Простой стабилизатор напряжения | Все своими руками
Опубликовал admin | Дата 30 сентября, 2011Здравствуйте дорогой читатель. После того, как появились трехвыводные стабилизаторы напряжения, жизнь для разработчиков линейных блоков питания стала лучше, жизнь стала веселее. И я тоже к ним пристрастился — удобная штука. И каких только схем на них не встретишь.
Здесь приводится типовая схема включения регулируемого трехвыводного стабилизатора напряжения на микросхеме LM117, наш полный аналог — КР142ЕН12А.
Максимальное входное напряжение КР142ЕН12А равно сорок пять вольт, минимальное входное — пять вольт. Особенно хорош верхний порог входного напряжения этой микросхемы, есть шансы, что она останется жива при аномальном перенапряжении первичной сети.
Диапазон выходных напряжений от 1,25 до 37 вольт — достойный диапазон. Максимальный выходной ток микросхемы с соответствующим радиатором составляет полтора ампера. Так как я воспитывался в оборонной промышленности, то и все элементы схем стараюсь использовать на 30 максимум на 50% от их предельно-допустимых параметров. Так стабилизатор, собранный по этой схеме с выходным напряжением 13,6 вольт и током нагрузки 400ма работает уже одиннадцать лет. Рассчитать радиатор самому очень сложно, поэтому я их подбираю. Оставляю такой радиатор, при котором температура самой микросхемы не превышала 40-50 градусов при максимальной нагрузке. Во всем должен быть запас. Конденсатор С1 на схеме необходим, если длина провода от конденсаторов фильтра до микросхемы больше восьми сантиметров. R1 может принимать значения от 220 до 270ом и устанавливать его лучше прямо на выводы микросхемы, при этом время пайки должно быть не более трех секунд. Резистор R2 можно оставить подстроечным, Но если вы делаете блок питания под конкретное напряжение, его следует заменить постоянным, сами понимаете — контакт, да еще и скользящий — опасная штука. R2 можно рассчитать по формуле — R2=R1x (Uвых/1,25 — 1). Собираясь делать радиоаппаратуру, не забывайте о том, где она у вас будет работать, или под одеялом дома, или в поле зимой на ветру. От климатических условий зависит и выбор радиокомпонентов по диапазону рабочих температур.
Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».
Просмотров:124 760
SCV0023-12V-3A, Импульсный стабилизатор напряжения 12 В, 3 А
Импульсный стабилизатор напряжения предназначен для установки в радиолюбительские устройства с фиксированным выходным напряжением. Так как стабилизатор работает в импульсном режиме, он имеет высокий КПД и в отличие от линейных стабилизаторов не нуждается в большом теплоотводе. Модуль выполнен на плате с алюминиевой подложкой, что позволяет в течение продолжительного времени снимать выходной ток до 2 А без установки дополнительного теплоотвода. Для токов более 2 А к тыльной стороне модуля необходимо прикрепить радиатор площадью не менее 100см2. Радиатор может быть прикреплен винтами, для этого в модуле предусмотрены два отверстия, для максимальной теплопередачи используйте пасту КПТ-8. В случае невозможности использовать крепежные винты, модуль может быть прикреплен к радиатору/металлической части устройства с использованием автогерметика. Для этого нужно нанести герметик в центр тыльной части модуля, притереть поверхности таким образом, чтобы зазор между ними был минимален и прижать на 24 часа.При питании модуля от понижающего трансформатора и диодного моста, на выход диодного моста необходимо установить фильтрующий конденсатор не менее 2200мкф.
Модуль может быть легко модифицирован до SCV0023-ADJ-3A — регулируемый, для этого нужно удалить резистор R1, и вместо него установить переменный резистор 47 КОм. Так же модуль может быть перенастроен на другое выходное напряжение. Для этого нужно заменить R1 на резистор, рассчитываемый по формуле R1=1210(Uвых/1.23-1), где Uвых — требуемое выходное напряжение.
Технические характеристики:
— Входное напряжение: 14…40В;
— Выходное напряжение: 12В;
— Выходной ток, не более: 3А;
— Ограничение выходного тока: 3…4А;
— Частота преобразования: 150КГц;
— Температура модуля без радиатора при tокр = 25°С, Uвх = 25В, Uвых = 12В:
при вых. токе 0.5А: 36°С;
при вых. токе 1А: 47°С;
при вых. токе 2А: 65°С;
при вых. токе 3А: 115°С.
— КПД при Uвх = 12В, Uвых = 5В, Iвых = 3А: 90%;
— Диапазон рабочих температур: -40…85°С;
— Защита от переполюсовки: нет;
— Размеры модуля: 43х40х12мм;
— Вес модуля: 15г.
Мощный линейный стабилизатор напряжения
Для питания различных электронных устройств и схем, сделанных своими руками нужен такой источник питания, напряжение на выходе которого можно регулировать в широких пределах. С его помощью можно наблюдать, как ведёт себя схема при том или ином напряжении питания. При этом он должен иметь возможность выдавать большой ток, чтобы питать мощную нагрузку, и минимальные пульсации на выходе. На роль такого источника питания отлично подойдёт линейный стабилизатор напряжения – микросхема LM338, она обеспечивает ток до 5 А, имеет защиту от перегрева и короткого замыкания на выходе. Схема её включения достаточно проста, она представлена ниже.
Схема
Микросхема LM338 имеет три вывода – вход (in), выход (out) и регулирующий (adj). На вход подаём постоянное напряжение определённой величины, а с выхода снимаем стабилизированное напряжение, величина которого задаётся переменным резистором Р2. Напряжение на выходе регулируется от 1,25 вольт до величины входного, с вычетом 1,5 вольт. Проще говоря, если на входе, например, 24 вольта, то на выходе напряжение будет меняться в пределах от 1,25 до 22,5 вольт. Подавать на вход более 30 вольт не следует, микросхема может уйти в защиту. Чем больше ёмкость конденсаторов на входе, тем лучше, ведь они сглаживают пульсации. Ёмкость конденсаторов на выходе микросхемы должна быть небольшой, иначе они будут долго сохранять заряд и напряжение на выходе будет регулироваться неверно. При этом каждый электролитический конденсатор должен быть зашунтирован плёночным или керамическим с малой ёмкостью (на схеме это С2 и С4). При использовании схемы с большими токами микросхему обязательно нужно установить на радиатор, ведь она будет рассеивать на себе всё падение напряжения. Если токи небольшие – до 100 мА, радиатор не потребуется.
Сборка стабилизатора
Вся схема собирается на небольшой печатной плате размерами 35 х 20 мм, изготовить которую можно методом ЛУТ. Печатная плата полностью готова к печати, отзеркаливать её не нужно. Ниже представлены несколько фотографий процесса.
Дорожки желательно залудить, это уменьшит их сопротивление и защитит от окисления. Когда печатная плата готова – начинаем запаивать детали. Микросхема запаиваться прямо на плату, спинкой в сторону края. Такое расположение позволяет закрепить на радиаторе всю плату с микросхемой. Переменный резистор выводится от платы на двух проводках. Можно использовать любой переменный резистор с линейной характеристикой. При этом средний его вывод соединяется с любым из крайних, полученные два контакта идут на плату, как видно на фото. Для подключения проводов входа и выхода удобнее всего использовать клеммник. После сборки необходимо проверить правильность монтажа.
Запуск и испытания
Когда плата собрана, можно переходить к испытаниям. Подключаем на выход маломощную нагрузку, например, светодиод с резистором и вольтметр для контроля напряжения. Подаём напряжение на вход и следим за показаниями вольтметра, напряжение должно меняться при вращении ручки от минимума до максимума. Светодиод при этом будет менять яркость. Если напряжение регулируется, значит схема собрана правильно, можно ставить микросхему на радиатор и тестировать с более мощной нагрузкой. Такой регулируемый стабилизатор идеально подойдёт для использовании в качестве лабораторного блока питания. Особое внимание стоит уделить выбору микросхемы, ведь её очень часто подделывают. Поддельные микросхемы стоят дёшево, но легко сгорают при токе уже 1 – 1,5 Ампера. Оригинальные стоят дороже, но зато честно обеспечивают заявленный ток до 5 Ампер. Удачной сборки.
Смотрите видео
На видео наглядно показана работа стабилизатора. При вращении переменного резистора напряжение плавно меняется от минимума к максимуму и наоборот, светодиод при этом меняет яркость.
Стабилизатор напряжения 12v в 3v
Источники питания 1 419 просмотров
Всем примет! Сегодня вы узнаете как сделать простое устройство защиты аккумуляторов от разряда, оно
Измерительные приборы 1 172 просмотров
Для изготовления приставки потребуется всего две детали, это температурный датчик LM35 и подстроечный резистор
Источники питания 1 209 просмотров
В России и в странах СНГ, используется заземляющий принцип, когда нулевой проводник соединяется с
Инструменты 9 992 просмотров
В этой статье вы узнаете как недорого переделать аккумулятор шуруповерта с Ni Cd на
Блоки питания 4 479 просмотров
В этой статье вы узнаете как собрать очень полезные блок питания с регулировкой напряжения
Альтернативная энергия 3 495 просмотров
В этой статье вы узнаете как своими руками сделать генератор на 220 В с использованием
Урок 1.12 Стабилизаторы напряжения — Радиомастер инфо
Стабилизатор напряжения, это устройство, которое при изменении входного напряжения и тока нагрузки удерживает выходное напряжение на заданном неизменном уровне.
Простейший стабилизатор напряжения, схема:
Основным элементом стабилизатора является стабилитрон, на схеме он обозначен VD. Стабилитрон, это диод, с определенным пробивным обратным напряжением. Напряжение, при котором наступает пробой, называется напряжением стабилизации. Это напряжение остается постоянным при изменении тока через стабилитрон от значения Iст мин до Iст макс. (показано на графике ниже). Величина тока стабилизации задается балластным резистором R. Именно ограничение тока не позволяет выходить из строя стабилитрону при пробивном напряжении на нем. Пробивное напряжение у стабилитрона является рабочим и называется напряжением стабилизации.
Как работает стабилизатор напряжения, рассмотрим на конкретном примере.
Допустим, на выходе нужно иметь постоянное напряжение 12 В, при напряжении на входе 220 В. Задаем диапазон допустимого изменения напряжения на входе, например ±10%. Это значит, что напряжение будет изменяться от 198 В до 242 В. Напряжение после выпрямления диодами так же будет изменяться на ±10%. Но даже уменьшенное на 10% оно должно превышать необходимое на выходе 12 В на величину падения напряжения на балластном резисторе R. С учетом этого, для работы стабилизатора выберем трансформатор, вторичная обмотка которого будет обеспечивать после диодов 15 В, при напряжении на входе трансформатора 220 В. Тогда, при изменении напряжения на входе на ±10% напряжение после выпрямления диодами будет изменяться от 13,5 В до 16,5 В. На балластном резисторе будет падать максимум 4,5 В. Ток стабилитрона возьмем приблизительно средний, 20 мА (смотри слева на вольт-амперной характеристике). Это напряжение делим на выбранный ток стабилитрона 20 мА (0,02 А) и получаем величину сопротивления балластного резистора:
4,5 : 0,02 = 225 Ом, выбираем ближайший стандартный номинал 220 Ом, мощность рассеиваемая этим резистором составит 4,5 В × 0,02 А = 0,09 Вт, ближайший стандарт 0,125 Вт.
Для наглядности сведем эти данные в таблицу:
| Напряжение сети | Напряжение после выпрямителя | Ток стабилитрона | Напряжение на нагрузке |
| 220 В | 15 В | 14 мА | 12 В |
| 198 В | 13,5 В | 7 мА | 12 В |
| 242 В | 16,5 В | 20 мА | 12 В |
Вывод.
При изменении напряжения на первичной обмотке трансформатора от 198 В до 242 В, напряжение после выпрямления диодами будет меняться от 13,5 В до 16,5 В, а на выходе стабилизатора напряжение будет оставаться равным 12 В. Все лишнее напряжение будет падать на балластном резисторе R.
Другими словами при повышении напряжения ток через стабилитрон будет увеличиваться, что приведет к увеличению падения напряжения на балластном резисторе, в результате чего на выходе стабилизатора напряжение останется неизменным.
Основным недостатком рассмотренной схемы является то, что ток нагрузки не может превышать 0,1 тока через стабилитрон. В нашем примере, максимальный ток нагрузки не может превышать 20 мА × 0,1 = 2 мА. Если ток будет больше, то выходное напряжение не сможет удерживаться на заданном уровне 12 В.
Стабилизатор напряжения с усилителем на транзисторе.
Чтобы стабилизатор мог обеспечивать больший ток в нагрузке, применяют усилители на транзисторах. Ниже приводится простейшая схема стабилизатора напряжения с усилителем на одном транзисторе.
Принцип работы этого стабилизатора аналогичный описанному выше. Отличие состоит в том, что ток нагрузки не течет через стабилитрон, а течет через коллектор-эмиттер транзистора. Стабилитрон поддерживает на базе транзистора стабильное напряжение, такое же стабильное напряжение, отличающееся на небольшое (меньше 1 вольта) падение напряжения на открытом p—n переходе база-эмиттер транзистора, будет и на нагрузке.
Максимальный ток нагрузки будет равен току стабилитрона, умноженному на коэффициент усиления транзистора, который может быть равен 10 и намного выше.
Для повышения коэффициента стабилизации при больших токах нагрузки может применяться несколько транзисторов. Выпускаются микросхемы, внутри которых собраны все детали стабилизатора. Эти микросхемы имеют всего три вывода для подключения: вход, общий и выход. Стабилизаторы, схемы которых построены по такому принципу, называются компенсационными.
Основной недостаток компенсационных стабилизаторов – большая мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе. При больших токах обязательно применение радиаторов для охлаждения. Такой принцип не позволяет достигать высоких значений коэффициента полезного действия (кпд).
Импульсный стабилизатор напряжения.
Для повышения кпд стабилизаторов был разработан принцип на основе широтно-импульсного модулятора.
Суть этого принципа в следующем. Переменное напряжение после выпрямления диодами подается на схему, состоящую из импульсного ключа и генератора прямоугольных импульсов частотой несколько килогерц. Эти импульсы открывают и закрывают мощный транзисторный ключ. После прохождения ключа импульсы преобразуются в постоянное напряжение. Чем больше длительность этих импульсов, тем выше постоянное напряжение. Если на выходе поставить устройство контроля за величиной постоянного напряжения и связать его с управлением длительностью импульсов генератора, то получим эффективный стабилизатор.
Например, зададим выходное напряжение 12 В. Если оно начнет по каким-либо причинам увеличиваться устройство контроля начнет уменьшать длительность импульсов генератора и вернет выходное напряжение в норму. Если выходное напряжение начнет уменьшаться, то по этой же причине длительность импульсов генератора начнет увеличиваться и компенсирует это уменьшение.
Мощный ключ в такой схеме имеет два устойчивых состояния – полностью открыт или полностью закрыт. При этом величина выходного напряжения прямо пропорциональна времени открытого состояния ключа. Падение напряжения на нем минимально и он практически не греется, что существенно повышает кпд таких стабилизаторов.
Пример структурной схемы импульсного стабилизатора напряжения показан ниже:
