Особенности применения интегральных стабилизаторов серий КР142ЕН и 78xx


В данной статье речь пойдет об особенностях применения интегральных стабилизаторов типа КР142ЕН5, КР142ЕН8 (и импортных аналогов типа 78xx).

Эти стабилизаторы идентичны и содержат устройства защиты от замыкания в цепи нагрузки, и от перегрева. Различаются они максимальным выходным током и номинальным выходным напряжением.

Существующее разнообразие по выходному напряжению позволяет выбрать необходимый стабилизатор, но не всегда возможно приобрести именно нужный стабилизатор.

Ниже описано несколько приемов по увеличению номинального выходного напряжения интегрального стабилизатора. В схеме на рисунке 1 выходное напряжение увеличено за счет цепи R1-R2.

Выходное напряжение Uвых= Uвых ст + Ur2, где Uвых.ст - номинальное выходное напряжение данного интергального стабилизатора, Ur2 - напряжение на резисторе R2. Сопротивления резисторов R1 и R2 находят по формулам:

R1 = Uвых.ст / (Iг1 + Iа), R2 = Uвых - Uвых ст / Ir2, где Іг1 - ток через R1, Ir2 -ток через R2. Іа - ток потерь в микросхеме. обычно равный 5-10 гmA.

Принципиальная схема интегрального стабилизатора с регулировкой напряжения

Рис. 1. Принципиальная схема интегрального стабилизатора с регулировкой напряжения.

Для нормальной работы стабилизатора ток Іг2 должен быть, как минимум, вдвое больше тока Іа. Приняв Іг2 = 20mA, в рассматриваемом случае (Uвых = 10V. Uвых.ст = 5V) получаем R1 = 5 / (0,02+0,01) = 333 Om, R2 = (10-5) / 0,02 = 250 Om.

Поскольку резисторов с такими сопротивлениями в номинальном ряде нет, выбираем R1 немного меньше (240 Om), а на роль R2 берем подстроечный резистор. Это позволит установить выходное напряжение на нужное значение.

Практически, пользуясь такой схемой (но с другими значениями сопротивлений) можно регулировать напряжение от напряжения Uвых.ст (R2=0) до 30V.

Мощность, рассеиваемая микросхемой определяется по формуле: Р = Івх (Uвх. - Uвых ) + la Uвх., где Івх -входной ток. Uвх. - входное напряжение, Uвых - выходное напряжение. Іа - ток потерь в микросхеме.

Практически, способ повышения выходного напряжения интегрального стабилизатора заключается введением в его схему дополнительного источника постоянного напряжения. Но это может быть достигнуто не только резисторами, но и применением стабилитрона. Схема такого стабилизатора показана на рисунке 2.

Схема интегрального стабилизатора с фиксированным напряжением на выходе

Рис. 2. Схема интегрального стабилизатора с фиксированным напряжением на выходе.

Здесь источником дополнительного напряжения служит параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1, напряжение на котором стабильно и не зависит от тока в нагрузке.

Практически, выходное напряжение такого стабилизатора определяется как сумма номинального напряжения интегрального стабилизатора и напряжения стабилизации стабилитрона.

В данном случае. Uвых = 5V + 4.7V = 9.7V. Недостаток такой схемы в отсутствии возможности регулировки выходного напряжения. Коррекция выходного напряжения осуществляется путем изменения напряжения стабилизации дополнительного параметрического стабилизатора, например. включением последовательно стабилитрону диодов или светодиодов, в прямом направлении. В этом случае выходное напряжение повысится на величину падения напряжения на этом диоде.

В схеме, показанной на рисунке 1 выходное напряжение можно регулировать от минимального значения, равного напряжению стабилизации интегрального стабилизатора до какого-то верхнего значения, определенного резисторами R1 и R2.

Поскольку, выходное напряжение такого стабилизатора выражается как сумма напряжения дополнительного источника и напряжения стабилизации интегрального стабилизатора, то для получения регулировки от нуля (или получения выходного напряжения ниже чем напряжение стабилизации интегрального стабилизатора) нужно чтобы напряжение дополнительного источника было отрицательным.

Схема такого стабилизатора. с регулировкой от нуля до 10 V показана на рисунке 3. Требуемое значение устанавливают переменным резистором R2.

Когда этот резистор находится в крайне нижнем (по схеме) положении, на вывод 8 интегрального стабилизатора подается отрицательное напряжение 5V, выработанное стабилизатором R3-VD1.

Напряжение на выходе будет равно нулю (5 + (-5)) = 0. По мере перемещения движка резистора вверх, выходное напряжение будет увеличиваться.

Особенности применения интегральных стабилизаторов серий КР142ЕН и 78xx

Рис. 1. Принципиальная схема включения интегрального стабилизатора для регулировки напряжения от нуля Вольт до 10В.

Недостаток этой схемы в том. что требуется источник отрицательного относительного общего провода напряжения. Микросхемы типа КР142ЕН5 или ЕН8. а так же 78хх. в зависимости от типа могут отдавать в нагрузку ток до 1,5А.

Повысить значение выходного тока можно использованием совместно с микросхемой дополнительного мощного транзистора. Принципиальная схема базового варианта стабилизатора с «умощнением» показана на рисунке 4.

Принципиальная схема базового варианта стабилизатора с умощнением

Рис. 4. Принципиальная схема базового варианта стабилизатора с умощнением.

При токе нагрузки до 200 мА падение напряжения на резисторе R1 мало и транзистор закрыт, а стабилизатор работает как бы без него.

При увеличении тока нагрузки падение напряжения на R1 возрастает и достигает 0,6-0,7 V, что приводит к открыванию транзистора VТ1, ограничивающему дальнейший прирост тока через микросхему.

Микросхема поддерживает выходное напряжение на заданном уровне как и при типовом включении : при повышении выходного напряжения снижается входной ток, а следовательно и напряжения управления на базе транзистора. При уменьшении напряжения, ток, наоборот, увеличивается, что приводит к большему открыванию транзистора.

Применяя такой стабилизатор нужно знать, что минимальная разность входного и выходного напряжений должна быть равна сумме минимального падения напряжения на интегральном стабилизаторе и напряжения эмиттер-база транзистора.

Схема стабилизатора напряжения 12 Вольт с максимальным током 8 Ампер, микросхема и транзистор

Рис. 5. Схема стабилизатора напряжения 12 Вольт с максимальным током 8 Ампер, микросхема и транзистор.

На рисунке 5 приводится схема стабилизатора напряжения 12V с максимальным током 8А. В этой схеме используется защита от перегрузки транзистора.

Реализована она включением в цепь эмиттер-база транзистора кремниевых диодов VD1 и VD2 (вместо резистора в схеме на рисунке 4). Пока ток не превосходит некоторого максимального значения сопротивление через диоды относительно велико и напряжение на них достаточно для открывания транзистора.

При увеличении тока выше некоторого значения ток через диоды увеличивается, но напряжение на них не растет, поскольку они открыты. Значительная часть тока начинает перекладываться на микросхему, что приводит к увеличению тока через микросхему.

Срабатывает схема защиты от перегрузки, имеющаяся в микросхеме и стабилизатор выключается. Другой способ повышения мощности интегрального стабилизатора состоит в том, что интегральный стабилизатор выполняет роль мощного источника образцового напряжения, мощный транзисторный каскад работает как усилитель мощности постоянного тока, при этом транзистор включается по схеме эмиттерного повторителя (рис. 6).

Особенности применения интегральных стабилизаторов серий КР142ЕН и 78xx

Рис. 6. Схема интегрального стабилизатора напряжения с включением транзистора по схеме эмиттерного повторителя.

Если обратить внимание, схема практически представляет собой классическую схему параметрического стабилизатора на транзисторе и стабилитроне, в которой функции стабилитрона выполняет интегральный стабилизатор, дающий больший ток и стабильность.

Поскольку, выходной ток интегрального стабилизатора достаточно высок, можно использовать эмиттерный повторитель, требующий такого же большого тока управления.

Для получения выходного тока в десятки и сотни ампер допускается параллельное включение нескольких транзисторов (все одноименные выводы транзисторов включаются вместе).

Транзистор КТ819А допускает ток коллектора до 10 А. если нужен стабилизатор, дающий на выходе ток, например, в 40А, потребуется параллельное включение четырех-пяти таких транзисторов.

При этом, общий ток базы составит около 1,5-2 А. Используя схему параллельного включения транзисторов важно, чтобы транзисторы были как можно более близки по параметрами, желательно чтобы они были из одной партии и с одноименной маркировкой.

Для получения двухполярного стабильного напряжения от одного однополярного интегрального стабилизатора можно использовать схему, показанную на рисунке 7.

Стабилизатор включен по типовой схеме в положительную линию напряжения. В отрицательную линию включен регулирующий транзистор VТ1.

Инвертирующий операционный усилитель сравнивает напряжение на точке соединения одинаковых резисторов R1 и R2 напряжением общего нуля и выдает сигнал ошибки, который открывает транзистор VТ1 на столько, чтобы напряжение на его эмиттере было по модулю равно напряжению на выходе интегрального стабилизатора.

Особенности применения интегральных стабилизаторов серий КР142ЕН и 78xx

Рис. 7. Принципиальная схема получения двухполярного стабильного напряжения от одного однополярного интегрального стабилизатора.

Если напряжение на инвертирующем входе ОУ становится больше нуля, это значит что положительное напряжение больше, что приводит к увеличению по модулю отрицательного напряжения на выходе ОУ и большему открыванию транзистора.

Если же, напряжение на инвертирующем входе меньше нуля, то происходит обратный процесс и транзистор VТ1 прикрывается, понижая по модулю отрицательное напряжение.

Андреев С. РК-04-2019.

Литература: Андреев С. Применение популярных интегральных стабилизаторов. РК-08-2005.


1 532 Питание устройств
стабилизатор напряжения микросхема справочник справка начинающим
Оставить комментарий:

cashback