Vsa sodobna elektronska oprema je zgrajena na elementih, ki so občutljivi na napajalno elektriko. Od tega ni odvisno samo pravilno delovanje, temveč tudi delovanje vezij kot celote. Zato so najprej elektronske naprave opremljene s fiksnimi stabilizatorji z majhnim padcem napetosti. Izdelana so v obliki integriranih vezij, ki jih proizvajajo številni proizvajalci po vsem svetu.
Kaj je regulator napetosti z nizkim izpadom?
Pod napetostnim stabilizatorjem (SN) razumemo takšno napravo, katere glavna naloga je vzdrževati določeno konstantno raven napetosti na bremenu. Vsak stabilizator ima določeno natančnost izdajanja parametra, ki je določen z vrsto vezja in komponentami, ki so v njem vključene.
V notranjosti je MV videti kot zaprt sistem, kjer se v avtomatskem načinu izhodna napetost prilagaja sorazmerno z referenco (referenco), ki jo generira poseben vir. Ta vrstastabilizatorji se imenujejo kompenzacijski. V tem primeru je krmilni element (RE) tranzistor - bipolarni ali terenski delavec.
Napetostni regulacijski element lahko deluje v dveh različnih načinih (določeno s konstrukcijsko shemo):
- aktiven;
- ključ.
Prvi način pomeni neprekinjeno delovanje RE, drugi - delovanje v impulznem načinu.
Kje se uporablja fiksni stabilizator?
Radioelektronsko opremo sodobne generacije zaznamuje mobilnost v svetovnem merilu. Napajalni sistemi naprav so zgrajeni na uporabi pretežno kemičnih tokovnih virov. Naloga razvijalcev je v tem primeru pridobiti stabilizatorje z majhnimi skupnimi parametri in čim manjšimi izgubami električne energije na njih.
Sodobni CH se uporabljajo v naslednjih sistemih:
- mobilne komunikacijske zmogljivosti;
- prenosni računalniki;
- mikrokrmilniške baterije;
- varnostne kamere brez povezave;
- avtonomni varnostni sistemi in senzorji.
Za reševanje težav z napajanjem stacionarne elektronike se uporabljajo napetostni regulatorji z majhnim padcem napetosti v ohišju s tremi sponkami tipa KT (KT-26, KT-28-2 itd.). Uporabljajo se za ustvarjanje preprostih vezij:
- polnilniki;
- gospodinjski električni napajalniki;
- merilna oprema;
- komunikacijski sistemi;
- posebna oprema.
Kaj so SN fiksnega tipa?
Vsi vgrajeni stabilizatorji (vključeni vki vključujejo fiksne) so razdeljeni v dve glavni skupini:
- Hibridni stabilizatorji nizke napetosti (HID).
- Polprevodniška mikrovezja (ISN).
SN prve skupine se izvaja na integriranih vezjih in brezpaketnih polprevodniških elementih. Vse komponente vezja so nameščene na dielektrično podlago, kamor so z nanosom debelih ali tankih filmov dodani povezovalni vodniki in upori, pa tudi diskretni elementi - spremenljivi upori, kondenzatorji itd.
Mikrovezja so strukturno popolne naprave, katerih izhodna napetost je fiksna. Običajno so to stabilizatorji z nizkim padcem napetosti 5 voltov in do 15 V. Močnejši sistemi so zgrajeni na močnih tranzistorjih brez okvirja in krmilnem vezju (nizke moči), ki temelji na filmih. Vezje lahko prenaša tokove do 5 amperov.
ISN mikrovezja so izvedena na enem čipu, ker so majhna po velikosti in teži. V primerjavi s prejšnjimi mikrovezji so bolj zanesljivi in cenejši za izdelavo, čeprav so po parametrih slabši od GISN.
Linearni SN s tremi zatiči pripadajo ISN. Če vzamete serijo L78 ali L79 (za pozitivne in negativne napetosti), so razdeljeni na mikrovezja z:
- Nizek izhodni tok približno 0,1 A (L78L).
- Povprečni tok, okoli 0,5 A (L78M).
- Visok tok do 1,5 A (L78).
Načelo delovanja linearnega regulatorja z nizkim izpadomnapetost
Tipična struktura stabilizatorja je sestavljena iz:
- Referenčna napetost.
- Signal napake pretvornika (ojačevalnika).
- Delilnik signala in regulacijski element, sestavljen na dveh uporih.
Ker je vrednost izhodne napetosti neposredno odvisna od uporov R1 in R2, so slednji vgrajeni v mikrovezje in dobimo CH s fiksno izhodno napetostjo.
Delovanje regulatorja napetosti z nizkim izpadom temelji na postopku primerjave referenčne napetosti z izhodno napetostjo. Glede na stopnjo neskladja med tema dvema indikatorjema ojačevalnik napak deluje na vrata močnostnega tranzistorja na izhodu, pokriva ali odpira njegov prehod. Tako se bo dejanska raven električne energije na izhodu stabilizatorja malo razlikovala od deklarirane nazivne.
Tudi v vezju so senzorji za zaščito pred pregrevanjem in preobremenitvenimi tokovi. Pod vplivom teh senzorjev je kanal izhodnega tranzistorja popolnoma blokiran in preneha prehajati tok. V načinu izklopa čip porabi le 50 mikroamperov.
regulatorna vezja z nizkim izpadom
Integrirano mikrovezje stabilizatorja je priročno, ker ima v notranjosti vse potrebne elemente. Namestitev na ploščo zahteva vključitev samo filtrskih kondenzatorjev. Slednji so zasnovani tako, da odstranijo motnje, ki prihajajo iz tokovnega vira in obremenitve, kot je prikazano na sliki.
Glede CH-jev serije 78xx in uporabe tantalovih ali keramičnih shunt kondenzatorjev za vhod in izhod, mora biti kapacitivnost slednjih znotraj 2 uF (vhod) in 1 uF (izhod) pri vseh dovoljenih vrednostih napetosti in toka. Če uporabljate aluminijaste kondenzatorje, potem njihova vrednost ne sme biti nižja od 10 mikrofarad. Povežite elemente čim bližje nožicam mikrovezja.
V primeru, ko ni stabilizatorja napetosti z majhnim padcem napetosti želene nazivne vrednosti, lahko povečate oceno CH iz manjšega na večjo. Z dvigom nivoja električne energije na skupnem terminalu se ta poveča za enako količino pri obremenitvi, kot je prikazano na diagramu.
Prednosti in slabosti linearnih in preklopnih regulatorjev
Integrirana vezja neprekinjenega delovanja (SN) imajo naslednje prednosti:
- Realizirano v enem majhnem paketu, ki omogoča njihovo učinkovito namestitev na delovni prostor PCB.
- Ne zahtevajte namestitve dodatnih regulativnih elementov.
- Zagotavlja dobro stabilizacijo izhodnih parametrov.
Slabosti vključujejo nizek izkoristek, ki ne presega 60%, povezan s padcem napetosti na vgrajenem krmilnem elementu. Pri visoki moči mikrovezja je treba uporabiti kristalni hladilni radiator.
Preklopni regulatorji napetosti z majhnim padcem veljajo za bolj produktivnepoljska napetost, katere učinkovitost je približno na ravni 85%. To dosežemo z načinom delovanja regulacijskega elementa, pri katerem tok teče skozi njega v impulzih.
Slabosti impulznega tokokroga CH vključujejo:
- Zapletenost shematskega oblikovanja.
- Prisotnost impulznega hrupa.
- Nizka stabilnost izhodnega parametra.
Nekatera vezja linearnega regulatorja napetosti
Poleg ciljne uporabe mikrovezij kot CH je možno razširiti njihov obseg. Nekatere različice takšnih vezij, ki temeljijo na integriranem vezju L7805.
Vklopite stabilizatorje v vzporednem načinu
Za povečanje toka obremenitve so CH med seboj povezani vzporedno. Za zagotovitev delovanja takšnega vezja je v njem nameščen dodaten upor majhne vrednosti med obremenitvijo in izhodom stabilizatorja.
CH na osnovi tokovnega stabilizatorja
Obstajajo obremenitve, ki jih je treba napajati s stalnim (stabilnim) tokom, na primer veriga LED.
Shema za nadzor hitrosti ventilatorja v računalniku
Ta tip regulatorja je zasnovan tako, da hladilnik ob prvem vklopu sprejemavseh 12 V (za njegovo promocijo). Nadalje bo na koncu polnjenja kondenzatorja C1 s spremenljivim uporom R2 mogoče prilagoditi vrednost napetosti.
Sklep
Pri sestavljanju vezja z uporabo samostojnega regulatorja napetosti z nizkim padcem napetosti je pomembno upoštevati, da nekaterih vrst mikrovezij (zgrajenih na tranzistorjih na polju) ni mogoče spajkati z navadnim spajkalnikom neposredno iz 220 V omrežja brez ozemljitve ohišja. Njihova statična elektrika lahko poškoduje elektronski element!
