Стабилизатор с низким падением напряжения, при сборке источников питания иногда случается, что напряжение на фильтре выпрямителя падает больше, чем мы ожидали, что мешает стабилизатору работать должным образом и выдавать заданное напряжение и ток. Решением в этом случае может стать стабилизатор с низким падением напряжения, то есть источник питания LDO (Lop Drop Out).
Эта схема также может использоваться в качестве активного фильтра для питания устройств, чувствительных к повышению напряжения. Представленная схема представляет собой простой стабилизатор LDO — с низким минимальным напряжением между входом и выходом. Принципиальная схема стабилизатор с низким падением напряжения представлена на рисунке.
Стабилизатор с низким падением напряжения адаптирован для работы с двумя вариантами сетевых трансформаторов, с одной обмоткой и с раздельной (двойной) обмоткой. Следовательно, выпрямительный мост состоит из четырех диодов D1-D4. В случае с отводом от середины диоды D3, D4 не устанавливаются. Для одной вторичной обмотки необходимы все четыре выпрямительных диода. Кроме того, анод диода D5 подключен к выпрямленному напряжению (точка X), а не к земле. Это обеспечивает нормальную работу цепи повышения напряжения, состоящей из C3, C4, D5, D6.
Необходимые в стабилизаторе данного типа конденсаторы большой емкости C1 и C2 отвечают за фильтрацию напряжения. Напряжение на конденсаторе C4 примерно вдвое превышает напряжение основного источника питания. От этого напряжения через резистор R1 питается затвор N-MOSFET транзистора, а TL43L обеспечивает стабилизацию выходного напряжения. Параллельно с TL43L включается обычный стабилитрон DZ1, работающий в качестве защиты DZ2 от перенапряжения.
Конденсатор С5 защищает от возбуждения и тем самым влияет на скорость самого стабилизатора. Выходное напряжение регулируется путем изменения выходного делителя R4, R5, P1 таким образом, чтобы на TL431 было напряжение 2,5В, что также является самым низким рабочим напряжением этого стабилизатора. Таким образом, этот стабилизатор может работать от 2,5 до 30В.
Ограничитель тока выполнен на элементах R2, R6, R7, T2. Он работает путем измерения падения напряжения на резисторе R2 и подачи этого напряжения на базу транзистора T2, что вызывает отключение T1. Кроме того, напряжение увеличивается на R6, R7, что дает падение напряжения на R2 при максимальном токе 0,2-0,4В, а не как в обычной схеме 0,7В. Дополнительным преимуществом данной конфигурации является возможность формирования характеристик ограничения тока, так называемого кривой подреза.
Это было достигнуто за счет подачи на базу транзистора Т2 через делитель R6, R7 от дополнительного напряжения, полученного от стабилизатора R8, DZ3. Изменяя это напряжение (подбирая стабилитрон) и изменяя значения резисторов R6, R7, можно изменить ограничение и его характеристики. При данных номиналах элементов ограничение тока происходит примерно на 3-4А, а ток короткого замыкания примерно в два раза ниже. Короткое замыкание символизируется загоранием красного светодиода LED2, а наличие напряжения отображается светодиодом LED1.
Стабилизатор с низким падением напряжения испытывалась с током до ЗА при напряжении 15В. Ограничение по току — это мощность потерь МОП-транзистора, используемый выпрямитель и емкость фильтра. Для данных значений элементов D1-D4 и C1, C2 не должен превышать 4-5A. Ограничение тока (и характеристика) изменяется в первую очередь на значении резистора R2, а точнее также R6 или R7. Конденсатор C7 фильтрует напряжение на этом делителе (если отказаться от стабилитрона DZ3) и обеспечивает большой импульсный ток. При изменении параметров стабилизатора на большее или меньшее напряжение, помимо изменения делителя напряжения R4, R5, PI, следует изменить значение R1. Этот резистор влияет на ток через TL431 и LED2, ток должен быть около 10 мА.
Минимальный ток, протекающий через стабилизатор, должен быть больше, чем ток делителя R6, R7 (примерно 0,5 мА). Для этого достаточно нагрузить на выходе диод LED1 и резистор R3 и подобрать его ток. При использовании трансформатора с одной вторичной обмоткой невозможно удвоить напряжение на C4, это сильно зависит от нагрузки. Это связано с тем, что схема умножителя напряжения в данном случае не типовая, а всего лишь адаптированная. Стабилизатор был рассчитан на работу с трансформатором с вторичной обмоткой с отводом от середины.
Индикация ограничения тока на светодиоде LED2 также требует пояснений. Предположим, что транзистор T1 будет закрыт. Однако есть низковольтные MOSFET-транзисторы, которые при этом напряжении будут полностью открыты. На это стоит обратить внимание. Стабилизатор можно выполнить на печатной плате, приведенной на рисунке.
После подключения питания схема должна сразу же заработать. Единственная регулировка — это точная настройка выходного напряжения. Если есть проблемы с запуском схемы, сначала нужно проверить наличие напряжения на С1, С2 и его двойное значение на С4.
После выбора значений напряжения и тока, адаптированных к трансформатору, транзистор Т1 должен быть установлен на подходящий радиатор. Транзистор будет нагреваться при средних значениях тока, при работе с максимальным током и минимальным напряжением на T1 теряется небольшая мощность.