Стабилизаторы напряжения с малым током потребления (КР1014КТ1)

Стабилизаторы могут найти применение в различных конструкциях с автономным питанием при потребляемом нагрузкой токе до 200 мА. Потребляемый стабилизаторами ток не превышает 20 мкА во всем диапазоне входного напряжения и тока нагрузки. В ряде случаев описываемые стабилизаторы вполне смогут заменить современные интегральные КМОП стабилизаторы.

На рис. 1.3 приведена схема экономичного компенсационного стабилизатора напряжения отрицательной полярности на выходное напряжение -5 В.

Рис. 1.3

Ток покоя этого стабилизатора около 8 мкА при входном напряжении 10 В. При изменении тока нагрузки от 0 до 200 мА выходное напряжение изменяется не более чем на 0,1%- Зависимость выходного напряжения от входного линейна и не превышает 3% при изменении входного напряжения от 8 до 18 В. ТКН выходного напряжения отрицателен и составляет примерно 6 мВ на 1 °С.

Источник опорного напряжения выполнен на светодиоде HL1 и биполярных транзисторах VT4, VT5 в диодном включении. Если напряжение на выходе стабилизатора по каким-то причинам начнет увеличиваться, то это приведет к росту напряжения затвор-исток транзистора ѴТЗ, в результате транзистор откроется чуть сильнее и снизит напряжение затвор-исток транзистора ѴТ2, что приведет к уменьшению выходного напряжения. Схема включения полевых транзисторов ѴТ1, ѴТ2 в чем-то напоминает составной биполярный транзистор по схеме Шиклаи. В данном случае это вынужденная мера, объясняемая отсутствием у автора р-каналь-ных транзисторов обогащенного типа с низким пороговым открывающим напряжением и достаточной мощности.

Если же выходное напряжение начнет уменьшаться, то это приведет к уменьшению тока в цепи светодиода, транзистор ѴТЗ будет стремиться к закрыванию, что повлечет за собой увеличение напряжения затвор-исток транзистора ѴТ2 и повышение выходного напряжения. Таким образом, осуществляется стабилизация выходного напряжения.

Терморезисторы R3, R4 с отрицательным ТКС снижают зависимость выходного напряжения от температуры. Следует отметить, что даже значительный нагрев транзистора ѴТ5 не приводит к какому-либо изменению выходного напряжения (измерения проводились мультиметром с разрешающей способностью 0,002 В). Резистор R1 - нагрузочный для транзистора ѴТ2. Конденсатор СЗ препятствует самовозбуждению стабилизатора.

На рис. 1.4 приведена схема экономичного стабилизатора напряжения положительной полярности. Его основные параметры такие же, как и у предыдущего стабилизатора. По сравнению с конструкцией рис 1.3 введен узел защиты от перегрузки по току (ѴТ1, ѴТ2) и снижена зависимость выходного напряжения от входного (ѴТЗ). Напряжение стабилизации зависит от типа и количества светодиодов HL1-HL3 и порогового напряжения транзистораѴТ4. Резистор R6 устраняет самовозбуждение.

Защита от перегрузки выполнена по традиционной схеме - при увеличении потребляемого нагрузкой тока растет падение напряжения на резисторе R3. Когда оно составит более 0,5...0,6 В, транзистор ѴТ1 откроется, следовательно, откроется и транзистор ѴТ2, который шунтирует подачу через Rl, R5 открывающего напряжения для ѴТ5. Потребляемый этим стабилизатором ток будет около 12 мкА при напряжении питания 10 В.

Рис. 1.4

В стабилизаторах можно использовать постоянные резисторы общего применения типов С1-4, С2-23, МЯТ или импортные. Терморезисторы ММТ-1, ММТ-4 или любые другие аналогичные. Неполярные конденсаторы К10-17, КМ-5, КМ-6, К10-7. Так как эти конденсаторы могут иметь заметный микрофонный эффект, то иногда может потребоваться замена некоторых из них на пленочные К73-9, К73-17. С целью сохранения высокой экономичности оксидные конденсаторы следует взять с возможно меньшим током утечки, желательно не превышающим 1 мкА при напряжении 15 В. Использованы обычные алюминиевые конденсаторы фирмы RUBYCON, ток утечки которых не превышал 300 нА при комнатной температуре.

Все полевые транзисторы желательно взять с возможно более низким пороговым открывающим напряжением. Вместо КП301Б можно применить транзисторы КП301, 2П301 с любым буквенным индексом или КП304А, 2П304А. КП501В заменяется любым из серий КП501, ZVN2120, VN2120, К1014КТ1. Примененный в качестве силового транзистора n-канальный ключ на МОП-транзисторе можно заменить на любой из КР1014КТ1, К1014КТ1, при этом рассеиваемая на нем мощность не должна превышать 0,5 Вт. Если применить на его месте транзистор КП7131А9, постоянная рассеиваемая мощность может быть увеличена до 2 Вт, а с транзистором КП744Г еще больше. Впрочем, необходимость в этом может возникнуть лишь в том случае, если подключенное к такому стабилизатору устройство на время выхода из «спящего» режима будет потреблять значительный ток. КТ3107Г заменяется любым из серий КТ3107, КТ6112, SS9015, ВС556, 2SA992. Остальные биполярные транзисторы заменимы на КТ3102, КТ6111, SS9014, ВС547, ВС549, 2SC900, 2SC1222 с любым индексом.

Выходное напряжение стабилизаторов зависит от количества и типа последовательно включенных светодиодов и/или маломощных биполярных транзисторов в диодном включении. Так как все транзисторы работают в микротоковом режиме, то для устранения влияния внешних наводок может потребоваться экранировка платы. Если при увеличении тока нагрузки будет наблюдаться заметное увеличение выходного напряжения, то это свидетельствует о возбуждении стабилизатора, которое устраняется введением цепей ООО по переменному напряжению. Работающие в качестве источника опорного напряжения светодиоды должны быть защищены от яркого света. Схемы стабилизаторов легко могут быть модифицированы под конкретные задачи.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008