Стабилизатор LDO на дискретных компонентах, представленная в статье схема не является универсальным стабилизатором общего назначения. Он был использован для конкретного случая и решения проблемы, с которой сталкиваются многие любители. В большинстве случаях используется обычный стабилизатор, недостатком которого являются большие потери мощности. В одной из конструкций понадобился стабилизатор, для которого предполагалось работать с токами до 7 … 8А, что исключает использование популярных стабилизаторов. Кроме того, это должен быть стабилизатор типа LDO (Low Drop Out).
Дело в том, что после уменьшения входного напряжения под нагрузкой падение напряжения на стабилизаторе должно быть как можно меньше, то есть выходное напряжение стабилизатора должно быть практически равным входному напряжению. Это требование также исключает возможность использования популярных стабилизаторов, для нормальной работы которых требуется разница напряжений между входом и выходом 1,5 … 3В. Стабилизатор LDO на дискретных компонентах, описанная ниже, является таким стабилизатором и полученные требуемые параметры благодаря используемому MOSFET-транзистору. Принципиальная схема стабилизатор LDO на дискретных компонентах показана на рисунке.
Наиболее важным элементом, конечно, является транзистор MOSFET N (T2). Его работа контролируется транзистором Т1. Значение выходного напряжения определяет настройка потенциометра PR1. Стабилитрон D1 поддерживает напряжение на базе транзистора T1. Во время нормальной работы напряжение между эмиттером транзистора T1 и положительной шиной питания составляет примерно 5В.
Допустим, транзистор Т2 по какой-то причине закрыт на время. Тогда выходное напряжение равно нулю и ток через резистор R3 не течет. С другой стороны, ток будет течь от плюсового вывода питания через резистор R2, входящий в делитель с потенциометром PR1 — транзистор T1 будет почти насыщен. Если T1 открыт, напряжение на затворе MOSFET T2 (относительно источника) будет большим, и T2 откроется.
Если, с другой стороны, выходное напряжение какое-то время будет слишком высоким, тогда напряжение между эмиттером T1 и плюсом источника питания будет больше 5В, и T1 будет закрыт. Ток перестанет протекать через транзистор T1 и R4, поэтому напряжение на R4 и затворе MOSFET уменьшится, и T2 будет закрыт.
Конечно, при нормальной работе будет установлено состояние равновесия. Оба транзистора T1 и T2 будут частично открыты — ровно настолько, чтобы поддерживать выходное напряжение, определяемое потенциометром PR1, чтобы напряжение между эмиттером транзистора T1 и плюсом питания составляло около 5В.
Конденсаторы C1, C2 фильтруют напряжение. Стабилитрон D2 нужен только в том случае, если входное напряжение питания больше 24В. Стабилизатор LDO на дискретных компонентах может быть собрана любым способом, например даже навесным монтажом, или на печатной плате, показанной на рисунке.
Сборка классическая и не должна вызвать затруднений. В любом случае особое внимание следует уделить цепям с протекающими большими токами. Эти цепи должны быть выполнены с подходящими толстыми проводами и широкими дорожками. Хотя дорожки на печатной плате, показанные на рисунке, относительно широкие, при работе с длительным максимальным током их необходимо усилить, припаяв отрезки провода с минимальным диаметром 1 мм со стороны дорожек.
Схема, собранная из рабочих компонентов, сразу запускается. Нужно только использовать потенциометр PR1, чтобы установить необходимое выходное напряжение. Если нет необходимости регулировать напряжение, можно не устанавливать потенциометр PR1, и выбрать значение резистора R2 (увеличить сопротивление R2), чтобы получить необходимое выходное напряжение. Например, для выходного напряжения 10В R2 будет иметь значение около 10 кОм, для 15В 5 кОм, а для 18В 3,9 кОм.
Если сопротивление R2 нужно увеличить выше 10 кОм, R4 также следует увеличить до 220 кОм. Входное напряжение не должно превышать 25В из-за конденсатора C1 и транзистора T1. Если напряжение должно быть выше, используйте конденсатор C1 на более высокое напряжения, транзистор BC557 вместо BC558 и непременно используем стабилитрон D2.