Экономичный стабилизатор напряжения с полевыми транзисторами
Рекомендуемый стабилизатор напряжения предназначен для питания высококачественной аппаратуры. Применение в нем полевого транзистора в качестве регулирующего (VT1) позволило питать источник образцового напряжения (резистор R1, стабилитрон VD1) и усилитель постоянного тока (операционный усилитель DA1) выходным стабилизированным напряжением, а также ослабить до минимума связь между входом и стабилизатором (через канал сток - исток транзистора), что уменьшило проникновение пульсаций входного напряжения в нагрузку.
Основные технические характеристики:
Коэффициент стабилизации напряжения................ 70 000
Входное напряжение, В............................................ 10...20
Выходное напряжение, В.............................................. 9
Максимальный ток нагрузки, мА................................... 150
Выходное сопротивление, 0м ................................... 0,003
Коэффициент стабилизации напряжения измерен при токе нагрузки 30 мА цифровым вольтметром В7-34. При изменении входного напряжении от 10 до 20 В выходное изменялось не более чем на 0,0001 В, что соответствует коэффициенту стабилизации 70 000. Стабилизатор не боится короткого замыкания на выходе и перегрузок по току. С увеличением тока нагрузки напряжение затвор - исток и сопротивление канала сток - исток полевого транзистора уменьшаются. При этом напряжение на выходе ОУ увеличивается до максимального значения, которое всегда меньше питающего напряжения.
При дальнейшем увеличении тока нагрузки напряжение затвор - исток транзистора становится постоянным и равным разности выходного напряжения стабилизатора и напряжения насыщения на выходе ОУ - стабилизатор переходит в режим стабилизации выходного тока. При коротком замыкании на выходе ток через стабилизатор не может превысить своего максимального значения, равного току стока транзистора при нулевом напряжении между затвором и истоком. Мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором при длительном коротком замыкании на выходе стабилизатора не должна превышать допустимую (для транзистора КП903Б - 6Вт при температуре воздуха не выше 25оС). Если, например, максимальный ток стока транзистора равен 400мА, то мощности 6Вт соответствует напряжение 15В. Это наибольшее входное напряжение стабилизатора при длительном коротком замыкании на выходе. При токе нагрузки более 30мА регулирующий транзистор необходимо устанавливать на теплоотвод. Конденсаторы С1 и С2 корректируют частотную характеристику ОУ, а С3 и С4 -- блокируют цепи питания ОУ и нагрузки.
Конденсатор С3 надо монтировать возможно ближе к ОУ. Ослабление влияния колебаний температуры окружающей среды на выходное напряжение достигается использованием в стабилизаторе проволочных резисторов и термостабилизированных стабилитрона и ОУ. В результате за первую минуту после включения питания выходное напряжение стабилизатора изменяется в пределах до 800 мкВ, за следующие 20 мин не более чем на 100 мкВ. Стабилитрон КС166А можно заменить на КС162А, КС168А, а ОУ К551УД1Б - на К153УД5, К140УД12, К140УД6, К140УД7, К140УД10, К140УД11, К153УД2, К153УД4, К153УД6 или К140УД1А с соответствующими цепями коррекции. Но при такой замене стабильность выходного напряжения несколько ухудшится, потому что коэффициент стабилизации напряжения прямо пропорционален коэффициенту усиления ОУ. Налаживание стабилизатора сводится к установке необходимого выходного напряжения путем изменения соотношения номиналов резисторов R2 и R3.
Литература: 500 схем для радиолюбителей (Источники питания). Уфа.: SASHKIN SOFT, 1998, 155