СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 80 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 чение линейных стабилизаторов – ста- билизировать напряжения на уровне ±20 В во всём диапазоне тока нагрузки. Для минимизации нагрева стаби- лизаторов разность между входными и выходными напряжениями не долж- на превышать 0,5 В при токах нагруз- ки от 2 до 7,5 А и 0,3 В при токе нагруз- ки в 10 А. Стандартные интегральные стабилизаторы здесь не подходят, так как, во-первых, при таких токах нагруз- ки имеют падение напряжения между входом и выходом, значительно пре- вышающее 0,5 В, во-вторых, – медлен- ную и неточную встроенную защиту от превышения тока, а в-третьих, инте- гральные стабилизаторы, рассчитан- ные на токи в 10 А и более, стоят более 1000 руб. за штуку. Параметры стабилизаторов [6], по- строенных на основе мощных полевых транзисторов и ОУ, обеспечивают паде- ние напряжения между входом и выхо- дом не более 0,1 В при токе нагрузки в 10 А. Изменение выходного напря- жения стабилизаторов, в зависимости от тока нагрузки, не превышает 0,01 В на каждый ампер тока. Стабилизаторы не имеют встроенной защиты от пре- вышения тока, поскольку эту функцию эффективно выполняет контроллер ИИП. Кроме того, стоимость ОУ и поле- вых транзисторов в сумме не превыша- ет 100 руб. Пульсация выходных напря- жений стабилизаторов составляет всего несколько милливольт при токе нагруз- ки 10 А и более. К сожалению, стаби- лизаторы пропускают радиочастотные составляющие пульсаций. Если взглянуть на схемы стабили- заторов (см. рис. 26), можно заметить необычное включение полевых тран- зисторов: входное напряжение пода- ётся на исток транзистора, а выходное снимается со стока. Хотя идея такого включения транзисторов не нова [5], совместное применение ОУ и мощных полевых транзисторов в линейных ста- билизаторах встречается редко. При таком включении (см. рис. 26) стан- дартный полевой p-канальный транзи- стор будет работать в штатном режиме при питании отрицательнымнапряже- нием, поскольку напряжение на стоке более отрицательно, чем на истоке, так как выходное напряжение всегда ниже входного. При увеличении тока нагруз- ки, когда напряжение на стоке транзи- стора упадёт, для его восстановления необходимо приоткрыть транзистор, а для этого следует подать на его затвор напряжение более отрицательное, чем напряжение истока, то есть ниже вход- ного напряжения на 4…6 В. Это напря- жение очень просто получить из вход- ногоили выходногонапряжения. Чтобы снизить выходное напряжение дономи- нального, надо увеличить напряжение на затворе. Если выходным напряжением управлять с помощьюОУ, тона инверти- рующий вход необходимо подать опор- ное напряжение, а на неинвертирую- щий–напряжение с делителя выходного напряжения. Именно так устроен стаби- лизатор положительного напряжения (см. рис. 26б). Напряжение с делителя выходногонапряжения R4, R5, R6 подаёт- ся на неинвертирующий (+) входОУ (7), опорное напряжение – на его инверти- рующий (–) вход (8), а выходОУ (1) сое- динён с затвором транзистора Т1 (через резисторR7). Стабилизатор отрицатель- ногонапряжения на n-канальномполе- вом транзисторе (см. рис. 26а) работает аналогичным образом. Платы стабилизаторов реализова- ны (см. рис. 27–30) с использовани- ем компонентов для поверхностного монтажа, кроме микросхем ОУ в DIP- корпусе и большого танталового кон- денсатора C3 размера D, расположен- ных на стороне (см. рис. 28б и рис. 30б), противоположной стороне расположе- ния дорожек (см. рис. 28а и рис. 30а). Благодаря использованиюминиатюр- ных компонентов удалось скомпоно- а б Рис. 24. Разводка платы предварительного стабилизатора Рис. 25. Фотография платы предварительного стабилизатора: а – вид со стороны расположения дорожек, б – вид с обратной стороны стабилизатора, обозначенный как +25, который формирует опорное напря- жение для TL431, имеет более низкий уровень помех, чем вход, обозначен- ный как +25 фвых, через который про- ходит ток светодиода оптрона. Такое подключение предварительного стаби- лизатора – распространённая практи- ка. Кроме того, именно так подключе- на обратная связь в оценочной плате для контроллера LM5033. По существу, предварительный ста- билизатор, входы которого подклю- чены к выходному напряжениюШИМ, а выход – через оптрон ко входу Comp контроллера, реализует петлюотрица- тельной обратной связи (ООС). Теорети- чески рассчитать все параметры такой ООС достаточно сложно, так как на них влияет много факторов. Технология оценки параметров с элементами экс- периментального подбора, приведён- ная ранее, даёт оптимальный результат. Разводка платы предваритель- ного стабилизатора очень проста (см. рис. 24), а размер платы уникаль- но мал – 10 × 13 мм. Танталовый кон- денсатор C4 (см. рис. 19) установлен на стороне, противоположной сторо- не размещения дорожек (см. рис. 25б). Сама плата не имеет крепёжных отвер- стий и приклеена к внутренней боко- вой поверхности корпуса отрезком двухсторонней пористой ленты. Л ИНЕЙНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ Выходные напряжения положитель- ной и отрицательной полярности, поступающие на входы линейных ста- билизаторов, зависят от тока нагрузки: при малом токе (или вообще без нагруз- ки) эти напряжения имеют наибольшие значения ±(22,5…23) В. В диапазоне от 2 до 7,5 А выходные напряжения равны приблизительно ±20,5 В и слабо зави- сят от тока нагрузки. В диапазоне от 7,5 до 10 А эти напряжения постепенно снижаются с ±20,5 В до ±20,3 В. Назна- © СТА-ПРЕСС