Stabilizzatore di tensione con bassa caduta di tensione minima. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Uno dei parametri importanti degli stabilizzatori di tensione seriali (compresi quelli del microcircuito) è la tensione minima consentita tra l'ingresso e l'uscita dello stabilizzatore (ΔUmin) alla massima corrente di carico. Mostra a quale differenza minima tra le tensioni di ingresso (Uin) e di uscita (Uout) tutti i parametri dello stabilizzatore rientrano nell'intervallo normale. Sfortunatamente, non tutti i radioamatori ci prestano attenzione, di solito sono interessati solo alla tensione di uscita e alla corrente massima di uscita. Nel frattempo, questo parametro ha un impatto significativo sia sulla qualità della tensione di uscita che sull'efficienza dello stabilizzatore.

Ad esempio, per gli stabilizzatori a microcircuito diffusi della serie 1_M78xx (xx è un numero uguale alla tensione di stabilizzazione in volt), la tensione minima consentita è dUmin = 2 V con una corrente di 1 A. In pratica, ciò significa che per uno stabilizzatore su un chip LM7805 (Uout = 5 V), la tensione Uin min deve essere almeno 7 V. Se l'ampiezza dell'ondulazione all'uscita del raddrizzatore raggiunge 1 V, il valore di Uin min aumenta a 8 V, e prendendo in tiene conto dell'instabilità della tensione di rete entro ± 10%, aumenta a 8,8 V. Di conseguenza, l'efficienza dello stabilizzatore non supererà il 57% e, con una corrente di uscita elevata, il microcircuito diventerà molto caldo.

Una possibile via d'uscita è l'uso dei cosiddetti stabilizzatori di microcircuiti Low Dropout (con caduta di tensione), ad esempio la serie KR1158ENxx (ΔUmin \u0,6d 0,5 V a una corrente di 1084 A) o LM1,3 (Umin \u5d XNUMX V ad una corrente di XNUMX A). Ma anche valori più bassi di Umin possono essere raggiunti se un potente transistor ad effetto di campo viene utilizzato come elemento di controllo. Si tratta di un tale dispositivo che sarà discusso ulteriormente.

Fig. 1

Lo schema dello stabilizzatore proposto è mostrato in fig. 1. Il transistor ad effetto di campo VT1 è incluso nella linea di alimentazione positiva. L'uso di un dispositivo con un canale n è dovuto ai risultati dei test effettuati dall'autore: si è scoperto che tali transistor sono meno inclini all'autoeccitazione e, di regola, la loro resistenza a canale aperto è inferiore a quella di quelli a canale p. Controlla il regolatore di tensione in parallelo del transistor VT1 DA1. Affinché il transistor ad effetto di campo si apra, la tensione al suo gate deve essere almeno 2,5 V superiore a quella alla sorgente. Pertanto, è necessaria una sorgente aggiuntiva con una tensione di uscita che superi la tensione allo scarico del transistor ad effetto di campo esattamente di questo valore.

Tale sorgente - un convertitore di tensione step-up - è assemblata su un chip DD1. Elementi logici DD1.1, DD1.2 utilizzati nel generatore di impulsi con una frequenza di ripetizione di circa 30 kHz, DD1.3, DD1.4 - buffer; i diodi VD1, VD2 e i condensatori C3, C4 formano un raddrizzatore di raddoppio della tensione, il resistore R2 e il condensatore C5 formano un filtro di livellamento.

I condensatori C6, C7 garantiscono un funzionamento stabile del dispositivo. La tensione di uscita (il suo valore minimo è 2,5 V) è impostata da una resistenza di trimming R4.

I test di laboratorio del layout del dispositivo hanno mostrato che con una corrente di carico di 3 A e una diminuzione della tensione di ingresso da 7 a 5,05 V, l'uscita diminuisce da 5 a 4,95 V. In altre parole, alla corrente specificata, la caduta di tensione minima ΔUmin non supera 0,1 V. Ciò consente di utilizzare in modo più completo le capacità della fonte di alimentazione primaria (raddrizzatore) ​​e aumentare l'efficienza dello stabilizzatore di tensione.

Fig. 2

I dettagli del dispositivo sono montati su un circuito stampato (Fig. 2) da un foglio di fibra di vetro unilaterale con uno spessore di 1,5 ... 2 mm. Resistori fissi - P1-4, MLT, trimmer - SPZ-19a, condensatori C2, C6, C7 - ceramica K10-17, il resto - ossido importa, ad esempio, la serie TK di Jamicon. In uno stabilizzatore con una tensione di uscita di 3 ... 6 V, dovrebbe essere utilizzato un transistor ad effetto di campo con una tensione di apertura non superiore a 2,5 V. Tali transistor della società International Rectifier di solito hanno la lettera L nella marcatura ( vedere il foglio di riferimento "Potente azienda di transistor a commutazione di campo International Rectifier" in "Radio", 2001, n. 5, p. 45). Con una corrente di carico superiore a 1,5 ... 2 A, è necessario utilizzare un transistor con una resistenza del canale aperto non superiore a 0,02 ... 0,03 Ohm.

Per evitare il surriscaldamento, il transistor ad effetto di campo è fissato su un dissipatore di calore e una scheda può essere incollata ad esso tramite una guarnizione isolante. L'aspetto della scheda montata è mostrato in fig. 3.

Fig. 3

La tensione di uscita dello stabilizzatore può essere aumentata, ma non bisogna dimenticare che la tensione di alimentazione massima del microcircuito K561LA7 è di 15 V e il valore limite della tensione gate-source del transistor ad effetto di campo nella maggior parte dei casi non supera 20 V.

Fig. 4

Pertanto, in tal caso, è necessario utilizzare un convertitore boost assemblato secondo uno schema diverso (su una base di elementi che consenta una tensione di alimentazione maggiore) e limitare la tensione al gate del transistor ad effetto di campo collegando un diodo zener in parallelo al condensatore C5 con l'opportuna tensione di stabilizzazione. Se lo stabilizzatore dovrebbe essere integrato in una fonte di alimentazione con un trasformatore step-down, è possibile escludere il convertitore di tensione (microcircuito DD1, diodi VD1, VD2, resistore R1 e condensatori C2, C3) e il raddrizzatore "principale" sul ponte a diodi VD5 (Fig. 4) può essere integrato con un duplicatore di tensione sui diodi VD3, VD4 e condensatore C9 (la numerazione degli elementi prosegue quanto iniziato in Fig. 1).

Autore: I. Nechaev, Mosca; Pubblicazione: radioradar.net

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