Recent, m-am interesat de asamblarea circuitelor stabilizatoare liniare de tensiune. Astfel de scheme nu necesită detalii rare, iar selecția componentelor și reglarea nu provoacă, de asemenea, dificultăți speciale. De data aceasta am decis să asamblez un circuit de stabilizator liniar de tensiune pe „dioda zeneră reglată” (microcircuitul) TL431. TL431 acționează ca o sursă de tensiune de referință, iar rolul de putere este jucat de un tranzistor NPN puternic în pachetul TO -220.
Cu o tensiune de intrare de 19V, circuitul poate servi ca sursă de tensiune stabilizată în intervalul de la 2,7 la 16 V la un curent de până la 4A. Stabilizatorul este conceput ca un modul asamblat pe o placă de pâine. Arată astfel:
video:
Stabilizatorul necesită o alimentare cu curent continuu. Are sens să folosești un astfel de stabilizator cu o sursă de alimentare liniară clasică, formată dintr-un transformator de fier, o punte de diodă și un condensator mare. Tensiunea din rețea poate varia în funcție de sarcină și, în consecință, tensiunea la ieșirea transformatorului se va modifica. Acest circuit va furniza o tensiune de ieșire stabilă cu o intrare variabilă. Trebuie să înțelegeți că un stabilizator de tip down, precum și pe circuitul în sine, scade 1-3 V, deci tensiunea maximă de ieșire va fi întotdeauna mai mică decât intrarea.
În principiu, sursele de comutare pot fi utilizate ca sursă de alimentare pentru acest stabilizator, de exemplu, de la un laptop de 19 V. Dar, în acest caz, rolul stabilizării va fi minim, deoarece sursele de alimentare cu comutare din fabrică, etc.
de conducere:
Selectarea componentelor
Curentul maxim pe care cipul TL431 îl poate trece prin el însuși, conform documentației, este de 100 mA. În cazul meu, am limitat curentul cu o marjă la aproximativ 80 mA folosind rezistorul R1. Este necesar să se calculeze rezistența în conformitate cu formulele.
Mai întâi trebuie să determinați rezistența rezistorului. La o tensiune de intrare maximă de 19 V, conform legii lui Ohm, rezistența este calculată după cum urmează:
R = U / I = 19V / 0,08A = 240 Ohm
Este necesar să se calculeze puterea rezistorului R1:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 Ohmi = 1,5 W
Am folosit un rezistor sovietic de 2 wați
Rezistențele R2 și R3 formează un divizor de tensiune care „programează” TL431, iar rezistența R3 este variabilă, ceea ce vă permite să modificați tensiunea de referință, care este apoi repetată într-o cascadă de tranzistoare. Am folosit R2 - 1K ohm, R3 - 10K ohm. Puterea rezistorului R2 depinde de tensiunea de ieșire. De exemplu, cu o tensiune de ieșire de 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0,361 wați
Am folosit un rezistor de 1 watt.
Rezistorul R4 este utilizat pentru a limita curentul bazat pe tranzistorul VT2. Este mai bine să selectați evaluarea experimental, controlând tensiunea de ieșire. Dacă rezistența este prea mare, aceasta va limita semnificativ tensiunea de ieșire a circuitului. În cazul meu, este de 100 de ohmi, orice putere este potrivită.
Ca tranzistor de putere principală (VT1), este mai bine să folosiți tranzistoare în carcasa TO - 220 sau mai puternică (TO247, TO-3). Am folosit tranzistorul E13009, cumpărat pe Ali Express. Tranzistor pentru tensiune până la 400V și curent până la 12A. Pentru un astfel de circuit, un tranzistor de înaltă tensiune nu este cea mai optimă soluție, dar va funcționa bine. Tranzistorul este cel mai probabil fals și 12 A nu va suporta, dar 5-6A este destul. În circuitul nostru, curentul este de până la 4A, prin urmare, potrivit pentru acest circuit. În această schemă, tranzistorul trebuie să poată disipa puterea până la 30-35 de wați.
Disiparea puterii se calculează ca diferența dintre tensiunea de intrare și ieșire înmulțită cu curentul colectorului:
P = (intrare U-intrare U) * I colector
De exemplu, tensiunea de intrare este de 19 V, setăm tensiunea de ieșire la 12 V, iar curentul colectorului este de 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 wați - aceasta este o situație complet normală pentru tranzistorul nostru.
Și dacă continuăm să reducem tensiunea de ieșire la 6V, imaginea va fi diferită:
P = (19V-6V) * 3A = 39 wați, ceea ce nu este foarte bun pentru un tranzistor într-un pachet TO-220 (trebuie să țineți cont, de asemenea, că atunci când tranzistorul este închis, curentul va scădea și: cu 6V curentul va fi de aproximativ 2-2,5A și nu 3). În acest caz, este mai bine să folosiți un alt tranzistor într-un caz mai masiv, sau să reduceți diferența dintre tensiunea de intrare și ieșire (de exemplu, dacă sursa de alimentare este transformatoare, prin comutarea înfășurărilor).
De asemenea, tranzistorul trebuie evaluat pentru un curent de 5A sau mai mult. Este mai bine să luați un tranzistor cu un coeficient de transfer de curent static de 20. Tranzistorul chinez îndeplinește pe deplin aceste cerințe. Înainte de sigilarea în circuit, am verificat-o (disiparea curentului și a puterii) pe un suport special.
pentru că TL431 poate produce un curent de maximum 100 mA, iar pentru a alimenta baza tranzistorului necesită mai mult curent, veți avea nevoie de un alt tranzistor, care va amplifica curentul de la ieșirea cipului TL431, repetând tensiunea de referință. Pentru aceasta, avem nevoie de un tranzistor VT2.
Tranzistorul VT2 trebuie să poată alimenta suficient curent la baza tranzistorului VT1.
Este posibil să se determine aproximativ curentul necesar prin coeficientul de transfer de curent static (h21e sau hFE sau β) al tranzistorului VT1. Dacă dorim să avem un curent de 4 A la ieșire, iar coeficientul static de transfer VT1 este 20, atunci:
I bază = I colector / β = 4 A / 20 = 0,2 A.
Coeficientul de transfer de curent static va varia în funcție de curentul colectorului, deci această valoare este indicativă. Măsurarea în practică a arătat că este necesar să se alimenteze aproximativ 170 mA la baza tranzistorului VT1, astfel încât curentul colectorului să fie 4A. Tranzistoarele din pachetul TO-92 încep să se încălzească vizibil la curenți peste 0,1 A, așa că în acest circuit am folosit tranzistorul KT815A în pachetul TO-126. Tranzistorul este proiectat pentru curent până la 1,5A, coeficientul static al transferului de curent este de aproximativ 75. Un radiator mic pentru acest tranzistor va fi adecvat.
Condensatorul C3 este necesar pentru a stabiliza tensiunea pe baza tranzistorului VT1, valoarea nominală este de 100 μF, tensiunea de 25V.
Filtrele de la condensatoare sunt instalate la ieșire și intrare: C1 și C4 (electrolitice la 25V, 1000 μF) și C2, C5 (ceramică 2-10 μF).
Dioda D1 servește pentru a proteja tranzistorul VT1 împotriva curentului invers. Dioda D2 este necesară pentru a proteja împotriva unui tranzistor la furnizarea motoarelor colectoare. Când alimentarea este oprită, motoarele se rotesc o perioadă și în modul de frânare funcționează ca generatoare. Curentul generat în acest mod merge în direcția opusă și poate deteriora tranzistorul.Dioda în acest caz închide motorul de la sine și curentul nu ajunge la tranzistor. Rezistorul R5 joacă rolul unei sarcini mici pentru stabilizare în regim de ralanti, o valoare nominală de 10k Ohm, orice putere.
asamblare
Circuitul este asamblat ca un modul pe o placă de pâine. Am folosit un calorifer de la o sursă de comutare.
Cu un radiator de această dimensiune, nu trebuie să încărcați circuitul cât mai mult posibil. Cu un curent mai mare de 1 A, este necesar să înlocuiți caloriferul cu unul mai masiv, suflarea cu un ventilator nu va răni.
Este important să ne amintim că, cu cât este mai mare diferența dintre tensiunea de intrare și ieșire și cu cât este mai mare curentul, cu atât este generată mai multă căldură și este necesară mai multă răcire.
A durat aproximativ o oră până la lipire. În principiu, ar fi o formă bună de a face o placă folosind metoda LUT, dar de atunci Am nevoie doar de o placă într-un singur exemplar, nu am vrut să pierd timpul proiectând placa.
Rezultatul este un astfel de modul:
După montaj, am verificat caracteristicile:
Circuitul nu are practic nicio protecție (ceea ce înseamnă că nu există protecție împotriva scurtcircuitului, protecție împotriva polarității inversă, pornire lină, limitare a curentului etc.), de aceea trebuie utilizat foarte atent. Din același motiv, nu se recomandă utilizarea unor astfel de scheme în sursele de alimentare „de laborator”. În acest scop, microcircuitele gata fabricate în pachetul TO-220 sunt potrivite pentru curenți de până la 5A, de exemplu, KR142EN22A. Sau cel puțin pentru acest circuit, trebuie să faceți un modul suplimentar pentru protecția împotriva scurtcircuitelor.
Circuitul poate fi numit clasic, la fel ca majoritatea circuitelor stabilizatoare liniare. Circuitele cu impulsuri moderne prezintă multe avantaje, de exemplu: eficiență mai mare, încălzire mult mai mică, dimensiuni și greutate mai mici. În același timp, circuitele liniare sunt mai ușor de stăpânit pentru șoimii începători, iar dacă eficiența și dimensiunile nu sunt deosebit de importante, sunt destul de potrivite pentru alimentarea dispozitivelor cu tensiune stabilizată.
Și, desigur, nimic nu poate fi comparat cu sentimentul când am alimentat un dispozitiv de la o sursă de alimentare făcută acasă, iar circuitele liniare pentru hams începători sunt mai accesibile, orice s-ar putea spune.