Напряжение выхода
Модуль производят в 4 вариантах:
- С напряжением — 3,3 В.
- 5 В.
- 12 В.
- LM2596ADJ — регулируемый вариант.
Повсеместно применяется настраиваемая версия, так как ее много на складах электронных фирм. Она не в дефиците, а дополнения к ней — самые простые, это всего лишь 2 дешевых резистора. Разумеется, популярен и вариант на 5 В.
Чтобы задать выходное напряжение, можно использовать DIP-переключатель или поворотник. И в том, и в другом случае, нужны точные резисторы. Напряжение настраивается без помощи вольтметров.
Как сгладить пульсации напряжения вход
Получается, что если использовать LM2596 как понижающий преобразователь, конденсатор входа, стоящий сразу за диодным мостом, обладает небольшой емкостью от 50 до 100 мкФ.
О выборе литий-ионного аккумулятора для фонаря
Для модернизации фонаря подойдет любой литий-ионный аккумулятор в независимости от материала, из которого изготовлен его положительный электрод и форм-фактора (формы и геометрических размеров). Емкость аккумулятора (выражается в А×час) тоже не имеет значения, просто чем она больше, тем дольше будет светить фонарь.
Следует заметить, что если в фонарь устанавливается аккумулятор, бывший в употреблении длительное время, то его фактическая емкость, как правило, значительно меньше, чем указано на его этикетке.
Проверить целесообразность установки старого аккумулятора в фонарь можно измерив его емкость при зарядке, что потребует наличие измерительных приборов, хотя бы USB тестера. Или зарядить аккумулятор полностью, подключить его к плате светодиодов фонаря и проверить достаточность времени его работы.
В случае, если аккумулятор оказался недостаточным по емкости, то придется приобрести новый. Наиболее подходящим для фонаря является популярный Li-ion аккумулятор типа 18650.
О встроенной схеме защиты в Li-ion аккумуляторах
Встречаются литий-ионные аккумуляторы, в которые встроена плата схемы защиты (PCB — power control board) от короткого замыкания , перезаряда и глубокого разряда. Такая защита в обязательном порядке устанавливается в аккумуляторы дорогостоящей аппаратуры, например, сотовые телефоны, фотоаппараты, ноутбуки.
Плата защиты круглой формы может быть установлена и на торце пальчикового аккумулятора. В таком случае аккумулятор несколько длиннее и на его корпусе имеется надпись «Protected».
На фотографии показан вскрытый корпус аккумулятора сотового телефона. В нем имеется печатная плата схема защиты. При использовании для установки в фонарь аккумулятора от сотового телефона эта схема будет служить дополнительной защитой, поэтому, если она исправна, то ее удалять не следует.
Припаивать провода, соблюдая полярность, нужно к крайним контактам, рядом с которыми нанесена маркировка полярности.
Схема защиты, в отличии от контроллера, не ограничивает ток зарядки, а только защищает аккумулятор. В этом и заключается отличие этих узлов.
Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?
Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.
Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.
Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:
Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.
Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.
Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:
Ur = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта
Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.
Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.
Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:
R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом
Мощность рассеивания резистора:
Pr = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт
В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:
Iзар = (Uип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А
Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).
Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.
Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).
Зарядка при помощи лабораторного блока питания
Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).
Все, что нужно сделать для зарядки li-ion — это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.
Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.
Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.
Как видите, лабораторный БП — практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.
Lm2576t adj схема включения с дополнительным транзистором
Лабораторный блок питания на базе импульсного стабилизатора LM2576T-ADJ с регулировкой выходного напряжения 0-30В и тока 0-3А , с функцией ограничения выходного тока и индикацией режима ограничения при помощи светодиода.
Все мы очень давно знакомы с линейными стабилизаторами напряжения, особенно с трёхвыводными в корпусах TO-220 типа 7805, 7812, 7824 и LM317. Они недорогие и легко доступны. Их малошумящая и быстрая переходная характеристика делают их идеальными для многих применений. Но им присущ один недостаток — неэффективность (очень низкий КПД). Например, при подаче на стабилизатор 7805 напряжения 12В и при токе нагрузки 1А, на стабилизаторе будет рассеиваться мощность 7Вт при мощности нагрузки 5Вт. Поэтому требуется большой радиатор для охлаждения самого стабилизатора. Когда важна эффективность, например при работе от батареи, необходимо выбирать импульсный стабилизатор. Фактически, самое современное оборудование использует импульсные источники питания и импульсные регуляторы или стабилизаторы. Но много радиолюбители уклоняются от импульсных регуляторов, поскольку, например, использование популярной LM3524 требует большого количества внешних деталей и внешнего коммутационного транзистора. Кроме того строгие требования для катушки индуктивности. Как выбрать правильно, и где их взять? К счастью, более новый импульсный регулятор типа LM2576 от National Semiconductor’s позволяет собирать импульсный стабилизатор с высоким КПД так же легко, как и с помощью 7805 и т.п. Микросхема выпускается в пятивыводном привычном корпусе типа TO-220 и корпусе ТО-263 для поверхностного монтажа. Диапазон питающих напряжений 7-40В постоянного тока. КПД — до 80%. Выходной ток — до 3А и на несколько напряжений (3.3V, 5 V, 12V, 15V), а также и в версии регулируемого выходного напряжения, что представляет для нас особенный интерес. При проектировании с использованием импульсного стабилизатора получается малый размер платы, кроме того необходим радиатор с малой площадью поверхности, обычно не более 100 см. кв. Частота преобразования стабилизатора 52 кГц. Есть серия высоковольтных стабилизаторов с маркировкой HV с диапазоном входных напряжений 7-60В и возможностью регулировки выходного напряжения до 55В.
Приведенная на рисунка схема лабораторного блока питания на базе импульсного стабилизатора LM2576T-ADJ с регулировкой выходного напряжения в диапазоне 0-30В и возможностью ограничения тока нагрузки в диапазоне 0-3А найдена в сети Интернет и подробно рассмотрена здесь на форуме сайта http://vrtp.ru. Кстати, замечательный сайт, рекомендую к посещению Свечение светодиода указывает на включение режима ограничения выходного тока, что очень удобно при проверке и ремонте радиоэлектроных устройств.
Чтобы облегчить режим работы стабилизатора 7805 (в корпусе ТО-92) и для повышения верхнего предела напряжения Uвх, последовательно с U2 установлен стабилитрон VD1. Схема регулирования тока и напряжения собрана на сдвоенном компараторе LM393. На первой половинке U3.1 собран регулятор напряжения, а на второй половинке U3.2 собран регулятор тока. На транзисторном ключе Q1 собран узел индикации включения режима ограничения выходного тока. Номинальный ток дросселя необходимо выбирать не менее тока нагрузки. Возможно пиатние слаботочной части схемы от отдельного источника напряжения с подачей его непосредственно на вход U2, при этом стабилитрон VD1 не устанавливается. Хорошо работает с низкоомной нагрузкой. Без изменения схемы, в ней можно применять импульсные стабилизаторы LM2596T-ADJ с частотой преобразования 150 кГц и диапазоном питающих напряжений 4,5-40В. Выходной ток — до 3А. КПД — до 90%.
Размеры печатной платыы блока питания 72х52 мм, расстояние между осями переменных резисторов 30 мм.:
Видео работы стабилизатора (без слов) приведено ниже. Поскольку сборка и проверка устройства велась в г. Донецке в то время, когда за окном рвались снаряды, то не было никакой охоты ничего рассказывать. Да и собирать его не хотелось, но нужно было как-то отвлечься от действительности. Надеюсь Вы меня поймёте.
Стоимость печатной платы с маской и маркировкой: закончились
Стоимость набора деталей с печатной платой для сборки блока питания (без радиатора): временно нет в наличии
Стоимость собранной и проверенной платы блока питания (без радиатора): временно нет в наличии
Краткое описание, схема и перечень компонентов набора здесь >>>
Для покупки печатных плат, наборов для сборки и готовых собранных блоков обращайтесь сюда >>> или сюда >>>
Всем удачи, мирного неба, добра, 73!
Особенности преобразователей LM2596
Самый популярный вариант применения устройства — источник напряжения на основе стабилитрона. Из него получается качественный импульсный БП, который выдерживает воздействие короткого замыкания. LM2596 — полностью соответствует даташит и всем описанным параметрам.
Еще один вариант использования преобразователей — стабилизатор силы тока. Модуль данной микросхемы подключает светодиодную автомобильную матрицу LM2596 с мощностью 10 Вт, в дополнение обеспечивая предотвращение КЗ.
Эти устройства имеют свою уникальность. Они обеспечивают снижение выходного напряжения до 40 В, необходимо всего 5 внешних элементов. Напряжение шины питания “умного дома” таким образом поднимается до 36 В, а сечение кабелей — уменьшается. В районе точек потребления нужно поставить такой модуль и настроить его на необходимый вольтаж (5,9,12).
Параметры устройства
Микросхема обладает следующими характеристиками:
- Напряжение входа — от 2,4 до 40 В.
- Напряжение выхода — от 1,2 до 37 В, его можно регулировать и фиксировать.
- Ток выхода — максимум 3 А.
- Преобразовательная частота — 150 кГц.
- КПД при низком давлении — 75%, при большом — до 95%.
Корпуса
Есть 2 вида корпусов. Для одного из них применяется установка внутрь отверстия (ТО-220). Мне больше нравится планарный вариант, так как там радиатор — это и есть плата, и отпадает потребность в приобретении еще одного внешнего радиатора. Механически он гораздо устойчивее, чем TO-220, которая в обязательном порядке должна быть к чему-то привинчена, например, к плате. В этом случае установка планарной версии — гораздо проще.
Размеры LM2596
Советую устанавливать схему LM2596T-ADJ в блок питания, так как с ее корпуса проще отводится энергия.
Зарядное usb-устройство на LM2596
Можно соорудить качественный переносной зарядник. Настройте регулятор на уровень напряжения 5В, добавить к нему USB-порт и обеспечьте питание зарядного устройства. например, мне встречался аккумулятор из литий-полимера, который обеспечивает 5 ампер-часов, когда напряжение составляет 11,1 В. Этого хватит для восьмикратной разрядки обычного смартфона без учета КПД. Если его учесть, выйдет около 6 раз, не менее.
Обязательно замкните два контакта — D+ и D- usb-гнезда для сообщения телефону о его подключении к зарядному устройству и неограниченности передаваемого тока. Если же это не сделать, в “мозгу” устройства сложится информация о его подключении к ПК и зарядке током около 500 мА, то есть очень слабым. Но таким током не компенсируется энергопотребление телефона, и зарядка аккумулятора невозможна.
Предусмотрите наличие отдельного входа 12 В от машинного аккумулятора с гнездом для прикуривателя и используйте переключатель для переключения источников. Установите светодиод, сигнализирующий о включении устройства. Иначе вы забудете о выключении батареи, когда она полностью зарядится, и из-за потерь в преобразователе она полностью сядет в течение нескольких дней.
Этот аккумулятор — не лучший вариант, он работает при высоком токе. Найдите батарею с более или менее сильным током, с меньшими размерами или массой.
lm2596 hw 411
Рассмотрим еще один понижающий модуль. Его эффективность составляет 80-92%. Он применяется в разных приборах, снижающих напряжение. Он может быть блоком питания, зарядкой, контрольным преобразователем сигналов. Применяется в автомобилях для зарядки оборудования.
Напряжение входа постоянного тока составляет 4-40 В, выхода — 1,5-35 В. Самое высокое значение тока — 3 А, если он больше 1 А, нужно воспользоваться дополнительным охлаждением.
Dc Dc преобразователь
Питание электроаппаратуры успешно обеспечивается с помощью dc dc преобразователей. Это устройство применяется в вычислительной технике, приборах связи, разных контролирующих системах, автоматике.
Это довольно простая идея: происходит преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно, с частотой не в одну сотню килогерц. Оно увеличивается, а затем выпрямляется и поступает в нагрузку. Такое устройство — это импульсный преобразователь.
Главный плюс устройства — в его высоком КПД, от 60 до 90%. Также удобно то, что разброс входных напряжений довольно широк.
Микромощные LDO-стабилизаторы
Как известно, у многих схем с широким диапазоном напряжения питания при повышении напряжения увеличивается потребляемый ток, поэтому для увеличения срока службы комплекта батарей следует стабилизировать напряжение на минимально допустимом уровне, при котором еще не нарушается работа схемы . Однако при этом нужно учитывать ток потребления самого LDO – он должен быть гораздо ниже той разницы, которую мы пытаемся сэкономить. Также нужно учитывать минимальное падение напряжения на стабилизаторе, так как чем оно выше – тем раньше у нас сядут батарейки. И если лет 20 назад разработчикам были доступны только микросхемы семейства КРЕН с типовым потребляемым током более 3 мА, то сейчас выбор гораздо шире.
Рис. 3. Внутренняя схема типового LDO-стабилизатора (STLQ015)
Для работы в микромощном режиме лучше всего подходит STLQ015 – уникальный стабилизатор с потреблением порядка 1 мкА (до 2,4 мкА при максимальном токе нагрузки) и падением напряжения менее 112 мВ. При этом его выходное напряжение во всем рабочем диапазоне изменяется не более, чем на 3…5%. Схема стабилизатора – простейшая (рисунок 3), без каких-либо дополнительных опций. Чуть выше энергопотребление у STLQ50. Эта микросхема способна работать при входном напряжении до 12 В. А ST715, при потребляемом токе 4,5 мкА и сравнительно невысокой стоимости, способна выдерживать входное напряжение до 26 В. Микросхемы изготавливаются в корпусах средних размеров и идеально подходят для устройств с батарейным питанием – при токе нагрузки не более единиц микроампер даже маленькая батарейка CR2032 в устройстве с STLQ015 будет работать десятки лет!
Микросхема STLQ015 имеет вход включения EN – стабилизатор включается при напряжении на этом входе выше 0,7 В. Однако из-за утечек в канале регулирующего транзистора при работе микросхемы без нагрузки, в выключенном состоянии выходное напряжение может немного повышаться. При наличии нагрузки на выходе (ток порядка единиц…сотен нА и более) этого эффекта удается избежать.
STLQ015 устойчива при емкости выходного конденсатора 0,47…10 мкФ (ESR 0,056…6 Ом), STLQ50 – 0,22…4,7 мкФ (ESR 0…10 Ом), ST715 – 0,47…1 мкФ (ESR 0…1,5 Ом). Емкость входного конденсатора должна быть не менее 1 мкФ (0,1 мкФ для ST715). При удалении стабилизатора на расстояние более 5…10 см от источника питания емкость входного конденсатора рекомендуется значительно увеличить.
Отдельно следует упомянуть микросхему LD39130S – уникальный стабилизатор с автоматическим переключением в микромощный режим Green при снижении тока нагрузки (рисунок 4). На малых токах («спящий режим», ток нагрузки менее 1…2 мА) микросхема работает в экономичном режиме (Green) с типовым потребляемым током порядка 1 мкА. Как только ток нагрузки превысит 10 мА («просыпание» системы), микросхема переходит в нормальный режим с потреблением от 55 мкА и достаточно высокими динамическими характеристиками. Благодаря этой опции микросхема незаменима для устройств с автономным питанием, которые периодически «просыпаются» и в активном режиме требуют повышенной стабильности питающего напряжения.
Рис. 4. Внутренняя схема LD39130S
Микросхема оснащена функцией плавного старта с типовым временем включения порядка 100 мкс и способна выдавать в нагрузку до 300 мА с автоматическим ограничением тока на уровне 50 мА при коротком замыкании. Стабилизатор выпускается в четырехвыводном сверхминиатюрном корпусе типа CSP с неотключаемой функцией режима Green и в шестивыводном корпусе типа DFN6 с выводом для принудительного отключения этого режима. Емкость выходного конденсатора может быть в пределах 0,33…22 мкФ (рекомендуется 1 мкФ), его ESR – 0,1…4 Ом.
Особенности регулировки
Речь о том или ином регуляторе 12 вольт имеет смысл вести только при указании дополнительных данных:
- постоянное или переменное напряжение надо регулировать;
- какова максимальная величина тока в нагрузке;
- величина разности потенциалов перед регулятором;
- параметры напряжения на нагрузке в диапазоне регулирования.
Каждый из перечисленных параметров связан с определенными техническими решениями, которые отражаются в схеме. Общая схема регулятора – это нагрузка, которая соединена с некоторым устройством. Оно условно обозначено прямоугольником на схеме, показанной далее. Внутри этого прямоугольника может быть та или иная схема, которая соответствует дополнительным данным, упомянутым выше. Простейшим регулятором является переменный резистор. Он позволяет без искажений регулировать переменное напряжение. Также такой резистор применим и при постоянном токе.
Схема с переменным резистором.
Элементарная схема регулятора
Схема с переменным резистором
Если разность потенциалов на входе значительно больше 12 вольт на выходе, в регуляторе будет теряться энергия. На переменном резисторе будет выделяться тепло. Чтобы избежать потерь тепла, на переменном токе надо применить переменную индуктивность, которой может стать ЛАТР. Его пропускная способность ограничивается, как и в переменном резисторе, конструкцией подвижного контакта. Но если допустимо переключение путем переставления между витками перемычки с надежными контактами, можно получать значительную силу тока.
Индуктивный регулятор
Другим способом регулирования своими руками переменного напряжения 12 вольт может быть изменение индуктивности регулятора. Для этого вручную изменяется либо зазор, либо число витков, специально предназначенных для этого. По такому принципу устроен регулируемый сварочный трансформатор, используемый для электропитания вольтовой дуги. Если регулятор напряжения 12 вольт не обладает свойствами стабилизатора и управляется своими руками, разность потенциалов на нагрузке необходимо контролировать вольтметром.
Переменный резистор и переменная индуктивность могут быть использованы и как регулятор тока. В этом случае необходимо контролировать ток в нагрузке амперметром. Если параметры напряжения на нагрузке не оговорены, за исключением его величины в 12 В, регулировать можно диммером. Это может быть мощный регулятор, поскольку он обычно выполнен на основе тиристора. А современные тиристоры выпускаются для очень широкого диапазона разности потенциалов и тока.
Линейные стабилизаторы напряжения.Как просто сделать источник питания
Для питания электроники стабильным напряжением применяют микросхемы-линейные стабилизаторы напряжения.На вход таких микросхем поступает нестабилизированное напряжение, на выходе микросхем напряжение будет стабильным.
78**-самая популярная серия стабилизаторов,это стабилизаторы положительного напряжения.Если название будет из первых двух цифр 79**-это стабилизаторы отрицательного напряжения.Две последние цифры указывают на стабильное напряжение,которое будет на выходе этих микросхем.7805-значит 5В напряжения на выходе, 7810-10 В на выходе.
Основные характеристики таких микросхем:
-максимальное входное напряжение
-выходное стабилизированное напряжение на выходе и выходной ток
На схеме,между выходом и входом может быть указан диод,он служит для защиты микросхемы при коротком замыкании на входе микросхемы при высокой емкостной нагрузке.На таких микросхемах часто делают источники стабильного тока для светодиодов или для зарядных устройств.От сопротивления резистора R* зависит величина тока на выходе.
Есть отечественные аналоги зарубежных микросхем.Но надписям на корпусе лучше не доверяться. КРЕН8В это не на 8В стабилизатор а на 15В.
Микросхемы могут быть линейными стабилизаторами напряжения и импульсными,с импульсными КПД будет выше и меньше требуется радиатор для охлаждения корпуса.Одна из таких популярных импульсных понижающих и регулируемых микросхем является LM2596T-ADJ.На выходе напряжение от 1.2 до 37В, максимальный ток 3А. Надпись на корпусе ADJ говорит о том,что можно регулировать напряжение на выходе.
Одна из самых популярных регулируемых микросхем является LM317.На этой микросхеме и всего несколько деталях можно собрать простой регулируемый источник питания на ток 1.5А. Аналогом микросхемы является КР142ЕН12А. Микросхема LM350T выдает ток на выходе 3А.
На платах можно увидеть много различных стабилизаторов на различные напряжения и ток на выходе.
В небольших корпусах также есть стабилизаторы но на меньший ток.Одна из популярных микросхем является TL431.На ее выходе напряжение можно регулировать от 2.5 до 36В при максимальном токе до 100мА.
Есть более редкие экземпляры,такие как TESLA MA7812.
Ток на выходе микросхемы можно увеличить,добавив эмиттерный повторитель на составном транзисторе.Такую схему проверял с нагрузкой и выдает 1.6-3.2А при напряжении на выходе от 4.6 до 7.8В. Напряжение на входе было 13В. Транзистор КТ829А установлен на радиатор.
Источник
Схема стабилизатора на APL1117
В lay файле есть две печатные платы, одна под стабилизаторы с регулировкой выходного напряжения, другая под фиксированные.
На фото печатки регулировочный резистор R1 120 Ом выход 5 В, при 150 Ом — 4,2 В. Даташит на APL1117 есть тут.
И вот для общего развития подробная информация о данной серии. APL1117 это линейные стабилизаторы напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения, производятся в корпусах SOT-223 и ID-Pack. Выпускаются на фиксированные напряжения 1,2, 1,5, 1,8, 2,5, 2,85, 3,3, 5,0 вольт и на 1,25 В регулируемый.
Выходной ток микросхем до 1 А, максимальная рассеиваемая мощность 0,8 Вт для микросхем в корпусе SOT-223 и 1,5 Вт выполненных в корпусе D-Pack. Имеется система защиты по температуре и рассеиваемой мощности. В качестве радиатора может использоваться полоска медной фольги печатной платы, небольшая пластинка. Микросхема крепится к теплоотводу пайкой теплопроводящего фланца или приклеивается корпусом и фланцем с помощью теплопроводного клея.
Применение микросхем этих серий обеспечивает повышенную стабильность выходного напряжения (до 1%), низкие коэффициенты нестабильности по току и напряжению (менее 10 мВ), более высокий КПД, чем у обычных 78LХХ, что позволяет снизить входные напряжения питания. Это особенно актуально при питании от батарей.
Если требуется более мощный стабилизатор, который выдаёт ток 2-3 А, то типовую схему нужно изменить, добавив в нее транзистор VT1 и резистор R1.
Мощные стабилизаторы
Некоторые устройства (приемопередатчики, эхолоты, модули GSM, схемы с FPGA) нуждаются в довольно мощном и в то же время малошумящем источнике питания, поэтому для их питания, если нужна высокая энергоэффективность, обычно используют импульсный преобразователь с мощным LDO-стабилизатором на выходе. Учитывая обычно небольшое падение напряжения на канале такого стабилизатора, даже миниатюрная микросхема в корпусе DFN размером 3х3 мм способна без перегрева качественно стабилизировать напряжение при токе до нескольких ампер.
Одни из лучших в этой области – LD39050 (ток нагрузки до 0,5 А), LD39100 (до 1 А) и LD39200 (до 2 А) (рисунок 6). При значении падения напряжения менее 200 мВ они имеют превосходные характеристики – подавление пульсаций на критичных для мощных устройств частотах до 1 кГц достигает 70 дБ, а шум на выходе не превышает 100 мкВ (для LD39200 при токе нагрузки 10 мА – всего 24 мкВ, микросхема имеет промежуточный RC-фильтр). Микросхемы имеют значительный запас по току – у LD39050 ограничение тока происходит на уровне 0,8 А, у LD39100 – 2,5 А, а у LD39200 – 3,5 А. Это позволяет схеме выдерживать кратковременные значительные перегрузки. В дополнение к перечисленному LD39200 имеет защиту от обратного тока – когда выходное напряжение по какой-либо причине выше входного и ток начинает течь через паразитный диод регулирующего транзистора, микросхема переходит в режим ограничения тока. А в выключенном состоянии, при нулевом уровне на входе Enable, и если выходное напряжение больше нуля, LD39200 разряжает выходные конденсаторы небольшим током порядка нескольких микроампер.
Все микросхемы имеют выход Power Good для информирования управляющего микроконтроллера – как только напряжение на выходе превысит 0,92*VOUT – транзистор на этом выходе закрывается и внешняя подтяжка устанавливает высокий логический уровень. Откроется транзистор только после того, как выходное напряжение снизится примерно до 0,80*VOUT, сгенерировав тем самым прерывание для микроконтроллера. Выход представляет собой открытый коллектор, напряжение подтяжки – до 7 В, рекомендуемое сопротивление резистора подтяжки – 100…1000 кОм.
Как и все мощные LDO-стабилизаторы, эти микросхемы предъявляют повышенные требования к трассировке печатной платы – входной и выходной конденсаторы должны быть расположены не далее 10 мм от выводов микросхем. Для улучшения теплоотвода необходимо предусмотреть под центральным контактом микросхемы полигон максимально возможной ширины, который через переходные отверстия соединяется со сплошной землей на нижнем слое.
Для стабильной работы микросхемам необходим выходной конденсатор емкостью 1…22 мкФ, его ESR для LD39050 должен быть в пределах 0,05…0,8 Ом, для LD39100 – 0,05…0,15 Ом. LD39200 менее требовательна – ей достаточно конденсатора с ESR 0,05…1,2 Ом. Рекомендуется использовать входной и выходной конденсаторы емкостью 1 мкФ, максимальная емкость входного конденсатора не ограничена.
6.16. Трехвыводные стабилизаторы
Cтабилизаторы напряжения и источники питания
Трехвыводные и четырехвыводные стабилизаторы
Подразделы: 6.16 6.17 6.18 6.19
Для большинства не слишком ответственных применений лучше выбрать простой трехвыводной стабилизатор напряжения. Он имеет всего три внешних вывода (вход, выход и земля) и настраивается изготовителем на нужное фиксированное напряжение. Типичные представители стабилизаторов такого рода — серия 7800. Их напряжение указывается в последних двух цифрах (вместо нулей) и может иметь одно из следующих значений: 05, 06, 08, 10, 12, 15, 18, 24. На рис. 6.28 показано, как легко сделать стабилизатор, например на 5 В с применением одной из этих схем. Конденсатор, поставленный параллельно выходу, улучшает переходные процессы и удерживает полное выходное сопротивление на низком уровне при высоких частотах (если стабилизатор расположен на значительном расстоянии от конденсатора фильтра, следует применить дополнительный входной конденсатор емкостью по крайней мере 0,33 мкФ). Серия 7800 выпускается в пластмассовых и металлических корпусах, в таких же, как и мощные транзисторы. Маломощный вариант, серия 78L00 также выпускается в пластмассовых и металлических корпусах, в которых выпускаются маломощные транзисторы. Серия 7900 стабилизаторов отрицательных напряжений работает точно так же, но, конечно отрицательным входным напряжением. Серия 7800 обеспечивает ток нагрузки 1 А и снабжена внутренней защитой от повреждений в случае перегрева или чрезмерного тока нагрузки (ИМС не сгорает а выключается). Кроме того, предусмотрена защита прибора при выходе из области безопасной работы (разд. 6.07) за счет уменьшения предельно возможного вых. тока при увеличении разности входного и выходного напряжений. Такие стабилизаторы дешевы и просты в употреблении; это делает реальным проектирование схем с большим количеством печатных плат, к которым подводится нестабилизированное постоянное напряжение, а отдельный стабилизатор устанавливается на каждой плате.
Рис. 6.28.
Трехвыводные стабилизаторы с фиксированным напряжением выпускаются в нескольких очень удобных вариантах. LP2950 работает точно так, как и 7805, но потребляет в установившемся режиме всего лишь 75 мкА (сравните с 5 мА у 7805 или 3 мА у 78L05); кроме того, он не теряет способности стабилизации даже тогда, когда перепад напряжений (нестабилизированного на входе и стабилизированного на выходе) составляет всего лишь 0,4 В (сравните с 2 В перепада напряжений, необходимыми для классической ИМС 7805). У LM2931 также низкий перепад напряжений, но его можно было бы назвать миллимощным (ток покоя 0,4 мА) в сравнении «микромошным» LP2950. Стабилизаторы с низким перепадом напряжения выпускаются также и на большие токи, например, серий LT1085/4 3 фирмы LTC C А, 5 А и 7.5 А соответственно, у каждого типа есть ИМС на + 5 и + 12 В). Такие стабилизаторы, как LM2984, в основе своей трехвыводные с фиксированным напряжением — но с дополнительными выводами для сигнализации микропроцессору о том, что питание пропало и вновь появилось. И на конец, такие ИМС, как 4195, состоят из двух трехвыводных стабилизаторов на 15 В, один на положительное, другой — на отрицательное напряжение. Вскоре мы оговорим об этих специальных стабилизаторах подробнее.
Подразделы: 6.16 6.17 6.18 6.19
Источники питания специального назначения
