Схемы маломощных стабилизаторов напряжения (5В, до 1А)
Для питания различных радиоэлектронных устройств на цифровых микросхемах часто требуются источники питания с различным выходным напряжением, для микросхем ТТЛ — 5 В ±5%, ЭСЛ — 5,2 В ±5%, а для КМОП—9 В ±10%. Для этих целей используют стабилизаторы напряжения на транзисторах, что ведет к увеличению числа деталей, размеров всего устройства и снижению его экономичности. При конструировании такой аппаратуры некоторые элементы микросхем нередко остаются неиспользованными. Тем не менее они все равно потребляют энергию (за исключением элементов КМОП). Между тем эти элементы можно с успехом использовать в составе линейного стабилизатора напряжения, сократив, таким образом, общее число транзисторов или улучшив показатели стабилизатора.
Схема такого стабилизатора напряжения с применением элемента ТТЛ приведена на рис. 93 [11]. В нем нет традиционного стабилитрона, эффект стабилизации осуществляется за счет специфического режима работы логического элемента, о чем уже говорилось ранее. Элемент DD1.1 выполняет функции сравнивающего устройства, a DD1.2 и DD1.3 работают как усилители напряжения постоянного тока. Для согласования мощного выходного регулирующего транзистора ѴТІ с элементом служит транзистор ѴТ2. Для устойчивой работы стабилизатора в нем применена местная ООС по высокой частоте через конденсатор С1.
Основные параметры такого стабилизатора:
- напряжение стабилизации 4... 5,5 В;
- максимальный ток нагрузки 1 А;
- коэффициент стабилизации 70;
- выходное сопротивление 0,02 Ом.
Если стабилизатор работает на ток нагрузки не более 0,5 А, то транзистор VT1 может быть типа ГТ402 — ГТ402Г. Можно также применить транзисторы КТ814А — КТ814Г, но в этом случае сопротивление резистора R3 следует увеличить в 2 ... 3 раза. Налаживание стабилизатора сводится к установке требуемого выходного напряжения подбором резистора R1.
К его недостаткам можно отнести относительно узкий интервал выходного напряжения (4... 5,5 В) и невысокую температурную стабильность выходного напряжения.
В подобных стабилизаторах напряжения можно использовать и элементы КМОП, но только как линейные усилители и совместно со стабилитронами. При последовательном включении элементов КМОП можно добиться большого коэффициента стабилизации.
Рис. 93. Схема стабилизатора напряжения (а) и его монтажная плата (б)
Схема такого варианта стабилизатора приведена на рис. 9.4,а. Его основные параметры: выходное напряжение 7...10 В; максимальный ток нагрузки 0,3 А; коэффициент стабилизации 1000; выходное сопротивление 0,05 Ом.
Суть действия такого стабилизатора заключается в следующем. После подачи на его вход напряжения выходное напряжение начнет увеличиваться, и когда оно достигнет примерно 4,7 В (напряжение стабилизации стабилитрона VD1), на входе элемента начнет появляться напряжение. Когда оно достигнет напряжения, соответствующего линейному участку передаточной характеристики, стабилизатор и элемент DD1.2 начнут работать как усилители постоянного напряжения. Для согласования выхода элемента DD1.2 с регулирующим транзистором VT1 служит транзистор VT2. Если выходное напряжение увеличивается, то увеличивается и напряжение на входе элемента DD1.1, причем в процентном отношении значительнее, чем на выходе стабилизатора. Это изменение усиливается, что приводит к увеличению напряжения на выходе элемента DD1.2. Это в свою очередь приведет к открыванию транзистора VT2, закрыванию VT1, т. е. уменьшению выходного напряжения. Таким образом, выходное напряжение будет стабилизироваться.
Монтажная плата стабилизатора приведена на рис. 94,6. Его налаживание сводится к установке требуемого значения выходного напряжения подстроенным резистором R2. При этом, если использовать элементы микросхем серий 561 или 564, выходное напряжение может быть в пределах 3... 16 В. В этом случае стабилитрон должен ыть с другим напряжением стабилизации, которое можно определить по приближенной формуле Uст ~ 0,3Uвих, где Uст — напряжение стабилизации стабилитрона; UBux — выходное напряжение стабилизатора.
Сопротивление резистора R2 следует выбирать исходя из значения номинального тока стабилизации используемого стабилитрона.
Рис. 94. Схема (а) и монтажная плата (б) стабилизатора напряжения на микросхеме серии 176
Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.