзистором залежить від відношення значень опору резисторів R2 і R1. При малому вихідному струмі падіння напруги на резисторі R2 і діоді VD1 мало, тому транзистор VT1 закритий і працює тільки мікросхема. У міру збільшення вихідного струму це падіння напруги зростає, і коли воно досягає 0,6 ... 0,7 В, транзистор починає відкриватися, і все більша частина струму починає текти через нього. При цьому мікросхема підтримує вихідну напругу на рівні, визначеному її типом: при збільшенні напруги її регулюючий елемент закривається, знижуючи тим самим протікає через неї струм, і падіння напруги на ланцюги R2VD2 зменшується. В результаті падіння напруги на регулюючому транзисторі VT1 зростає і вихідна напруга знижується. Якщо ж напруга на виході СН збільшується, процес регулювання протікає в протилежному напрямку. Введення в емітерний ланцюг транзистора VT1 резистора R1, що підвищує стійкість роботи СН (він запобігає його самозбудження) вимагає збільшення вхідної напруги. У той же час, чим більше опір цього резистора, тим менше струм спрацьовування з перевантаження залежить від параметрів транзистора VT1 і діода VD1. Проте зі збільшенням опору резистора зростає розсіюють на ньому потужність, в результаті чого знижується ККД і погіршується тепловий режим пристрою.

У наступній схемі транзистор VT1 також виконує функції регулюючого елемента. вибирають таким чином, щоб він відкривався при струмі навантаження близько 100мА. Транзистор VT2 реагує на зміну (під дією струму навантаження) падіння напруги на резисторі R2 і відкривається, коли воно досягає 0,6 ... 0,7 В, захищаючи тим самим регулює транзистор VT1.

Опір резистора R1

Потужний стабілізатор напруги

Представлений далі варіант стабілізатора забезпечує вихідна напруга в межах 5 ... 30В при струмі навантаження до 5А.

Крім мікросхеми та регулюючого транзистора він містить вимірювальний міст, утворений резисторами R2 - R5, R7, і компаратор на ОУ DA2. Особливість моста в тому, що через що входить до нього резистор R7 протікає велика частина струму навантаження. Необхідне вихідна напруга встановлюють підстроєні резистором R6, значення струму (в даному випадку 5А), при перевищенні якого СН стає стабілізатором струму, - резистором R2.

При струмі навантаження, меншому 5А, падіння напруги на резисторі R7 таке, що вхідна напруга ОУ DA2 більше 0, тому його вихідна напруга позитивно, діод VD1 закритий і компаратор не чинить на роботу СН ніякого впливу. Збільшення струму до 5А і відповідне падіння напруги на резисторі R7 призводять до того, що вхідна напруга ОУ DA2 спочатку зменшується до 0, а потім змінює знак. У результаті його вихідна напруга також стає негативним, діод VD1 і світлодіод HL1 відкриваються і напруга на виході мікросхеми встановлюється на рівні, відповідному струму навантаження 5А. При відновленні номінальної навантаження вихідна напруга зростає до заданого значення. Подальше зменшення вихідного струму призводить до того, що вхідна, а за ним і вихідна напруги ОУ знову стають позитивними. діод VD закривається і пристрій повертається в режим стабілізації напруги.

Стабілізатор з високим коефіцієнтом стабілізації

Пристрій, виконаний за цією схемою, забезпечує дуже високий (нестабільність не більше 0,001%) коефіцієнт стабілізації в широкому інтервалі температури і навантаження. Струм через стабілітрон VD1 встановлюють підбором резистора R3.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Обновлено 13.12.2011 19:15
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья