Цялото модерно електронно оборудване е изградено върху елементи, които са чувствителни към захранващото електричество. От това зависи не само правилното функциониране, но и работата на веригите като цяло. Следователно, на първо място, електронните устройства са оборудвани с фиксирани стабилизатори с малък спад на напрежението. Изработени са под формата на интегрални схеми, които се произвеждат от много производители по света.
Какво е регулатор на напрежението с ниско напрежение?
Под стабилизатор на напрежението (SN) разбираме такова устройство, чиято основна задача е да поддържа определено постоянно ниво на напрежение върху товара. Всеки стабилизатор има определена точност на издаване на параметър, който се определя от типа на веригата и компонентите, включени в нея.
Вътрешно MV изглежда като затворена система, където в автоматичен режим изходното напрежение се регулира пропорционално на еталонното (референтното), което се генерира от специален източник. Този видстабилизаторите се наричат компенсаторни. В този случай управляващият елемент (RE) е транзистор - биполярен или полеви работник.
Елементът за регулиране на напрежението може да работи в два различни режима (определени от конструктивната схема):
- активен;
- ключ.
Първият режим предполага непрекъсната работа на RE, вторият - работа в импулсен режим.
Къде се използва фиксираният стабилизатор?
Радиоелектронното оборудване от съвременното поколение се характеризира с мобилност в глобален мащаб. Системите за захранване на устройствата са изградени върху използването предимно на химически източници на ток. Задачата на разработчиците в този случай е да получат стабилизатори с малки общи параметри и възможно най-малки загуби на електроенергия върху тях.
Модерните канали се използват в следните системи:
- мобилни комуникационни съоръжения;
- преносими компютри;
- батерии за микроконтролер;
- офлайн охранителни камери;
- автономни системи за сигурност и сензори.
За решаване на проблемите със захранването на стационарна електроника се използват регулатори на напрежението с малък спад на напрежението в корпус с три клеми тип KT (KT-26, KT-28-2 и др.). Използват се за създаване на прости вериги:
- зарядни устройства;
- битови електрически захранвания;
- измервателно оборудване;
- комуникационни системи;
- специално оборудване.
Какво представляват SN от фиксиран тип?
Всички интегрални стабилизатори (включени вкоито включват фиксирани) са разделени на две основни групи:
- Хибридни стабилизатори за ниско напрежение (HID).
- Полупроводникови микросхеми (ISN).
SN от първата група се изпълнява върху интегрални схеми и безпакетни полупроводникови елементи. Всички компоненти на веригата са поставени върху диелектричен субстрат, където се добавят свързващи проводници и резистори чрез нанасяне на дебели или тънки филми, както и дискретни елементи - променливи съпротивления, кондензатори и др.
Структурно, микросхемите са завършени устройства, чието изходно напрежение е фиксирано. Обикновено това са стабилизатори с нисък спад на напрежението от 5 волта и до 15 V. По-мощните системи са изградени върху мощни безрамкови транзистори и управляваща верига (ниска мощност) на базата на филми. Веригата може да пропуска токове до 5 ампера.
ISN микросхемите се изпълняват на един чип, тъй като са малки по размер и тегло. В сравнение с предишните микросхеми, те са по-надеждни и по-евтини за производство, въпреки че са по-ниски от GISN по отношение на параметрите.
Линейните SN с три щифта принадлежат към ISN. Ако вземете серията L78 или L79 (за положителни и отрицателни напрежения), тогава те са разделени на микросхеми с:
- Нисък изходен ток от около 0,1 A (L78L).
- Среден ток, около 0,5A (L78M).
- Висок ток до 1,5 A (L78).
Принцип на работа на линейния регулатор с ниско прекъсваненапрежение
Типичната структура на стабилизатора се състои от:
- Референтно напрежение.
- сигнал за грешка на конвертора (усилвателя).
- Разделител на сигнал и регулиращ елемент, сглобени на два резистора.
Тъй като стойността на изходното напрежение зависи пряко от съпротивленията R1 и R2, последните са вградени в микросхемата и се получава CH с фиксирано изходно напрежение.
Работата на регулатор на напрежение с нисък спад се основава на процеса на сравняване на еталонното напрежение с това, което се извежда. В зависимост от нивото на несъответствие между тези два индикатора, усилвателят на грешката действа върху портата на силовия транзистор на изхода, покривайки или отваряйки неговия преход. По този начин действителното ниво на електричество на изхода на стабилизатора ще се различава малко от декларираното номинално.
Също така във веригата има сензори за защита срещу прегряване и токове на претоварване. Под въздействието на тези сензори каналът на изходния транзистор е напълно блокиран и той престава да пропуска ток. В режим на изключване чипът консумира само 50 микроампера.
Вериги за регулатор с ниско прекъсване
Интегрираната микросхема на стабилизатора е удобна, защото има всички необходими елементи вътре. Инсталирането му на платката изисква включване само на филтърни кондензатори. Последните са предназначени да премахнат смущенията, идващи от източника на ток и натоварване, както се вижда на фигурата.
По отношение на CH серия 78xx и използване на танталови или керамични шунтови кондензатори за вход и изход, капацитетът на последните трябва да бъде в рамките на 2 uF (вход) и 1 uF (изход) при всякакви допустими стойности на напрежение и ток. Ако използвате алуминиеви кондензатори, тогава тяхната стойност не трябва да бъде по-ниска от 10 микрофарада. Свържете елементите възможно най-близо до щифтовете на микросхемата.
В случай, че няма стабилизатор на напрежението с малък спад на напрежението от желания рейтинг, можете да увеличите рейтинга на CH от по-малък към по-голям. Чрез повишаване на нивото на електричеството на общия терминал, то се увеличава със същото количество при натоварване, както е показано на диаграмата.
Предимства и недостатъци на линейните и превключващи регулатори
Интегрираните схеми с непрекъснато действие (SN) имат следните предимства:
- Реализирани в един малък пакет, който им позволява ефективно да бъдат поставени в работното пространство на печатната платка.
- Не изисквайте инсталиране на допълнителни регулаторни елементи.
- Осигурява добра стабилизация на изходните параметри.
Недостатъците включват ниска ефективност, не надвишаваща 60%, свързана със спад на напрежението през вградения контролен елемент. При висока мощност на микросхемата е необходимо да се използва кристален охлаждащ радиатор.
Превключващите регулатори на напрежение с малък спад се считат за по-продуктивнинапрежение на полето, чиято ефективност е приблизително на ниво от 85%. Това се постига благодарение на режима на работа на регулиращия елемент, при който токът преминава през него на импулси.
Недостатъците на импулсната CH верига включват:
- Сложност на схематичния дизайн.
- Наличие на импулсен шум.
- Ниска стабилност на изходния параметър.
Някои вериги за линейни регулатори на напрежение
В допълнение към целевото използване на микросхемите като CH, е възможно да се разшири обхватът им. Някои варианти на такива схеми, базирани на интегралната схема L7805.
Включете стабилизаторите в паралелен режим
За да увеличите тока на натоварване, CH са свързани паралелно един към друг. За да се осигури работоспособността на такава верига, в нея е инсталиран допълнителен резистор с малка стойност между товара и изхода на стабилизатора.
CH базиран токов стабилизатор
Има товари, които трябва да се захранват от постоянен (стабилен) ток, например LED верига.
Схема за управление на скоростта на вентилатора в компютъра
Регулаторът от този тип е проектиран по такъв начин, че при първоначално включване охладителят получававсички 12 V (за популяризирането му). Освен това, в края на зареждането на кондензатора C1 с променлив резистор R2, ще бъде възможно да се регулира стойността на напрежението.
Заключение
Когато сглобявате верига с помощта на регулатор на напрежението "направи си сам" с нисък спад на напрежението, важно е да се има предвид, че някои видове микросхеми (изградени върху полеви транзистори) не могат да бъдат запоени с обикновен поялник директно от 220 V мрежа без заземяване на корпуса. Статичното им електричество може да повреди електронния елемент!
