Потужний стабілізатор двополярної напруги для УМЗЛ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги

 Коментарі до статті

Автор пропонує двополярний стабілізатор напруги живлення, придатний для підсилювачів потужністю до 50-100 Вт на канал. Пристрій виконаний на потужних польових транзисторах, здатних працювати при багаторазових короткочасних навантаженнях по струму. Застосування таких стабілізаторів значною мірою виправдане в підсилювачах з високою чутливістю до зміни і пульсацій напруги живлення, що особливо властиво нескладним підсилювачам без загального зворотного зв'язку.

Як відомо, для живлення потужного вихідного каскаду УМЗЧ у ряді конструкцій використовується окреме джерело живлення, а решта підсилювача живиться від стабілізатора напруги. Більшість таких джерел живлення - нестабілізовані і являють собою два двонапівперіодні випрямлячі (на напруги позитивної та негативної полярності) із середньою точкою зі згладжуючими конденсаторами. Ця нестабілізована напруга не використовується рештою підсилювача, якщо в ньому є додаткові вузли та комутатор джерел сигналу (повний, "інтегральний" підсилювач). Крім того, загальний зворотний зв'язок, що застосовується в більшості УМЗЧ, суттєво знижує чутливість до пульсацій напруги живлення. А якщо глибина загальної ООС невелика або її зовсім немає, пульсації напруги живлення можуть прослуховуватися через акустичні системи.

Кардинальним способом придушення пульсації та нестабільності є харчування вихідних каскадів підсилювача стабілізованою напругою, проте застосування інтегральних стабілізаторів теж наштовхується на низку проблем. Справа в тому, що такі стабілізатори мають відносно велике падіння напруги. Крім того, в них, як правило, вбудовані обмежувачі струму і потужності, які взагалі можуть звести нанівець переваги стабілізатора. Можна, звичайно, застосувати інтегральний стабілізатор великої потужності (наприклад, з вихідним струмом 10 А), проте його вартість, як на мене, неприйнятна.

Альтернативою при вирішенні цього завдання може бути використання в стабілізаторі напруги живлення потужних транзисторів польових. Ці транзистори, до речі, недорогі і мають малий опір відкритого каналу (соті частки ома) та максимальний струм до 70... 100 А, що дозволяє конструювати стабілізатори з дуже малим падінням напруги (не більше 0,25 В) при струмі до 20 А .

Параметри стабілізатора, що описується, наступні. При вихідній напрузі 27 В його максимальний струм досягає 4,5 А. При такому струмі навантаження мінімальна робоча напруга між входом і виходом не перевищує 0,25 В. Різниця між вихідною напругою стабілізатора без навантаження і напругою при струмі навантаження 4,5 А становить не більше 0,15 В, при струмі 6 А ця різниця не перевищує 0,16 В.

Такі параметри стабілізатора забезпечують застосовані в ньому потужні польові транзистори - IRF4905 (р-канальний) з максимальним струмом стоку 74 А і опором відкритого каналу 0,02 Ом і IRL2505 (n-канальний), з відповідними струмом 104 А, опір0,008.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Двополярний стабілізатор складається з двох незалежних джерел напруги позитивної та негативної полярності (рис. 1). Верхня частина схеми відноситься до стабілізатора позитивної полярності, а нижня – негативної полярності. Для зручності порівняння нумерація відповідних елементів відрізняється лише префіксами 1 та 2.

Спочатку про деякі особливості стабілізатора. У ньому є три критичні елементи - це конденсатори С2 та С3 та стабілітрон VD1.

Вказані на схемі значення ємності конденсаторів С2 і С3 є в певному сенсі компромісом: при їх зменшенні виникає можливість самозбудження стабілізатора. Збільшення їх ємності до 1 мкФ призводить до того, що на вихід стабілізатора проникають пульсації, які завжди є у випрямленій напрузі.

Тепер кілька слів про те, чому був обраний стабілізатор VD1 (BZX55-C7V5) з напругою стабілізації 7,5 В. Доцільно вибрати такий стабілітрон, у якого диференціальний опір мінімально (воно впливає на властивості всього стабілізатора). З усіх стабілітронів серії BZX55 найменший диференціальний опір (7 Ом) мають стабілітрони BZX55-C7V5 та BZX55-C8V2. Якщо вхідна напруга стабілізатора менше 20...25, доцільно використовувати стабілітрон на напругу не більше 3,3 В (наприклад, BZX55-C3V3).

Схема стабілізатора негативної полярності з невеликими змінами запозичена з [1] і вже одного разу була застосована для регулятора швидкості обертання дриля (із запасом по струму 20...30 А). Порівняно зі схемою з [1] у схемі на рис. 1 змінені номінали деяких конденсаторів, резисторів, доданий стабілітрон VD2 для захисту затвора VT2 від пробою та використаний стабілітрон (VD1) на іншу напругу стабілізації (7,5 В).

Схема стабілізатора позитивної полярності є дзеркальним відображенням схеми стабілізатора негативної полярності Замість n-канального в ньому використаний р-канальний польовий транзистор IRF4905 в корпусі ТО-220 (VT2), замість біполярного транзистора структури р-n-р-337- КТ40Б (VT503), а навантаження паралельного стабілізатора DA1 (TL1CZ в корпусі ТО-431) включено до його анодного ланцюга Хоча таке включення навантаження менш відоме, воно найбільш поширене в імпульсних джерелах живлення комп'ютерів.

Декілька зауважень про те, як описуваний стабілізатор можна доопрацювати для використання при напрузі живлення +/-35...45 В. У цьому випадку опір резистора R4 (620 Ом) потрібно збільшити до 0,9.. 1 кОм, щоб струм через стабілізатор DA1 (TL431CZ) не перевищував половину його максимального струму 50 мА. Замість комплементарної пари транзисторів ВС327/ВС337 (Uке max = 45 В, Iктах = 0,8 А, РКmax = 0,6 Вт) слід використовувати пару з дещо більшою напругою іКе max.

наприклад, 2SA1284/2SC3244 (UK3max = 100 В, lKmax = 0,5 А, РКmах = 0,9 Вт). Польові транзистори бажано встановити на тепловідведення з великою площею охолодження. Необхідно також додати, що для встановлення потрібної напруги стабілізації знадобиться зміна номіналів резисторів R5, R6 та R7. Стабілітрон бажано використовувати на напругу стабілізації 7,5 В (BZX55-C7V5). Мікросхему TL431CZ рекомендую набувати виробництва National Semiconductor, Texas Instruments, Vishay, Motorola.

Всі резистори, окрім підстроювального R6 (СПЗ-19А) мають потужність 0,25 Вт, керамічні конденсатори – на напругу 50 В.

Рис. 2

Оскільки мені знадобилося дві плати двополярного стабілізатора (по одній на кожен канал УМЗЧ), за допомогою програми Sprint Layout 5.0 я розвів друкарський монтаж плати (рис. 2 роздрукував її креслення на кальці, призначеній для друку лазерним принтером, і виготовив методом, описаним мною [2, 3] Зовнішній вигляд змонтованої плати показаний на рис.

Рис. 3

Для тестування роботи стабілізатора я використовував три цифрові мультиметри, два з яких вимірювали вхідну та вихідну напруги стабілізатора, а третій у режимі амперметра - його вихідний струм. Тут слід додати, що схема на рис. 4 використана для тестування стабілізатора позитивної напруги Подібним чином перевірені властивості та стабілізатора негативної напруги.

Рис. 4

Як навантаження (R1) застосований керамічний резистор SQP потужністю 20 Вт опором 1 Ом, а як R2 - резистор ПЕ-75 потужністю 75 Вт опором 5 Ом. Таким чином, загальний опір навантаження (6 Ом) стабілізатора відповідав загальної потужності 95 Вт. а струм – 4,5 А.

Як джерело живлення при тестуванні стабілізатора мною використаний доопрацьований стабілізований блок живлення Б5-47, в якому вихідна напруга (до 30 В) забезпечується при струмі навантаження до 4 А (до 5 А без доопрацювання). Для підвищення межі обмеження струму до 3 А необхідно у роз'ємі дистанційного керування, розташованому на задній стінці блоку встановити перемички між контактами 4,59, 23, 24 та 26, а на лицьовій панелі виставити максимальне значення струму 50 А

Результати тестування роботи стабілізаторів повністю підтвердили їх параметри. Стабілізатори мають значний запас струму, а потужність у навантаженні кожного зі стабілізаторів відповідає 121,5 Вт, що в сумі становить 243 Вт.

Якщо потужність одного каналу підсилювача Р = 35 Вт, а опір навантаження R = 4 Ом, то амплітуди напруги сигналу U "17 В і струму lm = 4,25 А. Це означає, що якщо стабілізатор двополярний і складається зі стабілізаторів позитивної і негативної полярності , кожен із них повинен забезпечувати максимальний струм 4,25 А.

Якщо вихідна напруга стабілізатора становить 27 В і струм у навантаженні 4,25 А, еквівалент навантаження відповідає опору RеKB = 6,35 Ом. Ось тому і вибрано опір навантаження стабілізатора, що дорівнює 6 Ом.

При випробуваннях використаний також реальний випрямляч джерела живлення з великим струмом і високим рівнем пульсації (накопичувальний конденсатор ємністю 10000 мкФ і діоди випрямлячі DSS 60-0045В (Uoбp = 45 В, lmax = 60 А, Uпр = 0,35 В/10 А), включені за бруківкою схемою.

Описуваний стабілізатор стійкий і до короткочасних навантажень. Я використовував його для регулювання швидкості обертання дриля, у якої пусковий струм двигуна досягає 20 А. Таким чином, стабілізатор має значний запас по струму, що дозволяє використовувати його з великими тепловідведеннями і в потужніших УМЗЧ Тепер кілька слів про встановлення та регулювання стабілізатора в підсилювачі

Насамперед, необхідно оцінити за допомогою осцилографа мінімальні значення напруги живлення вихідних каскадів УМЗЧ при максимальному навантаженні. Для цього до виходу УМЗЧ слід підключити резистор номіналом, рівним опору АС (4 або 8 Ом) і потужністю, що відповідає максимальній для УМЗЧ. максимальної потужності підсилювача.

Далі потрібно визначити мінімальне абсолютне значення (з урахуванням амплітуди пульсацій) напруги живлення і встановити підстроювальним резистором R6 напруга стабілізації приблизно на 1 В менше цього мінімального значення в кожному зі стабілізаторів.

До встановлення двох плат таких стабілізаторів у кожен з каналів підсилювач ("Кумир У-001") я замінив діоди КД208А (Unp = 1 В/1.5 А) в мостових випрямлячах джерел живлення діодами Шоттки MBR10100 (Unp = 0,45 В/1,5 ,209 А) та діоди КД30А в стабілізаторі напруги 503 В діодами HER30. Крім того ємність конденсаторів, що згладжують, збільшив у два рази (як у випрямлячах вихідних каскадів, так і в стабілізаторі XNUMX В).

Після встановлення стабілізаторів у корпус та включення підсилювача необхідно перевірити та підлаштувати баланс вихідних каскадів по постійному струму, а потім струм спокою потужних транзисторів

Відрегулювавши режими роботи транзисторів вихідних каскадів УМЗЧ із встановленими стабілізаторами, я виявив помітне зниження фону навіть на максимальній чутливості за відсутності вхідного сигналу.

література

1. Нечаєв І. Модуль потужного стабілізатора напруги на польовому транзисторі. – Радіо, 2005, № 2. з 30. 31
2. Кузьмінов А. Метод фоторепродукування для виготовлення фотошаблону друкованих плат у домашніх умовах. - Технології в електронній промисловості, 2010, №5-7
3. Кузьмінов А. Виготовлення пристроїв на друкованих платах з високою роздільною здатністю в домашніх умовах. – Технології в електронній промисловості, 2010. № 8-10

Автор: О.Кузьмінов

Дивіться інші статті розділу Стабілізатори напруги.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Акумуляторна батарея з мільйонів нанопор 21.11.2014 Вчені з університету Меріленду (США) створили мікроскопічну акумуляторну батарею. У ній реалізований принцип нанопор: крихітні отвори в керамічній пластині, заповнені електролітом, забезпечують передачу електричного заряду між обома кінцями трубчастих електродів. Пристрій поки експериментальний, але виконує всі функції повноцінної батареї, повністю заряджаючи всього за 12 хвилин. З мільйонів нанопор можна зібрати акумуляторну батарею розміром із поштову марку, при цьому її особливість – це уніфікована форма, яка дозволяє ефективно з'єднувати тисячі мікроскопічних батарей в одну. Вчені обіцяють продовжити роботу та збільшити ємність наступного прототипу батареї в 10 разів.

Інші цікаві новини:

▪ Більше мозок - вищий ризик психічних захворювань

▪ Автомобіль дізнається обличчя водія

▪ Будується найбільша у світі хвилева електростанція

▪ Buddy - розумний нашийник для собаки

▪ Виховання собаки схоже на виховання дитини

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Автомобіль. Добірка статей

▪ стаття Джордж Герберт. Знамениті афоризми

▪ статья Яка з істот, що нині живуть на Землі, найстаріша? Детальна відповідь

▪ стаття Водоспад Ніагара. Диво природи

▪ стаття Модуль імітатора барабана бастом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Вузол на мотузці. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

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

www.diagram.com.ua
2000-2024