For nylig blev jeg interesseret i samlingen af lineære spænding stabilisator kredsløb. Sådanne ordninger kræver ikke sjældne detaljer, og valg af komponenter og indstilling medfører heller ingen særlige vanskeligheder. Denne gang besluttede jeg at samle et lineært spændingsstabilisatorkredsløb på den "regulerede zenerdiode" (mikrokredsløb) TL431. TL431 fungerer som en referencespændingskilde, og magtrollen spilles af en stærk NPN-transistor i TO -220-pakken.
Med en indgangsspænding på 19V kan kredsløbet tjene som en kilde til stabiliseret spænding i området fra 2,7 til 16 V ved en strøm på op til 4A. Stabilisatoren er designet som et modul samlet på en brødbræt. Det ser sådan ud:
videoer:
Stabilisatoren kræver en jævnstrømforsyning. Det giver mening at bruge en sådan stabilisator med en klassisk lineær strømforsyning, der består af en jerntransformator, en diodebro og en stor kondensator. Spændingen i netværket kan variere afhængigt af belastningen, og som et resultat ændres spændingen ved transformerens udgang. Dette kredsløb vil give en stabil udgangsspænding med en varierende indgang. Du er nødt til at forstå, at en nedtypestabilisator såvel som på selve kredsløbet falder 1-3 V, så den maksimale udgangsspænding altid vil være mindre end indgangen.
I princippet kan skiftende strømforsyninger bruges som strømforsyning til denne stabilisator, for eksempel fra en 19 V. bærbar computer. Men i dette tilfælde vil stabiliseringens rolle være minimal, fordi fabrik skifter strømforsyninger og så videre output stabiliseret spænding.
Kørsel:
Valg af komponenter
Den maksimale strøm, som TL431-chippen kan passere gennem sig selv, i henhold til dokumentationen, er 100 mA. I mit tilfælde begrænsede jeg strømmen med en margin til ca. 80 mA ved hjælp af modstanden R1. Det er nødvendigt at beregne modstanden i henhold til formlerne.
Først skal du bestemme modstandens modstand. Ved en maksimal indgangsspænding på 19 V, ifølge Ohms lov, beregnes modstanden som følger:
R = U / I = 19V / 0,08A = 240 Ohm
Det er nødvendigt at beregne modstanden R1s effekt:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 ohm = 1,5 watt
Jeg brugte en sovjetisk 2-watt modstand
Modstande R2 og R3 danner en spændingsdeler, der "programmerer" TL431, og modstanden R3 er variabel, hvilket giver dig mulighed for at ændre referencespændingen, som derefter gentages i en kaskade af transistorer. Jeg brugte R2 - 1K ohm, R3 - 10K ohm. Effekten af modstand R2 afhænger af udgangsspændingen. For eksempel med en udgangsspænding på 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0,361 watt
Jeg brugte en 1 watt modstand.
Modstand R4 bruges til at begrænse strømmen baseret på transistoren VT2. Det er bedre at vælge klassificeringen eksperimentelt ved at kontrollere outputspændingen. Hvis modstanden er for stor, begrænser dette kredsløbets udgangsspænding markant. I mit tilfælde er det 100 ohm, enhver magt er egnet.
Som den vigtigste effekttransistor (VT1) er det bedre at bruge transistorer i TO - 220 eller mere kraftfuld etui (TO247, TO-3). Jeg brugte transistor E13009, købt på Ali Express. Transistor for spænding op til 400V og strøm op til 12A. For et sådant kredsløb er en højspændingstransistor ikke den mest optimale løsning, men den fungerer fint. Transistoren er sandsynligvis falsk og 12 A vil ikke stå, men 5-6A er helt. I vores kredsløb er strømmen op til 4A, derfor egnet til dette kredsløb. I dette skema skal transistoren være i stand til at sprede effekten op til 30-35 watt.
Effektdyspektionen beregnes som forskellen mellem indgangs- og udgangsspændingen ganget med kollektorstrømmen:
P = (U output-U input) * I samler
For eksempel er indgangsspændingen 19 V, vi indstiller udgangsspændingen til 12 V, og kollektorstrømmen er 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 watt - dette er en helt normal situation for vores transistor.
Og hvis vi fortsætter med at reducere udgangsspændingen til 6V, vil billedet være anderledes:
P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, hvilket ikke er meget godt for en transistor i en TO-220-pakke (du skal også tage hensyn til, at når transistoren er lukket, vil strømmen også falde: med 6V vil strømmen være ca. 2-2,5A, og ikke 3). I dette tilfælde er det bedre at enten bruge en anden transistor i et mere massivt tilfælde eller reducere forskellen mellem indgangs- og udgangsspændingen (for eksempel hvis strømforsyningen er transformer ved at skifte viklinger).
Transistoren skal også klassificeres for en strøm på 5A eller mere. Det er bedre at tage en transistor med en statisk strømoverførselskoefficient på 20. Den kinesiske transistor opfylder fuldt ud disse krav. Før jeg forseglede kredsløbet, kontrollerede jeg det (strøm og strømafledning) på et specielt stativ.
fordi TL431 kan frembringe en strøm på højst 100 mA, og for at tænde for transistorns basis kræver mere strøm, har du brug for en anden transistor, som vil forstærke strømmen fra TL431-chipens output, hvilket gentager referencespændingen. Til dette har vi brug for en transistor VT2.
Transistor VT2 skal være i stand til at levere tilstrækkelig strøm til basen af transistor VT1.
Det er muligt groft at bestemme den krævede strøm gennem den statiske strømoverførselskoefficient (h21e eller hFE eller ß) af transistoren VT1. Hvis vi vil have en strøm på 4 A ved udgangen, og den statiske strømoverførselskoefficient VT1 er 20, så:
I base = I samler / β = 4 A / 20 = 0,2 A.
Den statiske strømoverførselskoefficient varierer afhængigt af kollektorstrømmen, så denne værdi er vejledende. Måling i praksis viste, at det er nødvendigt at tilføre ca. 170 mA til basen af transistoren VT1, så kollektorstrømmen er 4A. Transistorerne i TO-92-pakken begynder at opvarmes mærkbart ved strømme over 0,1 A, så i dette kredsløb brugte jeg KT815A-transistoren i TO-126-pakken. Transistoren er designet til strøm op til 1,5A, den statiske koefficient for strømoverførsel er ca. 75. En lille kølelegemet til denne transistor vil være passende.
Kondensator C3 er nødvendig for at stabilisere spændingen på basis af transistoren VT1, den nominelle værdi er 100 μF, spændingen er 25V.
Filtre fra kondensatorer installeres ved output og input: C1 og C4 (elektrolytisk ved 25V, 1000 μF) og C2, C5 (keramisk 2-10 μF).
Dioden D1 tjener til at beskytte transistoren VT1 mod omvendt strøm. Diode D2 er nødvendig for at beskytte mod en transistor, når der leveres kollektormotorer. Når strømmen er slukket, drejer motorerne et stykke tid, og i bremsetilstand fungerer som generatorer. Den på denne måde genererede strøm går i den modsatte retning og kan beskadige transistoren.Dioden lukker i dette tilfælde motoren for sig selv, og strømmen når ikke transistoren. Modstand R5 spiller rollen som en lille belastning til stabilisering i tomgangstilstand, en nominel værdi på 10k Ohm, enhver magt.
samling
Kredsløbet er samlet som et modul på en brødbræt. Jeg brugte en radiator fra en switching strømforsyning.
Med en radiator af denne størrelse skal du ikke indlæse kredsløbet så meget som muligt. Med en strøm på mere end 1 A er det nødvendigt at udskifte radiatoren med en mere massiv strøm, idet blæser med en ventilator heller ikke kommer til skade.
Det er vigtigt at huske, at jo større forskellen mellem indgangs- og udgangsspændingen og jo større strømmen er, desto mere varme genereres, og jo mere køling er nødvendig.
Det lod omkring en time at lodde. I princippet ville det være en god form at lave et bord ved hjælp af LUT-metoden, men siden Jeg har kun brug for et bord i en kopi, jeg ville ikke spilder tid på at designe brættet.
Resultatet er et sådant modul:
Efter montering kontrollerede jeg egenskaberne:
Kredsløbet har næsten ingen beskyttelse (hvilket betyder, at der ikke er nogen kortslutningsbeskyttelse, polaritetsbeskyttelse, blød start, strømbegrænsning osv.), Så du skal bruge det meget omhyggeligt. Af samme grund anbefales det ikke at bruge sådanne ordninger i "laboratorie" strømforsyninger. Til dette formål er færdige mikrokredsløb i TO-220-pakken egnede til strømme op til 5A, for eksempel KR142EN22A. Eller i det mindste for dette kredsløb skal du oprette et ekstra modul til beskyttelse mod kortslutning.
Kredsløbet kan kaldes klassisk, ligesom de fleste lineære stabilisator kredsløb. Moderne pulskredsløb har mange fordele, for eksempel: højere effektivitet, langt mindre opvarmning, mindre dimensioner og vægt. Samtidig er lineære kredsløb lettere at mestre for begynderskinker, og hvis effektiviteten og dimensioner ikke er særlig vigtige, er de meget velegnede til at levere enheder med stabiliseret spænding.
Og selvfølgelig slår intet følelsen, når jeg har drevet en enhed fra en hjemmelavet strømkilde, og lineære kredsløb til begynderskinker er mere tilgængelige, hvad man end må sige.