Лекции 7-8 - Конспекты (1095376), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Массамикросхемы не более 2,5 г. Внешний делитель напряжения на резисторах R1R2 позволяет регулировать выходное напряжение от 1,3 до 37 В. Максимальнодопустимое входное напряжение 45 В, выходное напряжение 37 В, токнагрузки 1 А. Максимальная мощность, рассеиваемая ИМС без теплоотвода,при температуре окружающей среды от -10°С до 40°С равна 1 Вт. Мощность,рассеиваемая ИМС с теплоотводом, не должна превышать 10 Вт. ИМС имеетзащиту от перегрузки по выходному току.Конденсатор С1 ёмкостью несколько десятков или сотен мкФ служит длясглаживания выпрямленного напряжения. Конденсаторы С2 и С3 ёмкостьюнесколько мкФ способствуют стабильной работе ИМС. Они должнырасполагаться как можно ближе к выводам ИМС, а лучше припаиватьсянепосредственно к ним. В указаниях по использованию для большинствастабилизаторов отмечается, что если длина проводников, соединяющихконденсатор С1 с ИМС, не превышает 70 мм, то необходимости виспользовании конденсатора С2 нет.Отечественнаяизарубежнаяпромышленностьвыпускаетсотниразновидностей трёхвыводных ИМС, рассчитанных на выходные напряженияот 5 до 24 В и отдаваемый ток от 0,1 до 2,0 и более ампер.
Для реализации ИЭПс выходным током до 1 А часто используют классические ИМС стабилизаторовположительного μА78хх и отрицательного μА79хх напряжений (две последниецифры указывают на величину выходного напряжения).32Электропитание РЭАИспользуяГлава 6дватрёхвыводныхстабилизатора,можнопостроитьдвуполярный ИЭП.Отечественная и зарубежная промышленность выпускает также ИМС свыходным током до 5-10 А.
Однако они относительно дороги, и использованиеих затруднительно, так как максимальная рабочая температура для такихкристаллов меньше, чем для мощных транзисторов, а допустимая рассеиваемаямощность отличается от аналогичного параметра для транзисторов примернона порядок.При наличии в выходной цепи ИМС конденсатора ёмкостью не менее 510 мкФикороткомзамыканиинавходестабилизаторанаблюдаетсякратковременный бросок тока большой силы. Происходит это вследствиеразряда выходного конденсатора через цепи ИМС в направлении от выводаOUT к выводу IN.
Величина этого импульса тока может достигать единиц идесятков ампер, что приводит к повреждению ИМС. С целью защиты ИМС отвыхода из строя в подобной ситуации его шунтируют диодом VD1 (рисунок6.17).Если нагрузка ИМС стабилизатора имеет индуктивный характер(например, дроссель, вентилятор), то при отключении устройства в нагрузкеможет возникнуть импульс электродвижущей силы самоиндукции, которыйспособен привести к пробою РЭ. Во избежание этого включают диод VD2.Рисунок 6.17 – Защита ИМС стабилизатора33Электропитание РЭАГлава 6Следует отметить, что от выходного конденсатора зависит также реакциястабилизатора на изменения тока нагрузки. Петля ОС имеет ограниченнуюполосу пропускания для большого сигнала, поэтому во время переходногопроцесса функцию поставщика в нагрузку бо́ льшей части тока долженприниматьнасебяконденсатор.Например,вслучаеиспользованиястабилизатора типа ADP151 ("Analog Devices") при скачке тока нагрузки от 1до 200 мА со скоростью 500 мА/мкс конденсатор ёмкостью 1 мкФ не всостоянии отдать достаточный ток, что приводит к "провалу" напряженияприблизительно на 80 мВ.
Увеличение ёмкости до 10 мкФ уменьшает бросокнапряжения до 70 мВ. Конденсатор ёмкостью 20 мкФ позволяет стабилизаторуактивно отслеживать скачок тока и уменьшить влияние переходного процесса.Примечательно,чтовпоследниегодысталидоступныИМСстабилизаторов, которые не требуют на выходе конденсаторов большойёмкости.Например,малошумящаяИМСLP5900 ("TexasInstruments")обеспечивает выходное напряжение от 1,5 до 4,5 В (в зависимости отмодификации) при подаче на вход от 2,5 до 5,5 В с максимальным током навыходе до 150 мА.
При этом она сохраняет стабильную работоспособность привеличине ёмкости конденсатора на входе и выходе 0,47 мкФ. Схема включенияи внешний вид такой ИМС приведены на рисунке 6.18.Рисунок 6.18 – Схема включения и внешний вид ИМС LP5900Параметрынаиболеераспространённыхнапряжения приведены таблице 6.2.34ИМСстабилизаторовЭлектропитание РЭАГлава 6Таблица 6.2 – Основные параметры ИМС линейных стабилизаторов№п/п1234567891011ТипмикросхемыUвых, ВUвх, ВIвых,макс., А142ЕН5А5153142ЕН121,2-36,55-401,5LM117К142ЕН10,-(1,2-37)-(5-40)1,5LM337КР142ЕН221,2-34не более 355КР1195ЕН1Б,1,2-3431,27,5LT10831303ЕНxxП 1,8/2,5/3,3/5165142ЕР3У2,2-7,52,7-160,001-0,2142ЕГ1Т,-(2,4-20)-(3-30)1LM29911334ЕНxx,2,85/3/3,3/50,1LP29951158ЕНxx3,3-15260,51278ЕН2.5T2,570,8Нестабильностьпо напряжению/току, %0,05/10,010,070,015/0,010,2/0,30,1/10,015/30,03/0,70,2/0,20,05/1,60,14/0,636.5 LDO стабилизаторыДостоинствами классических ИМС линейных стабилизаторов являютсяобщедоступность, простота использования, минимальное количество внешнихкомпонентов, необходимых для корректной работы.
К недостаткам следуетотнести значительное энергопотребление (6-10% от выходного тока) и большоепадение напряжения на РЭ. Так, если необходимо получить 5 В на выходе, тона вход следует подать как минимум 7,5 В. При таком подходе большинствоэлементов ИЭП должны выбираться со значительным запасом, что не может несказаться на стоимости продукции.Действительно, продолжительное время разработчикам ИЭП былидоступны только классические ИМС интегральных стабилизаторов (например,LD1117 или ИМС серий 78xx/79xx) с минимальным падением на РЭ от 2 В ивыше. Связано это было с тем, что в качестве РЭ применялся n-p-n транзистор,включенный по схеме с общим коллектором.
Для того, чтобы открыть такой35Электропитание РЭАтранзистордоГлава 6насыщения,необходимдополнительныйисточникэлектропитания, напряжение которого превышает входное напряжение. Однакоразвитие технологий не стоит на месте, и с появлением мощных и компактныхp-канальныхполевыхтранзисторовихтоженачалииспользоватьвстабилизаторах напряжения, включая по схеме с общим истоком.
Такая схемапозволяет при необходимости полностью открыть транзистор, и падениенапряжениянаегопереходефактическибудетзависетьтолькоотсопротивления канала и тока нагрузки. Так появились так называемые LDOстабилизаторы (Low Drop Out).Еслирассмотретьупрощённуюструктурнуюсхемулинейногостабилизатора напряжения, представленную на рисунке 6.19, можно сделатьдва очевидных вывода.
Во-первых, основным параметром, определяющимобласть применения стабилизатора, является минимально возможное значениепадения напряжения между входом и выходом схемы. Во-вторых, основнымэлементом, определяющим параметры схемы, является РЭ. Именно поэтомуобщепринятым классификационным признаком линейных стабилизаторовявляется исполнение РЭ.Большинство производителей обычно выделяет два класса линейныхстабилизаторов:стандартные(классические)иLDOстабилизаторы.Стандартный линейный стабилизатор в качестве РЭ использует составной n-p-nтранзистор, управляемый p-n-p транзистором.
Падение напряжения в этомслучае составляет 1,1...2,5 В. Этот тип ИМС долгое время выпускается многимипроизводителями. Некоторая "древность" этих изделий совсем не говорит отом, что они не востребованы – они пользуются заслуженным уважением уразработчиков, у них есть и останется своя ниша.LDO cтабилизаторы используют в качестве РЭ биполярный p-n-pтранзистор или полевой транзистор (одиночный либо составной). Падениенапряжения в этом случае составляет десятые доли вольта, что, безусловно,расширяет область применения LDO стабилизаторов.36Электропитание РЭАГлава 6LDO стабилизаторы имеют гораздо меньшее падение напряжения междувходом и выходом.
При этом обеспечиваются высокие параметры стабильностии точности выходного напряжения. Этот тип стабилизаторов в большинствеслучаев используется для относительно низких выходных напряжений посравнению со стабилизаторами со стандартным падением напряжения.Максимальное выходное напряжение для стабилизаторов с низким падениемнапряжения обычно не превышает 12 В. Это и понятно, так как для болеевысоких напряжений целесообразно применять обычные стабилизаторы, ценакоторых существенно ниже.Типовая функциональная схема LDO стабилизатора представлена нарисунке 6.19. Стабилизатор состоит из четырёх основных узлов: ИОН, РЭ,усилителя ошибки (операционного усилителя) и резистивного делителя.
Кромеэтих обязательных узлов, в состав стабилизаторов включают схемы защиты потоку, напряжению и температуре, логику управления, схемы диагностики ииндикации и т. д.Рисунок 6.19 – Структурная схема стабилизатораПоскольку РЭ – важнейший компонент в составе любого стабилизатора,вомногомопределяющийегопараметры,тостабилизаторыобычноподразделяют на группы в зависимости от вида РЭ. На практике наиболее часто37Электропитание РЭАГлава 6используют пять типов РЭ (рисунок 6.20) – по схеме Дарлингтона, биполярныйp-n-p, составной n-p-n, полевой p-МОП и составной n-МОП.Для обеспечения нормальной работы стабилизатора с РЭ по схемеДарлингтона разность напряжений на его входе и выходе должна быть не менее1,6 В, в то время как для LDO эта величина не должна превышать 500 мВ:U DO U sat 2U БЭ 1,6...2,5 В .(6.26)Для составного n-p-n РЭ напряжение на базе n-p-n транзистора должнобыть всегда выше, чем на его эмиттере.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
