Sva moderna elektronička oprema izgrađena je na elementima koji su osjetljivi na dovod električne energije. O tome ovisi ne samo ispravno funkcioniranje, već i izvedba sklopova u cjelini. Stoga su, prije svega, elektronički uređaji opremljeni fiksnim stabilizatorima s malim padom napona. Izrađuju se u obliku integriranih krugova, koje proizvode mnogi proizvođači diljem svijeta.
Što je regulator napona s malim prekidom?
Pod stabilizatorom napona (SN) podrazumijeva se takav uređaj, čiji je glavni zadatak održavanje određene konstantne razine napona na opterećenju. Svaki stabilizator ima određenu točnost izdavanja parametra, koji je određen vrstom kruga i komponentama uključenim u njega.
Interno, MV izgleda kao zatvoreni sustav, gdje se u automatskom načinu rada izlazni napon podešava proporcionalno referenci (referenci), koju generira poseban izvor. Ovaj tipstabilizatori se nazivaju kompenzacijski. U ovom slučaju, upravljački element (RE) je tranzistor - bipolarni ili terenski radnik.
Element za regulaciju napona može raditi u dva različita načina rada (određena konstrukcijskom shemom):
- aktivan;
- ključ.
Prvi način rada podrazumijeva kontinuirani rad RE, drugi - rad u pulsnom načinu.
Gdje se koristi fiksni stabilizator?
Radioelektroničku opremu moderne generacije karakterizira mobilnost u svjetskim razmjerima. Sustavi napajanja uređaja izgrađeni su na korištenju uglavnom kemijskih izvora struje. Zadatak programera u ovom slučaju je nabaviti stabilizatore s malim ukupnim parametrima i što manjim gubicima električne energije na njima.
Moderni CH-ovi se koriste u sljedećim sustavima:
- mobilna komunikacija;
- prijenosna računala;
- baterije mikrokontrolera;
- offline sigurnosne kamere;
- autonomni sigurnosni sustavi i senzori.
Za rješavanje problema napajanja stacionarne elektronike koriste se regulatori napona s malim padom napona u kućištu s tri stezaljke tipa KT (KT-26, KT-28-2 itd.). Koriste se za stvaranje jednostavnih sklopova:
- punjači;
- napajanja električne energije za kućanstvo;
- mjerna oprema;
- komunikacijski sustavi;
- posebna oprema.
Što su SN-ovi fiksnog tipa?
Svi integralni stabilizatori (uključeni ukoji uključuju fiksne) podijeljeni su u dvije glavne skupine:
- Hibridni stabilizatori niskog napona (HID).
- Poluvodički mikro krugovi (ISN).
SN prve skupine izvodi se na integriranim krugovima i poluvodičkim elementima bez pakiranja. Sve komponente kruga postavljene su na dielektričnu podlogu, gdje se nanošenjem debelih ili tankih filmova dodaju spojni vodiči i otpornici, kao i diskretni elementi - promjenjivi otpori, kondenzatori itd.
Strukturno, mikro krugovi su kompletni uređaji čiji je izlazni napon fiksan. Obično su to stabilizatori s niskim padom napona od 5 volti i do 15 V. Snažniji sustavi izgrađeni su na snažnim tranzistorima bez okvira i upravljačkom krugu (male snage) na temelju filmova. Krug može proći struje do 5 ampera.
ISN mikro krugovi se izvode na jednom čipu, jer su male veličine i težine. U usporedbi s prethodnim mikro krugovima, pouzdaniji su i jeftiniji za proizvodnju, iako su inferiorni od GISN-a u smislu parametara.
Linearni SN-ovi s tri igle pripadaju ISN-u. Ako uzmete seriju L78 ili L79 (za pozitivne i negativne napone), tada su podijeljeni u mikro krugove sa:
- Niska izlazna struja od oko 0,1 A (L78L).
- Prosječna struja, oko 0,5A (L78M).
- Visoka struja do 1,5 A (L78).
Načelo rada linearnog regulatora s malim ispuštanjemnapon
Tipična struktura stabilizatora sastoji se od:
- Referentni napon.
- signal pogreške pretvarača (pojačala).
- Razdjelnik signala i regulacijski element sastavljen na dva otpornika.
Budući da vrijednost izlaznog napona izravno ovisi o otporima R1 i R2, potonji se ugrađuju u mikrosklop i dobiva se CH s fiksnim izlaznim naponom.
Rad regulatora napona s niskim prekidom temelji se na procesu uspoređivanja referentnog napona s onim koji se izlazi. Ovisno o razini neslaganja između ova dva pokazatelja, pojačalo pogreške djeluje na kapiju tranzistora snage na izlazu, pokrivajući ili otvarajući njegov prijelaz. Stoga će se stvarna razina električne energije na izlazu stabilizatora malo razlikovati od deklarirane nominalne.
Također u krugu se nalaze senzori za zaštitu od pregrijavanja i struja preopterećenja. Pod utjecajem ovih senzora, kanal izlaznog tranzistora je potpuno blokiran i on prestaje propuštati struju. U načinu isključivanja, čip troši samo 50 mikroampera.
Krugovi regulatora s malim prekidom
Integrirani mikrokrug stabilizatora je praktičan jer ima sve potrebne elemente unutra. Instalacija na ploču zahtijeva uključivanje samo filtarskih kondenzatora. Potonji su dizajnirani da uklone smetnje koje dolaze iz trenutnog izvora i opterećenja, kao što se vidi na slici.
S obzirom na CH-ove serije 78xx i korištenje tantalskih ili keramičkih shunt kondenzatora za ulaz i izlaz, kapacitet potonjih trebao bi biti unutar 2 uF (ulaz) i 1 uF (izlaz) pri svim dopuštenim vrijednostima napona i struje. Ako koristite aluminijske kondenzatore, njihova vrijednost ne smije biti niža od 10 mikrofarada. Spojite elemente što je moguće bliže iglama mikrosklopa.
U slučaju kada ne postoji stabilizator napona s malim padom napona željene snage, možete povećati ocjenu CH sa manje na veću. Podizanjem razine električne energije na zajedničkom terminalu ona se povećava za isti iznos na opterećenju, kao što je prikazano na dijagramu.
Prednosti i nedostaci linearnih i preklopnih regulatora
Integrirani krugovi kontinuiranog djelovanja (SN) imaju sljedeće prednosti:
- Ostvareni u jednom malom paketu, koji im omogućuje učinkovito postavljanje na radni prostor PCB-a.
- Ne zahtijevaju instalaciju dodatnih regulatornih elemenata.
- Pruža dobru stabilizaciju izlaznih parametara.
Nedostaci uključuju nisku učinkovitost, koja ne prelazi 60%, povezanu s padom napona na ugrađenom upravljačkom elementu. Uz veliku snagu mikrosklopa, potrebno je koristiti kristalni radijator za hlađenje.
Preklopni regulatori napona s malim padom smatraju se produktivnijimnapon polja, čija je učinkovitost približno na razini od 85%. To se postiže zahvaljujući načinu rada regulacijskog elementa, u kojem struja prolazi kroz njega u impulsima.
Nedostaci impulsnog CH kruga uključuju:
- Složenost shematskog dizajna.
- Prisutnost impulsne buke.
- Niska stabilnost izlaznog parametra.
Neki krugovi linearnog regulatora napona
Pored ciljane upotrebe mikro krugova kao CH, moguće je proširiti njihov opseg. Neke varijante takvih sklopova temeljenih na integriranom krugu L7805.
Uključite stabilizatore u paralelnom načinu
Za povećanje struje opterećenja, CH su međusobno paralelno spojeni. Kako bi se osigurala operativnost takvog kruga, u njega je ugrađen dodatni otpornik male vrijednosti između opterećenja i izlaza stabilizatora.
CH baziran strujni stabilizator
Postoje opterećenja koja se moraju napajati konstantnom (stabilnom) strujom, na primjer, LED lanac.
Shema za kontrolu brzine ventilatora u računalu
Regulator ovog tipa je dizajniran na način da kada se prvo uključi, hladnjak primasvih 12 V (za njegovu promociju). Nadalje, na kraju punjenja kondenzatora C1 s promjenjivim otpornikom R2, bit će moguće podesiti vrijednost napona.
Zaključak
Prilikom sastavljanja kruga pomoću samostalnog regulatora napona s niskim padom napona, važno je uzeti u obzir da se neke vrste mikrosklopova (izgrađenih na tranzistorima s efektom polja) ne mogu lemiti običnim lemilom izravno iz mreže od 220 V bez uzemljenja kućišta. Njihov statički elektricitet može oštetiti elektronički element!
