Nylig ble jeg interessert i montering av lineære spenningsstabilisatorkretser. Slike ordninger krever ikke sjeldne detaljer, og valg av komponenter og innstilling forårsaker heller ingen spesielle vansker. Denne gangen bestemte jeg meg for å sette sammen en lineær spenning stabilisator krets på "regulert zener diode" (mikrokrets) TL431. TL431 fungerer som en referansespenningskilde, og kraftrollen spilles av en kraftig NPN-transistor i TO -220-pakken.
Med en inngangsspenning på 19V kan kretsen fungere som en kilde for stabilisert spenning i området fra 2,7 til 16 V ved en strøm opp til 4A. Stabilisatoren er designet som en modul montert på en brødplate. Det ser slik ut:
videoer:
Stabilisatoren krever likestrøm. Det er fornuftig å bruke en slik stabilisator med en klassisk lineær strømforsyning, bestående av en jerntransformator, en diodebro og en stor kondensator. Spenningen i nettverket kan variere avhengig av belastningen, og som et resultat vil spenningen ved transformatorutgangen endres. Denne kretsen vil gi en stabil utgangsspenning med varierende inngang. Du må forstå at en stabilisator av nede-typen, så vel som på selve kretsen, synker 1-3 V, slik at den maksimale utgangsspenningen alltid vil være mindre enn inngangen.
I prinsippet kan bytte strømforsyning brukes som strømforsyning for denne stabilisatoren, for eksempel fra en bærbar datamaskin på 19 V. Men i dette tilfellet vil stabiliseringsrollen være minimal, fordi fabrikken bytter strømforsyninger og så videre utgang stabilisert spenning.
kjøring:
Valg av komponenter
Maksimal strøm som TL431-brikken kan passere gjennom seg selv, i følge dokumentasjonen, er 100 mA. I mitt tilfelle begrenset jeg strømmen med en margin til omtrent 80 mA ved å bruke motstanden R1. Det er nødvendig å beregne motstanden i henhold til formlene.
Først må du bestemme motstandens motstand. Ved en maksimal inngangsspenning på 19 V, i henhold til Ohms lov, beregnes motstanden som følger:
R = U / I = 19V / 0,08A = 240 Ohm
Det er nødvendig å beregne motstanden R1s effekt:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 ohm = 1,5 watt
Jeg brukte en sovjetisk 2-watts motstand
Motstander R2 og R3 danner en spenningsdelere som “programmerer” TL431, og motstanden R3 er variabel, som lar deg endre referansespenningen, som deretter gjentas i en kaskade av transistorer. Jeg brukte R2 - 1K ohm, R3 - 10K ohm. Kraften til motstand R2 avhenger av utgangsspenningen. For eksempel med en utgangsspenning på 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0,361 watt
Jeg brukte en 1 watt motstand.
Motstand R4 brukes til å begrense strømmen basert på transistoren VT2. Det er bedre å velge vurdering eksperimentelt, kontrollere utgangsspenningen. Hvis motstanden er for stor, vil dette begrense utgangsspenningen til kretsen betydelig. I mitt tilfelle er det 100 ohm, enhver kraft er egnet.
Som hovedkrafttransistor (VT1) er det bedre å bruke transistorer i TO - 220 eller kraftigere etui (TO247, TO-3). Jeg brukte transistor E13009, kjøpt på Ali Express. Transistor for spenning opp til 400V og strøm opp til 12A. For en slik krets er ikke en høyspenningstransistor den mest optimale løsningen, men den vil fungere fint. Transistoren er mest sannsynlig falsk og 12 A vil ikke stå, men 5-6A er ganske. I kretsen vår er strømmen opp til 4A, derfor egnet for denne kretsen. I denne ordningen må transistoren kunne spre strøm opp til 30-35 watt.
Effektdissipasjonen beregnes som forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen multiplisert med kollektorstrømmen:
P = (U-utgang-U-inngang) * I samler
For eksempel er inngangsspenningen 19 V, vi setter utgangsspenningen til 12 V, og kollektorstrømmen er 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 watt - dette er en helt normal situasjon for transistoren vår.
Og hvis vi fortsetter å redusere utgangsspenningen til 6V, vil bildet være annerledes:
P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, noe som ikke er veldig bra for en transistor i TO-220-pakken (du må også ta hensyn til at når transistoren er lukket, vil strømmen også avta: med 6V vil strømmen være omtrent 2-2,5A, og ikke 3). I dette tilfellet er det bedre å enten bruke en annen transistor i et mer massivt tilfelle, eller redusere forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen (for eksempel hvis strømforsyningen er transformator, ved å bytte viklingene).
Transistoren må også vurderes for en strøm på 5A eller mer. Det er bedre å ta en transistor med en statisk strømoverføringskoeffisient på 20. Den kinesiske transistoren oppfyller disse kravene fullt ut. Før tetting i kretsen, sjekket jeg den (strøm og spredning) på et spesielt stativ.
fordi TL431 kan produsere en strøm på ikke mer enn 100 mA, og for å drive basen til transistoren krever mer strøm, trenger du en annen transistor som vil forsterke strømmen fra utgangen fra TL431-brikken, og gjenta referansespenningen. For dette trenger vi en transistor VT2.
Transistor VT2 må kunne tilføre tilstrekkelig strøm til basisen til transistor VT1.
Det er mulig å grovt bestemme den nødvendige strømmen gjennom den statiske strømoverføringskoeffisienten (h21e eller hFE eller β) til transistoren VT1. Hvis vi vil ha en strøm på 4 A ved utgangen, og den statiske strømoverføringskoeffisienten VT1 er 20, så:
I base = I samler / β = 4 A / 20 = 0,2 A.
Den statiske strømoverføringskoeffisienten vil variere avhengig av kollektorstrømmen, så denne verdien er veiledende. Måling i praksis viste at det er nødvendig å tilføre omtrent 170 mA til basen til transistoren VT1 slik at kollektorstrømmen er 4A. Transistorene i TO-92-pakken begynner å varme opp merkbart ved strømmer over 0,1 A, så i denne kretsen brukte jeg KT815A-transistoren i TO-126-pakken. Transistoren er designet for strøm opp til 1,5A, den statiske koeffisienten for strømoverføring er omtrent 75. En liten kjølelegeme for denne transistoren vil være passende.
Kondensator C3 er nødvendig for å stabilisere spenningen på basis av transistoren VT1, den nominelle verdien er 100 μF, spenningen er 25V.
Filtre fra kondensatorer er installert ved utgang og inngang: C1 og C4 (elektrolytisk ved 25V, 1000 μF) og C2, C5 (keramisk 2-10 μF).
Dioden D1 tjener til å beskytte transistoren VT1 mot reversstrøm. Diode D2 er nødvendig for å beskytte mot en transistor når det leveres kollektormotorer. Når strømmen er slått av, snurrer motorene en stund og i bremsemodus fungerer som generatorer. Strømmen som genereres på denne måten går i motsatt retning og kan skade transistoren.Dioden lukker i dette tilfellet motoren for seg selv, og strømmen når ikke transistoren. Motstand R5 spiller rollen som en liten belastning for stabilisering i hvilemodus, en nominell verdi på 10k Ohm, hvilken som helst kraft.
sammenstilling
Kretsen er satt sammen som en modul på en brødplate. Jeg brukte en radiator fra en strømforsyning.
Med en radiator i denne størrelsen, bør du ikke laste kretsen så mye som mulig. Med en strøm på mer enn 1 A, er det nødvendig å bytte ut radiatoren med en mer massiv en, hvis du blåser med en vifte, vil det heller ikke skade.
Det er viktig å huske at jo større forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen og desto større strømmen er, jo mer varme genereres og jo mer kjøling er nødvendig.
Det tok omtrent en time å lodde. I prinsippet ville det være en god form å lage et brett ved å bruke LUT-metoden, men siden Jeg trenger bare et brett i ett eksemplar, jeg ville ikke kaste bort tid på å utforme brettet.
Resultatet er en slik modul:
Etter montering sjekket jeg egenskapene:
Kretsen har praktisk talt ingen beskyttelse (noe som betyr at det ikke er noen beskyttelse mot kortslutning, beskyttelse mot revers polaritet, jevn start, strømbegrensning, etc.), derfor må den brukes veldig nøye. Av samme grunn anbefales det ikke å bruke slike ordninger i "laboratorie" strømforsyninger. For dette formålet er ferdige mikrokretser i TO-220-pakken egnet for strømmer opp til 5A, for eksempel KR142EN22A. Eller i det minste for denne kretsen, må du lage en tilleggsmodul for beskyttelse mot kortslutning.
Kretsen kan kalles klassisk, som de fleste lineære stabilisatorkretser. Moderne pulskretser har mange fordeler, for eksempel: høyere effektivitet, mye mindre oppvarming, mindre dimensjoner og vekt. Samtidig er lineære kretsløp lettere å mestre for nybegynnere skinker, og hvis effektivitet og dimensjoner ikke er spesielt viktige, er de ganske velegnet til å levere enheter med stabilisert spenning.
Og selvfølgelig kan ingenting sammenlignes med følelsen når jeg drev en enhet fra en hjemmelaget strømkilde, og lineære kretsløp for nybegynnere skinker er mer tilgjengelige, hva man måtte si.