Všechna moderní elektronická zařízení jsou postavena na prvcích, které jsou citlivé na dodávanou elektřinu. Závisí na tom nejen správné fungování, ale i výkon obvodů jako celku. Proto jsou elektronická zařízení především vybavena pevnými stabilizátory s malým úbytkem napětí. Jsou vyrobeny ve formě integrovaných obvodů, které vyrábí mnoho výrobců po celém světě.
Co je to nízkoodpadový regulátor napětí?
Pod stabilizátorem napětí (SN) rozumíme takové zařízení, jehož hlavním úkolem je udržovat určitou konstantní úroveň napětí na zátěži. Každý stabilizátor má určitou přesnost vydávání parametru, který je určen typem obvodu a součástmi v něm obsaženými.
Vnitřně MV vypadá jako uzavřený systém, kde se v automatickém režimu výstupní napětí upravuje úměrně referenční (referenční), která je generována speciálním zdrojem. Tenhle typstabilizátory se nazývají kompenzační. V tomto případě je řídicím prvkem (RE) tranzistor - bipolární nebo terénní pracovník.
Prvek regulace napětí může pracovat ve dvou různých režimech (určených konstrukčním schématem):
- active;
- klíč.
První režim znamená nepřetržitý provoz RE, druhý - provoz v pulzním režimu.
Kde se používá pevný stabilizátor?
Radioelektronická zařízení moderní generace se vyznačují mobilitou v celosvětovém měřítku. Systémy napájení zařízení jsou postaveny na použití převážně chemických zdrojů proudu. Úkolem vývojářů je v tomto případě získat stabilizátory s malými celkovými parametry a co nejmenšími ztrátami elektřiny na nich.
Moderní CH se používají v následujících systémech:
- mobilní komunikační zařízení;
- přenosné počítače;
- baterie mikrokontroléru;
- offline bezpečnostní kamery;
- autonomní bezpečnostní systémy a senzory.
Pro řešení problematiky napájení stacionární elektroniky se používají napěťové regulátory s malým úbytkem napětí v pouzdře se třemi svorkami typu KT (KT-26, KT-28-2 atd.). Používají se k vytvoření jednoduchých obvodů:
- nabíječky;
- elektrické zdroje pro domácnost;
- měřicí zařízení;
- komunikační systémy;
- speciální vybavení.
Co jsou SN pevného typu?
Všechny integrální stabilizátory (jsou součástíkteré zahrnují pevné) se dělí do dvou hlavních skupin:
- Hybridní stabilizátory nízkého poklesu napětí (HID).
- Polovodičové mikroobvody (ISN).
SN první skupiny se provádí na integrovaných obvodech a bezpouzdřových polovodičových prvcích. Všechny součástky obvodu jsou umístěny na dielektrické podložce, kde jsou nanášením tlustých nebo tenkých vrstev přidány propojovací vodiče a rezistory, stejně jako diskrétní prvky - proměnné odpory, kondenzátory atd.
Konstrukčně jsou mikroobvody kompletní zařízení, jejichž výstupní napětí je pevné. Obvykle se jedná o stabilizátory s nízkým úbytkem napětí 5 voltů a do 15 V. Výkonnější systémy jsou postaveny na výkonných bezrámečkových tranzistorech a řídicím obvodu (nízký výkon) na bázi filmů. Obvod může propouštět proudy až 5 ampérů.
Mikroobvody ISN se provádějí na jediném čipu, protože mají malé rozměry a hmotnost. Ve srovnání s předchozími mikroobvody jsou spolehlivější a levnější na výrobu, i když jsou z hlediska parametrů horší než GISN.
Lineární SN se třemi kolíky patří k ISN. Pokud vezmete řadu L78 nebo L79 (pro kladné a záporné napětí), pak jsou rozděleny do mikroobvodů s:
- Nízký výstupní proud přibližně 0,1 A (L78L).
- Průměrný proud, kolem 0,5A (L78M).
- Vysoký proud až 1,5 A (L78).
Funkční princip lineárního regulátoru s nízkým výpadkemnapětí
Typická struktura stabilizátoru se skládá z:
- Reference napětí.
- Chybový signál převodníku (zesilovače).
- Dělič signálu a regulační prvek sestavený na dvou rezistorech.
Vzhledem k tomu, že hodnota výstupního napětí přímo závisí na odporech R1 a R2, jsou tyto zabudovány do mikroobvodu a získá se CH s pevným výstupním napětím.
Fungování regulátoru nízkého výpadku napětí je založeno na procesu porovnávání referenčního napětí s tím, které je na výstupu. V závislosti na míře nesouladu mezi těmito dvěma indikátory působí chybový zesilovač na hradlo výkonového tranzistoru na výstupu, kryje nebo otevírá jeho přechod. Skutečná úroveň elektřiny na výstupu stabilizátoru se tedy bude jen málo lišit od deklarované jmenovité.
V obvodu jsou také senzory pro ochranu proti přehřátí a přetížení proudů. Pod vlivem těchto senzorů je kanál výstupního tranzistoru zcela zablokován a přestává procházet proudem. V režimu vypnutí spotřebovává čip pouze 50 mikroampérů.
Okruhy regulátoru s nízkým výpadkem
Integrovaný mikroobvod stabilizátoru je praktický, protože má uvnitř všechny potřebné prvky. Instalace na desku vyžaduje zahrnutí pouze filtračních kondenzátorů. Ty jsou navrženy tak, aby odstranily rušení pocházející ze zdroje proudu a zátěže, jak je vidět na obrázku.
Pokud jde o CH řady 78xx a použití tantalových nebo keramických bočníkových kondenzátorů pro vstup a výstup, kapacita těchto kondenzátorů by měla být v rozmezí 2 uF (vstup) a 1 uF (výstup) při jakýchkoli povolených hodnotách napětí a proudu. Pokud používáte hliníkové kondenzátory, pak by jejich hodnota neměla být nižší než 10 mikrofaradů. Připojte prvky co nejblíže ke kolíkům mikroobvodu.
V případě, že není k dispozici stabilizátor napětí s malým úbytkem napětí požadovaného jmenovitého výkonu, můžete jmenovitou hodnotu CH zvýšit z menší na větší. Zvýšením úrovně elektřiny na společné svorce se zvýší o stejnou hodnotu při zátěži, jak je znázorněno na obrázku.
Výhody a nevýhody lineárních a spínacích regulátorů
Integrované obvody kontinuálního působení (SN) mají následující výhody:
- Realizováno v jednom malém balení, které umožňuje jejich efektivní umístění na pracovní plochu PCB.
- Nevyžadujte instalaci dalších regulačních prvků.
- Poskytuje dobrou stabilizaci výstupních parametrů.
Mezi nevýhody patří nízká účinnost, nepřesahující 60 %, spojená s poklesem napětí na vestavěném ovládacím prvku. Při vysokém výkonu mikroobvodu je nutné použít krystalový chladič.
Spínané regulátory napětí s malým poklesem jsou považovány za produktivnějšípole napětí, jehož účinnost je přibližně na úrovni 85 %. Toho je dosaženo díky provoznímu režimu regulačního prvku, ve kterém jím prochází proud v impulsech.
Nevýhody pulzního okruhu CH zahrnují:
- Složitost návrhu schématu.
- Přítomnost impulsního šumu.
- Nízká stabilita výstupního parametru.
Některé obvody lineárního regulátoru napětí
Kromě cíleného využití mikroobvodů jako CH je možné rozšířit jejich pole působnosti. Některé varianty těchto obvodů založené na integrovaném obvodu L7805.
Zapnout stabilizátory v paralelním režimu
Pro zvýšení zatěžovacího proudu jsou CH zapojeny paralelně k sobě. Pro zajištění provozuschopnosti takového obvodu je v něm mezi zátěž a výstup stabilizátoru instalován přídavný odpor malé hodnoty.
Stabilizátor proudu na bázi CH
Existují zátěže, které je třeba napájet konstantním (stabilním) proudem, například řetěz LED.
Schéma pro ovládání rychlosti ventilátoru v počítači
Regulátor tohoto typu je navržen tak, aby při prvním zapnutí chladič přijalvšech 12 V (pro jeho propagaci). Dále, na konci nabíjení kondenzátoru C1 s proměnným rezistorem R2 bude možné upravit hodnotu napětí.
Závěr
Při sestavování obvodu pomocí kutilského regulátoru napětí s nízkým úbytkem napětí je důležité vzít v úvahu, že některé typy mikroobvodů (postavených na tranzistorech s efektem pole) nelze pájet běžnou páječkou přímo ze sítě 220 V bez uzemnění skříně. Jejich statická elektřina může poškodit elektronický prvek!
