Estabilizador de tensão com baixa queda de tensão mínima. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Um dos parâmetros importantes dos estabilizadores de tensão serial (incluindo os microcircuitos) é a tensão mínima permitida entre a entrada e a saída do estabilizador (ΔUmin) na corrente de carga máxima. Mostra em qual diferença mínima entre as tensões de entrada (Uin) e saída (Uout) todos os parâmetros do estabilizador estão dentro da faixa normal. Infelizmente, nem todos os radioamadores prestam atenção a isso, geralmente estão interessados ​​apenas na tensão de saída e na corrente máxima de saída. Enquanto isso, esse parâmetro tem um impacto significativo na qualidade da tensão de saída e na eficiência do estabilizador.

Por exemplo, para estabilizadores de microcircuitos generalizados da série 1_M78xx (xx é um número igual à tensão de estabilização em volts), a tensão mínima permitida é dUmin \u2d 1 V a uma corrente de 7805 A. Na prática, isso significa que, para um estabilizador em um microcircuito LM5 (Uout \u7d 1 V), a tensão Uin min deve ser de pelo menos 8 V. Se a amplitude da ondulação na saída do retificador atingir 10 V, o valor de Uin min aumenta para 8,8 V e levando em consideração a instabilidade da tensão da rede em ± 57%, ela aumenta para XNUMX V. Como resultado, a eficiência do estabilizador não excederá XNUMX% e, com uma grande corrente de saída, o microcircuito ficará muito quente.

Uma possível saída é o uso dos chamados estabilizadores de microcircuito Low Dropout (com baixa queda de tensão), por exemplo, a série KR1158ENxx (ΔUmin \u0,6d 0,5 V a uma corrente de 1084 A) ou LM1,3 (Umin \u5d XNUMX V a uma corrente de XNUMX A). Mas valores ainda mais baixos de Umin podem ser alcançados se um poderoso transistor de efeito de campo for usado como elemento regulador. É sobre esse dispositivo que será discutido mais adiante.

Fig. 1

O esquema do estabilizador proposto é mostrado na fig. 1. O transistor de efeito de campo VT1 está incluído na linha de alimentação positiva. O uso de um dispositivo com um canal n se deve aos resultados dos testes realizados pelo autor: descobriu-se que esses transistores são menos propensos à auto-excitação e, como regra, sua resistência de canal aberto é menor do que de canais p. Controla o transistor VT1 regulador de tensão paralelo DA1. Para que o transistor de efeito de campo abra, a tensão em sua porta deve ser pelo menos 2,5 V maior do que na fonte. Portanto, é necessária uma fonte adicional com uma tensão de saída que exceda a tensão no dreno do transistor de efeito de campo exatamente por esse valor.

Essa fonte - um conversor de tensão de aumento - é montada em um chip DD1. Elementos lógicos DD1.1, DD1.2 usados ​​no gerador de pulsos com taxa de repetição de cerca de 30 kHz, DD1.3, DD1.4 - buffer; os diodos VD1, VD2 e os capacitores C3, C4 formam um retificador de duplicação de tensão, o resistor R2 e o capacitor C5 formam um filtro de suavização.

Os capacitores C6, C7 garantem uma operação estável do dispositivo. A tensão de saída (seu valor mínimo é 2,5 V) é definida por um resistor de ajuste R4.

Testes de laboratório do layout do dispositivo mostraram que em uma corrente de carga de 3 A e uma diminuição na tensão de entrada de 7 para 5,05 V, a saída diminui de 5 para 4,95 V. Em outras palavras, na corrente especificada, a queda de tensão mínima ΔUmin não excede 0,1 V. Isso permite que você use mais plenamente os recursos da fonte de alimentação primária (retificador) e aumente a eficiência do estabilizador de tensão.

Fig. 2

Os detalhes do dispositivo são montados em uma placa de circuito impresso (Fig. 2) de fibra de vidro de folha de um lado com espessura de 1,5 ... 2 mm. Resistores fixos - P1-4, MLT, trimmer - SPZ-19a, capacitores C2, C6, C7 - cerâmica K10-17, o restante - importações de óxido, por exemplo, a série TK da Jamicon. Em um estabilizador com uma tensão de saída de 3 ... 6 V, deve ser usado um transistor de efeito de campo com uma tensão de abertura não superior a 2,5 V. Esses transistores da empresa International Rectifier geralmente têm a letra L na marcação ( veja a folha de referência "Poderosos transistores de comutação de campo firme International Rectifier" em "Radio", 2001, No. 5, p. 45). Com uma corrente de carga superior a 1,5 ... 2 A, é necessário usar um transistor com uma resistência de canal aberto não superior a 0,02 ... 0,03 Ohm.

Para evitar o superaquecimento, o transistor de efeito de campo é fixado em um dissipador de calor e uma placa pode ser colada nele por meio de uma junta isolante. A aparência da placa montada é mostrada na fig. 3.

Fig. 3

A tensão de saída do estabilizador pode ser aumentada, mas não se deve esquecer que a tensão máxima de alimentação do microcircuito K561LA7 é de 15 V e o valor limite da tensão porta-fonte do transistor de efeito de campo na maioria dos casos não excede 20 V.

Fig. 4

Portanto, nesse caso, você deve usar um conversor boost montado de acordo com um esquema diferente (em uma base de elemento que permita uma tensão de alimentação mais alta) e limitar a tensão na porta do transistor de efeito de campo conectando um diodo zener em paralelo com o capacitor C5 com a tensão de estabilização apropriada. Se o estabilizador deve ser embutido em uma fonte de alimentação com um transformador abaixador, o conversor de tensão (microcircuito DD1, diodos VD1, VD2, resistor R1 e capacitores C2, C3) pode ser excluído e o retificador "principal" na ponte de diodos VD5 (Fig. 4) pode ser complementada com um duplicador de tensão nos diodos VD3, VD4 e capacitor C9 (a numeração dos elementos continua o que foi iniciado na Fig. 1).

Autor: I. Nechaev, Moscou; Publicação: radioradar.net

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