Devreye sadece doğrusal voltaj regülatörleri ekleyerek bir pil setinin ömrünü veya pil şarjını uzatmak mı istiyorsunuz? Güç kaynağı verimliliğinde neredeyse hiç azalma olmadan voltaj kararlılığını artırın ve darbe dönüştürücüden sonra dalgalanmayı azaltın mı? STMicroelectronics'in düşük üretim voltajı düşüşüne sahip modern mikro güçlü LDO stabilizatörlerini kullanıyorsanız bu gerçektir.
Uzun bir süre, elektronik ekipman geliştiricileri, kontrol elemanında minimum 0,8 V ve üzeri bir düşüşle yalnızca klasik stabilizatörlere (örneğin veya 78xx/79xx serisinin stabilizatörlerine) erişebildi. Bunun nedeni, ortak bir toplayıcıya sahip bir devreye bağlı bir düzenleme elemanı olarak bir n-p-n transistörün kullanılmasıydı. Böyle bir transistörü doygunluğa açmak için voltajı giriş voltajını aşan ek bir güç kaynağı gereklidir. Bununla birlikte, teknolojinin gelişimi durmuyor ve güçlü ve kompakt p-kanallı alan etkili transistörlerin ortaya çıkmasıyla birlikte, ortak kaynak devresi de dahil olmak üzere voltaj stabilizatörlerinde de kullanılmaya başlandı. Bu devre, gerekirse transistörün tamamen açılmasına izin verir ve bağlantı noktasındaki voltaj düşüşü aslında yalnızca kanal direncine ve yük akımına bağlı olacaktır. LDO (Low DropOut) dengeleyici bu şekilde ortaya çıktı.
Bir LDO stabilizatör transistörünün kanalındaki minimum düşüşün, içinden akan akıma neredeyse doğrusal olarak bağlı olduğu dikkate alınmalıdır, çünkü kanal aslında bir miktar minimum dirence sahip, elektriksel olarak ayarlanabilir bir dirençtir. Bu nedenle, çıkış akımı düştüğünde, bu voltaj da genellikle 10...50 mV'ye eşit olan belirli bir sınıra kadar orantılı olarak azalır. Liderler mikro devreler olarak tanınmalı ve minimum voltaj düşüşü yalnızca 0,4 mV olmalıdır. Voltaj düşüşü bir stabilizatörün temel gereksinimlerinden biriyse, o zaman büyük akım rezervine sahip stabilizatörlere daha yakından bakmalısınız, çünkü kontrol transistör kanalının daha düşük direnci nedeniyle aynı anda çok daha düşük bir voltaj düşüşüne sahip olabilirler. yük akımı.
LDO'nun benzersiz özelliği, radyolar, GPS modülleri, ses cihazları, yüksek çözünürlüklü ADC'ler, VCO jeneratörleri gibi son derece hassas cihazlar için güç veriyolundaki voltajı neredeyse hiç bozulma olmadan dengeleme, dalgalanmaları yumuşatma ve gürültüyü azaltma yeteneğidir. Güç kaynağının genel verimliliği. Örneğin, 3,3V'luk bir devreye güç vermek için minimum 150mV'lik bir düşüşe sahip bir LDO ve 50mV'lik bir dalgalanma çıkışına sahip bir buck regülatörü seçtik (Şekil 1'deki üst eğri). Bir anahtarlama regülatörünün çıkış voltajı aşağıdaki formül kullanılarak yaklaşık olarak tahmin edilebilir:
U Göst ≥ U Yük + U Düşüşü + 1/2∆U Darbe + 100…200 mV,
burada U Imp darbe dengeleyicinin çıkış voltajıdır, U Yük. – doğrusal stabilizatörün çıkış voltajı (yük besleme voltajı), ∆U Imp – darbe stabilizatörünün çıkışındaki voltaj dalgalanmasının genliği. Bu nedenle 3,6 V'a eşit seçiyoruz. Sonuç olarak verimlilik yalnızca% 8 oranında düşecek, ancak voltaj dalgalanması önemli ölçüde azalacaktır. Besleme voltajı dalgalanmasını bastırma oranı (SVR) aşağıdaki formülle belirlenir:
SVR = 20Log*(∆U GİRİŞ /∆U ÇIKIŞ)
Yaklaşık 50 dB'lik tipik bir katsayı ile dalgalanma yaklaşık 330 kat azaltılır. Yani, güç kaynağımızın çıkışındaki dalgalanma genliği yüzlerce mikrovolta düşecektir (ayrıca LDO'nun gürültüsünü de hesaba katmamız gerekir, genellikle onlarca μV/V'dir) - bu sonuç pratik olarak ulaşılamaz çıkışta ek bir stabilizatör veya çok aşamalı LC filtresi olmayan çoğu darbe dönüştürücü. En iyi stabilizasyon özellikleri, LD39xxx serisinin mikro devreleri ve mikro devreleri tarafından sağlanır - gürültü 10 µV/V'yi aşmaz ve SVR katsayısı 90 dB'ye ulaşır.
Bununla birlikte, LDO'ların dezavantajları da vardır; bunlardan biri, yalnızca çıkış kapasitörünün ESR'si çok büyük olduğunda (veya kapasitansı çok küçük olduğunda) değil, aynı zamanda ESR çok düşük olduğunda da kendi kendini uyarma eğilimidir. Bu özellik, ortak bir yayıcıya (ortak kaynak) sahip bir kademenin yüksek bir çıkış empedansına sahip olmasından kaynaklanmaktadır, bu nedenle dengeleyicinin frekans tepkisinde ek bir düşük frekans kutbu belirir (frekansı yük direncine ve kapasitansa bağlıdır) çıkış kapasitörünün). Sonuç olarak, zaten onlarca kilohertz frekanslarında, faz kayması 180°'yi aşabilir ve negatif geri besleme pozitife dönüşür. Bu sorunu çözmek için frekans tepkisine sıfır eklemeniz gerekir ve bunu yapmanın en kolay yolu çıkış kapasitörünün seri direncini (ESR) arttırmaktır: bu pratik olarak çıkış voltajı dalgalanmasını arttırmaz, ancak anahtardır tüm devrenin stabilitesine. Ayrıca kapasitörün kapasitansı ve ESR'si kesin olarak tanımlanmış sınırlar dahilinde olmalıdır. Her LDO stabilizatörü için ayrı ayrı belirtilirler. Ne yazık ki, klasik doğrusal ve anahtarlama stabilizatörleri için geçerli olan "kapasitans ne kadar büyükse ve çıkış kapasitörlerinin ESR'si ne kadar düşükse o kadar iyidir" standart yaklaşımı burada işe yaramıyor.
Dahili düzeltme devresinin bileşenlerine bağlı olarak LDO stabilizatörleri üç gruba ayrılabilir:
- tantal veya elektrolitik kapasitörlerle çalışmak üzere tasarlanmış stabilizatörler - 0,5...10 Ohm veya daha fazla ESR'ye sahip bir kapasitör gerektirirler;
- tantal kapasitörlerle çalışmak üzere tasarlanmış stabilizatörler (ESR 0,3...5 Ohm);
- seramik kapasitörlerle çalışmak üzere tasarlanmış stabilizatörler - çıkış kapasitörünün ESR'si 0,005 ila 1 Ohm arasında olduğunda stabiliteyi korurlar.
Yüksek frekanslı ve/veya yüksek akımlı dijital devreler için, her çipin yanına 0,1 ... 1 μF kapasiteli filtreli seramik kapasitörlerin takılması önerilir ve bunlar aynı zamanda LDO stabilizatörünün stabilitesini de bozabilir. Bunun olmasını önlemek için, stabilizatörden yüke kadar rayların uzunluğunun arttırılması ve kalınlığının azaltılması (böylece rayların endüktansının arttırılması), güç kaynağı devresine bobinler veya dirençler takılması ve ayrıca LDO'nun seçilmesi önerilir. stabilizatörler düşük ESR yüklerini telafi etti.
Dönüştürücünün stabilitesini arttırmanın başka bir yolu daha var - ortak drenajlı bir devreye bağlı bir n-kanallı transistörü regülatör olarak kullanmak. Bu devre, çıkış kapasitörünün hemen hemen tüm özellikleriyle ve hatta kapasitör olmadan bile stabildir (sözde kapaksız stabilizatörler). Bununla birlikte, doğru çalışması için, kontrol transistörünün doygunluğa kadar açılmasını sağlamak üzere giriş voltajını artıracak dahili bir voltaj çarpanı gereklidir. Bu şemaya göre üretildi - aynı alandaki n-kanallı transistörlerin daha düşük kanal direnci sayesinde voltaj düşüşünü önemli ölçüde azaltmak mümkün oldu, ancak sürekli çalışan çarpan nedeniyle mikro devre tarafından tüketilen akım aktif mod keskin bir şekilde arttı. Ancak yazara göre bu tür stabilizatörler LDO'nun geleceğidir, dolayısıyla artan güç tüketimi sorunu muhtemelen yakında çözülecektir.
Önemli kapı kapasitansı nedeniyle, transistörün yük akımındaki ani değişikliklere hızlı tepki verme yeteneği bozulur. Sonuç olarak, yük akımı azaldığında, stabilizatörün çıkış voltajı ataletle artar (dahili operasyonel amplifikatör transistörü hafifçe kapatana kadar) ve akım arttığında çıkış voltajı biraz düşer (alt eğri Şekil 1). Dengeleyicinin yük kapasitesi, yerleşik işlemsel yükselticinin çıkış gücü artırılarak artırılabilir, ancak bu daha sonra dengeleyici tarafından tüketilen akımı artıracaktır. Bu nedenle, tasarımcının şunları seçmesi gerekir: ya devrede ultra düşük güçlü stabilizatörler kullanın (örneğin, seri veya mikroamper birimlerinin akım tüketimi ile, ancak çok yüksek atalet ve yük akımında ani değişikliklerle büyük voltaj düşüşleri ile) veya orta ve yüksek hızlı stabilizatörler, ancak yüzlerce mikroampere kadar tüketimle. Alternatif olarak, yük akımı azaldığında otomatik olarak mikro güç moduna geçen enerji tasarrufu modlarına sahip stabilizatörler (örneğin) vardır. Birçok modern mikrodenetleyici benzer şekilde çalışır (örneğin, STM8 ve STM32 aileleri) - ikincisi, biri mikro güç modunda ve ikincisi aktif modda çalışan, tüm çalışma modlarında yüksek enerji verimliliği sağlayan iki yerleşik LDO dengeleyicisine sahiptir. tüm voltaj aralığı beslenmesi boyunca.
Bu makalede tartışılan tüm stabilizatörler, çalışmaları için minimum miktarda harici bileşen gerektirir - çoğu mikro devre için yalnızca iki kapasitör ve en az 1 μF kapasiteli bir giriş kapasitörü gereklidir ve yalnızca ayarlanabilir versiyonlar için iki dirençten oluşan bir bölücü de vardır. gereklidir (Şekil 2). Tüm mikro devreler aşırı yüke ve aşırı ısınmaya karşı korumalıdır ve -40...125°C sıcaklık aralığında çalışma kapasitesine sahiptir. Çoğu mikro devrenin Etkinleştirme girişi vardır: "Kapalı" modundaki akım tüketimi genellikle birkaç... yüzlerce nanoamp'ı aşmaz. Stabilizatörlerin ana elektriksel özellikleri Tablo 1'de gösterilmektedir.
Tablo 1. ST LDO stabilizatörlerinin temel elektriksel özellikleri
| İsim | Giriş gerilim, V |
İzin günü gerilim, V |
çıkış akım, mA |
Bir düşüş gerilim¹, mV |
Gerekli akım (dak), µA | SVR², dB | Çıkış gürültüsü³, μVRMS/V | Etkinleştir/Güç İyi | Önerilen Özellikler çıkış kapasitör |
Çerçeve | |
| Kapasite, uF | ESR, Ohm | ||||||||||
| 2,5…6 | 1,22; 1,8; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 2,9; 3,0; 3,3; 4,7 | 150 | 0,4…60 | 85 | 50 | 30 | +/- | 1…22 | 0,005…5 | SOT23-5L, TSOT23-5L, CSP (1,57×1,22 mm) | |
| 2,5…6 | 1,5; 1,8; 2,5; 2,8; 3,0; 3,3; 5,0 | 300 | 0,4…150 | 85 | 50 | 30 | +/- | 2,2…22 | 0,005…5 | SOT23-5L, DFN6 (3×3 mm) | |
| 1,5…5,5 | 0,8; 1,0; 1,2; 1,25; 1,5; 1,8; 2,5; 3,3 | 150 | 80'e kadar | 18 | 62 | 29 | +/- | 0,33…22 | 0,15…2 | SOT23-5L, SOT666, CSP (1,1×1,1 mm) | |
| 2,4…5,5 | 0,8; 1,2; 1,5; 1,8; 2,5; 3,0; 3,3 | 150 | 150'ye kadar | 31 | 76 | 20 | +/- | 0,33…22 | 0,05…8 | SOT323-5L | |
| 1,5…5,5 | 0,8…5,0 | 200 | 200'e kadar | 20 | 65 | 45 | +/- | 0,22…22 | 0,05…0,9 | DFN4 (1×1 mm) | |
| 1,5…5,5 | 1,0; 1,2; 1,4; 1,5; 1,8; 2,5; 2,8; 3,0; 3,3 | 150 | 80 (100 mA) | 20 | 67 | 30 | +/- | 1…22 | 0,1…1,8 | CSP4 (0,8×0,8 mm) | |
| 1,5…5,5 | 1.0; 1.2; 1.8; 2.5; 2.9; 3.0; 3.3; 4.1; Ayar | 300 | 300'e kadar | 55 (1) | 65 (48) | 38 (100) | +/- | 0,33…22 | 0,1…4 | CSP4 (0,69x0,69 mm)/DFN6 (1,2x1,3 mm) | |
| 1,5…5,5 | 2.5; 3.3; Ayar | 500 | 200'e kadar | 20 | 62 | 30 | +/+ | 1…22 | 0,05…0,8 | DFN6 (3×3 mm) | |
| 1,5…5,5 | 1.2; 2.5; 3.3; Ayar | 1000 | 200'e kadar | 20 | 65 | 85 | +/+ | 1…22 | 0,05…0,15 | DFN6 (3×3 mm) | |
| 1,25…6,0 | 3.3; Ayar | 2000 | 135'e kadar | 100 | 50 | 24 | +/+ | 1…22 | 0,05…1,2 | DFN6 (3×3 mm), DFN8 (4×4 mm) | |
| 1,9…5,5 | 0,8; 1.0; 1.1; 1.2; 1.5; 1.8; 2.5; 2.8; 2.9; 3.0; 3.1; 3.2; 3.3; 3.5; Ayar | 200 | 150'ye kadar | 30 | 55 | 51 | +/- | 1…22 | 0…10 | ||
| 1,9…5,5 | 0,8; 1.1; 1.2; 1.5; 1.8; 2.5; 2.9; 3.0; 3.2; 3.3; Ayar | 300 | 200'e kadar | 30 | 55 | 51 | +/- | 1…22 | 0…10 | SOT23-5L, SOT323-5L, DFN6 (1,2×1,3 mm) | |
| 2,5…13,2 | 1,2…1,8; 2.5…3.3; 3.6; 4.0; 4.2; 5.0; 6.0; 8.5; 9.0; Ayar | 200 | 200'e kadar | 40 | 45 | 20 | +/- | 1…22 | 0,05…0,9 | SOT23-5L, SOT323-5L, DFN6 (1,2×1,3 mm) | |
| 2,1…5,5 | 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,5; 2,8; 3,0; 3,3 | 150 | 86'ya kadar | 17 | 89 | 6,3…9,9 | +/- | 0,33…10 | 0,05…0,6 | DFN6 (2×2 mm) | |
| 1,8…5,5 | 3.3; Ayar | 150 | 70'e kadar | 120 | 51 | 40 | +/- | Herhangi | Herhangi | SOT23-5L | |
| 2,3…12 | 1.8; 2.5; 3.3; 5.0; Ayar | 50 | 350'ye kadar | 3 | 30 | 560 | -/- | 0,22…4,7 | 0…10 | SOT323-5L | |
| 1,5…5,5 | 1,2; 1,5; 1,8; 2,5; 2,8; 3,0; 3,1; 3,3 | 150 | 112'ye kadar | 1 | 30 | 75 | +/- | 0,47…10 | 0,056…6 | SOT666 | |
| 2,5…24 | 2.5; 3.3; Ayar | 85 | 500 e kadar | 4,15 | 45 | 95 | -/- | 0,47…1 | 0…1,5 | SOT23-5L, SOT323-5L, DFN8 (3×3 mm) | |
Notlar:
- maksimum çıkış akımında;
- 10 kHz frekansta;
- 10 Hz ila 100 kHz frekans aralığında;
- Yeşil mod için değerler parantez içinde gösterilmiştir.
Mikro güç LDO stabilizatörleri
Bilindiği gibi besleme gerilimi geniş bir aralıkta olan birçok devrede gerilim arttıkça akım tüketimi de artar, bu nedenle akü setinin ömrünü uzatmak için gerilimin kabul edilebilir minimum seviyede sabitlenmesi gerekir. devrenin çalışması kesintiye uğramaz. Ancak LDO'nun mevcut tüketimini hesaba katmamız gerekiyor; bu, tasarruf etmeye çalıştığımız farktan çok daha düşük olmalıdır. Ayrıca dengeleyicideki minimum voltaj düşüşünü de hesaba katmamız gerekiyor, çünkü ne kadar yüksek olursa pillerimiz o kadar çabuk biter. Ve eğer 20 yıl önce geliştiriciler yalnızca 3 mA'dan fazla tipik akım tüketimine sahip KREN ailesinin mikro devrelerine erişebildiyse, şimdi seçim çok daha geniş.
Mikro güç modunda çalışma için, yaklaşık 1 µA (maksimum yük akımında 2,4 µA'ya kadar) tüketimi ve 112 mV'den daha az voltaj düşüşü olan benzersiz bir dengeleyici en uygunudur. Aynı zamanda, tüm çalışma aralığı boyunca çıkış voltajı %3...5'ten fazla değişmez. Stabilizatör devresi herhangi bir ek seçenek olmaksızın en basit olanıdır (Şekil 3). Biraz daha yüksek güç tüketimi. Bu mikro devre, 12 V'a kadar giriş voltajlarında çalışabilir, 4,5 μA akım tüketimi ve nispeten düşük maliyetle, 26 V'a kadar giriş voltajlarına dayanabilir. Mikro devreler orta büyüklükte paketler halinde üretilir ve pille çalışan cihazlar için idealdir - birkaç mikroamperden fazla olmayan mevcut yükte, bir cihazdaki küçük bir CR2032 pil bile onlarca yıl çalışacaktır!
Uygulama alanı
- Devrelere pilden güç verilmesi
- Cep telefonları
- Dizüstü bilgisayarlar ve PDA'lar
- Barkod tarayıcılar
- Otomotiv elektroniği
- DC-DC modülleri
- Cihaz referans voltajı
- Doğrusal alçak gerilim güç kaynakları
Planın ikinci versiyonu
Bu devre, üzerinde çok düşük bir voltaj düşüşü olan, düşük düşüşlü regüle edilmiş bir güç kaynağıdır. Elbette düzenlenmiş güç kaynakları için başka birçok tasarım var, ancak MIC2941 yongasının bir takım avantajları var.
Çalışma moduna bağlı olarak düşüş yalnızca 40 - 400 mV'dir (LM317'deki 1,25 - 2 V ile karşılaştırın). Bu, daha geniş bir çıkış voltajı aralığını kullanabileceğiniz anlamına gelir (bazı dijital devrelerin standart 3,3V'sini eşit derecede düşük bir 3,7V voltajdan (3 AA veya lityum iyon pil gibi) şekillendirmek dahil). MIC2941 sürekli olarak ayarlanabilirken sabit çıkış voltajı.
MIC294x voltaj tablosu
MIC2941'deki devre özellikleri
- Kısa devre ve aşırı ısınma koruması.
- Devreyi negatif voltajdan veya AC akımından korumak için giriş diyotu.
- Yüksek ve düşük voltaj için iki gösterge LED'i.
- 3,3V veya 5V seçmek için çıkış anahtarı.
- Voltajı 1,25 V'tan maksimum giriş voltajına (20V max) ayarlamak için kart üzerinde bir potansiyometre bulunmaktadır.
- Çıkış voltajını korumada yüksek doğruluk
- Garantili çıkış akımı 1,25 A.
- Çok düşük sıcaklık katsayısı
- Mikro devrenin girişi -20 ila +60 V'a dayanabilir.
- Mantıksal olarak kontrol edilen elektronik anahtar.
- Ve elbette, 40 mV'den düşük bir voltaj düşüşü.
Güçlü anahtarlamalı alan etkili transistörlere dayalı olarak doğrusal voltaj regülatörleri oluşturulabilir. Benzer bir cihaz daha önce açıklanmıştı. Şekil 2'de gösterildiği gibi diyagramı biraz değiştirerek. Şekil 1'de açıklanan stabilizatörün parametrelerini, IRL2505L transistörü olan kontrol elemanı boyunca voltaj düşüşünü önemli ölçüde (5...6 kat) azaltarak iyileştirmek mümkündür. Açık durumda çok düşük bir kanal direncine sahiptir (0,008 Ohm), 100°C muhafaza sıcaklığında 74 A'ya kadar akım sağlar ve yüksek eğim karakteristiği (59 A/V) ile karakterize edilir. Bunu kontrol etmek için küçük bir kapı voltajı (2,5...3 V) gereklidir. Maksimum drenaj kaynağı voltajı 55 V, geçit kaynağı voltajı ±16 V'dir, transistör tarafından dağıtılan güç 200 W'a ulaşabilir.
Modern mikro devre stabilizatörleri gibi, önerilen modülün de üç pimi vardır: 1 - giriş, 2 - ortak, 3 - çıkış. DA1 mikro devresi bir kontrol elemanı olarak kullanılır - paralel voltaj dengeleyici KR142EN19 (TL431). Transistör VT1 bir eşleştirme elemanı görevi görür ve zener diyot VD1, temel devresi için sabit bir voltaj sağlar. Çıkış voltajı değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir
Uçıkış=2,5(1+R5/R6). 
Çıkış voltajı, R6 direncinin direnci değiştirilerek ayarlanır. Kondansatörler stabilizatörün kararlı çalışmasını sağlar. Cihaz aşağıdaki gibi çalışır. Çıkış voltajı arttıkça, DA1 mikro devresinin kontrol girişindeki voltaj da artar, bunun sonucunda içinden geçen akım artar. Direnç R2 üzerindeki voltaj artar ve transistör VT1'den geçen akım azalır. Buna göre, transistör VT2'nin kapı kaynağı voltajı azalır, bunun sonucunda kanalının direnci artar. Bu nedenle çıkış voltajı düşerek önceki değerine döner. 
Düzenleyici alan etkili transistör VT2, negatif kabloya bağlanır ve kontrol voltajı ona pozitif kablodan sağlanır. Bu çözüm sayesinde stabilizatör 20...30 A yük akımı sağlama kapasitesine sahipken, giriş voltajı çıkış voltajından yalnızca 0,5 V daha yüksek olabilir. Modülü 16 V'tan daha yüksek bir giriş voltajıyla kullanmayı planlıyorsanız, transistör VT2, katodu bağlı olan 10...12 V stabilizasyon voltajına sahip düşük güçlü bir zener diyot kullanılarak arızaya karşı korunmalıdır. kapıya ve anot kaynağa.
Cihaz, tercihen sarı renkle vurgulanan, verilen listedeki akım ve gerilime uygun herhangi bir n-kanallı alan etkili transistörü (VT2) kullanabilir. VT1 - KT502, KT3108, KT361, herhangi bir harf indeksiyle. KR142EN19 (DA1) mikro devresi TL431 ile değiştirilebilir. Kondansatörler - K10-17, dirençler - R1-4, MLT, S2-33.
Stabilizatör modülünün bağlantı şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.
Büyük bir yük akımıyla, transistör VT2 çok fazla güç harcar, bu nedenle etkili bir ısı emici gereklidir. Bu serinin L ve S harf endeksli transistörleri lehimleme kullanılarak soğutucuya monte edilir. Yazarın versiyonunda, arızalı transistör KT912, KP904'ün mahfazası, soğutucu ve aynı zamanda destekleyici yapı olarak kullanılıyor. Bu kasa söküldü, üst kısmı çıkarıldı, böylece transistör kristalli altın kaplamalı bir seramik rondela ve ara kablolar kaldı. Kristal dikkatlice çıkarılır, kaplama kalaylanır ve ardından VT2 transistörü ona lehimlenir. Çift taraflı folyo fiberglastan yapılmış baskılı devre kartı, yıkayıcının kaplamasına ve transistör VT2'nin terminallerine lehimlenmiştir (Şekil 3). Kartın arka tarafındaki folyo tamamen korunur ve rondelanın metalizasyonuna bağlanır (transistör VT2'nin tahliyesi) Stabilizatör modülünü kurup kontrol ettikten sonra kart kasaya yapıştırılır. Pim 1 ve 2, baskılı devre kartı üzerindeki pedlerdir ve pim 3 (transistör VT2'nin tahliyesi), seramik bir rondela üzerindeki metal bir pim standıdır. 
Yüzey montajı için parçalar kullanıyorsanız: TL431CD mikro devre (Şekil 4), transistör VT1 KT3129A-9, transistör VT2 IRLR2905S, dirençler P1-12, bunlardan bazıları baskılı devre kartına yerleştirilebilir ve diğer kısmı doğrudan mahfazanın seramik rondelasına monte edilir. Monte edilmiş cihazın görünümü Şekil 2'de gösterilmektedir. 5. Voltaj regülatör modülünün kasanın tabanı (vidası) ile galvanik bağlantısı yoktur, bu nedenle güç sağlayan cihazın ortak kablosuna bağlı olsa bile doğrudan soğutucu üzerine yerleştirilebilir. 
Muhafazanın KT825, KT827 serisinin hatalı transistörlerinden kullanılmasına da izin verilir. Böyle bir pakette transistör kristalleri seramiğe değil metal bir rondelaya tutturulur. Daha önce kristali çıkarmış olan transistör VT2 buna lehimlenmiştir. Kalan parçalar aynı şekilde monte edilir. Bu durumda transistör VT2'nin drenajı mahfazaya bağlanır, böylece modül doğrudan yük güç kaynağının negatif kablosuna bağlı bir ısı emici üzerine monte edilebilir.
Cihazın kurulumu, kesme direnci R6 ile gerekli çıkış voltajını ayarlamak ve tüm çıkış akımı aralığı boyunca kendi kendine uyarılmanın olmadığını kontrol etmekten ibarettir. Oluşması durumunda kapasitörlerin kapasitansı artırılarak ortadan kaldırılmalıdır.
EDEBİYAT
1. International Rectifier'ın güçlü alan etkili anahtarlama transistörleri. - Radyo, 2001, Sayı 5, s. 45.
2. Necheev I. Güçlü bir alan etkili transistörde voltaj dengeleyici. - Radyo, 2003, Sayı 8. s. 53, 54.
I. NEÇAYEV, Kursk
“Radyo” Sayı 2 2005
Tüm modern radyo-elektronik ekipmanlar, besleme elektriğine duyarlı elemanlar üzerine inşa edilmiştir. Yalnızca doğru işleyişi değil, aynı zamanda devrelerin bir bütün olarak performansı da buna bağlıdır. Bu nedenle öncelikle elektronik cihazlar düşük voltaj düşüşüne sahip sabit stabilizatörlerle donatılmıştır. Dünya çapında birçok üretici tarafından üretilen entegre devreler şeklinde üretilmektedir.
Düşük düşme voltajı dengeleyici nedir?
Bir voltaj dengeleyici (SV), asıl görevi yük voltajını belirli bir sabit seviyede tutmak olan bir cihaz olarak anlaşılmaktadır. Herhangi bir stabilizatörün, devre tipine ve içerdiği bileşenlere göre belirlenen belirli bir parametre çıkışı doğruluğu vardır.
Dahili olarak SN, otomatik modda çıkış voltajının özel bir kaynak tarafından üretilen referans (referans) voltajıyla orantılı olarak ayarlandığı kapalı bir sisteme benzer. Bu tip stabilizatöre telafi edici denir. Bu durumda düzenleme elemanı (RE) bir transistördür - iki kutuplu veya alan etkili bir transistör.
Gerilim düzenleme elemanı iki farklı modda çalışabilir (tasarım şemasıyla belirlenir):
- aktif;
- anahtar
Birinci mod, RE'nin sürekli çalışmasını, ikinci modun darbeli modda çalışmasını ifade eder.
Sabit stabilizatör nerede kullanılır?
Modern neslin elektronik ekipmanı, küresel ölçekte mobilite ile karakterize edilir. Cihaz güç sistemleri esas olarak kimyasal akım kaynaklarının kullanımına dayanmaktadır. Bu durumda geliştiricilerin görevi, küçük genel parametrelere ve üzerlerinde mümkün olan en az elektrik kaybına sahip dengeleyiciler elde etmektir.
Modern SV'ler aşağıdaki sistemlerde kullanılmaktadır:
- mobil iletişim;
- taşınabilir bilgisayarlar;
- mikrodenetleyici güç kaynakları;
- otonom olarak çalışan güvenlik kameraları;
- Otonom güvenlik sistemleri ve sensörleri.
Sabit elektroniklerin güç kaynağı sorunlarını çözmek için, KT tipi üç terminalli (KT-26, KT-28-2, vb.) Muhafazada düşük voltaj düşüşlü voltaj stabilizatörleri kullanılır. Basit devreler oluşturmak için kullanılırlar:
- şarj cihazları;
- evdeki elektrikli ekipmanlar için güç kaynakları;
- ölçüm ekipmanı;
- iletişim sistemleri;
- özel ekipman.
Sabit tip SN türleri nelerdir?
Tüm entegre stabilizatörler (sabit olanları da içerir) iki ana gruba ayrılır:
- Hibrit tasarımın (GISN) minimum düşük voltaj düşüşüne sahip stabilizatörler.
- Yarı iletken mikro devreler (SIC).
Birinci grubun SN'si, ambalajsız tipteki entegre devreler ve yarı iletken elemanlar üzerinde yapılır. Devrenin tüm bileşenleri, kalın veya ince filmler uygulanarak bağlantı iletkenlerinin ve dirençlerin yanı sıra ayrı elemanların (değişken dirençler, kapasitörler vb.) eklendiği bir dielektrik alt tabaka üzerine yerleştirilir.
Yapısal olarak mikro devreler, çıkış voltajı sabit olan eksiksiz cihazlardır. Bunlar genellikle 5 voltluk ve 15 V'a kadar düşük voltaj düşüşüne sahip stabilizatörlerdir. Daha güçlü sistemler, güçlü paketlenmemiş transistörler ve (düşük güçlü) film tabanlı bir kontrol devresi üzerine kuruludur. Devre 5 ampere kadar akım taşıyabilir.
ISN mikro devreleri tek bir çip üzerinde yapılmıştır, bu nedenle boyutları ve ağırlıkları küçüktür. Önceki mikro devrelerle karşılaştırıldığında, GISN'e göre parametreler açısından daha düşük olmasına rağmen, üretimi daha güvenilir ve daha ucuzdur.
Üç terminalli doğrusal SN'ye ISN denir. L78 veya L79 serisini alırsak (pozitif ve negatif voltajlar için), bunlar aşağıdakilerle mikro devrelere ayrılır:
- Yaklaşık 0,1 A (L78L**) kadar düşük çıkış akımı.
- Ortalama akım değeri 0,5 A (L78M**) civarındadır.
- 1,5 A'ya (L78) kadar yüksek akım.
Düşük voltaj düşüşlü doğrusal regülatörün çalışma prensibi
Tipik bir stabilizatör yapısı aşağıdakilerden oluşur:
- Referans voltaj kaynağı.
- Hata sinyali dönüştürücü (yükseltici).
- İki direnç üzerine monte edilmiş bir sinyal bölücü ve bir düzenleme elemanı.
Çıkış voltajı doğrudan R1 ve R2 dirençlerine bağlı olduğundan, ikincisi mikro devreye yerleştirilir ve sabit çıkış voltajına sahip bir CH elde edilir.
Düşük düşme voltaj regülatörünün çalışması, referans voltajının çıkışa sağlanan voltajla karşılaştırılması işlemine dayanır. Bu iki gösterge arasındaki tutarsızlığın seviyesine bağlı olarak, hata yükselticisi çıkıştaki güç transistörünün kapısına etki ederek bağlantısını kaplar veya açar. Bu nedenle, dengeleyicinin çıkışındaki gerçek elektrik seviyesi, beyan edilen nominal seviyeden çok az farklı olacaktır.
Devre ayrıca aşırı ısınmaya ve aşırı yük akımlarına karşı koruma sağlayan sensörler içerir. Bu sensörlerin etkisi altında çıkış transistörünün kanalı tamamen bloke olur ve akım geçmesi durur. Kapatma modunda mikro devre yalnızca 50 mikroamper tüketir.
Alçak gerilim düşümü stabilizatörü bağlantı devreleri
Entegre bir stabilizatör çipi kullanışlıdır çünkü gerekli tüm unsurlara sahiptir. Karta takılması yalnızca filtre kapasitörlerinin dahil edilmesini gerektirir. İkincisi, şekilde görülebileceği gibi akım kaynağından ve yükten gelen paraziti ortadan kaldırmak için tasarlanmıştır.
78xx serisi SN ve tantal veya seramik giriş ve çıkış bypass kapasitörlerinin kullanımıyla ilgili olarak, ikincisinin kapasitansı, izin verilen herhangi bir voltaj ve akım değerinde 2 µF (giriş) ve 1 µF (çıkış) aralığında olmalıdır. Alüminyum kapasitörler kullanıyorsanız değerleri 10 μF'den düşük olmamalıdır. Elemanlar mikro devrenin pinlerine mümkün olduğunca yakın bağlanmalıdır.
Gerekli değerde düşük voltaj düşüşüne sahip bir voltaj dengeleyicinin mevcut olmaması durumunda, MV değerini daha küçük olandan daha büyük olana yükseltebilirsiniz. Ortak terminaldeki elektrik seviyesinin yükseltilmesiyle, şemada görüldüğü gibi yükte de aynı miktarda arttırılması sağlanır.
Doğrusal ve anahtarlama stabilizatörlerinin avantajları ve dezavantajları
Sürekli Sürekli Devreler (CI'ler) aşağıdaki avantajlara sahiptir:
- Baskılı devre kartının çalışma alanına etkili bir şekilde yerleştirilmelerini sağlayan küçük bir pakette uygulanır.
- Ek kontrol elemanlarının kurulumunu gerektirmez.
- Çıkış parametresinin iyi stabilizasyonunu sağlayın.
Dezavantajları, yerleşik kontrol elemanındaki voltaj düşüşüyle ilişkili,% 60'ı aşmayan düşük verimliliği içerir. Mikro devrenin gücü yüksekse, çip soğutma radyatörünün kullanılması gerekir.
Verimliliği yaklaşık %85 olan, saha genelinde düşük voltaj düşüşüne sahip olanların daha verimli olduğu düşünülmektedir. Bu, akımın darbeler halinde içinden geçtiği kontrol elemanının çalışma modu sayesinde elde edilir.
Darbeli OG devresinin dezavantajları şunları içerir:
- Şematik yürütmenin karmaşıklığı.
- Darbeli girişimin varlığı.
- Çıkış parametresinin düşük kararlılığı.
Doğrusal voltaj regülatörü kullanan bazı devreler
Mikro devrelerin SN olarak kullanım amacına ek olarak, uygulama kapsamını genişletmek de mümkündür. Bu tür devrelerin bazı çeşitleri L7805 entegre devresine dayanmaktadır.
Dengeleyicilerin paralel modda açılması
Yük akımını arttırmak için MV'ler birbirine paralel bağlanır. Böyle bir devrenin işlevselliğini sağlamak için, yük ile dengeleyicinin çıkışı arasına ek bir küçük değer direnci takılır.
MV'ye dayalı akım dengeleyici
Bir LED dizisi gibi doğru (sabit) akımla çalıştırılması gereken yükler vardır.
Bilgisayardaki fan hızını düzenlemek için devre şeması
Bu tip regülatör, ilk açıldığında 12 V'un tamamı soğutucuya (döndürülmesi için) sağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Daha sonra, C1 kondansatörünün şarjı tamamlandıktan sonra, voltaj değerini düzenlemek için değişken direnç R2 kullanılabilir.
Çözüm
Düşük voltaj düşüşüne sahip bir voltaj dengeleyici kullanarak bir devreyi kendi ellerinizle monte ederken, bazı mikro devre türlerinin (alan etkili transistörler üzerine kurulu) doğrudan 220 V ağdan geleneksel bir havya ile lehimlenemeyeceğini dikkate almak önemlidir. davayı temellendirmeden. Statik elektrikleri elektronik elemana zarar verebilir!
Güç stabilizatörlerinin en önemli özelliklerinden biri, en yüksek yük akımında stabilizatörün çıkışı ve girişi arasında izin verilen en düşük voltajdır. Cihaz parametrelerinin normal durumda olduğu en küçük voltaj farkında bilgi sağlar.
Doğrusal ayarlamanın verimliliğini arttırmanın bir yolu, ayar elemanının voltaj düşüşünü mümkün olan en düşük değere indirmektir. Bu, her 50 milivoltluk düşüşün, küçük cihaz muhafazasında karmaşık bir dağılımla birkaç yüz milivatlık ısıya dönüştürüldüğü minyatür regülatörler için özellikle önemlidir.
Bu nedenle, bu tür devreleri bağlamak için birçok şirket, tasarımcılara 100 milivolta kadar düşük düşüşe sahip mikro devreler sunmaktadır. ST 1L 08 mikro devresi, 0,8 A'ya kadar akım yüküyle iyi parametrelere sahiptir, transistördeki en küçük düşüş yaklaşık 70 milivolttur.
Fabrika stabilizatörlerinden yük akımı en düşük değere düştüğünde düşüşün 0,4 milivolta düştüğünü not edebiliriz. Gürültüyü azaltmak için, bu tür mikro devreler, 0,01 μF'ye kadar kapasiteye sahip harici bir filtreyi bağlamak için terminalli bir yardımcı tampon amplifikatörüyle donatılmıştır. Böyle bir filtreye minimum gereksinimler uygulanır: kapasitans değeri 2,2 ila 22 μF arasında olmalıdır.
LD CL 015 mikro devresine özellikle dikkat edilmelidir.İyi özellikleri ve düşük voltaj düşüşü ile bu, kapasitör filtresi olmadan çalışan stabilizatörlerden biridir. Bu, faz marjına sahip bir op-amp devresi ile elde edilir. Bununla birlikte, parametreleri iyileştirmek ve çıkıştaki gürültüyü azaltmak için, cihazın çıkışına ve girişine yaklaşık 0,1 μF'lik kapasitansların kurulması tavsiye edilir.
0,05 volta düşen cihaz
Çeşitli ekipmanları akülerden bağlarken, çoğu zaman voltajı ve akım tüketimini eşitlemeye ihtiyaç vardır. Örneğin, bir lazer video oynatıcı veya bir LED el feneri oluşturmak için. Bu sorunu çözmek için, sürücü biçimindeki birkaç mikro devre zaten üretimde tasarlandı. Dahili dengeleyiciye sahip düşük voltajlı bir voltaj dönüştürücüdürler. Yeni bir gelişme LT 130 8A mikro devresidir.
Bu tür sürücülerin avantajlarını azaltmadan, büyük bir bölgesel şehirde bu tür mikro devrelerin bulunmadığını belirtmekte fayda var. Yaklaşık 10 avro gibi yüksek bir maliyetle sipariş edilebilir. Dolayısıyla tek radyo dergisinden ucuz, basit ve etkili bir cihaz devresi var.
Böyle bir cihazın stabilizasyon katsayısı 10.000'dir.Çıkış voltajı 2,4 kilometre dirençle 2 ila 8 volt arasında ayarlanır. Giriş gücü çıkıştan düşük olduğunda, ayar transistörü açıktır ve güç düşüşü birkaç mV'a eşittir. Giriş voltajı çıkış voltajından yüksekse, zener diyotta 0,05 volta eşittir. Bu, AA pillerle mümkün olur. Yük akımı 0 ila 0,5 amper aralığında değiştirilse bile çıkış voltajı yalnızca 1 mV değişecektir.
Böyle basit bir dengeleyici için tahtanın kazınmasına gerek yoktur, ancak özel bir bıçakla kesilebilir. Kırık demir bıçaklardan yapılır ve taşlama çarkında bilenir. Daha sonra kullanım kolaylığı için sap sarılır.
Bu kesiciyle bakır levha üzerindeki izleri çizebilirsiniz.
Tahtayı zımpara kağıdıyla temizliyoruz, kalaylıyoruz, parçaları lehimliyoruz ve her şey hazır.
Fotoğraflar, tahtayı aşındırmaya veya delmeye gerek olmadığını gösteriyor.
Bu yöntem her zaman küçük, basit devreler üretmek için kullanılır. Güçlü bir transistörü bir soğutma radyatörüyle donatmaya gerek yoktur. Küçük voltaj düşüşü nedeniyle ısınmaz. Kurulum sırasında çıkışa zayıf bir yük bağladığınızdan emin olun.
Düşük bırakma gücü ekolayzır
En önemli özellik, tıpkı mikro devrelerde olduğu gibi, en yüksek akım yükünde çıkış ve giriş potansiyellerinde izin verilen en az fark gibi düşük güç düşüşüne sahip bir dengeleyicidir. Çıkış ve giriş arasındaki minimum voltaj farkının ne kadar olduğunda cihazın tüm özelliklerinin normal olduğunu belirler.
- M78 serisi mikro devrelerde yapılan en yaygın stabilizatörler için izin verilen en düşük voltaj, 1 amper akımla 2 volttur.
- Girişte minimum voltajı olan bir mikro devre üzerindeki cihaz, çıkışta 7 voltluk bir voltaj üretmelidir. Cihazın çıkışındaki darbelerin genliği 1 volta ulaştığında minimum giriş voltajı 8 volta çıkar.
- Şebeke voltajının% 10 aralığındaki dengesizliği dikkate alındığında 8,8 volta çıkar.
Sonuç olarak, cihazın verimliliği% 57'yi geçmeyecek, çıkışta önemli bir akım olduğunda mikro devre çok ısınacaktır.
Düşük damlalı talaşların uygulanması
Bu durumdan kurtulmanın iyi bir yolu, KR 1158 EH veya LM 10 84 gibi düzeneklerin kullanılmasıdır.
Cihazın mikro devre üzerinde çalışması aşağıdaki gibidir:
- Ayarlama için güçlü bir saha anahtarı kullanılarak düşük voltaj değerlerine ulaşılabilir.
- Transistör pozitif çizgide çalışır.
- Testlere dayanarak n-kanallı bir stabilizatörün kullanılması önerilmektedir: bu tür yarı iletkenler kendi kendine uyarılmaya eğilimli değildir.
- Açık devre direnci p-kanalına göre daha düşüktür.
- Transistör paralel bir dengeleyici tarafından kontrol edilir.
- Alan etkili transistörü açmak için geçit voltajı kaynağın 2,5 volt üstüne ayarlanır.
Böyle bir yardımcı kaynak, çıkış voltajının alan etkili transistörün drenaj voltajından bu değer kadar yüksek olması durumunda gereklidir.
