Недавно сам се заинтересовао за склапање линеарних кругова стабилизатора напона. Такве шеме не захтевају ретке детаље, а избор компоненти и подешавање такође не узрокују посебне потешкоће. Овај пут сам одлучио да саставим линеарни круг стабилизатора напона на "регулисаној зенер диоди" (микро кругу) ТЛ431. ТЛ431 делује као референтни извор напона, а улогу напајања има моћни НПН транзистор у пакету ТО -220.
Са улазним напоном од 19 В, круг може да послужи као извор стабилизованог напона у опсегу од 2,7 до 16 В при струји до 4А. Стабилизатор је дизајниран као модул састављен на плочи. То изгледа овако:
Видео:
Стабилизатору је потребно једносмерно напајање. Има смисла користити такав стабилизатор с класичним линеарним напајањем, који се састоји од жељезног трансформатора, диодног моста и великог кондензатора. Напон у мрежи може да варира у зависности од оптерећења и као резултат тога, напон на излазу трансформатора ће се променити. Овај круг ће обезбедити стабилан излазни напон са променљивим улазом. Морате схватити да стабилизатор доњег типа, као и на самом кругу, пада 1-3 В, тако да ће максимални излазни напон увек бити мањи од улазног.
У принципу, прекидачи за напајање могу се користити као извор напајања за овај стабилизатор, на пример, са лаптопа од 19 В. Али у овом случају, улога стабилизације биће минимална, јер фабрички извори напајања и тако даље излазни стабилизовани напон.
Шема:
Избор компонената
Највећа струја коју ТЛ431 чип може проћи кроз себе, према документацији, је 100 мА. У мом случају ограничио сам струју с маргином на око 80 мА помоћу отпорника Р1. Потребно је израчунати отпор према формулама.
Најприје морате одредити отпор отпорника. На максималном улазном напону од 19 В, према Охмовом закону, отпор се израчунава на следећи начин:
Р = У / И = 19 В / 0,08А = 240 Охм
Потребно је израчунати снагу отпорника Р1:
П = И ^ 2 * Р = 0,08 А * 0,08 А * 240 ома = 1,5 вата
Користио сам совјетски отпорник од 2 вата
Отпорници Р2 и Р3 формирају делилац напона који „програмира“ ТЛ431, а отпорник Р3 је променљив, што вам омогућава промену референтног напона, а затим се понавља у каскади транзистора. Користио сам Р2 - 1К охм, Р3 - 10К охм. Снага отпорника Р2 зависи од излазног напона. На пример, са излазним напоном од 19 В:
П = У ^ 2 / Р = 19 * 19/1000 = 0,361 вата
Користио сам отпорник од 1 вата.
Отпорник Р4 користи се за ограничавање струје засноване на транзистору ВТ2. Боље је одабрати оцену експериментално, контролирајући излазни напон. Ако је отпор превелик, то ће значајно ограничити излазни напон у кругу. У мом случају то је 100 Охма, било која снага је погодна.
Као главни транзистор снаге (ВТ1) боље је користити транзисторе у ТО-220 или моћнијем случају (ТО247, ТО-3). Користио сам транзистор Е13009, купљен он Али Екпресс. Транзистор за напон до 400В и струју до 12А. За такав круг, високонапонски транзистор није најоптималније решење, али добро ће функционисати. Транзистор је највероватније лажни, а 12 А неће стајати, али 5-6А је сасвим тако. У нашем кругу је струја до 4А, стога је погодна за овај круг. У овој шеми, транзистор мора бити у могућности да расипа снагу до 30-35 вата.
Распад снаге се израчунава као разлика између улазног и излазног напона помноженог са струјом колектора:
П = (У излаз -У улаз) * И сакупљач
На пример, улазни напон је 19 В, излазни напон постављамо на 12 В, а струја колектора 3 А
П = (19В-12В) * 3А = 21 вати - ово је потпуно нормална ситуација за наш транзистор.
Ако наставимо да смањујемо излазни напон на 6В, слика ће бити другачија:
П = (19В-6В) * 3А = 39 вата, што није баш добро за транзистор у пакету ТО-220 (такође морате узети у обзир да када се транзистор затвори, струја ће се такође смањити: за 6В струја ће бити око 2-2,5А, и не 3). У овом случају, боље је користити други транзистор у масивнијем случају или смањити разлику између улазног и излазног напона (на пример, ако је напајање трансформаторско, пребацивањем намота).
Такође, транзистор мора да има називну струју од 5А или више. Боље је узети транзистор са коефицијентом статичке промене струје 20. Кинески транзистор у потпуности испуњава ове захтеве. Пре заптивања у кругу, проверио сам га (расипање струје и снаге) на посебном постољу.
Јер ТЛ431 може произвести струју не већу од 100 мА, а за напајање базе транзистора потребна је већа струја, требаће вам други транзистор, који ће појачати струју на излазу ТЛ431 чипа, понављајући референтни напон. За то нам је потребан транзистор ВТ2.
Транзистор ВТ2 мора бити у стању да напаја довољно струје до базе транзистора ВТ1.
Могуће је приближно одредити потребну струју кроз коефицијент преноса статичке струје (х21е или хФЕ или β) транзистора ВТ1. Ако на излазу желимо да имамо струју од 4 А, а коефицијент преноса статичке струје ВТ1 је 20, тада:
И база = сакупљач / β = 4 А / 20 = 0,2 А.
Коефицијент преноса статичке струје варира у зависности од струје колектора, тако да је ова вредност индикативна. Мерење у пракси показало је да је потребно доводити око 170 мА на базу транзистора ВТ1 тако да струја колектора буде 4А. Транзистори у пакету ТО-92 почињу приметно да се загревају при струји изнад 0,1 А, тако да сам у овом кругу користио транзистор КТ815А у пакету ТО-126. Транзистор је предвиђен за струју до 1,5 А, статички коефицијент преноса струје је око 75. Мали хладњак за овај транзистор ће бити прикладан.
Кондензатор Ц3 потребан је за стабилизацију напона на бази транзистора ВТ1, номинална вредност је 100 μФ, напон 25В.
На излазу и улазу инсталирани су филтри из кондензатора: Ц1 и Ц4 (електролитички на 25В, 1000 µФ) и Ц2, Ц5 (керамички 2-10 µФ).
Диода Д1 служи за заштиту транзистора ВТ1 од реверзне струје. Диода Д2 потребна је за заштиту од транзистора приликом напајања колекторским моторима. Кад се напајање искључи, мотори се неко време окрећу и у режиму кочења раде као генератори. Струја која се генерише на овај начин иде у супротном смеру и може оштетити транзистор.Диода у овом случају затвара мотор на себе и струја не допире до транзистора. Отпорник Р5 игра улогу малог оптерећења за стабилизацију у режиму мировања, номиналне вредности 10к Охм, било које снаге.
Скупштина
Круг је састављен као модул на плочи. Користио сам радијатор из прекидачког напајања.
Са радијатором ове величине, не бисте требали оптерећивати круг што је више могуће. Са струјом већом од 1 А, потребно је заменити радијатор масивнијим, пухање вентилатором такође неће наштетити.
Важно је запамтити да што је већа разлика између улазног и излазног напона и што је већа струја, више се производи топлотна енергија и потребно је више хлађења.
За лемљење је требало око сат времена. У принципу, био би добар облик правити плочу методом ЛУТ, али од тада Потребна ми је плоча само у једном примерку, нисам хтео да губим време на дизајнирање плоче.
Резултат је такав модул:
Након склапања, проверио сам карактеристике:
Круг практично нема заштиту (што значи да не постоји заштита од кратког споја, заштита од реверзног поларитета, меко покретање, ограничавање струје итд.), Тако да је морате користити врло пажљиво. Из истог разлога се не препоручује коришћење таквих шема у „лабораторијским“ напајањима. У ту сврху, готова микро-кола у пакету ТО-220 погодна су за струју до 5А, на пример, КР142ЕН22А. Или, барем за овај круг, морате направити додатни модул за заштиту од кратког споја.
Круг се може назвати класичним, као и већина линеарних кругова стабилизатора. Савремени пулсни кругови имају бројне предности, на пример: већу ефикасност, знатно мање загревања, мање димензије и тежину. Истовремено, линеарни струјни кругови се лакше савладају за почетне шунке, а ако ефикасност и димензије нису нарочито битни, сасвим су погодни за напајање уређаја са стабилизованим напоном.
И наравно, ништа не превладава осећај када сам неки уређај напајао из кућног извора напајања, а линеарни склопови за почетничке шунке су приступачнији, шта год да кажете.