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

Схема блока питания на к142ен5 и импульсные блоки питания на основе микросхемы кр142ен5

Наиболее распространены в настоящее время последовательные стабилизаторы напряжения (СН). Однако у них есть существенные недостатки: при большом токе нагрузки на регулирующем транзисторе рассеивается большая мощность, что снижает КПД СН. Во избежание перегрева транзистор приходится снабжать теплоотводом. В результате увеличиваются габариты источника питания, что не всегда допустимо.

В значительно меньшей степени эти недостатки присущи так называемым импульсным СН, в которых регулирующий транзистор непрерывно переключается (с частотой 5... SO кГц) из состояния насыщения в состояние отсечки, и обратно. Образующаяся при этом последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой. практически равной входному напряжению, поступает в узел накопления энергии, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, где преобразуется в требуемое постоянное напряжение. Как и в других СН, выходное напряжение сравнивается с соответствующим образцовым, но в процессе стабилизации изменяется не ток базы регулирующего транзистора, а отношение значений времени нахождения его в открытом и закрытом состояниях, в результате чего напряжение на нагрузке поддерживается на заданном уровне.

Поскольку регулирующий транзистор работает в ключевом режиме, а накопительная катушка мощности практически не потребляет (если не считать потерь на сопротивление обмотки и в магнитопроводе,  которые нетрудно свести к минимуму), мощность, рассеиваемая импульсным СН, очень невелика.

В импульсном СН с выходным напряжением, меньшим входного (<понижающий> СН), ток, потребляемый от источника нестабилизированного напряжения, меньше тока нагрузки. При этом входное напряжение может быть намного больше выходного. От импульсного СН можно получить выходное напряжение, превышающее входное (<повышающий> СН), а также напряжение с полярностью. обратной полярности входного.

К недостаткам импульсных СН следует отнести то, что они являются источником интенсивных электрических помех, обусловленных переходными процессами, возникающими вследствие коммутации большого тока, а также необходимость принятия мер по предотвращению последствий работы в отсутствие нагрузки.

Импульсный СН с выходным напряжением, меньшим входного. Функциональная схема "понижающего" СН показана на рис. 15 (здесь и далее А1 - устройство управления регулирующим транзистором VT1). Выходное напряжение UBыx такого СН определяется соотношением UBыX=UBxtBK"/T, где Т=гшкл+1выкл - период коммутации, tB(C" и tBhlK;1 - соответственно время нахождения транзистора во включенном (открытом) и выключенном (закрытом) состояниях.

Работает устройство следующим образом. Когда транзистор VT1 открыт, ток течет через него, катушку L1 и нагрузку.
Ток через катушку возрастает со скоростью Ul1/L1, где UL,=

= UBX- U КЭУТ1 нас-U вых кэУТ1нас - напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора VT1). В течение времени tBx ток в катушке L1 достигает пикового значения 1иик= (UBX иКЭУТ1нас- -Диод VD1 закрыт напряжением на эмиттере транзистора.

Это и все сказанное далее справедливо для установившегося режима и не учитывает наличия конденсатора С2, а он потребляет дополнительный (помимо нагрузки) ток до тех пор, пока ток через катушку.

Когда же транзистор VT1 закрывается, убывающее магнитное поле катушки вследствие самоиндукции изменяет полярность напряжения на ее выводах и она становится источником питания нагрузки. Создаваемый ею ток замыкается через открывшийся диод VD1, нагрузку и конденсатор С2 и уменьшается со скоростью UL|/L1. Теперь напряжение на выводах катушки Uu = = UBыX-fUVDI. Все время, пока 1ц>1Вых, ток течет через нагрузку и заряжает конденсатор С2, после чего конденсатор сам начинает питать нагрузку. В момент, когда ток IL1 уменьшается почти до нуля, транзистор VT1 вновь открывается и весь цикл повторяется.

Рис 15 - повышающий стабилизатор напряжения, рис 16  - инвертирующий стабилизатор, рис 17 - понижающий импульсный стабилизатор напряжения

Следует отметить, что приведенные выше расчетные соотношения во многом носят оценочный характер, так как не учитывают таких важных параметров полупроводниковых приборов (в частности, мощных транзисторов и диодов), как время включения и выключения, коэффициент насыщения и т. д. А применение, например, <быстрых> транзисторов и диодов может существенно повысить КПД СН за счет уменьшения потерь во время перехода их из одного состояния в другое.

"Понижающий" СН с устройством управления на микросхемном стабилизаторе серии 142ЕН8 можно выполнить по схеме, изображенной на рис. 18.

 При подключении источника входного напряжения, когда конденсатор С 4 разряжен, стабилизатор DA 1 открывается, падение напряжения на резисторе R1 открывает транзистор VT1 и тот входит в режим насыщения, так как индуктивное сопротивление катушки L1 в момент включения довольно велико. Нарастающий ток через катушку заряжает конденсатор С4, и напряжение на нем повышается. При этом увеличивается напряжение между выводами 2 и 8 микросхемы DA1 и наступает момент, когда оно достигает значения UBblx ст. Дальнейшее повышение напряжения на конденсаторе С4 приводит к закрыванию микросхемы и транзистора, и запасенная катушкой L1 энергия начинает поступать в нагрузку. Через некоторое время напряжение на конденсаторе понижается до значения, при котором напряжение между выводами 2 и 8 DA1 становится меньше UBbJX СТу микросхема, а вслед за ней и транзистор VT1 вновь открываются и весь цикл повторяется.

Таким образом, в процессе работы выходное напряжение СН непрерывно колеблется в небольших пределах относительно значения, определяемого напряжением Uвых. ст и параметрами делителя R5R2R3 (см. первую часть статьи). Цепь R6C3 и конденсатор С2 сокращают время переключения СН и тем самым повышают его КПД. Требуемое выходное напряжение устанавливают подстроечным резистором R2.

Вариант "понижающего" импульсного СН, собранный по схеме на рис. 19, отличается от рассмотренного наличием узла защиты от перегрузки, срабатывающего при выходном токе, большем 4 А.

Принцип действия узла - тот же, что и в устройстве по схеме на рис. 8. Регулируют выходное напряжение подстроечным резистором R3. Напряжение пульсаций обоих СН не превышает 80 мВ.

На основе рассматриваемых микросхемных стабилизаторов можно строить и другие устройства, например, стабилизаторы тока, устройства для зарядки аккумуляторов.

Стабилизатор тока можно получить, включив микросхему, как показано на рис. 20. Выходной ток 1вых регулируют изменением сопротивления резистора R1, которое рассчитывают по формуле: Rl = UBых,СТ/IВых. Если этот резистор проволочный, его необходимо шунтировать керамическим конденсатором С2 емкостью 0,1...0,15 мкФ.

Зарядные устройства на микросхемах серии к142

Зарядное устройство может быть выполнено по схеме, изображенной на рис. 21. В данном случае оно предназначено для зарядки аккумуляторной батареи напряжением 12 В. Делитель R1R2 ограничивает максимальное выходное напряжение устройства на уровне 14 В, резистор R3 ограничивает ток зарядки полностью разряженной батареи и задает выходное сопротивление RBвых=R3(l-f +R2/R1).

В устройстве, собранном по схеме на рис. 22 (оно предназначено для зарядки 6-вольтовой батареи), транзистор VT1 выполняет функции нижнего плеча делителя (совместно с резистором R1), управляющего работой микросхемы DA1 таким образом, что зарядный ток остается все время неизменным. Пиковое значение тока через батарею GB1 зависит от сопротивления резистора R1 (при указанном на схеме сопротивлении 1 Ом - 0,6 А).

Читать далее про стабилизатор К142ЕН6, КР140ЕН6...

  По материалам журнала радио.

Полезные ссылки

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

На предыдущую страницу  На главную страницу  На следующую страницу