Бестрансформаторный источник питания. схема и расчет

Разновидности блоков питания

Применение нашли несколько типов инверторов, которые отличаются схемой построения:

бестрансформаторные;
трансформаторные.

Первые отличаются тем, что импульсная последовательность поступает непосредственно на выходной выпрямитель и сглаживающий фильтр устройства. Такая схема имеет минимум комплектующих. Простой инвертор включает в себя специализированную интегральную микросхему — широтно-импульсный генератор.

Из недостатков бестрансформаторных устройств главным является то, что они не имеют гальванической развязки с питающей сетью и могут представлять опасность удара электрическим током. Также они обычно имеют небольшую мощность и выдают только 1 значение выходного напряжения.

Более распространены трансформаторные устройства, в которых высокочастотная последовательность импульсов поступает на первичную обмотку трансформатора. Вторичных обмоток может быть сколько угодно много, что позволяет формировать несколько выходных напряжений. Каждая вторичная обмотка нагружена на собственный выпрямитель и сглаживающий фильтр.

Мощный импульсный блок питания любого компьютера построен по такой схеме, которая имеет высокую надежность и безопасность. Для сигнала обратной связи здесь используется напряжение 5 или 12 Вольт, поскольку эти значения требуют максимально точной стабилизации.

Использование трансформаторов для преобразования напряжения высокой частоты (десятки килогерц вместо 50 Гц) позволило многократно снизить их габариты и массу и использовать в качестве материала сердечника (магнитопровода) не электротехническое железо, а ферромагнитные материалы с высокой коэрцитивной силой.

На основе широтно-импульсной модуляции построены также преобразователи постоянного тока. Без использования инверторных схем преобразование было связано с большими трудностями.

Какие бывают виды и где применяются

Разделить импульсники можно по разным признакам. По выходному напряжению они делятся на:

однополярные с одним уровнем напряжения;
ондополярные с несколькими уровнями напряжения;
двухполярные.

Эти типы можно комбинировать как угодно – принципиальных ограничений нет. Можно создать блок питания, например, с несколькими однополярными напряжениями (+5 В, +24 В) и с двуполярным (±12 В), или с двумя двуполярными выходами (±12 В, ±5 В). Все зависит от области применения.

Более интересной является информация о типе стабилизации. Здесь ИИП можно разделить на категории:

Нестабилизированные источники. У них выходное напряжение зависит от нагрузки. Могут быть применены для питания оконечных устройств аудиоаппаратуры (усилители и т.п.).
Стабилизированные источники. У таких устройств от нагрузки могут не зависеть напряжение, ток или и то, и другое. Источники со стабилизированным напряжением используются, например, в качестве БП для компьютеров и серверов, или для заряжания кислотно-свинцовых аккумуляторов. Стабилизированный ток подойдет для зарядных устройств для других типов АКБ.
Регулируемые источники. У них уровень выходного напряжения и тока можно выставлять в определенных пределах в зависимости от потребности. Такие устройства используются в качестве лабораторных источников питания.Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока

Описать все области использования импульсников невозможно. Они применяются там, где надо получить большой ток от легкого и компактного источника.

Также можно разделить ИИП по схемотехнике:

с импульсным трансформатором;
с накопительной индуктивностью.

В схемотехнику можно углубляться и дальше и классифицировать БП по другим критериям, но это принципиального значения не имеет.

Качество компонентов

В реальности производитель очень важен. Всегда старайтесь покупать стабилизаторы, да и любые детали от крупных производителей и у проверенных поставщиков. Я лично предпочитаю STMicroelectronics. Их отличает эмблема ST в углу.

Ноунейм стабилизаторы или производства дедушки чаньханьбздюня очень часто имеют значительный разброс значений выходного напряжения от изделия к изделию. На практике встречалось, что стабилизатор 7805, который должен давать 5 вольт выдавал 4.63, либо же некоторые образцы давали до 5.2 вольта.

Ладно бы это, напряжение то он держит постоянным, но проблема еще и в том, что в несколько раз сильнее выбросы, фон и больше потребление самого стабилизатора. Думаю вы поняли.

Как работает ИБП

Итак, импульсный блок питания APW7 работает по следующему принципу:

Схема защиты от превышения напряжения и короткого замыкания. Схема состоит из варистора и предохранителя в термоусадочной трубке. При превышении напряжения свыше 350 V срабатывает варистор (пробивается), предохранитель перегорает, защищая плату ИБП от повышенного напряжения. В таком случае, ремонт состоит из замены предохранителя.
Следующий блок – это схема сетевого фильтра. В нее входит конденсатор два дросселя, еще один конденсатор и ряд блокировочных конденсаторов предназначенных для устранения сетевых помех и выбросов помех от блока питания в сеть. При незначительных скачках напряжения дроссель старается увеличить свое магнитное поле, в результате этого все повышенное напряжение поступающее из сети скачкообразно гасится на нем. Конденсаторы сглаживают выбросы от работы импульсного преобразователя и препятствуют проникновению в сеть.
После сетевого фильтра стоят терморезисторы с отрицательным сопротивлением (NTC), которые работают на уменьшение сопротивления при нагреве. Это необходимо для ограничения тока через диодный мост в первоначальный момент зарядки конденсаторов сглаживающего фильтра, стоящих после диодного моста.
Затем идет выпрямительный диодный мост, на нем получаем из переменного постоянное напряжение. Это напряжение на начальном этапе сглаживается фильтрующими конденсаторами большой емкости 470 мкФ на 450 V каждый. В этот момент времени на конденсаторах появляется напряжение порядка 315 V.
Так как у ИБП кроме активной мощности существует реактивная, что отрицательно сказывается для работы. Конструктивно это устраняется за счет схемы PFC (Power Factor Correction) – Коррекция фактора мощности. В данном ИБП она сконструирована на задающей микросхеме импульсов и полевого транзистора. Перед транзистором установлен мощный дроссель высокой индуктивности. В результате работы данной схемы, напряжение на конденсаторах фильтра возрастает до 390 Вольт и оно теперь является основным для питания схем преобразователя постоянного тока.
Для работы ШИМ контроллера необходимо использовать постоянное напряжение +12 Вольт. Это напряжение формируется на вспомогательном трансформаторе и выпрямляется диодами. Также данное напряжение необходимо для питания системы охлаждения (вентилятора).
От 12 Вольт вспомогательного источника питается схема ШИМ-контроллера, которая формирует импульсы для преобразователя постоянного тока, состоящего из силового трансформатора и двух полевых транзисторов. Импульсы подаются от ШИМ контроллера на задающий генератор. А уже с задающего генератора импульсы поступают на затворы транзисторов которые управляют силовым трансформатором.
Импульсное напряжение полученное на вторичной обмотке трансформатора , за счет работы однотактного прямого преобразователя, поступает на схему синхронного выпрямителя. Где напряжение сглаживается синхронным фильтром построенным на конденсаторах и поступает на выходные клеммы для питания хешплат. Обратная связь и стабилизация напряжения осуществляется через схему ШИМ контроллера.
Синхронный выпрямитель управляется от схемы формирователя постоянного тока.

Основные способы понижения

Например, «ходовой» трансформатор частоты 50 Гц с относительно небольшой мощностью 200 Вт, выполненный на трансформаторном железе, весит более 1 килограмма и стоит от 9–18 $. Это не только делает блок питания громоздким, но и значительно удорожает стоимость девайса.

На трансформаторах реализована классическая схема понижения и последующего преобразования переменного напряжения (АС) в постоянное (DС) по цепи «трансформатор → выпрямитель → стабилизатор».

Существует более сложная схема построения «выпрямитель → импульсный генератор → трансформатор → выпрямитель → стабилизатор» импульсного блока питания, обладающая меньшими габаритами.

Преимуществом приведенных схем является гальваническая развязка. При замыкании цепи нагрузки на «ноль» она предотвращает выход из строя аппаратуры и снижает опасность поражения человека электрическим током.

Однако самыми миниатюрными источниками питания 12 В являются бестрансформаторные блоки питания, в которых производится:

С помощью балластного конденсатора понижение напряжения.
При помощи балластного резистора гасится избыточное напряжение.
Нерегулируемым автотрансформатором снимается требуемое напряжение и сглаживается дросселем.

Балластный конденсатор

Сегодня весьма популярным среди радиолюбителей средством снижения напряжения стала установка гасящего конденсатора. Этот универсальный способ повсеместно используется для питания светодиодных ламп и в зарядных устройствах маломощных аккумуляторных батарей. Установка радиоэлемента в разрыв сети питания диодного моста позволяет получить требуемый ток в электрической цепи без рассеивания значительной мощности на тепло.

Схема простого конденсаторного (бестрансформаторного) блока питания с минимальным количеством радиоэлементов и напряжением 12 В мощностью 0,18 Вт выглядит следующим образом:

В качестве Р1 используется любое устройство, рассчитанное на постоянное напряжение 12 В с рабочим амперажом ≤ 0,15А. Конденсатор С1 – балластный, зашунтирован резистором R1. Он предназначен для предотвращения поражения электрическим током от накопленного на пластинах конденсатора С1 заряда. Со своим большим сопротивлением в сотни кОм резистор R1 не влияет на прохождение тока через емкость во время рабочей сессии.

Однако после завершения работы блока питания в течение времени , измеряемого несколькими секундами, через резистор проходит ток разряда обкладок конденсатора. Электролитический конденсатор С2, включенный параллельно нагрузке после диодного моста, сглаживает пульсации выпрямленного тока.

Заметно снизит зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки БП симбиоз выпрямителя и параметрического стабилизатора с регулирующим элементом. Осуществляется такая доработка впаиванием параллельно P1 стабилитрона на 12 вольт.

При помощи резистора

Способ подходит для запитки слаботочной нагрузки, например, светодиода или маломощного LED-светильника. Основной недостаток резистивной схемы – низкий КПД по причине рассеивания большого количества активной мощности, затрачиваемой на нагрев резистора. В самом простом варианте БП представляет собой делитель напряжения на резисторах, установленный после диодного выпрямителя, с нижнего плеча которого снимается напряжение.

Автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки

В автотрансформаторе отсутствует вторичная обмотка: выходное напряжение снимается с одной единственной обмотки на тороидальном магнитопроводе, которая одновременно используется для подачи сетевого напряжения 220 В, 50 Гц.

Примеры схем бестрансформаторных источников питания

Обычно для питания низковольтных потребителей требуется постоянное напряжение, поэтому в качестве нагрузки используется выпрямитель, сглаживающий фильтр и собственно потребитель. Схема может выглядеть так.

БП с гасящим резистором.

При расчете надо принять во внимание, что диоды и конденсатор активной мощности практически не потребляют, поэтому на ток они не влияют. Но надо учитывать, что на каждом диоде падает напряжение – для кремниевых вентилей около 0,6 вольт

Ток в каждом полупериоде идет через нагрузку и два диода, поэтому надо предусмотреть запас в 1,2..1,5 вольт, чтобы на нагрузке получить требуемый уровень.

Главный недостаток такой схемы уже назван – зависимость выходного напряжения от нагрузки даже при стабильном входном. Поэтому такая схемотехника применяется только при неизменном потребляемом токе. Для улучшения характеристик можно дополнить эту схему стабилизатором напряжения (линейным или импульсным), соблюдая ограничения для такого построения.

БП с гасящим резистором и линейным стабилизатором.

Для маломощных потребителей, потребляющих токи до 500 мА, можно построить источник питания на параметрическом стабилизаторе со стабилитроном. Расчет такого стабилизатора выходит за рамки обзора, для этого можно воспользоваться онлайн-калькуляторами.

БП с гасящим резистором и стабилитроном.

Если применять вместо резистора конденсатор, лучше добавить еще пару элементов:

резистор R1 сопротивлением в несколько Ом ограничит начальный бросок тока на зарядку конденсатора в момент включения БП;
резистор R2 в несколько сотен килоом разрядит конденсатор после выключения, что снизит вероятность поражения электрическим током при ремонте.

Включение гасящего конденсатора.

В целом с точки зрения безопасности вариант с гасящим конденсатором хуже. При выходе из строя у резистора обычно сгорает проводящий слой, и цепь размыкается. У конденсатора часто пробивается диэлектрик, при этом он замыкается накоротко, полное напряжение сети прикладывается к нагрузке.

Еще лучше с точки зрения стабильности выходного напряжения применить полностью емкостный делитель. Изменение нагрузки в этом случае вызывает меньшее изменение тока через оба конденсатора, что влечет меньшее изменение параметров питания.

БП с емкостным делителем.

Практическая схема, построенная по такому принципу, приведена на рисунке. Ее выходной уровень – 5 вольт.

Практическая схема блока питания с емкостным делителем.

При выборе конденсатора 10 мкФ на 350 вольт надо иметь в виду, что в теории на нем тепло не рассеивается. На практике все зависит от качества диэлектрика, примененного в элементе. Поэтому конденсатор надо предварительно проверить – включить его под сетевое напряжение и выдержать около часа. Если элемент почти не нагрелся, его можно применить в данной схеме. В противном случае лучше найти другой.

Несмотря на все недостатки, бестрансформаторные блоки питания вполне применимы для питания потребителей с неизменными или малоизменяющимися параметры. Но надо помнить о повышенных мерах безопасности, чтобы избежать неприятностей.

Основные рабочие схемы

В большинстве случаев используются две схемы источников БП. Как правило, каждый из них представляет собой бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором, который служит основным элементом данных приборов. Теоретически считается, что в цепях переменного тока эти устройства вообще не потребляют мощности. Однако в реальности в конденсаторах возникают определенные потери, что приводит к выделению некоторого количества тепла.

Поэтому все конденсаторы подвергаются предварительной проверке на возможность использования его в блоке питания. Для этого их подключают к электрической сети и отслеживают колебания температуры через некоторый промежуток времени. Если конденсатор заметно разогревается, то его нельзя использовать в качестве конструктивного элемента. Допускается лишь незначительный нагрев, неспособный повлиять на общую работоспособность устройства.

Представленные на рисунках источники питания имеют конденсаторный делитель. На рисунке 1 представлен делитель общего назначения на 5 В, рассчитанный на токовую нагрузку до 0,3 А. На рисунке 2 отображается схема источника бесперебойного питания, который применяется в электронно-механических кварцевых часах.

В первой схеме делитель напряжения включает в себя бумажный конденсатор С1 и два оксидных конденсатора С2 и С3. Оба последних элемента составляют неполярное плечо, расположенное ниже С1. Его общая емкость составляет 100 мкФ. Составные части диодного моста, расположенные слева, выступают в качестве поляризующих диодов, предназначенных для оксидной пары С2 и С3. На схеме указаны номиналы элементов, в соответствии с которыми на выходе ток короткого замыкания будет равен 600 мА, а напряжение на конденсаторе С4 без нагрузки – 27 вольт.

Какие плюсы и минусы у таких схем

Эта схема содержит два главных плюса:

отсутствие громоздкого и сложного в изготовлении намоточного элемента (трансформатора);
пониженная масса и габариты.

Второе достоинство резко снижается с ростом тока нагрузки. Так, для рассмотренного выше примера для выходного уровня 12 в при токе 1 А на резисторе будет рассеиваться 208 Ватт. Элемент для работы при таком токе имеет габариты, сравнимые с размерами трансформатора и требует условий для теплообмена с окружающей средой.

Резистор мощностью 200 Ватт.

На этом плюсы заканчиваются, начинаются минусы. Один из главных – высокая опасность поражения электрическим током. Несмотря на то, что на нагрузке падает всего 12 вольт, каждый элемент цепи находится под полным сетевым напряжением 220 вольт относительно земли. Случайное прикосновение к токоведущим элементам одновременно с прикосновением к земле может привести к печальным последствиям.

Второй недостаток бестрансформаторных схем – ярко выраженная зависимость напряжения на нагрузке от потребляемого тока. Так, для рассмотренной схемы, при изменяющихся токах и резисторе в 208 Ом на нагрузке будет падать напряжение, указанное в таблице.

Ток нагрузки, А	0,25	0,5	0,75	0,95	1	1,05
Напряжение на балласте, В	52	104	156	198	208	218,4
На нагрузке, В	168	116	64	22	12	1,6

При изменении тока на 5% в любую из сторон напряжение на потребителе меняется в разы. Это резко сокращает область применения источников питания с балластом и не позволяет, например, использовать такой прибор в качестве лабораторного блока питания. Эта проблема может быть частично решена применением стабилизаторов на выходе БП (линейных или импульсных), но возможность такого решения также ограничена, особенно для линейных регуляторов. Они сверху лимитируются максимальной мощностью рассеяния на регулирующем элементе, а снизу – необходимостью минимально допустимого падения напряжения на нем же.

Импульсный стабилизатор (не путать с импульсным БП!) не рассеивает (в теории) мощность на ключевом элементе, поэтому по превышению напряжения теоретически лимита нет. Падение напряжения на ключе ему также не нужно, поэтому для него диапазон питающих напряжений может быть шире.

Проблема теплоотвода отпадает, если вместо резистора применить гасящий конденсатор

Применять конденсатор в качестве одного из плеч делителя можно только в цепях переменного тока.

X – реактивное сопротивление конденсатора, Ом;
π – число «пи», округленно равное 3,14;
f – частота, для бытовой сети равна 50 Гц;
С – емкость в фарадах.

Отсюда С=1/(2*π*f*X)=1/(314*X), для получения результата в микрофарадах надо умножить на 1000000 (106), в итоге приведенная формула примет вид С=3184/X. X выбирается по формуле X=U/I. Для приведенного выше примера X равно все тем же 208 Ом, а емкость равна 15,3 мкФ (зависимость здесь обратная – с ростом тока надо увеличивать емкость, уменьшая сопротивление). Проблема в том, что подобрать конденсатор с такой точностью сложно. Ряд доступных емкостей имеет больший шаг, а уменьшение точности ведет к тому же эффекту, что и изменение тока. Так, применение конденсатора на 15 мкФ вместо 15,3 приведет к увеличению сопротивления до 212 Ом и к изменению напряжения на нагрузке до 11,7 вольта. В большинстве случаев это некритично, но зависимость параметров питания от характеристик конденсатора прослеживается явно. Подобрать емкость с заданной точностью весьма проблематично. Также надо учитывать, что конденсатор должен быть с запасом рассчитан на полное амплитудное напряжение сети, которое равно не 220, а 310 вольт.

Рекомендуем: Самодельный блок питания с регулировкой напряжения и тока

Стабилизаторы для питания микросхем

Рассмотрим методы подключения к питанию цифровых приборов, сделанных самостоятельно, на микроконтроллерах. Любое электронное устройство требует для нормальной работы правильное подключение питания. Блок питания рассчитывается на определенную мощность. На его выходе устанавливается конденсатор значительной величины емкости для выравнивания импульсов напряжения.

Блоки питания без стабилизации, применяемые для роутеров, сотовых телефонов и другой техники, не сочетаются с питанием микроконтроллеров напрямую. Выходное напряжение этих блоков изменяется, и зависит от подключенной мощности. Исключением из этого правила являются зарядные блоки для смартфонов с USB портом, на котором выходит 5 В.

Схема работы стабилизатора, сочетающаяся со всеми микросхемами этого типа:

Если разобрать стабилизатор и посмотреть его внутренности, то схема выглядела бы следующим образом:

Для электронных устройств не чувствительных к точности напряжения, такой прибор подойдет. Но для точной аппаратуры нужна качественная схема. В нашем случае стабилизатор 7805 выдает напряжение в интервале 4,75-5,25 В, но нагрузка по току не должна быть больше 1 А. Нестабильное входное напряжение колеблется в интервале 7,5-20 В. При этом выходное значение будет постоянно равно 5 В. Это является достоинством стабилизаторов.

При возрастании нагрузки, которую может выдать микросхема (до 15 Вт), прибор лучше обеспечить охлаждением вентилятором с установленным радиатором.

Работоспособная схема стабилизатора:

Технические данные:

Наибольший ток 1,5 А.
Интервал входного напряжения – до 40 вольт.
Выход – 5 В.

Во избежание перегрева стабилизатора, необходимо поддерживать наименьшее входное напряжение микросхемы. В нашем случае входное напряжение 7 вольт.

Лишнюю величину мощности микросхема рассеивает на себе. Чем выше входное напряжение на микросхеме, тем выше потребляемая мощность, которая преобразуется в нагревание корпуса. В итоге микросхема перегреется и сработает защита, устройство отключится.

Как правильно подключать

Чтобы при самостоятельной сборке трансформаторного блока питания на 12В конденсаторы правильно работали, на выходе устройство укомплектовывается резистором с сопротивлением от 3 до 5 Мом.

Стабилизатор напряжения или тока

Источник питания стандартного типа собирается с использованием электролитического конденсатора с емкостью не более 10000 мкФ, двухполупериодного выпрямителя мостового типа из диодов с обратным напряжением в 50 вольт и прямым током 3А, а также с предохранителем 0,5А. В роли интегрального стабилизатора напряжения на 12В используется конденсатор 7912, либо 7812.

Интегральный стабилизатор напряжения

Без использования стабилизатора напряжения блок питания не сможет правильно функционировать. В роли этих компонентов используются конденсаторы серий LM 78xx и LM 79xx. Стабилитроны подбираются по подходящей величине параметров тока и напряжения, на рынке их большое множество, но самым продвинутым считается элемент типа КР142ЕН12.

Серия LM 78xx

Данные регуляторы напряжения имеют выходной ток до 1А, и выходное напряжение: 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18, 24. Кроме того в этих конденсаторах есть тепловая защита от перегрузок и защита от коротких замыканий.

Серия LM 79xx

Эти регуляторы напряжения имеют значения схожие с серией 78xx. В них также реализована тепловая защита от больших перегрузок и защита от замыканий.

Аналоги

Тип	Pd	Uds	Ugs	Ugs(th)	Id	Tj	Qg	Tr	Cd	Rds	Корпус
IRF640	125 W	200 V	20 V	4 V	18 A	150 °C	55 nC		2100 pf	0,18 Ohm	TO220
IRF640A	139 W	200 V			18 A	150 °C			1160 pf	0,18 Ohm	TO220
IRF640N	150 W	200 V	20 V		18 A		44,7 nC			0,15 Ohm	TO220AB
IRFP640	125 W	200 V	20 V	4 V	18 A	150 °C		51 ns	430 pf	0,18 Ohm	TO220
18N40	360 W	400 V	30 V		18 A	150 °C		22 ns	280 pf	0,18 Ohm	TO‑247 TO‑220 TO‑220F1
AOT29S50	357 W	500 V	30 V		29 A	150 °C		39 ns	88 pf	0,15 Ohm	TO‑220
AOT42S60L	417 W	600 V	30 V	3,8 V	39 A	150 °C		53 ns	135 pf	0,099 Ohm	TO220
BUZ30A	125 W	200 V	20 V	4 V	21 A	150 °C		70 ns	280 pf	0,13 Ohm	TO‑220
FQP19N20C	139 W	200 V	30 V	4 V	19 A	150 °C	40,5 nC			0,17 Ohm	TO220
IPP220N25NFD	300 W	250 V	20 V	4 V	61 A	175 °C		10 ns	398 pf	0,022 Ohm	TO‑220
IPP320N20N3	136 W	200 V	20 V	4 V	34 A	175 °C	22 nC	9 ns	135 pf	0,032 Ohm	TO‑220
IPP410N30N	300 W	300 V	20 V	4 V	44 A	175 °C		9 ns	374 pf	0,041 Ohm	TO‑220
IPP50R140CP	192 W	500 V	20 V	3,5 V	23 A	150 °C	48 nC	14 ns	110 pf	0,14 Ohm	TO220
IPP600N25N3G	136 W	250 V	20 V	4 V	25 A	175 °C	22 nC	10 ns	112 pf	0,06 Ohm	TO220
IPP60R165CP	192 W	600 V	20 V	3,5 V	21 A	150 °C	39 nC	5 ns	100 pf	0,165 Ohm	TO220
IRF650A	156 W	200 V			28 A	150 °C			2300 pf	0,085 Ohm	TO220
IRFB4620	144 W	200 V	20 V		25 A		25 nC			0,0725 Ohm	TO220AB
IRFB5620	144 W	200 V	20 V		25 A		25 nC			0,0725 Ohm	TO220AB
NCE65T130	260 W	650 V	30 V	4 V	28 A	150 °C	37,5 nC	12 ns	120 pf	0,13 Ohm	TO220
STP30NF20	125 W	200 V	20 V	4 V	30 A	150 °C	38 nC	15,7 ns	320 pf	0,075 Ohm	TO220
UF640	139 W	200 V	20 V		18 A	150 °C		58 ns	240 pf	0,14 Ohm	TO‑263 TO‑220 SOT‑223 TO‑252 TO‑220F
2SK2136	75 W	200 V	30 V		20 A	150 °C	30 nC	85 ns	540 pf	0,18 Ohm	TO220
FQP19N20C	139 W	200 V	30 V	4 V	19 A	150 °C	40,5 nC			0,17 Ohm	TO220
FQA19N20C	180 W	200 V	30 V	4 V	21,8 A	150 °C	53 nC	150 ns	195 pf	0,17 Ohm	TO3P
BUZ31	95 W	200 V	20 V	4 V	14,5 A	150 °C		50 ns	195 pf	0.2	PG-TO-220-3

В качестве отечественной замены могут подойти транзисторы КП750А, КП640.

Примечание: данные в таблицах взяты из даташип компаний-производителей.

Сопротивление нагрузки

В то же время стоит учитывать сопротивление нагрузки. Например если требуется обеспечить 100 мА через нагрузку сопротивлением 100 Ом, то по закону ома получаем напряжение

V= I*R = 0.1 * 100 = 10 Вольт

Такими нехитрыми подсчетами мы получили величину напряжения, которую требуется приложить к нагрузке в 100 Ом, чтобы обеспечить в ней ток в 100мА. Это означает, что для данной задачи рационально поставить стабилизатор 7812 или 7815 на 12вольт и 15 вольт соответственно, дабы иметь запас.

А вот обеспечить такой же ток, через резистор в 10кОм уже не выйдет. Для этого необходимо напряжение в 100 вольт, что данные микросхемы уже не умеют.