Полезные статьи, радиосхемы, конструкции, разработки, рабочие и готовые к повторению

Стабилизатор напряжения с ШИМ на 5 вольт на компараторе

Характерная особенность большинства импульсных стабилизаторов - непостоянство частоты переключения ключевого элемента при изменении напря-жения источника питания и тока на-грузки. В некоторых случаях у этих стабилизаторов частота переключения может увеличиваться до 60...80 кГц, что ведет за собой падение КПД блока, перегревание его элементов.

В импульсных стабилизаторах с ши-ротно-импульсной модуляцией (ШИМ) эта частота постоянна, а изменяется лишь соотношение между длительностями открытого и закрытого состояний регулирующего транзистора. Они могут быть относительно простыми, допускают использование дешевых низкочастотных транзисторов, в некоторых случаях позволяют облегчить борьбу с помехами. Поэтому предпочтение нередко отдают простым ключевым стабилизаторам с ШИМ, несмотря на их сравнительно невысокий коэффициент стабилизации выходного напряжения.

Основой описываемого стабилизатора напряжения постоянного тока с ШИМ (см. схему) служит компаратор DA1 с открытым коллекторным выходом, что позволяет соединять его непосредственно с базой мощного составного транзистора VT3VT4, работающего в ключевом режиме. На инвертирующий вход компаратора (вывод 4) подают образцовое пилообразное напряжение с переменного резистора R4, а на неинвертирующий поступает часть выходного напряжения.

Стабилизатор напряжения с ШИМ на 5 вольт на компараторе

Основные технические характеристики стабилизатора приведены в колонке  помешенной здесь таблицы.

Стабилизатор напряжения с ШИМ на 5 вольт на компараторе

Генератор пилообразного напряжения выполнен на однопереходном транзисторе VT2, конденсаторе С2 и резисторах R2, R3. Стабилизированное напряжение 16.5... 17 В, питающее генератор, снимается с последовательно соединенных стабилитронов VD1, VD2. Ток через них стабилизирован полевым транзистором VT1

Конденсатор СЗ служит для устранения паразитной генерации в цепи управления ключевым транзистором. Дроссели LI, L3 и конденсаторы CI, С4, С5 соответственно образуют входной и выходной фильтры устройства. Дроссель L2 - накопитель магнитной энергии.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Пилообразное образцовое напряжение компаратор сравнивает с частью выходного напряжения, снимаемого с делителя R8R9. Пока выходное напряжение больше образцового, ключевой транзистор закрыт. Как только пилообразное напряжение превысит выходное, сигнал компаратора откроет этот транзистор. Чем меньше напряжение на выходе стабилизатора, тем дольше транзистор будет открыт.

После спада пилообразного напряжения транзистор закрывается и цепь дроссель L2 — нагрузка замыкается через открывшийся в этот момент мощный диод VD3. Как только ключевой транзистор откроется, сразу же закроется диод VD3. Входной фильтр ослабляет проникновение импульсных помех в питающую электросеть, выходной — в нагрузку.

В стабилизаторе можно использовать компаратор К554САЗА, К554САЗБ или K52ICA3 (но у него цоколевка иная). Транзистор КТ908А можно заменить любым другим мощным высокочастотным кремниевым п-р-п транзистором или мощным низкочастотным из серий КТ805, КТ808, КТ819. Но при использовании низкочастотного транзистора тепловые потери в нем увеличатся (при токе не более 1 А выходной транзистор может работать без теплоотвода). Транзистор VT3 - любой из серии КТ814. Диод КД213А можно заменить любым другим этой серии или использовать вместо него коллекторный переход мощного высокочастотного транзистора.

Дроссели L1 и L3 намотаны на отрезках стержня диаметром 8, длиной 20 мм из феррита 600НН и содержат по 10 витков медного изолированного провода сечением 1,2 мм2. Магнитопровод дросселя L2 - броневой Б26 из феррита 2000НМ; между его чашками делают прокладку толщиной 0,2 мм из немагнитного материала. Обмотка, содержащая 20 витков, выполнена жгутом из пяти проводников ПЭВ-2 0,25.

Проверку устройства начинают с измерения напряжения на стабилитронах VDI, VD2. К эмиттеру однопереходного транзистора подключают осциллограф и. присоединяя параллельно конденсатору С2 другие конденсаторы разной емкости, по изменению частоты убеждаются в работоспособности генератора пилообразного напряжения. Затем к устройству подключают эквивалент нагрузки и резистором R4 устанавливают необходимое выходное напряжение. Далее осциллограф подключают к диоду VD3 и наблюдают прямоугольные импульсы. Форму импульсов можно улучшить подбором резистора R6 и зазора в броневом магнитолроводе дросселя L2.

Описанный стабилизатор напряжения с широтно-импульсной модуляцией можно превратить в обычный импульсный. Для этого напряжение, снимаемое со стабилитронов VDI, VD2 (теперь оно будет образцовым), надо подавать непосредственно на переменный резистор R4. Стабильность выходного напряжения такого устройства улучшится (потому что будет исключен генератор, стабильность которого невысока>, однако его КПД снизится на 1...3% из-за возрастания динамических потерь в транзисторе VT4. Характеристики такого варианта стабилизатора отражены в колонке II таблицы. Его же можно использовать и для получения более высоких напряжений па выходе, например, 12 и 15 В. при том же входном (см. колонки 111 и IV таблицы).

Стабилизатор напряжения допускает большие токи нагрузки, например 3 А, при UBх=24 В, и Uвыч=5 В. кпд=71 %. амплитуда пульсаций 70 мВ. Но в этом случае диод VD3 и транзистор VT4 необходимо установить на теплоотводы. Если входное напряжение колеблется в пределах 10...19 В. то у пятивольтового стабилизатора образцовое напряжение надо снизить до 8...8,5 В (например, исключив один из стабилитронов). КПД такого стабилизатора напряжения около 80 %, амплитуда пульсаций менее 20 мВ при токе нагрузки 2 А.

  По материалам журнала радио 1986 г март месяц.

Полезные ссылки

Читать про стабилизаторы серии к142, к1114, к1145, к1168, 286

На предыдущую страницу  На главную страницу  На следующую страницу

 

,0