Стабилизатор напряжения с минимальным падением напряжения: LDO-преобразователи с низким током собственного потребления и малым падением напряжения

Содержание

Стабилизатор с малым падением — подавление пульсаций напряжения

Одним из важнейших свойств стабилизаторов питания является наименьшее допускаемое напряжение между выходом и входом стабилизатора при наибольшем нагрузочном токе. Он выдает информацию, при какой наименьшей разности напряжений параметры прибора находятся в нормальном состоянии.

Стабилизатор с малым падением

Одним способом повышения КПД линейной настройки является снижение до наименьшего значения падения напряжения регулировочного элемента. Это особенно важно для миниатюрных регуляторов, на которых каждые вспомогательные 50 милливольт падения преобразуются в несколько сотен милливатт теплоты со сложным рассеиванием в небольшом корпусе устройства.

Поэтому для подключения подобных схем многие фирмы предлагают проектировщикам микросхемы с малым падением до 100 милливольт. Хорошие параметры имеет микросхема ST 1L 08 при токовой нагрузке до 0,8 А наименьшее падение на транзисторе имеется около 70 милливольт.

Из заводских стабилизаторов можно отметить те, у которых при снижении нагрузочного тока до наименьшего значения падение снижается до 0,4 милливольта. Для уменьшения шума такие микросхемы снабжены вспомогательным буферным усилителем с клеммой для подключения наружного фильтра емкостью до 0,01 мкФ. К такому фильтру предъявляются наименьшие требования: величина емкости должна быть от 2,2 до 22 мкФ.

Особое внимание необходимо обратить на микросхему LD CL 015. При хороших свойствах и низком падении напряжения это один из стабилизаторов, работающих без конденсаторного фильтра. Это достигается схемой операционного усилителя с запасом по фазе. Однако для улучшения параметров и уменьшения шума на выходе целесообразно установить на выходе и входе прибора емкости около 0,1 мкФ.

Прибор с падением до 0,05 вольт

При подключении разной аппаратуры от аккумуляторов, чаще всего есть необходимость выравнивать напряжение и расходуемый ток. Например, для образования лазера видеопроигрывателя или фонарика на светодиодах. Для решения такой задачи на производстве уже спроектировано несколько микросхем в виде драйверов. Они представляют собой низковольтный преобразователь напряжения с внутренним стабилизатором. Новой разработкой является микросхема LТ 130 8А.

Не снижая преимущества таких драйверов, нужно заметить, что в большом областном городе нет таких микросхем. Можно заказать по высокой стоимости, около 10 евро. Поэтому есть дешевая простая и эффективная схема прибора из одного радио журнала.

Коэффициент стабилизации такого устройства равен 10000. Напряжение на выходе настраиваем сопротивлением 2,4 килома от 2 до 8 вольт. При величине питания на входе ниже выхода, настроечный транзистор открыт, и снижение питания равно нескольким мВ. Если входное напряжение выше выходного, то на стабилитроне оно равно 0,05 вольт. Это становится возможным для питания лазерных и светодиодов от пальчиковых батареек. Даже, меняя нагрузочный ток в интервале от 0 до 0,5 ампера, выходное напряжение изменится только на 1 мВ.

Для такого простого стабилизатора плату не обязательно травить, а можно вырезать специальным ножом. Оно изготавливается из сломанных полотен по железу, затачивается на шлифовальном круге. Затем ручку обматывают для удобства пользования.

Таким резаком можно процарапать дорожки на медной плате.

Плату чистим шлифшкуркой, лудим, припаиваем детали и все готово.

На фотографиях видно, что нет необходимости в травлении платы и ее сверлении.

Такой способ всегда применяется для производства маленьких простых схем. Нет необходимости оснащать радиатором охлаждения мощный транзистор. Он из-за небольшого падения напряжения не нагревается. При настройке обязательно необходимо подключить слабую нагрузку на выход.

Устройство выравнивания питания с малым падением

Наиболее важным свойством обладает стабилизатор с малым падением питания, так же как и на микросхемах, наименее допустимая разность потенциалов выхода и входа при наибольшей токовой нагрузке. Он определяет, при какой наименьшей разности напряжений между выходом и входом все свойства прибора находятся в норме.

  • У наиболее распространенных стабилизаторов, выполненных на микросхемах серии М78 наименьшее допускаемое напряжение равно 2 вольта при силе тока 1 ампер.
  • Прибор на микросхеме с минимальным напряжением на входе должен выдавать напряжение 7 вольт на выходе. При амплитуде импульсов на выходе прибора доходит до 1 вольта, то величина входного наименьшего напряжения увеличивается до 8 вольт.
  • С учетом нестабильности напряжения сети в интервале 10% увеличивается до 8,8 вольт.

В итоге КПД прибора не превзойдет 57%, при значительном токе на выходе микросхема сильно нагреется.

Применение микросхем с низким падением

Хорошим выходом из ситуации является использование таких сборок, как КР 1158 ЕН, или LМ 10 84.

Работа прибора на микросхеме заключается в следующем:

  • Малых значений напряжения можно достичь, применяя для регулировки мощный полевик.
  • Транзистор работает в положительной линии.
  • Использование стабилизатора с n-каналом предполагается по испытаниям: такие полупроводники не склонны к самовозбуждению.
  • Сопротивление открытой цепи ниже, по сравнению с p-канальным.
  • Транзистором управляет параллельный стабилизатор.
  • Для открытия полевого транзистора, напряжение на затворе доводят на 2,5 вольта выше истока.

Такой вспомогательный источник необходим, если у него напряжение на выходе выше напряжения стока полевого транзистора на это значение.

СТАБИЛИЗАТОР С НИЗКИМ ПАДЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

СТАБИЛИЗАТОР С ПАДЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ 0.05 В

При питании различной аппаратуры от батареек, часто возникает необходимость стабилизировать напряжение и потребляемый ток. Например при создании DVD лазера (смотрите статью на сайте) или светодиодного фонарика. Для этих целей, промышленность уже разработала несколько так называемых микросхем — драйверов, представляющих собой преобразователь низковольтного напряжения со встроенным стабилизатором. Последняя разработка — микросхема LT1308A.

Нисколько не уменьшая достоинства этих драйверов, хочу заметить, что даже в нашем крупном областном центре, такие микросхемы не достанешь. Только под заказ и по цене от 10 уе. Поэтому предлагаю простую, дешёвую но эффективную схему стабилизатора, из радиоаматора 4 2007.

Коэффициент стабилизации около 10000, выходное напряжение выставляем резистором 2.4 к* в пределах 2 — 8 В. При напряжении на входе меньше чем на выходе, регулирующий транзистор полностью открыт, и падение напряжения составляет несколько милливольт. Когда напряжение входа превышает выходное — падение на стабилизаторе составляет всего 0.05 В! Это делает возможным питание свето- и лазерных диодов от двух — трёх пальчиковых батареек. Тем более, что меняя ток нагрузки в пределах 0 — 0.5 А, Uвых меняется лишь на 1 милливольт. Плату для такого простого девайса можно не травить, а вырезать резаком. Для тех, кто не знает, объясню: берём сломанное полотно от ножовки по металлу и затачиваем на наждаке. Далее для удобства держания в руке, обматываем толстым проводом.

Теперь этим инструментом просто процарапываем с усилием медь, как дорожки.

Зачищаем наждачкой, залуживаем, паяем детали, и готово.

Как видите, не надо ничего травить и сверлить. Этот метод, всегда используется мной для изготовления небольших, простых схем. Мощный транзистор снабжать радиатором не обязательно — из-за малого падения напряжения он почти не греется. Когда будете настраивать — обязательно подключите к выходу небольшую нагрузку, на холостом ходу стабилизатор может не запуститься.

Вопросы пишите на ФОРУМ.

Стабилизатор с малым минимальным падением напряжения

Один из важных параметров последовательных стабилизаторов напряжения (в том числе и микросхемных) — минимально допустимое напряжение между входом и выходом стабилизатора (ΔUмин) при максимальном токе нагрузки. Он показывает, при какой минимальной разности входного (Uвх) и выходного (Uвых) напряжений все параметры стабилизатора находятся в пределах нормы. К сожалению, не все радиолюбители обращают на него внимание, обычно их интересуют только выходное напряжение и максимальный выходной ток. Между тем этот параметр оказывает существенное влияние как на качество выходного напряжения, так и на КПД стабилизатора.
Например, у широко распространенных микросхемных стабилизаторов серии 1_М78хх (хх — число, равное напряжению стабилизации в вольтах) минимально допустимое напряжение дUмин= 2 В при токе 1 А. На практике это означает, что для стабилизатора на микросхеме LM7805 (Uвых = 5 В) напряжение Uвхмин должно быть не менее 7 В. Если амплитуда пульсаций на выходе выпрямителя достигает 1 В, то значение Uвхмин повышается до 8 В, а с учетом нестабильности сетевого напряжения в пределах ±10 % возрастает до 8,8 В. В результате КПД стабилизатора не превысит 57 %, а при большом выходном токе микросхема будет сильно нагреваться.
Возможный выход из положения — применение так называемых Low Dropout (с низким падением напряжения) микросхемных стабилизаторов, например, серии КР1158ЕНхх (ΔUмин = 0,6 В при токе 0,5 А) или LM1084 (Uмин= 1,3 В при токе 5 А). Но еще меньших значений Uмин можно добиться, если в качестве регулирующего элемента использовать мощный полевой транзистор. Именно о таком устройстве и пойдет речь далее.

Рис. 1

Схема предлагаемого стабилизатора показана на рис. 1. Полевой транзистор VT1 включен в плюсовую линию питания. Применение прибора с п-каналом обусловлено результатами проведенных автором испытаний: оказалось, что такие транзисторы менее склонны к самовозбуждению и к тому же, как правило, сопротивление открытого канала у них меньше, чем у р-канальных. Управляет транзистором VT1 параллельный стабилизатор напряжения DA1. Для того чтобы полевой транзистор открылся, напряжение на его затворе должно быть как минимум на 2,5 В больше, чем на истоке. Поэтому необходим дополнительный источник с выходным напряжением, превышающим напряжение на стоке полевого транзистора именно на эту величину.
Такой источник — повышающий преобразователь напряжения — собран на микросхеме DD1. Логические элементы DD1. 1, DD1.2 использованы в генераторе импульсов с частотой следования около 30 кГц, DD1.3, DD1.4 — буферные; диоды VD1, VD2 и конденсаторы СЗ, С4 образуют выпрямитель с удвоением напряжения, резистор R2 и конденсатор С5 — сглаживающий фильтр.

Конденсаторы С6, С7 обеспечивают устойчивую работу устройства. Выходное напряжение (его минимальное значение 2,5 В) устанавливают подстроеч-ным резистором R4.
Лабораторные испытания макета устройства показали, что при токе нагрузки 3 А и снижении входного напряжения с 7 до 5,05 В выходное уменьшается с 5 до 4,95 В. Иными словами, при указанном токе минимальное падение напряжения ΔUмин не превышает 0,1 В. Это позволяет более полно использовать возможности первичного источника питания (выпрямителя) и повысить КПД стабилизатора напряжения.

Рис. 2

Детали устройства монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм. Постоянные резисторы — Р1-4, МЛТ, подстроечный — СПЗ-19а, конденсаторы С2, С6, С7 — керамические К10-17, остальные — оксидные импортные, например, серии ТК фирмы Jamicon. В стабилизаторе с выходным напряжением 3…6 В следует применять полевой транзистор с напряжением открывания не более 2,5 В. У таких транзисторов фирмы International Rectifier в маркировке, как правило, присутствует   буква   L   (см.   справочный листок «Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier» в «Радио», 2001, № 5, с. 45). При токе нагрузки более 1,5…2 А необходимо использовать транзистор с сопротивлением открытого канала не более 0,02… 0,03 Ом.
Во избежание перегрева полевой транзистор закрепляют на тепло-отводе, к нему же через изолирующую прокладку можно приклеить плату. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.

Рис. 3

Выходное напряжение стабилизатора можно повысить, однако не следует забывать, что максимальное напряжение питания микросхемы К561ЛА7- 15 В, а предельное значение напряжения затвор-исток полевого транзистора в большинстве случаев не превышает 20 В.

Рис. 4

Поэтому в подобном случае следует применить повышающий преобразователь, собранный по иной схеме (на элементной базе, допускающей более высокое напряжение питания), и ограничить напряжение на затворе полевого транзистора, подключив параллельно конденсатору С5 стабилитрон с соответствующим напряжением стабилизации. Если стабилизатор предполагается встроить в источник питания с понижающим трансформатором, то преобразователь напряжения (микросхему DD1, диоды VD1, VD2, резистор R1 и конденсаторы С2, СЗ) можно исключить, а «основной» выпрямитель на диодном мосте VD5 (рис. 4) дополнить удвоителем напряжения на диодах VD3, VD4 и конденсаторе С9 (нумерация элементов продолжает начатую на рис. 1).

Автор: И. Нечаев, г. Москва

MOSFET + TL431 = компенсационный стабилизатор напряжения

LDO = low dropout = малое минимальное падение напряжения на проходном элементе

Идеальный стабилизатор напряжения 🙂

Для популярного трёх-выводного интегрального стабилизатора LM317 (datasheet) минимальное падение напряжения, при котором ещё нормируется его работа — 3 Вольта. Причём в документации этот параметр явно нигде не указан, а так, скромненько, в условиях измерений упоминается. В большинстве же случаев подразумевается, что падение на чипе 5 Вольт и более:
«Unless otherwise specified, VIN − VOUT = 5V».

Баба Яга — против! Жалко терять 3 Вольта на глупом проходном транзисторе. И рассеивать лишние Ватты. Популярное решение проблемы — импульсные стабилизаторы — здесь не обсуждаем по причине того, что они свистят. С помехами можно бороться, но, как известно: кто не борется — тот непобедим! 😉

Идея
Идея данной схемки восходит к одному из многочисленных datasheet’ов на TL431. Вот, например, что предлагают National Semiconductor / TI:

Vo ~= Vref * (1+R1/R2)

Сам по себе такой регулятор не шибко интересен: на мой взгляд он ни чем не лучше, чем обычные трёхвыводные стабилизаторы 7805, LM317 и тому подобные. Минимальное падение на проходном дарлингтоне меньше 2 Вольт тут вряд ли удастся получить. Да к тому же никаких защит ни по току, ни от перегрева. Разве что транзисторы можно ставить на столько толстые, на сколько душа пожелает.

Недавно мне понадобилось-таки соорудить линейный стабилизатор с минимальным падением напряжения. Конечно, всегда можно извернуться, взять трансформатор с бОльшим напряжением на вторичке, диоды Шоттки в мост поставить, конденсаторов накопительных поболе… И всем этим счастьем греть трёхвыводной стабилизатор. Но хотелось-то изящного решения и с тем трансом, что был в наличии. Какой проходной регулятор может обеспечить падение близкое к нулю? MOSFET: у современных мощных полевиков сопротивление канала может быть единицы милли-Ом.

Простая замена дарлингтона на полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом (т.е. самый обычный MOSFET) в схеме выше — не особо поможет. Так как пороговое напряжение затвор-исток будет Вольта 3-4 у обычных, и всё одно больше Вольта у «логических» MOSFET’ов — чем и будет задано минимальное проходное напряжение на таком стабилизаторе.

Интересно могло бы получиться при использовании полевика, работающего в режиме обеднения (т.е. со встроенным каналом), или с p-n переходом. Но к сожалению, мощные устройства этих типов нынче практически недоступны.

Спасает дополнительный источник напряжения смещения. Такой источник совсем не должен быть сильноточным — несколько миллиАмпер будет достаточно.

Схема — скелетик

Работает это всё очень просто: когда напряжение на управляющем входе TL431, пропорциональное выходному напряжению, падает ниже порогового (2.5V) — «стабилитрон» закрывается и «отпускает» затвор полевика «вверх». Ток от дополнительного источника через резистор «подтягивает» напряжение на затворе, а, следовательно, и на выходе стабилизатора.
В обратную сторону, при увеличении выходного напряжения, всё работает аналогично: «стабилитрон» приоткрывается и уменьшает напряжение на затворе полевика.
TL431 суть устройство линейное, никаких защёлок в ней нету:

TL/LM431 — эквивалентная блок-схема

Реальность
В схеме реального устройства я всё же добавил защиту по току, пожертвовав пол-Вольта падения в пользу безопасности. В принципе, в низковольтных конструкциях часто можно обойтись плавким предохранителем, так как полевые транзисторы доступны с огромным запасом по току и при наличии радиатора способны выдерживать бешеные перегрузки. Если же и 0.5 Вольта жалко, и защита по току необходима — пишите, ибо есть способы 😉

Низковольтный линейный стабилизатор напряжения с минимальными потерями

30 января 2012: Проверено 🙂 Работает отлично! При токах нагрузки примерно от 2А и выше — мощные диоды желательно усадить на небольшой радиатор. R8=0; C7=0.1 … 10мкФ керамика или плёнка.

При номиналах R5-R6-R7, указанных на схеме, диапазон регулировки выходного напряжения примерно от 9 до 16 Вольт. Естественно, реальный максимум зависит от того, сколько может обеспечить трансформатор под нагрузкой.
R4 необходимо использовать достойной мощности: PmaxR4 ~= 0.5 / R. В данном примере — двухватник будет в самый раз.

Где это может понадобиться
Например: в ламповой технике для питания накальных цепей постоянным током.
Зачем постоянный, да ещё так тщательно стабилизированный ток для питания нитей накала?

  1. Исключить наводки переменного напряжения в сигнальные цепи. Путей для просачивания «фона» из накальных цепей в сигнал несколько (тема для отдельной статьи!)
  2. Питать накал строго заданным напряжением. Есть данные, что превышение напряжения накала на 10% от номинального может сократить срок службы лампы на порядок. Нормы же допусков для напряжения питающей сети плюс погрешности исполнения трансформаторов и т.п. — 10% ошибки легко набежит.

Для 6-вольтовых накалов необходимо уменьшить R5: 5.6КОм будет в самый раз.

Что можно улучшить
Например, для питания нитей накала полезно добавить плавный старт. Для этого достаточно будет увеличить C4 скажем до 1000мкФ и включить между мостом и C4 резистор сопротивлением в 1КОм.

Немножко окололамповой мифологии
Позволю себе пройтись по поводу одного стойкого заблуждения, утверждающего, будто питание накала «постоянкой» отрицательно сказывается на «звуке».
Наиболее вероятный источник происхождения этого мифа, как водится — недостаток понимания и кривые ручки. Например: один трансформатор запитывает и аноды и накал. Номинальный ток накальной обмотки, скажем, 1А, который до этого питал накал ламп напрямую, и те потребляли чуть меньше этого самого 1А. Всё работало хорошо, может быть фонило чуток. Если теперь некий паяльщик-такелажник, мнящий себя «tube-guru», вдруг запитал те же лампы от той же обмотки но уже через выпрямитель/конденсатор/стабилизатор — всё, хана усилку! Объяснение простое, хотя не для всех очевидное:

  1. Во-первых, трансформатор теперь перегружен из-за импульсного характера тока заряда накопительной ёмкости (нужна отдельная статья!) Если вкратце: надо брать транс с номинальным током вторички примерно в 1.8 раза больше, нежели выпрямленный ток нагрузки.
  2. Во-вторых — ударные токи заряда накопительных емкостей в источнике питания накала ничего хорошего в анодное питание не добавят.

 

Здесь я не претендую на уникальность. Хоть и додумался я когда-то сам до этой полезной схемки, после мне уже доводилось встречать подобные решения ещё у нескольких серьёзных разработчиков. Просто хочу поделиться с вами, друзья, своими наработками, мыслями…

  • Вам было интересно? Напишите мне!

Друзья мои, собратья по интересам! Пишу и буду развивать этот блог — идей море и опыта уже накоплено предостаточно — есть чем поделиться. Времени как всегда мало. Что было бы интересно лично Вам?

Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или по e-mail (есть в моём профайле). Спасибо!

Всего Вам доброго!
— Сергей Патрушин.

P.S.: Продолжение темы ЗДЕСЬ: LDO прототип в бочке

Низковольтный стабилизатор напряжения 3-5В/0,4А (КР142ЕН19,КТ814)

Несмотря на то, что сейчас появились микросхемы стабилизаторы напряжения (3. ..5 В) с малым падением напряжения, они еще пока мало распространены, особенно среди радиолюбителей. А ведь низковольтные стабилизаторы сейчас приобретают особую актуальность.

Почти все аудиоплейеры питаются от источника 3 В, многие современные радиоприемники также требуют этого напряжения, не говоря уже о микропроцессорах. Предлагаемые вниманию читателей устройства — попытка сделать подобные низковольтные стабилизаторы на доступных и недорогих элементах.

Схемотехника стабилизаторов напряжения для питания устройств с низковольтным питанием имеет особенности. Например, наиболее эффективна простейшая защита стабилизаторов ограничением максимального тока нагрузки при низком выходном напряжении.

Падение напряжения на регулирующем транзисторе стабилизатора при замыкании на выходе мало отличается от рабочего и транзистор перегревается незначительно. Весьма актуально именно для низковольтных стабилизаторов уменьшение минимального напряжения между входом и выходом, поскольку при этом повышается не только экономичность аппаратуры, но и ее надежность.

Например, если применить в трехвольтном стабилизаторе микросхему с падением напряжения на ней также три вольта, то питающий это устройство выпрямитель должен отдавать напряжение с учетом пульсаций около 9 В. Если это напряжение, вследствие пробоя микросхемы, попадет на нагрузку, весьма вероятно, что она выйдет из строя.

Для стабилизатора же, падение напряжения на котором менее 0,4 В, хватит входного напряжения около 5 В. Такое перенапряжение нагрузка, рассчитанная на трехвольтное питание, скорее всего выдержит.

До недавнего времени существовала проблема — подобрать для низковольтного стабилизатора источник образцового напряжения — стабилитрон. Обычно низковольтные стабилитроны имеют очень невысокие параметры. Разработать сравнительно простые низковольтные стабилизаторы с учетом всего вышеизложенного позволяет микросхема КР142ЕН19 — интегральный аналог низковольтного стабилитрона.

Эта микросхема выпускается в пластмассовом корпусе с тремя выводами. Когда напряжение на ее управляющем электроде относительно анода меньше +2,5 В, ток катода микросхемы не превышает 1,2 мА, причем он мало зависит от напряжения между анодом и катодом микросхемы.

Как только напряжение на управляющем электроде превысит порог +2,5 В, ток катода микросхемы резко возрастает, пока напряжение на катоде не снизится до 2,5 В. Резистор, подключенный к катоду, должен ограничивать этот ток значением не более 100 мА.

Ток управляющего электрода весьма мал — единицы микроампер, причем этот ток также следует ограничивать, поскольку при его слишком большом увеличении напряжение на катоде микросхемы может возрасти.

Т.к. микросхема представляет собой аналог стабилитрона, то и в схемах она включается аналогично, в обратной полярности. При этом напряжение на катоде всегда более положительное, чем на аноде.

Принципиальная схема

Схема низковольтного стабилизатора напряжения на микросхеме КР142ЕН19 с регулирующим транзистором в плюсовом проводнике показана на рис. 1. Падение напряжения на этом стабилизаторе не превышает 0,4 В, а коэффициент стабилизации более 600.

Рис. 1. Схема низковольтного стабилизатора напряжения 3-5В/0,4А (КР142ЕН19,КТ814).

При повышении напряжения на движке регулятора выходного напряжения (резистор R7) до 2,5 В микросхема DA1 открывается, что вызывает открывание транзистора VT1, закрывание транзистора VT2, а затем и регулирующего транзистора VT3.

Регулятором напряжения R7 можно установить выходное напряжение меньше указанных на схеме 3 В примерно до 2,6 В, однако в процессе включения стабилизатора, особенно без нагрузки, возможно кратковременное повышение выходного напряжения до 3 В.

Этот стабилизатор можно отрегулировать и на напряжение больше 5 В, но тогда он будет сильно перегреваться при замыкании в нагрузке, поскольку защищен лишь ограничением выходного тока, зависящего от сопротивления резистора R2. Максимальный рабочий ток увеличивается при уменьшении его номинала.

Если требуется существенно увеличить выходной ток стабилизатора, можно попробовать уменьшить номиналы резисторов R1 и R2 в одинаковое число раз и применить более мощные транзисторы. На месте VT1 допустимо использовать транзистор серии КТ626, a VT2 — КТ630. Транзистор КТ814А (VT3) заменим любым из серий КТ816, КТ837 с максимальным коэффициентом передачи тока базы.

В стабилизаторе не следует применять эмиттерные повторители для повышения выходного тока. Это увеличивает время прохождения сигнала по цепи обратной связи и может привести к возникновению возбуждения. Если все же самовозбуждение возникло, следует увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, а также подключить конденсатор емкостью в несколько сотен пикофарад между катодом и управляющим электродом микросхемы.

Вариант стабилизатора с регулирующим транзистором

Рис. 2. Вариант стабилизатора с регулирующим транзистором — схема.

Вариант стабилизатора с регулирующим транзистором в минусовом проводнике показан на рис. 2. При повышении напряжения на управляющем электроде до +2,5 В относительно анода микросхема открывается и закрывает транзисторы VT1 и VT2. Максимальный рабочий ток устанавливают подбором резистора R2.

В описанных устройствах применены несколько необычные делители выходного напряжения в отличие от традиционного, когда переменный резистор включен в верхнее по схеме плечо.

В этом случае, если нарушается контакт в цепи движка переменного резистора, напряжение на выходе стабилизаторов может только уменьшаться, тогда как при использовании традиционного делителя выходное напряжение достигает максимального уровня, что может вывести из строя нагрузку.

В обоих описанных выше стабилизаторах для уменьшения зависимости максимального рабочего тока от температуры полезно обеспечить тепловой контакт диодов VD1, VD2 с теплоотводом регулирующего транзистора.

Если такие стабилизаторы используются как регулируемые, полезно последовательно с переменными резисторами включить постоянные (к каждому крайнему выводу). Их сопротивления следует подобрать так, чтобы пределы регулировки выходного напряжения соответствовали указанным на схемах.

При отсутствии таких резисторов стабилизаторы могут выходить из режима стабилизации в крайних положениях движков.

TPS71533DCKR линейный стабилизатор с малым падением напряжения TI

описание

50 мА, 24 В, 3,2 мкAIq, линейный стабилизатор с малым падением напряжения в корпусе SC70
Регулятор с малым падением напряжения (LDO) TPS715 имеет преимущества высокого входного напряжения, малого падения напряжения, работы с низким энергопотреблением и миниатюрной упаковки. Рабочий диапазон входных сигналов этих устройств составляет от 2,5 В до 24 В, и любая емкость, превышающая или равная 0,47 мкФ, может работать стабильно. Низкое падение напряжения и низкий ток покоя позволяют работать при очень низких уровнях мощности. Следовательно, эти устройства очень подходят для питания микросхем управления батареями. В частности, поскольку устройство включается, как только подаваемое напряжение достигает минимального входного напряжения, выход можно быстро использовать для непрерывной работы ИС для зарядки аккумулятора.

Описание

FAE:13723714318
Обычный транзистор передачи PNP был заменен передающим элементом PMOS. Поскольку передающий элемент PMOS ведет себя как низкое сопротивление, низкое падение напряжения (обычно 415 мВ при токе нагрузки 50 мА) пропорционально току нагрузки. Низкий ток покоя (обычно 3,2 мкА) остается стабильным во всем диапазоне выходного тока нагрузки (от 0 мА до 50 мА).

Информация о приложении

Регуляторы LDO серии TPS715 оптимизированы для приложений со сверхнизким энергопотреблением, таких как MSP430.
Микроконтроллер. Сверхнизкий ток питания устройства TPS715 позволяет достичь максимальной эффективности при небольшой нагрузке и имеет высокий КПД.
Диапазон входного напряжения делает его подходящим для источников питания, таких как солнечные панели без ограничений.

характерная черта

Максимальное входное напряжение 24 В
Низкий ток покоя при 50 мА составляет 3,2 мкА.
Стабильность любого конденсатора ≥ 0,47 мкФ
Регулятор напряжения 50 мА с малым падением напряжения
обеспечивает 1,8 В, 1,9 В, 2,3 В, 2,5 В, 3 В,
3,3 В, 3,45 В, 5 В и
регулируемый (от 1,2 В до 15 В)
разработан для поддержки серии MSP430:
Версия 1.9-V гарантирует, что выше, чем
Минимальный VIN — 1,8 В.
Версия 2.3-В обеспечивает соответствие минимальным требованиям 2.2 В.
VIN для Flash на MSP430F2xx
версия 3.45-V для обеспечения ниже, чем
Максимальный VIN — 3,6 В.
Несколько вариантов фиксированного выходного напряжения
Соответствие VIN минимальным требованиям
Требуется скорость MSP430
Минимальный и максимальный указанный предел тока
5-контактный SC70 (DCK)
от -40 ° C до + 125 ° C до определенного стыка
Диапазон температур
подходит для номинального тока 80 мА и более высокой мощности

заявление

• Микроконтроллер со сверхнизким энергопотреблением
• Сотовые и беспроводные телефоны.
• Портативное оборудование и оборудование с батарейным питанием.

Обзор

LDO серии TPS715 потребляют ток всего 3,2 мкА, обеспечивая широкий диапазон входного напряжения и низкое выходное напряжение в небольшом корпусе. Рабочий диапазон входных сигналов этих устройств составляет от 2,5 В до 24 В, что очень стабильно.
Любая емкость, превышающая или равная 0,47 мкФ. Низкий ток покоя делает TPS715 идеальным выбором
обеспечивает питание ИС управления батареей. В частности, потому что TPS715 включается после подачи напряжения
Когда выходное напряжение достигает минимального значения, выход может работать быстро и непрерывно, обеспечивая питание ИС для зарядки аккумулятора.

Широкий ассортимент поставки

Диапазон входной рабочей мощности устройства составляет от 2,5 В до 24 В, что делает его пригодным для различных приложений. Вот этот
Широкий диапазон источников питания очень подходит для приложений с большими переходными процессами или источниками питания высокого постоянного напряжения.
— Низкий ток источника питания.
Для устройства требуется только ток питания 3,2 мкА (типичный), диапазон температур составляет от -40 ° C до 85 ° C, а максимальный ток составляет от -40 ° C до 125 ° C. Он потребляет 5,8 мкА.
-Стабильность любого конденсатора ≥ 0,47 мкФ
Любой конденсатор емкостью более 0,47 мкФ (включая керамический и танталовый) может правильно стабилизировать контур.

Стабилизатор с малым минимальным падением напряжения — Конструкции простой сложности — Схемы для начинающих

Один из важных параметров последовательных стабилизаторов напряжения (в том числе и
микросхемных) — минимально допустимое напряжение между входом и выходом стабилизатора (ΔUмин) при максимальном токе нагрузки. Он показывает, при какой минимальной разности входного (Uвх) и выходного (Uвых) напряжений все параметры стабилизатора находятся в пределах нормы. К сожалению, не все радиолюбители обращают на него внимание, обычно их интересуют только выходное напряжение и максимальный выходной ток. Между тем этот параметр оказывает существенное влияние как на качество выходного напряжения, так и на КПД стабилизатора.
Например, у широко распространенных микросхемных стабилизаторов серии 1_М78хх (хх — число, равное напряжению стабилизации в вольтах) минимально допустимое напряжение дUмин= 2 В при токе 1 А. На практике это означает, что для стабилизатора на микросхеме LM7805 (Uвых = 5 В) напряжение Uвхмин должно быть не менее 7 В. Если амплитуда пульсаций на выходе выпрямителя достигает 1 В, то значение Uвхмин повышается до 8 В, а с учетом нестабильности сетевого напряжения в пределах ±10 % возрастает до 8,8 В. В результате КПД стабилизатора не превысит 57 %, а при большом выходном токе микросхема будет сильно нагреваться.
Возможный выход из положения — применение так называемых Low Dropout (с низким падением напряжения) микросхемных стабилизаторов, например, серии КР1158ЕНхх (ΔUмин = 0,6 В при токе 0,5 А) или LM1084 (Uмин= 1,3 В при токе 5 А). Но еще меньших значений Uмин можно добиться, если в качестве регулирующего элемента использовать мощный полевой транзистор. Именно о таком устройстве и пойдет речь далее.

Рис. 1

Схема предлагаемого стабилизатора показана на рис. 1. Полевой транзистор VT1 включен в плюсовую линию питания. Применение прибора с п-каналом обусловлено результатами проведенных автором
испытаний: оказалось, что такие транзисторы менее склонны к самовозбуждению и к тому же, как правило, сопротивление открытого канала у них меньше, чем у р-канальных. Управляет транзистором VT1 параллельный стабилизатор напряжения DA1. Для того чтобы полевой транзистор открылся, напряжение на его затворе должно быть как минимум на 2,5 В больше, чем на истоке. Поэтому необходим дополнительный источник с выходным напряжением, превышающим напряжение на стоке полевого транзистора именно на эту величину.
Такой источник — повышающий преобразователь напряжения — собран на микросхеме DD1. Логические элементы DD1.1, DD1.2 использованы в генераторе импульсов с частотой следования около 30 кГц, DD1.3, DD1.4 — буферные; диоды VD1, VD2 и конденсаторы СЗ, С4 образуют выпрямитель с удвоением напряжения, резистор R2 и конденсатор С5 — сглаживающий фильтр.

Конденсаторы С6, С7 обеспечивают устойчивую работу устройства. Выходное напряжение (его минимальное значение 2,5 В) устанавливают подстроеч-ным резистором R4.
Лабораторные испытания макета устройства показали, что при токе нагрузки 3 А и снижении входного напряжения с 7 до 5,05 В выходное уменьшается с 5 до 4,95 В. Иными словами, при указанном токе минимальное падение напряжения ΔUмин не превышает 0,1 В. Это позволяет более полно использовать возможности первичного источника питания (выпрямителя) и повысить КПД стабилизатора напряжения.

Рис. 2

Детали устройства монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм. Постоянные резисторы — Р1-4, МЛТ, подстроечный — СПЗ-19а, конденсаторы С2, С6, С7 — керамические К10-17, остальные — оксидные импортные, например, серии ТК фирмы Jamicon. В стабилизаторе с выходным напряжением 3…6 В следует применять полевой транзистор с напряжением открывания не более 2,5 В. У таких транзисторов фирмы International Rectifier в маркировке, как правило, присутствует буква L (см. справочный листок «Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier» в «Радио», 2001, № 5, с. 45). При токе нагрузки более 1,5…2 А необходимо использовать транзистор с сопротивлением открытого канала не более 0,02… 0,03 Ом.
Во избежание перегрева полевой транзистор закрепляют на тепло-отводе, к нему же через изолирующую прокладку можно приклеить плату. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.

Рис. 3

Выходное напряжение стабилизатора можно повысить, однако не следует забывать, что максимальное напряжение питания микросхемы К561ЛА7- 15 В, а предельное значение напряжения затвор-исток полевого транзистора в большинстве случаев не превышает 20 В.

Рис. 4

Поэтому в подобном случае следует применить повышающий преобразователь, собранный по иной схеме (на элементной базе, допускающей более высокое напряжение питания), и ограничить напряжение на затворе полевого транзистора, подключив параллельно конденсатору С5 стабилитрон с соответствующим напряжением стабилизации. Если стабилизатор предполагается встроить в источник питания с понижающим трансформатором, то преобразователь напряжения (микросхему DD1, диоды VD1, VD2, резистор R1 и конденсаторы С2, СЗ) можно исключить, а «основной» выпрямитель на диодном мосте VD5 (рис. 4) дополнить удвоителем напряжения на диодах VD3, VD4 и конденсаторе С9 (нумерация элементов продолжает начатую на рис. 1).

Автор: И. Нечаев, г. Москва

7812 минимальное входное напряжение? — Обмен электротехнического стека

Регуляторы напряжения

в основном можно разделить на две большие группы: линейные регуляторы и ИИП , сокращенно от импульсных источников питания, также известных как «переключатели». Коммутаторы являются наиболее универсальными, они позволяют вам переходить от более низкого напряжения к более высокому или наоборот, и они часто делают это с высокой эффективностью, часто> 90%. Это означает, что когда ваша нагрузка потребляет 10 Вт, коммутатор рассеивает только 1 Вт.
Линейные регуляторы разные. Они похожи на резистор переменного тока между входом и выходом, вызывающий падение напряжения на регуляторе.

Управляющий элемент изменяет сопротивление (на практике это транзистор), так что выходное напряжение остается постоянным независимо от входного напряжения и нагрузки. Но поскольку это падение напряжения , входное напряжение должно быть выше, чем выходное напряжение. Насколько выше зависит от типа регулятора. Есть LDO (Low Drop-Out), которые все еще могут регулировать выход, если входной сигнал всего на несколько сотен мВ выше, и есть даже типы со сверхнизким падением напряжения, которым требуется всего несколько десятков мВ.

7812 — это линейный стабилизатор без LDO, что означает, что ему требуется более высокое входное напряжение. В техническом описании указано , сколько ему нужно, но вам, возможно, придется его поискать. Это снимок страницы 8:

Все параметры указаны при определенных условиях, и для выходного напряжения мы видим, что условие состоит в том, чтобы входное напряжение было минимум 14,5 В. Падение напряжения 2,5 В типично для линейного регулятора с тремя ножками. Если мы посмотрим дальше, то увидим два значения линейного регулирования; Похоже, что это лучше всего, если входное напряжение составляет не менее 16 В.

Таким образом, вы не найдете параметра «минимальное входное напряжение», но он упоминается как условие для правильной работы в определенных пределах.

Примечание о рассеивании:
Из вышесказанного может показаться, что вам лучше всего сделать входное напряжение намного выше, чем выходное 12 В, но это не так. Ток к вашей нагрузке протекает через регулятор и равен току, потребляемому входным напряжением. Таким образом, если у вас есть нагрузка 12 Вт, она потребляет 1 А. Если у вас входное напряжение 20 В, из этих 20 В будет получен тот же 1 А.Таким образом, 20 В обеспечивает 20 Вт, а нагрузка потребляет только 12 Вт. Разница в 8 Вт будет рассеиваться в регуляторе. Это много. Поэтому лучше всего поддерживать входное напряжение чуть выше минимума, чтобы предотвратить перегрев регулятора.

Сокращение потерь линейного регулятора | Электронный дизайн

Многие системы требуют быстрого отклика на переходные процессы, регулирования нагрузки и низкого
шум, создаваемый линейными регуляторами. Однако линейное регулирование неэффективно.
Большой перепад входного и выходного напряжения, вызванный значительными колебаниями входного напряжения,
снизить эффективность линейного регулятора и увеличить его рассеиваемую мощность.А
импульсный предварительный регулятор может уменьшить рассеиваемую мощность за счет минимизации напряжения
падение напряжения на регулируемом линейном регуляторе до постоянного значения 1,5 В.

При более внимательном рассмотрении установки ( см.
рисунок
), схема работает с LT1084 при немного выше его выпадения.
напряжение (падение напряжения линейного регулятора — это минимально необходимое падение напряжения
для поддержки регулирования). Чтобы свести к минимуму рассеивание мощности, линейный
был выбран регулятор. LT1084 работает как обычный регулируемый линейный
регулятор с выходным напряжением от 1 до 1.От 25 до 30 В через резистор
Р 7 . Выходное напряжение можно определить по:

В выход = 1,25 В (1 + R 7 / R 6 )

Импульсный пререгулятор используется для понижения входного напряжения до тех пор, пока
падение напряжения на LT1084 составляет 1,5 В. Предварительный регулятор состоит из LT1074.
ИС импульсного регулятора и операционный усилитель LT1006. LT1006 подключен к неинвертирующему
конфигурации и использует резисторную сеть R 4 и R 5
чтобы установить его коэффициент усиления.

Усилитель определяет падение напряжения на стабилизаторе LT1084 и подает
усиленное напряжение на вывод обратной связи LT1074. LT1074 сравнивает
напряжение на выводе обратной связи до внутреннего опорного напряжения 2,21 В, а затем
управляет рабочим циклом LT1074 до тех пор, пока два значения не станут равными.

Сеть RC (R 1 и C 2 ), подключенная к V C
штифт вместе с R 2 и C 3 обеспечивает достаточную компенсацию
для стабилизации этого контура управления.Для расчета падения напряжения (В REF )
через линейный регулятор используйте следующее уравнение:

В REF = 2,21 В × R 5 / (R 4 + R 5 )

LT1074 — это ИС понижающего (понижающего) импульсного стабилизатора, которая содержит
переключатель в дополнение к его схеме управления. В выключателе питания используется композитный
pnp как «переключатель высокого напряжения». Следовательно, когда переключатель поворачивается
на вывод V SW LT1074 подключен к входному напряжению.Пока
переключатель включен, ток течет от источника входного напряжения, через
выключатель, индуктор, регулятор LT1084 и в нагрузку.

Когда выключатель выключается, через индуктор протекает ток (L 1 )
заставляет напряжение узла V SW падать до тех пор, пока диод D 1 не станет
с прямым смещением, обеспечивая путь для тока катушки индуктивности. Когда переключатель поворачивается
снова весь цикл повторяется. Для работы регулятора LT1074
правильно, входное напряжение должно быть как минимум на 8 В выше уровня выходного напряжения.

Без предварительного регулятора (для входа 40 В и выхода 5 В при 5 А) он бы
Практически невозможно найти радиатор, достаточно большой, чтобы рассеивать тепло.
энергии для поддержания температуры перехода линейного регулятора ниже максимального значения.
Однако при использовании техники предварительного регулятора линейный регулятор будет рассеивать
всего 7,5 Вт при наихудших условиях нагрузки для всего входного напряжения
диапазон от 15 до 40 В. Даже при коротком замыкании падение 1,5 В
через LT1084 поддерживается.

Линейные и импульсные регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения являются неотъемлемой частью большинства электронных устройств. Функция регулятора напряжения заключается в обеспечении стабильного напряжения на выходе регулятора, в то время как входное напряжение может изменяться.

Статья Технический Рейтинг: 7 из 10

Регуляторы напряжения

в целом можно разделить на линейные и переключаемые.

Линейные регуляторы

Линейные регуляторы можно рассматривать как устройства с переменным сопротивлением, в которых внутреннее сопротивление изменяется для поддержания постоянного выходного напряжения.В действительности переменное сопротивление обеспечивается с помощью транзистора, управляемого контуром обратной связи усилителя.

Линейные регуляторы обычно состоят как минимум из трех контактов — входного входа, выходного контакта и контакта заземления. Внешние конденсаторы размещаются на входных и выходных клеммах, чтобы обеспечить фильтрацию и улучшить переходную реакцию на внезапные изменения нагрузки. Выходной конденсатор также необходим для стабильности цепи обратной связи регулятора напряжения.

Количество тока, протекающего через регулятор, и количество мощности, рассеиваемой в устройстве, будут влиять на выбор корпуса устройства и требования к теплоотводу. Линейные регуляторы намного менее эффективны, чем импульсные регуляторы, и поэтому расходуют больше энергии, которая рассеивается в виде тепла.

Если устройство будет рассеивать более 100 мВт, рекомендуется провести более тщательный термический анализ, учитывающий максимальную рабочую температуру и тепловое сопротивление корпуса ИС (известного как Theta-JA). Если регулятор устанавливает тета-JA на уровне 50 ° C / Вт, это означает, что сама температура IC (называемая температурой перехода) будет повышаться на 50 ° C на каждый ватт рассеиваемой мощности.

Большинство ИС рассчитаны на температуру перехода до 125 ° C. Так, например, если регулятор с тета-JA 50 ° C / Вт рассеивает 1 Вт, то максимальная температура окружающей среды, при которой он может использоваться, будет 125 ° C — 50 ° C = 75 ° C.

Линейным регуляторам требуется входное напряжение выше выходного. Минимальная разница уровней напряжения между входом и выходом называется падением напряжения. Для нормального линейного регулятора напряжения падение напряжения составляет около 2 вольт.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO) могут регулировать напряжение до менее 100 мВ.Однако их способность подавлять шум и пульсации на входном источнике питания будет значительно снижена ниже 500 мВ.

Для большинства приложений линейный стабилизатор, или, более конкретно, стабилизатор LDO, имеет больше смысла, если входное напряжение не более чем на пару вольт выше выходного напряжения. В противном случае регулятор будет тратить слишком много энергии, и более эффективный импульсный регулятор будет лучшим вариантом.

Линейные регуляторы имеют три основных преимущества. Они просты, дешевы и обеспечивают исключительно «чистые» выходы напряжения.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы преобразуют одно напряжение в другое, временно сохраняя энергию, а затем высвобождая эту накопленную энергию на выход с другим напряжением.

Термины «преобразователь постоянного тока в постоянный», импульсный источник питания (SMPS), импульсный стабилизатор и импульсный преобразователь относятся к одному и тому же. Они работают, управляя твердотельным устройством, например транзистором или диодом, которое действует как переключатель.

Переключатель прерывает прохождение тока к компоненту накопителя энергии, например конденсатору или катушке индуктивности, чтобы преобразовать одно напряжение в другое.

Существует множество типов топологий импульсных регуляторов, включая три наиболее распространенных:

Понижающие (понижающие) импульсные регуляторы

Понижающий преобразователь может понижать более высокое напряжение на входе до более низкого напряжения на выходе. Это похоже на линейный регулятор, за исключением того, что понижающий регулятор потребляет гораздо меньше энергии. Поэтому, если входное напряжение намного выше желаемого выходного напряжения, понижающий стабилизатор обычно предпочтительнее линейного регулятора.

Регуляторы переключения Boost (Step-Up)

Повышающий преобразователь способен создавать более высокое напряжение на выходе, чем на входе. Например, повышающий преобразователь можно использовать для генерации 5 В или 12 В постоянного тока от одной литий-ионной батареи 3,7 В постоянного тока.

Понижающие / повышающие (понижающие / повышающие) регуляторы переключения

Понижающий / повышающий преобразователь, как вы могли догадаться, способен выдавать фиксированное выходное напряжение из входного напряжения, которое может изменяться выше и ниже выходного напряжения.Этот тип регулятора напряжения очень полезен в оборудовании с батарейным питанием, где входное напряжение со временем уменьшается.

Самая простая топология — это просто схема понижающего преобразователя, приведенная выше, за которой следует схема повышающего преобразователя. Два индуктора соединены последовательно, поэтому их можно объединить в один индуктор.

В этом уроке я проектирую печатную плату, используя простой линейный регулятор, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату, используя более сложный импульсный стабилизатор.

Сводка общих спецификаций регуляторов напряжения

Независимо от того, является ли регулятор напряжения линейным или импульсным, разработчикам необходимо базовое понимание параметров, характеризующих рабочие характеристики регулятора.

Выходное напряжение: Выходное напряжение может быть фиксированным или регулируемым. Если фиксировано, напряжение устанавливается внутри устройства, и вы приобретаете конкретный номер детали для требуемого выходного напряжения.

Если регулятор регулируемого типа, напряжение обычно устанавливается делителем напряжения, состоящим из двух резисторов. Это дает некоторую гибкость, но за счет дополнительных компонентов.

Входное напряжение: Необходимо строго соблюдать указанные минимальное и максимальное входное напряжение. Они просто не будут работать при напряжении ниже минимального и будут повреждены, если будут работать при напряжении выше максимального.

Токовый выход: Максимальный ток, который может обеспечить регулятор напряжения, ограничен и обычно определяется пропускной способностью внутреннего силового транзистора. Все решения для регуляторов IC включают в себя встроенную схему ограничения тока для предотвращения повреждений.

Выходная пульсация или коэффициент подавления источника питания (PSRR): Выходная пульсация относится к небольшим колебаниям выходного напряжения. Количество пульсаций выходного напряжения очень важно учитывать, поскольку многие типы цепей будут чувствительны к любому шуму на их входном питании.

Линейные регуляторы подавляют входную пульсацию без добавления дополнительной пульсации. Их способность подавлять пульсации определяется коэффициентом отклонения источника питания (PSRR).Чем выше PSRR, тем лучше линейный регулятор подавляет любые пульсации входного напряжения.

С другой стороны, импульсные регуляторы

создают пульсации на выходе по своей природе переключения. Количество пульсаций от переключающего преобразователя можно уменьшить за счет фильтрации и тщательного выбора компонентов.

Обычный метод проектирования заключается в использовании импульсного регулятора для понижения напряжения питания с минимальным рассеянием мощности, а затем линейного регулятора для устранения любых пульсаций.

Многие линейные стабилизаторы с низким уровнем шума и высоким значением PSRR имеют дополнительный вывод, обычно называемый выводом NR или выводом шумоподавления. Размещение конденсатора емкостью около 10 нФ на этом контакте относительно земли помогает отфильтровать шум и пульсации на внутреннем опорном напряжении и, следовательно, на выходном напряжении.

Шум: Многие электронные компоненты, такие как резисторы и транзисторы, также производят фундаментальный физический шум, который обычно путают с пульсацией. Шум будет отображаться как случайные колебания выходного напряжения по сравнению с пульсациями, которые будут отображаться в виде небольшой периодической формы волны.Хотя это и не связано с пульсацией, те же методы, которые уменьшают пульсации на выходе, обычно также уменьшают шум — в основном, за счет использования шумоподавляющего конденсатора.

Регулировка нагрузки: Регулировка нагрузки относится к способности регулятора поддерживать постоянное выходное напряжение при изменении тока нагрузки. Эта спецификация часто приводится в технических характеристиках устройства в виде графика зависимости выходного напряжения от тока нагрузки.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF. 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Переходный процесс нагрузки: Это мера того, как выходное напряжение реагирует на внезапное скачкообразное изменение тока нагрузки. Обычно имеет место небольшой выброс или недостаточный выброс выходного напряжения, поскольку схема регулятора пытается восстановить и обеспечить стабильное выходное напряжение.

Линейное регулирование: Изменения входного напряжения регулятора могут вызвать изменения выходного напряжения, и линейное регулирование является мерой этого изменения.

Line Transient: Это мера того, как выходное напряжение реагирует на внезапное скачкообразное изменение входного напряжения.Как и в случае переходного процесса нагрузки, будет небольшое перерегулирование или занижение выходного напряжения, поскольку контур обратной связи регулятора реагирует на резкое изменение. Регуляторы с высокими характеристиками PSRR (т. Е. С низким уровнем пульсаций на выходе) обычно обладают лучшими характеристиками переходных процессов в линии.

Падение напряжения: Падение напряжения для классических линейных регуляторов, таких как серии LM317 или LM78xx, составляет около 2 вольт. Это означает, что для работы регулятора входное напряжение должно быть как минимум на 2 вольта выше выходного напряжения.

Регуляторы

с малым падением напряжения (LDO) могут работать с гораздо меньшей разницей входного и выходного напряжения. Например, семейство стабилизаторов с малым падением напряжения TPS732 имеет диапазон входного напряжения от 1,7 до 5,5 вольт и отпускаемое напряжение 40 мВ при 250 мА.

КПД: КПД — это мера того, сколько мощности расходуется регулятором впустую. Как упоминалось ранее, линейный регулятор потребляет намного больше энергии, чем импульсный регулятор. Это означает, что линейный регулятор имеет гораздо более низкий КПД.Эффективность можно рассчитать, разделив выходную мощность на входную.

Таким образом, если выходная мощность такая же, как входная, то КПД равен 100%, и регулятор не тратит впустую энергию. Это идеальный, но недостижимый сценарий. Большинство импульсных регуляторов имеют КПД 80-90%.

КПД линейного регулятора зависит от отношения входного напряжения к выходному. Это связано с тем, что для линейного регулятора входной ток всегда практически идентичен выходному току.Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, токи в уравнении эффективности компенсируются, оставляя только напряжения. Это означает, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем хуже эффективность линейного регулятора.

Так, например, для линейного регулятора с входным напряжением 5 В постоянного тока и выходным напряжением 3,3 В постоянного тока эффективность составляет:

КПД = 3,3 В постоянного тока / 5 В постоянного тока = 66%

Но если входное напряжение увеличивается до 12 В постоянного тока, эффективность падает до

.

КПД = 3.3 В постоянного тока / 12 В постоянного тока = 27,5%

, что означает, что 72,5% мощности теряется линейным регулятором!

Основным преимуществом стабилизатора с малым падением напряжения является то, что он обеспечивает выходное напряжение, очень близкое к входному, что означает, что эффективность регулятора намного выше. Например, при генерации выходного напряжения 3,3 В постоянного тока от литий-ионной батареи 3,7 В постоянного тока требуется LDO с падением напряжения менее 400 мВ. При этих напряжениях КПД составляет 3,3 В постоянного тока / 3,7 В постоянного тока = 89%, что сопоставимо с высокоэффективным понижающим стабилизатором.

В отличие от линейного регулятора, идеальный импульсный регулятор будет иметь КПД 100%, что означает, что входная мощность равна выходной мощности. Это означает, что входной ток никогда не будет таким же, как выходной. Фактически, входной ток всегда будет меньше, чем выходной ток для понижающего регулятора, и всегда будет выше, чем выходной ток для повышающего регулятора.

Выходной конденсатор: Размер выходного конденсатора имеет решающее значение как для линейных, так и для импульсных регуляторов, поэтому обязательно следуйте рекомендациям в техническом описании.В большинстве случаев керамический конденсатор (с тепловым рейтингом X7R или X5R) является лучшим выбором. Керамические конденсаторы имеют очень низкое паразитное сопротивление (называемое эквивалентным последовательным сопротивлением или ESR), которое обычно улучшает переходную характеристику регулятора. Однако будьте осторожны, потому что некоторые регуляторы требуют использования танталовых конденсаторов с более высоким ESR для стабилизации контура управления с обратной связью.

Электромагнитные помехи (EMI)

Одной из проблем при проектировании импульсных источников питания является возможность электромагнитных помех (EMI).

Переключающее действие активного устройства, которое может быть на частотах от 100 килогерц до нескольких мегагерц, может генерировать широкий спектр излучения. Эти излучения могут проводиться и передаваться в близлежащее оборудование, вызывая вредные помехи или даже собственные помехи.

Имейте в виду, что компоновка печатной платы для импульсного стабилизатора очень важна, гораздо в большей степени, чем для линейного регулятора. Поэтому обязательно следуйте рекомендациям по компоновке в таблице данных.Если в техническом описании выбранного вами импульсного регулятора нет рекомендаций по компоновке, я настоятельно рекомендую выбрать другой регулятор.

Заключение

Когда энергоэффективность не является проблемой или когда входное напряжение лишь немного выше выходного напряжения, лучшим выбором обычно является линейный стабилизатор. Линейные регуляторы обычно дешевле, менее сложны и требуют меньшего количества компонентов. Если требуется действительно чистое выходное напряжение без пульсаций, то линейный стабилизатор также является лучшим выбором.

С другой стороны, если ключевым моментом является энергоэффективность или входное напряжение намного выше, чем желаемое выходное напряжение, то понижающий импульсный преобразователь является лучшим выбором. Если требуется выходное напряжение выше входного, выбор прост — только повышающий стабилизатор может выполнить этот трюк.

Как и во всех аспектах проектирования, между различными решениями всегда приходится идти на компромисс. Во многих случаях лучшим решением является импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.Таким образом, вы получаете лучшее из обоих миров: эффективность и сверхчистое выходное напряжение.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатный PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который вам может понравиться:

Схема

, работа и ее применение

В настоящее время размеры современных электронных компонентов и устройств сокращаются.Тем не менее, эффективность батареи очень сильно меняется, поэтому это фактор, позволяющий раздвинуть пределы систем управления питанием. В производстве полупроводников технический прогресс привел к созданию архитектуры System on Chip (SoC), где такие подсистемы, как аналоговая, цифровая и RF, включены в конкретный кремниевый кристалл, что означает, что разные системные блоки используют разные источники питания. В системе управления питанием используются различные цепи питания, такие как преобразователь постоянного тока в постоянный, линейный регулятор напряжения, импульсный стабилизатор и стабилизатор с малым падением напряжения или LDO.В этой статье обсуждается обзор регуляторов с низким отсевом.

Что такое регулятор с малым падением напряжения?

Термин LDO означает «стабилизатор с малым падением напряжения» и представляет собой недорогой и простой регулятор напряжения. Основная функция этого регулятора — получение регулируемого напряжения включения / выключения от высокого входного напряжения.
Главной особенностью этого регулятора является его способность обеспечивать чрезвычайно низкое падение напряжения на нем всякий раз, когда подается стабилизированное напряжение между выходами. Таким образом, это позволяет стабилизатору использовать в приложениях с критически важными батареями, где входное напряжение батареи близко к необходимому регулируемому напряжению включения / выключения.

Регулятор напряжения с малым падением напряжения

Стабилизатор напряжения с малым падением напряжения использует переменный вход для обеспечения стабильного, постоянно регулируемого малошумящего постоянного напряжения постоянного тока. Это линейный регулятор напряжения, который включает небольшое падение напряжения на входе, а также на выходе, который работает, даже когда напряжение o / p очень близко к напряжению i / p, в отличие от линейного регулятора напряжения, которому требуется огромное падение напряжения. между входом и выходом для правильной работы. По сравнению с другими регуляторами напряжения, такими как линейные, этот регулятор напряжения не имеет шума переключения и имеет меньший размер устройства.

Основные функции регулятора напряжения с малым падением напряжения: он регулирует подачу входного напряжения в сторону требуемого напряжения по всей нагрузке. Следующая функция — подача напряжения o / p с чрезвычайно низким уровнем шума при наличии шума в источнике питания i / p. Итак, наиболее часто используемые регуляторы LDO — это AMS1117, RT9193 и MIC29302.

Краткое примечание по линейным регуляторам напряжения

Внутрисхемная конструкция, используются различные типы линейных регуляторов напряжения, например, 7805, иначе 7812.Это один из видов схемы или устройства с изменяемым входным напряжением, а также стабильным, постоянно регулируемым постоянным напряжением o / p с низким уровнем шума.

Схема линейного регулятора напряжения

Стабильное выходное напряжение регулятора является результатом непрерывного изменения его внутреннего сопротивления по сравнению с изменениями в сопротивлении нагрузки.

Выходное напряжение простого регулятора постоянного напряжения может быть задано с помощью следующего уравнения:

Vout = V IN XR НАГРУЗКА / R НАГРУЗКА + R IN

V IN X ( 1/1 + R IN / R LOAD )

Если какая-либо нагрузка отсутствует, то напряжение o / p самое высокое и эквивалентно i / p на регуляторе.Когда присутствует нагрузка, напряжение o / p будет низким по сравнению с наивысшим достижимым значением. Таким образом, основное несходство между максимальным выходным напряжением и выходным напряжением через нагрузку известно как ошибка выходного напряжения, которая обозначается через EVO.

Обычно эта ошибка выходного напряжения обозначается как процентное несоответствие между наивысшим выходным напряжением и выходным напряжением через нагрузку.

E VO = (V OUT-MAX — V OUT-LOAD / V OUT-MAX ) X 100

Процент ошибки с точки зрения i / p, а также нагрузки сопротивления, может быть задано как

E VO = R IN / R IN + R НАГРУЗКА

Эта ошибка должна быть уменьшена, поэтому обратная связь необходима.Таким образом, цепь обратной связи используется для обнаружения изменений, происходящих в нагрузке, и регулирует изменяемое внутреннее сопротивление, чтобы отношение внутреннего сопротивления к сопротивлению нагрузки оставалось постоянным.

Теория регулятора с малым падением напряжения

LDO — это стабилизатор с малым падением напряжения, и он может работать с низкими колебаниями потенциала между входом и выходом. Иногда его называют линейным регулятором с низкими потерями или линейным регулятором с насыщением. Как правило, самое низкое напряжение, при котором стабилизатор напряжения может работать стабильно, составляет менее 1 В.

Падение напряжения

В линейном регуляторе транзистор расположен между VIN и VO, и наименьшая разность потенциалов, необходимая для обеспечения постоянной работы транзистора, известна как падение напряжения. Как только разница напряжений между входом и выходом падает ниже напряжения выпадения, транзистор не может поддерживать постоянную работу, и напряжение переключения падает.

Таким образом, как для регуляторов, таких как линейные регуляторы, так и для регуляторов с малым падением напряжения, можно установить минимально необходимое входное напряжение для обеспечения процесса.В этом случае VO + Dropout Voltage — это минимальное рабочее напряжение. Как только напряжение i / p будет ниже наименьшего рабочего напряжения, напряжение o / p не будет постоянным.

Структура LDO

На рисунке ниже показана базовая блок-схема LDO. Основными компонентами LDO являются опорное напряжение, дифференциальный усилитель (усилитель ошибки) и элемент прохода (полевой транзистор). Блок-схема регулятора напряжения с малым падением напряжения

Блок-схема LDO показана ниже, и основными компонентами, используемыми в ней, являются усилитель ошибки (дифференциальный усилитель), опорное напряжение и полевой транзистор (полевой транзистор).

Положительный вход дифференциального усилителя проверяет разделение выходного сигнала, измеренного через долю резисторов, таких как R1 и R2, тогда как i / p на отрицательном выводе усилителя может быть получено от стабильного опорного напряжения.

Работа регулятора с малым падением напряжения

Регулятор LDO работает аналогично обычному линейному регулятору напряжения, но включает в себя три основных компонента, таких как проходной элемент, источник опорного напряжения и усилитель ошибки. Обычно проходным элементом является полевой транзистор с P-каналом и N-каналом, однако его также называют PNP или NPN.На следующей схеме LDO входное напряжение подается на проходной элемент, такой как N-канальный полевой транзистор.

Этот полевой транзистор может работать в линейной области, чтобы снизить входное напряжение до необходимого выходного напряжения.

Усилитель ошибки или дифференциальный усилитель определяет выходное напряжение, сравнивая его с опорным напряжением. Таким образом, этот тип усилителя модифицирует вывод затвора полевого транзистора в сторону подходящего рабочего конца, чтобы убедиться, что o / p находится на точном напряжении.При изменении входного напряжения дифференциальный усилитель заменяет полевой транзистор, чтобы поддерживать стабильное выходное напряжение. В установившейся рабочей среде такой регулятор работает как простой резистор.

Существуют некоторые виды регуляторов LDO в фиксированных, а также изменяемых версиях напряжения o / p для регулирования напряжения o / p в зависимости от необходимости. Эти регуляторы также включают вывод включения, используемый для управления регулятором, чтобы помочь разработчикам управлять регулятором, чтобы предотвратить использование батареи, когда она не используется.

Элементы регулятора LDO

К основным элементам регулятора с малым падением напряжения в основном относятся следующие.

Опорное напряжение

В любом регуляторе напряжения опорное напряжение является начальной точкой, потому что на нем находится рабочий конец дифференциального усилителя. Как правило, можно использовать источник опорного напряжения с запрещенной зоной, поскольку он позволяет работать при низком напряжении.

Дифференциальный усилитель / усилитель ошибки

Основным требованием к конструкции усилителя ошибки является то, чтобы он потреблял минимально возможный ток.Выходное сопротивление усилителя должно быть как можно меньшим, поскольку емкость затвора проходного транзистора будет большой.

Напряжение o / p, которое сбалансировано через сеть делителя напряжения, является одним входом усилителя ошибки, тогда как другой вход может быть опорным напряжением. Таким образом, напротив, этот усилитель регулирует сопротивление проходного элемента.

Обратная связь

Обратная связь по резистивному напряжению делителя позволяет уменьшить напряжение o / p и позволяет оценивать его через опорное напряжение с помощью дифференциального усилителя.

Элемент прохода

В LDO элемент прохода отвечает за передачу тока от входа к нагрузке и управляется через дифференциальный усилитель в контуре обратной связи. Как правило, полевые МОП-транзисторы используются как проходные элементы.

Выходной конденсатор

В LDO это важный компонент, потому что он гарантирует, что поток тока может быть доставлен мгновенно к нагрузке во время переходных процессов нагрузки, пока дифференциальный усилитель не будет готов.

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсатора чрезвычайно важно, поскольку оно останавливает прохождение тока от конденсатора к нагрузке.Следовательно, для конденсатора (1 мкФ) с эквивалентным диапазоном последовательного сопротивления от 10 мОм до 300 мОм возможными типами конденсаторов являются керамические, полимерно-электролитические и танталовые с низким ESR.

Параметры LDO

Различные параметры LDO обсуждаются ниже.

Ток покоя

Покой можно определить как состояние, иначе — фазу бездействия. Таким образом, этот ток может протекать по всей системе в режиме ожидания, когда загорается, в противном случае нагрузка не будет подключена.

Оба тока, такие как покой и выключение, — разные термины. Ток покоя — это ток, протекающий через систему, когда светильник, в противном случае нагрузка не подключена, тогда как ток отключения — это ток, потребляемый после деактивации устройства, однако батарея по-прежнему связана с устройством.

PSRR (Коэффициент отклонения источника питания)

Коэффициент отклонения источника питания (PSRR) можно определить как способность LDO отклонять элементы переменного тока, такие как пульсации напряжения.PSRR можно выразить следующей формулой:

PSRR (дБ) = 20 log (Vripple (in) / Vripple (out))

Регулировка нагрузки

Этот тип регулирования можно определить как способность цепи для поддержания определенного выходного напряжения ниже изменяющихся условий нагрузки. Таким образом, это регулирование нагрузки может быть выражено как

Регулировка нагрузки = ∆Vout / ∆Iout

Регулировка линии

Регулировка линии может быть определена как способность схемы поддерживать определенное выходное напряжение путем изменения входного напряжения.Это можно выразить следующим образом.

Регулировка нагрузки = ∆Vout / ∆Vin

Переходная характеристика

Переходная характеристика может быть определена как наивысшая допустимая разница напряжения между выходами для скачкообразного изменения тока нагрузки. Это также можно назвать переходной характеристикой линии. Это функция значения выходного конденсатора (Cout), ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) конденсатора o / p, Cb (байпасный конденсатор) и (Iout, max) наибольший ток нагрузки. Наибольшую разницу в переходном напряжении можно выразить следующим образом.

∆Vtr, max = (Iout, max / Cout + Cb) ∆t1 + ∆VESR

Характеристики LDO

Основные характеристики LDO в основном включают следующее.

  • Блокировка пониженного напряжения
  • Ограничение тока
  • TSD (тепловое отключение)
  • Выходной разряд

Преимущества и недостатки

LDO-стабилизатор или стабилизатор с малым падением напряжения — это линейный регулятор постоянного напряжения. Этот тип регулятора используется для регулирования напряжения o / p даже тогда, когда напряжение питания очень близко к напряжению o / p.

По сравнению с регуляторами постоянного тока в постоянный, этот тип регулятора имеет много преимуществ, таких как отсутствие шума переключения, небольшой размер устройства и большая простота конструкции. Недостатком этого регулятора является, в отличие от импульсных регуляторов, линейные регуляторы постоянного тока должны рассеивать мощность через регулирующее устройство для управления выходным напряжением.

Приложения

К основным приложениям LDO относятся следующие.

  • Сотовые телефоны
  • Линейные блоки питания с высокой эффективностью
  • Карманные компьютеры, портативные и портативные компьютеры
  • Модули постоянного / постоянного тока и пострегулятор SMPS
  • Оборудование с батарейным питанием
  • Персональная электроника или бытовая электроника
  • VPP Регулирование или переключение и PCMCIA VCC
  • LDO, такие как Low-Noise & High-PSRR, используются для беспроводной и проводной связи.
  • Маломощные и малогабаритные типы используются для портативного оборудования.
  • Стойкость к высоковольтному оборудованию для автомобилей и промышленности.
  • Мощные LDO-стабилизаторы используются для цифрового ядра питания.

Итак, это обзор регулятора напряжения с малым падением напряжения или LDO. В системе управления питанием это самый важный компонент, особенно устройства, работающие от батареи. Эти регуляторы могут выдавать несколько уровней напряжения через стабильный выходной сигнал.Выходное напряжение этого регулятора не зависит от импеданса нагрузки, температуры и изменений входных напряжений. Это линейный регулятор напряжения, который работает при крайне низком разнице потенциалов на входе и выходе. Вот вам вопрос, какие типы регуляторов напряжения доступны на рынке?

Что такое падение напряжения — Sunpower UK

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это наименьшая разница между входным и выходным напряжением регулятора, которая требуется для поддержания регулирования и позволяет регулятору обеспечивать номинальное напряжение и ток.Для повышения эффективности и минимального рассеивания тепла важно иметь низкое падение напряжения.

Для линейных регуляторов напряжения требуются входные напряжения, превышающие номинальное выходное напряжение. По мере того, как входное напряжение уменьшается до желаемого выходного напряжения, это приводит к состоянию недостаточного напряжения, которое приводит к отключению регулятора и выдаче нерегулируемого выходного сигнала.

В качестве примера рассмотрим регулятор 5 В с падающим напряжением 2 В, чтобы он давал регулируемый выход, входное напряжение должно быть как минимум равным выходному напряжению (5 В) плюс падение напряжения (2), которое равно 7 В, любое входное напряжение ниже 7 В приведет к нерегулируемому выходному напряжению.

Линейные регуляторы имеют гораздо большие тепловые потери и менее эффективны из-за больших падений напряжения. Избыточное напряжение обычно падает на регулятор и рассеивается в виде тепла. С другой стороны, импульсные регуляторы более эффективны, поскольку они обеспечивают питание нагрузки путем быстрого включения и выключения.

В процессах проектирования падение напряжения имеет решающее значение, и важно соблюдать рекомендованное производителем напряжение падения, указанное в технических характеристиках. Это позволяет выбрать правильное входное напряжение и избежать таких ситуаций, как низкий входной сигнал, при котором регулятор не сможет обеспечить номинальное напряжение, или слишком высокий входной сигнал, приводящий к слишком большому рассеиванию тепла и, возможно, разрушению регулятора.

В практических приложениях считается, что падение напряжения достигается, когда выходное напряжение падает ниже расчетного значения на 100 мВ. На падение напряжения иногда влияют температура перехода и ток нагрузки, и производители обычно указывают диапазон тока нагрузки и рабочую температуру, в которых возможно падение напряжения.

Падение напряжения в линейных регуляторах зависит от нагрузки и выше при высоких нагрузках, поскольку большее напряжение падает на внутреннее сопротивление схемы регулятора.Однако стабилизаторы с малым падением напряжения не имеют этой проблемы и поддерживают номинальное выходное напряжение в широком диапазоне токов нагрузки и входного напряжения, в дополнение к низкому падению напряжения с типичными значениями 80 мВ при 2А.

Более высокая эффективность достигается с помощью LDO, которые имеют небольшие падения напряжения и могут обеспечивать стабильное напряжение независимо от нагрузки и колебаний линии, изменений температуры и времени.

LM317 источник постоянного тока | LEDnique

Источник постоянного тока LM317.

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 может использоваться для создания простого источника постоянного тока. Этому устройству более сорока лет, но он до сих пор пользуется большой популярностью у новичков благодаря низкой стоимости, доступности и тысячам практических приложений. Лист данных LM317.

Постоянный ток

LM317 регулирует выходное напряжение до тех пор, пока оно не станет на 1,25 В выше, чем напряжение на регулировочном штифте. Для источника постоянного тока нам просто нужно добавить резистор, чтобы сбросить 1.25 В при требуемом токе.

LM317 может выдерживать токи до 1,5 А, но будьте осторожны, чтобы выполнить некоторые расчеты рассеиваемой мощности и использовать радиатор, если мощность превышает один или два ватта. (См. «Повышение температуры» ниже.)

Падение напряжения и запас

Для того, чтобы LM317 мог правильно регулировать, он должен иметь соответствующее напряжение питания, чтобы учесть сумму падений напряжения в цепи. Это:

  • Минимальное падение напряжения на самом регуляторе.Это указано в таблице как разница между входным и выходным напряжением, \ (V_I — V_O \) = 3 В.
  • Падение напряжения на R1. Это всегда 1,25 В.
  • Падение напряжения на нагрузке. Для светодиодов это будет \ (V_f \ times n \), где \ (V_f \) — прямое падение напряжения каждого светодиода, а \ (n \) — количество последовательных светодиодов.

Объяснение «запаса по напряжению»

Функциональная блок-схема LM317.

  1. Генератор опорного тока \ (I_ {adj} \) подает от 50 до 100 мкА через 1.Опорное напряжение 25 В.
  2. Встроенный стабилитрон означает, что входы операционного усилителя не будут выравниваться до тех пор, пока напряжение на выходе не станет на 1,25 В выше регулирующего контакта.
  3. Если выходное напряжение низкое, то входное напряжение инвертирующего операционного усилителя упадет ниже напряжения неинвертирующего входа, а выходное напряжение операционного усилителя возрастет.
  4. Когда (3) поднимается, транзистор Дарлингтона включается…
  5. … включение второго транзистора. Расположение Дарлингтона даст примерно 2 × 0,7 = 1.4 В падения напряжения между входом и выходом из-за прямого напряжения двух переходов база-эмиттер.
  6. Наконец, внутренний резистор считывания тока будет учитывать большую часть оставшегося падения напряжения. (Операционному усилителю может потребоваться чуть больше 4, 5 и 6.)

Пример расчета

Рассчитайте значение R1 для подачи 100 мА на 5 последовательно соединенных синих светодиодов с \ (V_f \) = 3,1 В. Схема будет запитана от источника питания 24 В.

Сначала резистор: \ (R = \ frac {V_ {REF}} {I} = \ frac {1.25} {0,1} = 12,5 \ \ Omega \).

Теперь проверьте необходимое входное напряжение:

\ (V_ {IN \ min} = 3 + 1,25 + 3,1 \ times 5 = 19,75 \ \ mathrm V \) минимум. Наше питание 24 В выше этого, так что все в порядке.

Нам нужно сделать еще одну вещь: вычислить мощность, рассеиваемую в LM317. Это будет напряжение на LM317, умноженное на ток:

\ (P = (V_ {IN} — V_ {OUT}) I = (24 — 19,75) \ times 0,1 = 4,25 \ times 0,1 = 0,425 \ \ mathrm {W} \)

Повышение температуры

Тепловая информация LM317.

Мы воспользуемся простым подходом и воспользуемся параметром \ (R _ {\ theta (JA)} \) LM317, параметром теплового сопротивления перехода к окружающей среде (и будем злоупотреблять им, как об этом говорится в отчете TI Application Report SPRA953C). Для пакета KCT TO-220 это 37,9 ° C / Вт. Это приводит к повышению температуры в \ (\) 37,9 \ раз 0,425 = 16,1 ° C. Даже при достаточно высоких температурах окружающей среды температура перехода не будет приближаться к максимуму 125 ° C.

А Бесконденсаторный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения и быстрым переходным процессом

Аннотация

Управление питанием играет все более важную роль в современной электронной промышленности.Для приложений с батарейным питанием и портативных устройств требуются методы управления питанием для увеличения срока службы.
срок службы батареи и, следовательно, срок службы устройства. Большинство систем включают
несколько регуляторов напряжения, которые питают различные подсистемы и обеспечивают изоляцию между ними
подсистемы. Стабилизаторы напряжения с малым падением напряжения (LDO) обычно используются для подачи низкого напряжения,
аналоговая схема с низким уровнем шума. Каждому стабилизатору LDO требуется большой внешний конденсатор в диапазоне
несколько микрофарад, чтобы выполнить.Эти внешние конденсаторы занимают ценное место на плате,
увеличить количество выводов IC и запретить решения «система на кристалле» (SoC).
Представленное исследование предлагает решение существующего громоздкого внешнего конденсатора LDO.
стабилизаторы напряжения с безконденсаторной архитектурой LDO. Большой внешний конденсатор был
полностью удален и заменен разумным внутренним выходным конденсатором 100 пФ, что позволяет
для большей интеграции системы питания для приложений SoC. Новая схема компенсации
представлен, который обеспечивает как быструю переходную характеристику, так и стабильность переменного тока во всем диапазоне от 0 мА до
Ток нагрузки 50 мА.Бесконденсаторный стабилизатор напряжения LDO 50 мА, 2,8 В был изготовлен в
Технология TSMC 0,35 мкм CMOS, потребляющая всего 65 мкА тока заземления с отключением
напряжение 200мВ.
Результаты экспериментов показывают, что предлагаемый безконденсаторный стабилизатор напряжения LDO превосходит
текущие опубликованные работы как по переходным характеристикам, так и по стабильности переменного тока. Архитектура также
менее чувствителен к изменению процесса и условиям нагрузки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.