Kõik kaasaegsed elektroonikaseadmed on ehitatud elementidele, mis on toitevoolu suhtes tundlikud. Sellest ei sõltu mitte ainult õige toimimine, vaid ka ahelate toimivus tervikuna. Seetõttu on kõigepe alt elektroonikaseadmed varustatud väikese pingelangusega fikseeritud stabilisaatoritega. Need on valmistatud integraallülitustena, mida toodavad paljud tootjad üle maailma.
Mis on madala katkestuspinge regulaator?
Pinge stabilisaatori (SN) all mõista sellist seadet, mille peamine ülesanne on säilitada koormuse teatud konstantne pingetase. Igal stabilisaatoril on teatav parameetri väljastamise täpsus, mille määrab vooluringi tüüp ja selles sisalduvad komponendid.
Sisemiselt näeb MV välja nagu suletud süsteem, kus automaatrežiimis reguleeritakse väljundpinget proportsionaalselt referentsiga (referentsiga), mille genereerib spetsiaalne allikas. Seda tüüpistabilisaatoreid nimetatakse kompenseerivateks. Sel juhul on juhtelemendiks (RE) transistor – bipolaarne või välitööline.
Pinge reguleerimise element võib töötada kahes erinevas režiimis (määratud ehitusskeemiga):
- aktiivne;
- võti.
Esimene režiim eeldab RE pidevat tööd, teine režiim impulssrežiimis.
Kus fikseeritud stabilisaatorit kasutatakse?
Kaasaegse põlvkonna raadio-elektroonikaseadmeid iseloomustab mobiilsus globaalses mastaabis. Seadmete toitesüsteemid on üles ehitatud peamiselt keemiliste vooluallikate kasutamisele. Arendajate ülesanne on sel juhul hankida stabilisaatorid, mille üldparameetrid on väikesed ja mille elektrikadu oleks võimalikult väike.
Kaasaegseid kanaleid kasutatakse järgmistes süsteemides:
- mobiilsidevahendid;
- kaasaskantavad arvutid;
- mikrokontrolleri patareid;
- võrguühenduseta turvakaamerad;
- autonoomsed turvasüsteemid ja andurid.
Statsionaarse elektroonika toiteprobleemide lahendamiseks kasutatakse kolme KT-tüüpi klemmiga korpuses (KT-26, KT-28-2 jne) väikese pingelangusega pingeregulaatoreid. Neid kasutatakse lihtsate vooluringide loomiseks:
- laadijad;
- majapidamises kasutatavad elektritoiteallikad;
- mõõteseadmed;
- kommunikatsioonisüsteemid;
- erivarustus.
Mis on fikseeritud tüüpi SN-id?
Kõik integreeritud stabilisaatorid (kaasasmis hõlmavad fikseeritud) on jagatud kahte põhirühma:
- Hübriidsed madalpinge stabilisaatorid (HID).
- Pooljuhtide mikroskeemid (ISN).
Esimese rühma SN teostatakse integraallülituste ja paketivabade pooljuhtelementidega. Kõik vooluahela komponendid asetatakse dielektrilisele aluspinnale, kuhu lisatakse ühendusjuhid ja takistid paksude või õhukeste kilede pealekandmise teel, samuti diskreetsed elemendid - muutuvtakistus, kondensaatorid jne.
Struktuurselt on mikroskeemid terviklikud seadmed, mille väljundpinge on fikseeritud. Tavaliselt on need stabilisaatorid, mille pingelang on madal 5 volti ja kuni 15 V. Võimsamad süsteemid on ehitatud võimsatele raamideta transistoridele ja kiledel põhinevale juhtahelale (madala võimsusega). Ahel võib läbida kuni 5 amprit voolu.
ISN-i mikroskeeme teostatakse ühel kiibil, kuna need on mõõtmetelt ja kaalult väikesed. Võrreldes eelmiste mikroskeemidega on need töökindlamad ja odavamad valmistada, kuigi parameetrite poolest jäävad GISN-ile alla.
Kolme viiguga lineaarsed SN-id kuuluvad ISN-i. Kui võtta seeria L78 või L79 (positiivsete ja negatiivsete pingete jaoks), jagatakse need mikroskeemideks:
- Madal väljundvool, umbes 0,1 A (L78L).
- Keskmine vool, umbes 0,5 A (L78M).
- Kõrge vool kuni 1,5 A (L78).
Madala väljalangemisega lineaarse regulaatori tööpõhimõtepinge
Tüüpiline stabilisaatori struktuur koosneb:
- Pingeviide.
- Konverteri (võimendi) veasignaal.
- Signaalijagaja ja reguleerimiselement, mis on kokku pandud kahele takistile.
Kuna väljundpinge väärtus sõltub otseselt takistustest R1 ja R2, siis viimased ehitatakse mikroskeemi sisse ja saadakse fikseeritud väljundpingega CH.
Madala väljalangemisega pingeregulaatori töö põhineb võrdluspinge võrdlemisel väljundpingega. Sõltuv alt nende kahe indikaatori lahknevuse tasemest toimib veavõimendi väljundis võimsustransistori paisule, kattes või avades selle ülemineku. Seega erineb tegelik elektrienergia tase stabilisaatori väljundis deklareeritud nimiväärtusest vähe.
Ka vooluringis on andurid kaitseks ülekuumenemise ja ülekoormusvoolude eest. Nende andurite mõjul blokeeritakse väljundtransistori kanal täielikult ja see lakkab voolu läbimast. Väljalülitusrežiimis tarbib kiip ainult 50 mikroamprit.
Madala väljalangemisega regulaatori ahelad
Integreeritud stabilisaatori mikroskeem on mugav, kuna sellel on kõik vajalikud elemendid sees. Selle plaadile paigaldamine nõuab ainult filtri kondensaatorite lisamist. Viimased on mõeldud vooluallikast ja koormusest tulevate häirete eemaldamiseks, nagu on näha joonisel.
Seoses 78xx seeria kanalite ja tantaal- või keraamiliste šuntkondensaatorite kasutamisega sisendis ja väljundis peaks viimaste mahtuvus olema vahemikus 2 uF (sisend) ja 1 uF (väljund) mis tahes lubatud pinge ja voolu väärtuste juures. Kui kasutate alumiiniumkondensaatoreid, ei tohiks nende väärtus olla väiksem kui 10 mikrofaradi. Ühendage elemendid võimalikult lähedale mikrolülituse tihvtidele.
Kui soovitud nimiväärtusega väikese pingelangusega pingestabilisaatorit pole, saate CH reitingut suurendada väiksem alt suuremale. Tõstes elektrienergia taset ühisterminalis, suureneb see koormuse juures sama palju, nagu on näidatud diagrammil.
Lineaarsete ja lülitusregulaatorite eelised ja puudused
Pideva toimega integreeritud vooluringidel (SN) on järgmised eelised:
- Valmistatud ühes väikeses pakendis, mis võimaldab neid tõhus alt PCB tööruumile paigutada.
- Ärge nõua täiendavate reguleerivate elementide paigaldamist.
- Pakub head väljundparameetrite stabiliseerimist.
Puuduseks on madal efektiivsus, mis ei ületa 60%, mis on seotud sisseehitatud juhtelemendi pingelangusega. Mikroskeemi suure võimsuse korral on vaja kasutada kristalljahutusradiaatorit.
Väikese langusega lülituspinge regulaatoreid peetakse produktiivsemaksvälja pinge, mille kasutegur on ligikaudu 85% tasemel. See saavutatakse tänu reguleeriva elemendi töörežiimile, kus vool läbib seda impulssidena.
Impulseeriva CH-ahela puuduste hulka kuuluvad:
- Skemaatilise kujunduse keerukus.
- Impulssmüra olemasolu.
- Väljundparameetri madal stabiilsus.
Mõned lineaarsed pingeregulaatori ahelad
Lisaks mikroskeemide sihipärasele kasutamisele CH-na on võimalik nende ulatust laiendada. Mõned selliste vooluahelate variandid, mis põhinevad integraallülitusel L7805.
Lülita stabilisaatorid paralleelrežiimis sisse
Koormusvoolu suurendamiseks ühendatakse CH üksteisega paralleelselt. Sellise vooluahela töökindluse tagamiseks paigaldatakse sellesse koormuse ja stabilisaatori väljundi vahele väikese väärtusega lisatakisti.
CH-põhine voolustabilisaator
On koormusi, mis vajavad pidevat (stabiilset) voolu, näiteks LED-kett.
Arvuti ventilaatori kiiruse reguleerimise skeem
Seda tüüpi regulaator on konstrueeritud nii, et algsel sisselülitamisel võtab jahuti vastukõik 12 V (selle edendamiseks). Lisaks on muutuva takistiga R2 kondensaatori C1 laadimise lõppedes võimalik pinge väärtust reguleerida.
Järeldus
Ahela kokkupanemisel, kasutades madala pingelanguga isetegemise pingeregulaatorit, on oluline arvestada, et teatud tüüpi mikroskeeme (ehitatud väljatransistoridele) ei saa tavalise jootekolviga joota otse 220 V võrgust ilma korpuse maandamiseta. Nende staatiline elekter võib kahjustada elektroonilist elementi!
