Nesen es interesējos par lineārā sprieguma stabilizatora ķēžu montāžu. Šādām shēmām nav vajadzīgas retas detaļas, un komponentu izvēle un iestatīšana arī nerada īpašas grūtības. Šoreiz es nolēmu montēt lineārā sprieguma stabilizatora ķēdi uz "regulētā zener diode" (mikroshēma) TL431. TL431 darbojas kā atsauces sprieguma avots, un jaudas lomu TO220 paketē spēlē jaudīgs NPN tranzistors.
Ar ieejas spriegumu 19V, ķēde var kalpot par stabilizēta sprieguma avotu diapazonā no 2,7 līdz 16 V ar strāvu līdz 4A. Stabilizators ir veidots kā modulis, kas samontēts uz maizes tāfeles. Tas izskatās šādi:
Video:
Stabilizatoram nepieciešama līdzstrāvas barošana. Ir jēga izmantot šādu stabilizatoru ar klasisku lineāru barošanas avotu, kas sastāv no dzelzs transformatora, diodes tilta un liela kondensatora. Spriegums tīklā var mainīties atkarībā no slodzes, un rezultātā mainīsies spriegums pie transformatora izejas. Šī shēma nodrošinās stabilu izejas spriegumu ar mainīgu ieeju. Jums jāsaprot, ka pazeminātā tipa stabilizators, kā arī pašā ķēdē nokrītas 1-3 V, tāpēc maksimālais izejas spriegums vienmēr būs mazāks par ieeju.
Principā komutācijas barošanas blokus var izmantot kā šī stabilizatora barošanas avotu, piemēram, no 19 V klēpjdatora, taču šajā gadījumā stabilizācijas loma būs minimāla, jo rūpnīcas komutācijas barošanas avoti un tā tālāk izejas stabilizētais spriegums.
Shēma:
Komponentu izvēle
Maksimālā strāva, ko TL431 mikroshēma var iziet caur sevi, saskaņā ar dokumentāciju, ir 100 mA. Manā gadījumā es ierobežojam strāvu ar rezervi līdz apmēram 80 mA, izmantojot rezistoru R1. Ir jāaprēķina rezistors pēc formulām.
Vispirms jums jānosaka rezistora pretestība. Pie maksimālā ieejas sprieguma 19 V saskaņā ar Ohma likumu pretestību aprēķina šādi:
R = U / I = 19 V / 0,08A = 240 omi
Ir jāaprēķina rezistora R1 jauda:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 omi = 1,5 vati
Es izmantoju padomju 2 vatu rezistoru
Rezistori R2 un R3 veido sprieguma dalītāju, kas “ieprogrammē” TL431, un rezistors R3 ir mainīgs, kas ļauj mainīt atsauces spriegumu, kas pēc tam atkārtojas tranzistoru kaskādē. Es izmantoju R2 - 1K omi, R3 - 10K omi. Rezistora R2 jauda ir atkarīga no izejas sprieguma. Piemēram, ar izejas spriegumu 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0,361 vati
Es izmantoju 1 vatu rezistoru.
Rezistors R4 tiek izmantots, lai ierobežotu strāvu, pamatojoties uz tranzistoru VT2. Novērtējumu labāk izvēlēties eksperimentāli, kontrolējot izejas spriegumu. Ja pretestība ir pārāk liela, tas ievērojami ierobežos ķēdes izejas spriegumu. Manā gadījumā tas ir 100 omu, jebkura jauda ir piemērota.
Kā galveno jaudas tranzistoru (VT1) labāk ir izmantot tranzistorus TO - 220 vai jaudīgākā gadījumā (TO247, TO-3). Es izmantoju tranzistoru E13009, nopirku vietnē Ali Express. Tranzistors spriegumam līdz 400V un strāvai līdz 12A. Šādai shēmai augstsprieguma tranzistors nav optimālākais risinājums, taču tas darbosies labi. Tranzistors, visticamāk, ir viltots un 12 A nestāvēs, bet 5-6A ir diezgan. Mūsu ķēdē strāva ir līdz 4A, tāpēc piemērota šai shēmai. Šajā shēmā tranzistoram jāspēj izkliedēt jaudu līdz 30-35 vati.
Jaudas izkliedi aprēķina kā starpību starp ieejas un izejas spriegumu, kas reizināts ar kolektora strāvu:
P = (U izeja -U ieeja) * I kolektors
Piemēram, ieejas spriegums ir 19 V, mēs iestatām izejas spriegumu līdz 12 V, un kolektora strāva ir 3 A
P = (19–12 V) * 3A = 21 vats - tā ir pilnīgi normāla situācija mūsu tranzistoram.
Un, ja mēs turpināsim samazināt izejas spriegumu līdz 6V, attēls būs atšķirīgs:
P = (19V-6V) * 3A = 39 vati, kas nav ļoti labs tranzistoram TO-220 paketē (jums arī jāņem vērā, ka, aizverot tranzistoru, samazināsies arī strāva: par 6V strāva būs aptuveni 2-2,5A, un nevis 3). Šajā gadījumā labāk ir izmantot citu tranzistoru masīvākā gadījumā vai arī samazināt starpību starp ieejas un izejas spriegumu (piemēram, ja strāvas padeve ir transformators, pārslēdzot tinumus).
Arī tranzistoram jābūt nominālam par 5A vai lielāku strāvu. Labāk ir ņemt tranzistoru ar statiskās strāvas pārvades koeficientu 20. Ķīniešu tranzistors pilnībā atbilst šīm prasībām. Pirms blīvējuma shēmā es to pārbaudīju (strāvas un enerģijas izkliedi) uz īpaša statīva.
Jo TL431 var radīt strāvu, kas nepārsniedz 100 mA, un, lai darbinātu tranzistora pamatni, nepieciešama lielāka strāva, jums būs nepieciešams cits tranzistors, kurš pastiprinās strāvu no TL431 mikroshēmas izejas, atkārtojot atsauces spriegumu. Šim nolūkam mums ir nepieciešams tranzistors VT2.
Tranzistoram VT2 jāspēj piegādāt pietiekamu strāvu tranzistora VT1 pamatnei.
Izmantojot tranzistora VT1 statiskās strāvas pārvades koeficientu (h21e vai hFE vai β), ir iespējams aptuveni noteikt nepieciešamo strāvu. Ja mēs vēlamies, lai izejā būtu strāva 4 A, un statiskās strāvas pārvades koeficients VT1 ir 20, tad:
I bāze = I kolektors / β = 4 A / 20 = 0,2 A.
Statiskās strāvas pārvades koeficients mainīsies atkarībā no kolektora strāvas, tāpēc šī vērtība ir indikatīva. Mērīšana praksē parādīja, ka tranzistora VT1 pamatnei ir nepieciešams piegādāt apmēram 170 mA, lai kolektora strāva būtu 4A. TO-92 paketē esošie tranzistori sāk manāmi iesildīties pie strāvas virs 0,1 A, tāpēc šajā shēmā TO-126 paketē izmantoju tranzistoru KT815A. Tranzistors ir paredzēts strāvai līdz 1,5A, statiskās strāvas pārneses koeficients ir aptuveni 75. Šim tranzistoram būs piemērota neliela siltumnesēja.
Kondensators C3 ir nepieciešams, lai stabilizētu spriegumu, pamatojoties uz tranzistoru VT1, nominālā vērtība ir 100 μF, spriegums ir 25 V.
Filtri no kondensatoriem tiek uzstādīti izejā un ieejā: C1 un C4 (elektrolītiski pie 25 V, 1000 μF) un C2, C5 (keramikas 2-10 μF).
Diode D1 kalpo tranzistora VT1 aizsardzībai no apgrieztā strāvas. Diode D2 ir nepieciešama, lai aizsargātu pret tranzistoru, piegādājot kolektoru motorus. Kad strāva tiek izslēgta, motori kādu laiku griežas un bremzēšanas režīmā darbojas kā ģeneratori. Šādā veidā radītā strāva iet pretējā virzienā un var sabojāt tranzistoru.Diode šajā gadījumā aizver motoru sev, un strāva nesasniedz tranzistoru. Rezistors R5 spēlē nelielu slodzi stabilizēšanai gaidīšanas režīmā, nominālvērtība 10k Ohm, jebkura jauda.
Montāža
Ķēde ir samontēta kā modulis uz maizes paneļa. Es izmantoju radiatoru no komutācijas barošanas avota.
Izmantojot šāda izmēra radiatoru, jums nevajadzētu pēc iespējas vairāk ielādēt ķēdi. Ja strāva ir lielāka par 1 A, radiators ir jāaizstāj ar masīvāku, pūšana ar ventilatoru arī nesāpēs.
Ir svarīgi atcerēties, ka jo lielāka ir atšķirība starp ieejas un izejas spriegumu un jo lielāka ir strāva, jo vairāk siltuma rodas un jo vairāk dzesēšanas ir nepieciešams.
Lai lodētu, vajadzēja apmēram stundu. Principā tā būtu laba forma, ja veidotu dēli, izmantojot LUT metodi, bet kopš tā laika Man vajadzīga tāfele tikai vienā eksemplārā, es negribēju tērēt laiku tāfeles projektēšanai.
Rezultāts ir šāds modulis:
Pēc montāžas es pārbaudīju raksturlielumus:
Ķēdei praktiski nav aizsardzības (tas nozīmē, ka nav aizsardzības pret īssavienojumu, aizsardzības pret apgrieztu polaritāti, vienmērīgu iedarbināšanu, strāvas ierobežošanu utt.), Tāpēc tā ir jāizmanto ļoti uzmanīgi. Tā paša iemesla dēļ nav ieteicams izmantot šādas shēmas "laboratorijas" barošanas avotos. Šim nolūkam gatavas mikroshēmas iepakojumā TO-220 ir piemērotas strāvai līdz 5A, piemēram, KR142EN22A. Vai vismaz šai shēmai jums ir jāizveido papildu modulis aizsardzībai pret īssavienojumu.
Ķēdi var saukt par klasisko, tāpat kā lielāko daļu lineāro stabilizatora ķēžu. Mūsdienu impulsa shēmām ir daudz priekšrocību, piemēram: augstāka efektivitāte, daudz mazāka apkure, mazāki izmēri un svars. Tajā pašā laikā lineāras shēmas ir vieglāk apgūt iesācējiem šķiņķiem, un, ja efektivitāte un izmēri nav īpaši svarīgi, tie ir diezgan piemēroti, lai piegādātu ierīces ar stabilizētu spriegumu.
Un, protams, neko nevar salīdzināt ar sajūtu, kad es baroju kādu ierīci no mājās gatavota enerģijas avota, un lineāras shēmas iesācējiem šķiņķiem ir pieejamākas, lai ko arī teiktu.