Мощнейший стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Весьма нередко для питания разных электрических устройств требуются напряжения разной величины — к примеру, чувствительные микроконтроллеры могут питаться (зависимо от определенного экземпляра) лишь строго от 5В, остальным микросхемам бывает необходимо напряжение 9-12В, а есть и совершенно низковольтные устройства, которые требуют уровня питания 3-3,3В. Для увеличения напряжения, к примеру, чтоб получить из 3,7В литий-ионного аккума целых 9-12В употребляются импульсные источники питания — в их напряжение увеличивается за счёт использования явления самоиндукции в катушке индуктивности. Понижающие же преобразователи можно поделить на два типа: те же импульсные и линейные. 1-ые владеют высочайшим КПД, но имеют несколько наиболее сложную схемотехнику с применением индуктивностей и особых ШИМ-контроллеров. Линейные животрепещущи в этом случае, если нужна простота, миниатюрность и отсутствие каких-то помех на выходе — ведь линейные стабилизаторы, в отличие от импульсных, напротив уменьшают пульсации напряжения, в отличие от импульсных, которые их напротив генерируют за счёт высочайшей частоты работы. И если импульсные стабилизаторы, как повышающие, так и понижающие, весьма комфортно употреблять в виде готовых модулей, которые по маленьким ценам продаются на Али, то вот линейные стабилизаторы имеет смысл изготавливать своими руками, под данные характеристики.

Есть особые микросхемы стабилизаторов, к примеру, серия 78lхх, они имеют на выходе фиксированные значения напряжения, или LM317, микросхема в корпусе ТО-220, которая дозволяет регулировать напряжение на выходе в широких границах. Чудилось бы, для чего сочинять что-то ещё, если можно просто взять готовую LM317 — но не так всё просто, ведь она имеет один недочет — выходной ток всего 1,5А. Естественно, этого довольно для большинства применений линейного стабилизатора, тем наиболее, что уже даже на таком токе он будет очень греться, но всё же время от времени может появиться употреблять конкретно мощнейший линейный стабилизатор с током наиболее 1,5А, к примеру, для подачи стабилизированного питания на аудио-усилитель. Применять для питания усилителей импульсные источники — не самый наилучший вариант по той причине, что помехи от импульсного источника в последствии будут попадать и в звуковой тракт, что явится в виде стороннего шума в звуке. Создать мощнейший линейный стабилизатор можно различными способами, к примеру, по схеме, представленной ниже — и внедрением массивного полевого транзистора в качестве силового элемента и микросхему TL431 в качестве регулирующего. Таковая схема обеспечивает неплохую стабильность выходного напряжения — как пишет создатель, напряжение на выходе меняется только на толики вольта в течение огромного промежутка времени, а мощнейший полевой транзистор обеспечивает наибольший ток через нагрузку в 10А и рассеиваемую мощность в 50Вт — при использовании радиатора соответственных размеров. Схема такового стабилизатора представлена на картинке ниже.

На контакты в левой части схемы подаётся входное напряжение, оно может лежать в спектре 6-50 вольт, что, к слову, больше, чем спектр входных напряжений у той же LM317. Плюс подаётся на верхний контакт, минус — на нижний, таковым образом, минусовые контакты входного напряжения и перегрузки просто соединяются, а коммутация происходит через плюсовой контакт. Конденсатор С1 стоит параллельно питанию на входе, 22 мкФ — малая ёмкость, лучше взять побольше, хотя бы 100-470 мкФ, если от стабилизатора питается чувствительная к пульсациям напряжения перегрузка, к примеру, усилитель, ёмкость конденсаторов можно поднять до уровня 2000-4000 мкФ. Дальше по схеме в плюсовой цепи стоят контакты сток-исток полевого транзистора, а в цепи его затвора установлена микросхема TL431, которая и смотрит за напряжением на выходе стабилизатора, поддерживая его на данном уровне. Приобрести эту микросхему можно за считанные рубли в магазинах радиодеталей, или взять из неисправного сетевого импульсного блока питания — там они встречаются достаточно нередко.

Эта микросхема выпускается в корпусе ТО-92 и имеет три вывода, буквально так же, как и транзисторов в этих корпусах, потому необходимо читать маркировку и не перепутать. Три этих вывода являются катодом, который идёт конкретно к затвору транзистора, анодом, он подключается к минусу всей схемы, а 3-ий вывод — регулирующий, на него через делитель на резисторах поступает часть выходного напряжения стабилизатора. Соотношение сопротивлений в этом делителе описывает и выходное напряжение, потому один из резисторов делителя является неизменным, это R3 на схеме, а 2-ой — переменным, его вращением можно будет регулировать напряжение, в этом случае это RV1 на схеме. Резистор R2, включенный поочередно с ним, нужен для ограничения последнего положения и особенной роли не играет.

Данные номиналы делителя, обозначенные на схеме, дозволят регулировать напряжение на выходе в спектре от 3 до 27В, чего же довольно для большинства применений, но по мере необходимости этот спектр можно поменять в огромную либо наименьшую сторону, подбирая общее сопротивление переменного резистора RV1. Тут можно употреблять или настоящий переменный резистор с комфортной ручкой для регулировки, или маленький подстроечный, к примеру, такие, как на фото ниже. Также имеет смысл установить сюда многооборотный подстроечный резистор, он дозволит устанавливать выходное напряжение с высочайшей точностью.

Конденсатор С3 служит для фильтрации помех в регулировочной части, для большей стабильности выходного напряжения, а С2 — фильтрующий на выходе. Его ёмкость на схеме указана как 22 мкФ, не стоит превосходить это значение, очень большая ёмкость на выходе может привести к неверной работе схемы, для угнетения пульсаций лучше установить огромную ёмкость на входе стабилизатора. Для наглядности ниже приведено изображение все трёх электролитических конденсаторов, нужных для сборки схемы. Направьте внимание, что они все имеют полярность и при впаивании их на плату принципиально её не перепутать, на схеме минусовые контакты конденсаторов помечены в виде заштрихованной обкладки, а на самих корпусах минусовой вывод отмечен в виде вертикальной полосы. Несоблюдение полярности электролитических конденсаторов обычно приводит к тому, что они начинают стремительно разогреваться, а если впору не отключить питание от схемы, то совсем взрываются, разбрасывая вокруг ошмётки бумаги.

Транзистор на схеме можно применить, к примеру, один из последующих вариантов — IRLZ24/32/44, или подобные им. Главными параметрами тут являются наибольшее напряжение и ток через транзистор.

Схема собирается на маленький печатной плате, набросок которой для открытия в программке Sprint Layout представлен в архиве в конце статьи, сделать плату можно способом ЛУТ.

Как можно узреть, плата имеет достаточно маленькие размеры, а поэтому её без усилий можно встроить вовнутрь какого-нибудь устройства, такого же усилителя. Транзистор не спроста стоит на краю плату спинкой в сторону — его нужно установить на мощный радиатор. Чем больше будут токи, протекающие через стабилизатор, тем посильнее будет греться транзистор, соответственно и большего размера будет нужно радиатор. Не излишним будет и активное остывание при помощи кулера в особенных вариантах. Расчёт рассеиваемой на транзисторе мощности довольно прост — необходимо только помножить разницу в вольтах меж входным напряжением и выходным и помножить её на ток, протекающий в цепи — в итоге получится мощность в ваттах. Направьте внимание, что она не обязана превосходить 50Вт, по другому транзистор может не управится с таковым огромным тепловыделением.

Готовая плата будет иметь таковой вид, как на картинах выше. Для подключения проводов очень комфортно употреблять винтообразные клеммники.

Таковым образом, вышел очень обычный и мощнейший стабилизатор, который непременно найдёт для себя применение в радиолюбительском деле. Успешной сборки! Все вопросцы и дополнения пишите в комментах.

pcb-stabilizator.rar

[6,81 Kb] (скачек: 3)

Источник (Source)