Un semplice potente stabilizzatore parallelo su transistor 12 volt 600 milliampere. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Questo articolo descrive i principi di funzionamento di uno stabilizzatore parallelo e discute la possibilità del suo utilizzo per stabilizzare l'alimentazione di potenti amplificatori a bassa frequenza di alta qualità. Viene anche mostrato uno schema di un alimentatore completo con uno stabilizzatore parallelo.

Gli stabilizzatori paralleli sono ampiamente utilizzati tra i radioamatori e nei dispositivi audio industriali di alta qualità. In questi dispositivi, l'elemento stabilizzante è collegato in parallelo al carico, il che ha un buon effetto su un parametro dello stabilizzatore come le sue prestazioni. Infatti la velocità dello stabilizzatore è determinata dalla velocità dell'elemento stabilizzante. Tra i vantaggi degli stabilizzatori paralleli c'è anche il fatto che, indipendentemente dalla corrente consumata dallo stabilizzatore, la corrente da esso consumata dalla fonte di alimentazione rimane invariata. Questo fatto ha un effetto positivo sul livello di rumore emesso dall'alimentatore nel suo insieme (perché le deviazioni della corrente di consumo non fluiscono attraverso il trasformatore e il ponte raddrizzatore), sebbene sia la ragione della loro bassa efficienza .

Consideriamo quanto sopra usando l'esempio del più semplice stabilizzatore parallelo: uno stabilizzatore parametrico basato su un diodo zener (Fig. 1).

Riso. 1. Stabilizzatore parametrico

Il resistore R0 imposta la corrente totale che fluirà attraverso il diodo zener e il carico collegato in parallelo ad esso. È facile vedere che quando la corrente di carico cambia, la corrente attraverso il resistore R0 rimarrà costante, cambierà solo la corrente che scorre attraverso il diodo zener D1. Ciò accadrà finché la condizione (1) sarà soddisfatta:

I_Н<I_R0-I_st.min.   (1)
dove io_Н - corrente di carico,
I_R0 - corrente attraverso R0,
I_st.min. - corrente minima di stabilizzazione del diodo zener D1

Le prestazioni di questo stabilizzatore saranno determinate principalmente dalla velocità di variazione del valore della capacità di barriera del diodo zener [1], nonché dal tempo di carica-scarica del condensatore C1.

Tuttavia, tali stabilizzatori presentano anche degli svantaggi: in particolare, per ottenere un coefficiente di stabilizzazione più o meno decente (>100), attraverso il diodo Zener deve fluire una corrente commisurata alla corrente di carico. Questa circostanza, tenendo conto del fatto che la stragrande maggioranza dei diodi Zener è progettata per correnti fino a 100 mA, rende difficile l'utilizzo di stabilizzatori parametrici in dispositivi ad alta potenza.

Per aggirare questo ostacolo, un potente elemento attivo, ad esempio un transistor MOSFET, viene posizionato parallelamente allo stabilizzatore, come mostrato in Fig. 2.

Riso. 2. Potente stabilizzatore parallelo

In questo circuito, il diodo zener imposta solo una tensione stabile sul gate del transistor Q1, attraverso il circuito drain-source di cui scorre la corrente principale. Il diodo Zener VD3 protegge Q1 dai guasti dovuti all'alta tensione di questa implementazione. Maggiori dettagli sul funzionamento di questo schema possono essere trovati in [2].

Il circuito mostrato in Figura 30 è in grado di funzionare con correnti elevate (limitate dalle caratteristiche massime del mosfet utilizzato), ma emette elevata potenza e ha una bassa efficienza (meno del 1% - se la caduta sul resistore R100 è relativamente grande, il la corrente attraverso il mosfet è paragonabile alla corrente attraverso il carico, l'entità delle tensioni di ingresso e di uscita non supera i XNUMX V), il che rappresenta un grave svantaggio nelle applicazioni ad alta potenza.

Ma la corrente che scorre attraverso il mosfet può essere significativamente ridotta senza compromettere il coefficiente di stabilizzazione se si elimina la fonte di instabilità in questo circuito. Diamo un'occhiata più in dettaglio.

Quando la tensione all'ingresso dello stabilizzatore cambia, la corrente che scorre attraverso il resistore R1 cambia; questo cambiamento può essere ridotto aumentando il valore di questo resistore, ma questo, a sua volta, richiederà un aumento della caduta di tensione attraverso questo resistore, e quindi ridurrà l'efficienza. La soluzione ottimale, a mio avviso, è sostituire questo resistore con una sorgente di corrente, sulla quale la caduta di tensione può essere impostata pari alla somma della deviazione della tensione di ingresso + 2-3 volt per il normale funzionamento dell'elemento attivo della corrente fonte.

Tenendo conto di queste aggiunte, è stato sviluppato un circuito di alimentazione con uno stabilizzatore parallelo, mostrato in Fig. 3.

Riso. 3. Schema schematico di un alimentatore con stabilizzatore parallelo (clicca per ingrandire)

La funzione del resistore di impostazione della corrente qui viene eseguita dalla sorgente di corrente sul transistor Q1. Per ridurre l'instabilità della corrente prodotta, è alimentato da un'altra fonte di corrente di potenza inferiore, che a sua volta è alimentata attraverso un filtro RCR per ridurre l'ondulazione. Il resistore R7 può essere utilizzato per regolare approssimativamente la corrente operativa dello stabilizzatore e il resistore R4 può essere utilizzato per regolarla in modo fluido. Con il resistore R8 è possibile regolare la tensione di uscita dello stabilizzatore entro limiti ridotti. R6 è un carico dell'alimentatore che consuma circa 600 mA (non collegare l'alimentatore senza carico!). I transistor Q1 e M1 possono essere installati su un comune radiatore con una superficie di almeno 500 cmq.

Principali caratteristiche tecniche dello stabilizzatore (con filtri RC in ingresso e in uscita):

1. Tensione di uscita = 12V.
2. Tensione di ingresso > 18V.
3. Corrente di carico - 600 mA
4. Consumo di corrente - 750 mA (ai valori indicati nel diagramma, viene modificato selezionando il resistore R2, R7, R4 - in ordine di grandezza dell'influenza)
5. Livello di ondulazione in uscita - -112dB
6. Efficienza=57%

È facile vedere che il circuito presentato ha parametri piuttosto elevati in termini di efficienza e Kst, paragonabili alle caratteristiche degli stabilizzatori in serie compensati, pur mantenendo quasi completamente i vantaggi degli stabilizzatori paralleli.

Allo stesso tempo, il circuito è abbastanza semplice, non richiede parti scarse e può essere progettato anche da radioamatori alle prime armi.

Con una tensione di ingresso fino a 50 V, il circuito può utilizzare: Q1-BD244C, Q2-BC546A, M1-IRF630. Come diodo zener D7 è possibile utilizzare qualsiasi tensione di 8,2 V, diodi D1-D4 ad esempio SF54, diodi D5, D6, D8, D9 - ad esempio 1N4148.

Letteratura

1. Zherebtsov IP Fondamenti di elettronica, p.40, L, 1989
2. Ryzhkov VA Un semplice stabilizzatore a transistor parallelo, audioportal.su/another/p2_articleid/65

Autore: Baushev Oleg alias Olegyurich; Pubblicazione: cxem.net

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