Линейный стабилизатор напряжения с защитой, стабилизированные источники питания можно найти почти в каждом устройстве, за исключением тех которые с батарейным питанием. Немногие сегодня могут представить себе какую-либо электронику, содержащую микросхемы (логические или аналоговые), без использования стабилизированного источника питания. Что же, это логично, ведь современные стабилизаторы очень дешевы и польза от использования стабилизированного блока питания неоспорима.
Стабилизация может значительно облегчить проектирование любой схемы, потому что мы не зависим от колебаний напряжения, которые следует принимать во внимание. Но мы также можем легко устранить влияние колебаний напряжения питания на функцию схемы с помощью несовершенной фильтрации (что экономит деньги на все еще относительно дорогие электролитические конденсаторы).
Линейный стабилизатор напряжения с защитой позволяет владельцу не беспокоиться о питании и стабилизации при разработке любой схемы, которая в подавляющем большинстве случаев зависит от потребностей разрабатываемого оборудования. Просто дотянитесь до лабораторного источника, установите желаемое значение выходного напряжения и подключите тестируемую схему. Кроме того, лабораторные источники питания имеют ограничение выходного тока либо в виде предохранителя, который защищает питание проверяемой схемы после превышения установленного тока, либо в виде ограничителя тока. Теперь предоставляем схему линейный стабилизатор напряжения с защитой от 2 до 30В и ток до около 2А.
Вся схема основана на проверенной микросхеме серии 723. Это интегрированный стабилизатор, самым большим преимуществам которого является возможность настройки выходного напряжения и тока с очень хорошей стабильностью параметров и низким собственным потреблением энергии. Микросхема содержит свой собственный источник опорного напряжения 7,15 ± 0,2В отделены от других цепей, поэтому он позволяет использовать его в самых разных целях. Кроме того, внутренняя структура имеет усилитель отклонения и выходной транзистор с регулировкой. Сообщается, что стабильность выходного напряжения лучше 1,5 · 10 -4 в диапазоне температур от 0 C до 70 C.
Это, самое простое решение, если мы хотим регулировать напряжение и ток. Напряжение получается с источника опорного напряжения с помощью делителя R2 / R3, и это напряжение к не инвертирующему входу усилителя внутреннего отклонения после фильтрации посредством конденсатора С2. Напряжение для инвертирующего входа (вывод 4) получается с выхода через потенциометр P2 и резистор R6.
Если потенциометр закорочен, выходное напряжение находится непосредственно на инвертирующем входе, поэтому оно должно быть точно 2В, когда усилитель ошибки сбалансирован. При использовании допусков выходное напряжение может находиться в диапазоне от 27В до 40В, что больше не допускается источником. Значение R6 было выбрано таким образом, чтобы даже потенциометр приближался к нижнему пределу значения. Поскольку выходное напряжение еще нужно проверять вольтметром, этот недостаток не так серьезен. Конденсатор C3 компенсирует частотную характеристику внутреннего усилителя, тем самым предотвращая возможность возбуждения, вызванных большим усилением обратной связи.
Выход IO1 (вывод 10) может выдавать ток 150 мА, что недостаточно для наших целей, поэтому необходимо использовать силовой транзистор T1. Конденсатор С4 устраняет возможные возбуждения, которые могут возникнуть в транзисторе. Управление током осуществляется с помощью резисторов R7, R8 в эмиттере T1. Потери, возникающие на этих резисторах, увеличенные напряжением перехода EB, подаются через потенциометр P1 и защитный резистор R4 на внутренний управляющий транзистор.
Для применения ограничителя тока напряжение между выводами 2 и 3 IO1 должно быть больше 0,65В. Следовательно, в крайнем левом положении потенциометра для получения этого напряжения достаточно тока около 20 мА. После этого делитель P1 / R5 устанавливается в нормальное положении, и в результате получается ток около 2А, опять же при номинальных значениях компонентов. Изменяя резистор R5, мы можем влиять на ток. Поскольку нам необходимо достаточное напряжение даже при малых токах, сопротивление R7, R8 не может быть слишком маленьким, но это, в свою очередь, приводит к большим потерям мощности при больших токах. Итак, компромисс из двух резисторов, расположенных параллельно. Перед выходной клеммой подключен диод D3, который должен защищать цепь при выключении или уменьшении выхода от проникновения более высокого напряжения от приборов с большой входной мощностью.
Линейный стабилизатор напряжения с защитой состоит из стандартного выпрямителя с хорошей фильтрацией. Трансформатор должен иметь выходное напряжение 24-28В, тогда блок питания сможет нормально работать. При более высоких напряжениях возникнут проблемы с источником питания микросхемы 723. Она имеет максимально допустимое напряжение всего 40В, и поэтому в ее источник питания установлен резистор R1 и стабилитрон D2 39В. Поэтому с точки зрения надежности и безопасности работы более целесообразно выбирать более низкое напряжение питания и желать использовать максимальное напряжение при максимальном токе. Как видно из представленных рисунков, линейный стабилизатор напряжения с защитой действительно очень простой. Печатные платы и расположение компонентов приведены на рисунках ниже.
После монтажа устанавливаем схему в выбранный подходящий корпус. Здесь нужно так же учитывать охлаждение. Регулирующий транзистор необходимо установить на радиатор достаточных размеров для лучшего охлаждения. Мы просто должны иметь в виду, что в экстремальных условиях — низкое выходное напряжение и большой ток — транзистор вырабатывает более 40Вт, и это тепло должно уйти очень быстро. Температура транзистора может подняться выше допустимого предела, и он может выйти из строя. Может случиться так, что понадобится вентилятор, и тогда может пригодиться простой терморегулятор. Настройка фактически заключается только в проверке параметров. Однако это применимо только в том случае, если во время монтажа не допущено никаких ошибок.
Если мы действительно хотим использовать стабилизатор как лабораторный источник, уместно будет встроить прибор в хороший корпус и выбрать подходящий трансформатор. Из-за того, что каждый будет использовать источник для разных целей, трансформатор не рассматривается, что также относится к корпусу, который может подойти под реально выбранный трансформатор.