Стабілізатор напруги на мікросхемі КР142ЕН19 із захистом 27 вольт/7-25 вольт 2 ампери. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Стабілізатор напруги на мікросхемі КР142ЕН19 із захистом 27 вольт/7-25 вольт 2 ампери. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги

Коментарі до статті

У статті описано стабілізатор напруги з надійним імпульсним захистом. Якщо вихідний струм стабілізатора деякий час перевищує поріг спрацьовування захисту, стабілізатор вимикається на кілька секунд для охолодження регулюючого транзистора, потім вмикається і вимикається знову, доки не буде усунуто аварію в навантаженні. Оскільки регулюючий транзистор в такому режимі більшу частину часу закритий, середня потужність, що розсіюється ним, навіть при короткому замиканні виходу не більше, ніж у штатному режимі.

У пропонованому стабілізаторі застосований вузол імпульсного захисту на герконовому реле, включеному в точку. Такий вузол містить мало додаткових деталей, майже не зменшує ККД стабілізатора, а головне струм спрацьовування герконового захисту дуже слабо залежить від температури. Коефіцієнт стабілізації пристрою перевищує 400. Мінімальне падіння напруги між входом та виходом - 0,5 В. Схема стабілізатора показана на рис. 1.

Стабілізатор напруги на мікросхемі КР142ЕН19 із захистом 27 вольт / 7-25 вольт 2 ампери
Рис. 1

Основний елемент стабілізатора – мікросхема КР142ЕН19 (DA1). Якщо напруга на вході, що управляє (висновок 1) мікросхеми щодо катода (висновок 2) перевищить поріг її відкривання (2,5 В), струм анода зростає з крутістю приблизно 2 мА/мВ. Напруга на аноді відкритої мікросхеми, що визначається її внутрішнім пристроєм, - не менше 2,5 В. Ця мікросхема має особливість: якщо напруга на вході виявиться більшою, ніж треба для її повного відкривання, вона може вимкнутись. При цьому вона перестає керувати стабілізатором, у результаті на його виході може з'явитися вхідна напруга. Перевантаження входу мікросхеми може статися через кидок вихідної напруги, що виникає при відключенні навантаження від стабілізатора, що працює. При цьому струм, що надходив у навантаження до відключення, починає заряджати конденсатор, встановлений на виході стабілізатора. Це призводить до збільшення вихідної напруги, поки сигналом помилки, що пройшов через стабілізатор, не буде закритий регулюючий транзистор. Очевидно, викид напруги буде тим меншим, чим більша ємність конденсатора на виході пристрою і чим швидше проходить через сигнал стабілізатор помилки. Експерименти з відключенням навантаження показали, що ємності не менше 1000 мкФ на кожен ампер вихідного струму цілком достатньо, щоб відключення мікросхеми в стабілізаторі, що описується, виникнути не могло.

При повторенні пристрою слід утримуватись від змін, що призводять до зменшення швидкодії, наприклад, від застосування низькочастотних транзисторів. Особливо небезпечно штучно зменшувати швидкодію додаванням інтегруючих RC-ланок в тракт проходження сигналу помилки з метою боротьби з генерацією. Оскільки частина вихідної напруги подана з двигуна резистора регулювання вихідної напруги R12 на вхід управління мікросхеми, збільшення напруги між вихідними висновками стабілізатора призводить до збільшення напруги між входом управління мікросхеми та її катодом, що призводить до відкривання мікросхеми. Її вихідний сигнал закриває транзистор VT3, включений за схемою із загальним затвором, а потім і складовий регулюючий транзистор VT2VT1, включений в мінусовий провід стабілізатора, що призводить до зменшення струму через нього. Якщо закрита мікросхема, транзистор VT3 має бути відкритий, струм каналу повинен бути в межах 4...10 мА.

Такий режим виходить, якщо на затвор подано напругу близько 5 відносно загального плюсового проводу. Виявилося, що подача на затвор частини вхідної напруги з пульсаціями призводить до появи пульсації на виході стабілізатора з амплітудою близько 1 мВ. Тому напруга на затворі транзистора VT3 стабілізована щодо загального дроту стабілітроном VD1, а потім ще й відфільтрована ланцюгами R2C3, R5C4. Застосування польового транзистора дозволило суттєво зменшити струм через фільтри, отже, та його габарити. Резистор R7 запобігає самозбудженню. Без нього ступінь на транзисторі VT3 може збудитися на частоті близько 20 МГц. Описуваний стабілізатор має три ступеня захисту від аварій як у навантаженні, так і в самому стабілізаторі. Швидкий захист від короткочасних навантажень забезпечений резистором R8. При суттєвому, приблизно вдвічі, перевищенні струмом навантаження заданого максимуму 2 А падіння напруги на резисторі R8 збільшується до рівня вхідної напруги, транзистор VT2 внаслідок цього насичується і перестає посилювати струм, що призводить до обмеження струму навантаження.

Від триваліших аварій стабілізатор захищений імпульсним захистом на герконовому реле К1. Якщо струм навантаження перевищує струм спрацьовування реле (2 А), геркон замикається і конденсатор C3 швидко розряджається через резистор R1. При цьому починається розрядка конденсатора С4 через резистор R5. Але цей процес протікає значно повільніше через порівняно великий опір резистора R5. Коли падіння напруги на конденсаторі С4 зменшиться приблизно до 1, транзистор VT3 закриється, вимикаючи тим самим стабілізатор. Затримка відключення стабілізатора ланцюгом R5C4 введена для того, щоб конденсатор C3 встиг до моменту розмикання геркона К1.1 розрядитися практично повністю.

Після розмикання геркона починається повільна зарядка конденсатора C3 через резистор R2. Це призводить до поступового відкривання транзистора VT3 та запуску стабілізатора. Аналогічно відбувається запуск стабілізатора при включенні живлення. Якщо від цього стабілізатора живити УМЗЧ, при його включенні не буде клацання в акустичних системах. Описуваний стабілізатор, як і будь-який пристрій з глибоким зворотним зв'язком, може бути схильний до генерації. При макетуванні пристрою генерація спостерігалася як імпульсів на виході стабілізатора з амплітудою близько 5 мВ і частотою близько 100 кГц. Виявилося, що схильність стабілізатора до генерації найбільше впливає якість конденсатора С5. Зрозуміти, чому це відбувається, допомагають такі міркування. Допустимо, на виході стабілізатора випадково змінилася напруга на 1 мВ. Мікросхема перетворює цю напругу зміну вихідного струму 2 мА.

Регулюючі транзистори посилять його приблизно в 500 разів, що в результаті призведе до зміни струму через стабілізатор і конденсатор С5 на 1 А. Ця зміна струму викличе падіння напруги на еквівалентному послідовному опорі (ЕПС) конденсатора, яке піде ланцюгом зворотного зв'язку "по другому колу" ". Якщо падіння напруги перевищить 1 мВ, може виникнути генерація. Очевидно, стійкість стабілізатора може забезпечити конденсатор С5 з ЕПС менше ніж 0,001 Ом. Щоб зробити вибір, було проведено вимірювання ЕПС конденсаторів різних серій. На конденсатор через резистор подавалася однополярна напруга з частотою 100 кГц і розмахом струму 1 А. ЕПС обчислювалося напругою на конденсаторі, виміряному осцилографом. Виявилося, що для конденсаторів ємністю понад 500 мкФ ЕПС на частоті 100 кГц залежить в основному від конструкції конденсатора, а від його ємності та номінальної напруги залежить слабко.

За результатами вимірювань конденсатор С5 складений із десяти паралельно з'єднаних конденсаторів серії К50-24 по 470 мкФ, внаслідок чого пригнічене самозбудження без застосування інших засобів. Для повного використання малого опору батареї конденсаторів С5 потрібно, щоб довжина з'єднувальних проводів від висновків конденсатора С5 до правого за схемою виведення резистора R13 і до точки з'єднання резисторів R10 і R14 була якнайменше, що показано на схемі. Схильність стабілізатора до генерації, як випливає з викладеного вище, збільшується при зростанні максимально можливої амплітуди імпульсу струму, який стабілізатор може подати в конденсатор С5. Це може стати основною проблемою під час спроби збільшити максимальний вихідний струм. Поліпшити стійкість стабілізатора можна підбором резистора R10, що створює місцеву негативну зворотний зв'язок ланцюга катода мікросхеми.

При налагодженні стабілізатора цей резистор замикають перемичкою, потім збільшенням числа конденсаторів батареї С5 усувають генерацію, після чого прибирають перемичку. Стабілізатор набуває запасу стійкості, достатній для його нормальної роботи навіть після часткової втрати ємності батареї С5. Конденсатор С2 усуває вплив індуктивності герконового обмотки реле на стійкість стабілізатора. У стабілізатор може бути додано ще один ступінь захисту - від перегрівання регулюючого транзистора VT1. Для цього достатньо притиснути до корпусу цього транзистора термореле з біметалевою пластиною, що спрацьовує за температури 60...70 °С. Замкнуті контакти термореле включають розрив ланцюга стоку транзистора VT3. Перегрівання транзистора VT1 викликає розмикання контактів термореле, внаслідок чого транзистор VT1 буде закритий доти, доки не охолоне.

Транзистор КП507А (VT3) замінимо близьким за параметрами КП508А. Мікросхему КР142ЕН19 (DA1) можна замінити на КР142ЕН19А або зарубіжний аналог TL431. Конденсатори C3, С4, використовувані у вузлі захисту як часозадаючі, повинні бути з малим витоком, наприклад, із серій ФТ, К78, К71-4. Від ємності конденсатора C3 залежить період спрацьовування імпульсного захисту та тривалість запуску стабілізатора. При зазначених на схемі опорі резистора R2 та ємності конденсатора C3 цей період приблизно дорівнює 3 с.

Істотно зменшувати його зниженням ємності конденсатора C3 не слід, тому що при занадто швидкому запуску струм зарядки конденсаторів, які можуть перебувати у складі навантаження, може перевищити 2 А, що спрацьовує захисту. Герконове реле К1 – саморобне. На герконі КЕМ1 (або іншому аналогічному) намотують 15 витків обмотувального дроту діаметром 0,4-0,7 мм. Потім уточнюють число витків зі спрацьовування геркона при струмі навантаження 2 А. Транзистор VT1 повинен бути встановлений на тепловідводі з площею поверхні, що охолоджує, не менше 200 кв.см. Під час налагодження на вхід подають напругу з виходу лабораторного джерела живлення. Його максимальне значення не повинно перевищувати 30 (гранична напруга анод-катод мікросхеми DA1). Підбором резистора R14 встановлюють верхню межу регулювання вихідної напруги на 0,5...1 менше вхідної напруги. Резистор R8 підбирають так, щоб падіння напруги на ньому при струмі навантаження близько 2 А дорівнювало половині вхідної напруги.

Стабілізатор слід обережно використовувати у двополярних джерелах через його повільного запуску. Так як геркон імпульсного захисту може замикатися від сильної тряски, не рекомендується застосовувати пропонований стабілізатор у бортових системах.

Автор: С. Канигін, м. Харків; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Стабілізатори напруги.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Кактус проти похмілля, приймати внутрішньо 05.10.2004

Як довели американські медики, екстракт із поширеного навіть у будинках кактуса опунції значно пом'якшує симптоми похмілля.

Експерименти були проведені за всіма правилами в університеті Нового Орлеана, в них взяли участь 64 студенти віком від 20 до 30 років. Добровольці отримали по капсулі з екстрактом опунції або з нейтральною речовиною, потім через три години їм було запропоновано обід і ще через дві години - рясні порції алкогольних напоїв.

Наступного ранку виявилося, що ті, хто отримав екстракт кактуса, менше страждали від таких симптомів похмілля, як сухість у роті, відсутність апетиту та нудота. Крім того, у них у крові було менше гормону стресу - кортизолу та білка, що свідчить про запальні процеси в організмі. Щоправда, такі симптоми, як головний біль чи запаморочення, кактусом не знімаються.

Одна з фармацевтичних фірм США вже розпочала випуск цього засобу від похмілля.

Інші цікаві новини:

▪ Ректальний джойстик

▪ STM32G031Y8Y - контролер на 64 МГц із габаритами SMD-компонента

▪ Як зловити графітчика

▪ Манометр в оці

▪ Часті селфі говорять про проблеми в інтимному житті

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Біографії великих вчених. Добірка статей

▪ стаття Карл Раймунд Поппер. Знамениті афоризми

▪ стаття За яких умов виникає перегорнута веселка? Детальна відповідь

▪ стаття Інструктор-методист з виробничої гімнастики. Посадова інструкція

▪ стаття Охоронний пристрій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Дворежимний зарядний пристрій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт