7.5.2. Компенсаційні стабілізатори напруги

Робота компенсаційних (транзисторних) стабілізаторів напруги базується на порівнянні вихідної напруги стабілізатора з еталонною.

Якщо вони не рівні між собою, то різниця цих напруг підсилюється й подається на регулювальний елемент, який відновлює вихідну напругу до стабілізованої величини. Такі стабілізатори дозволяють розширити діапазон стабілізованих напруг та забезпечити вищу якість стабіліза­ції (К_ст.u 50).

За способом вмикання регулювального елемента відносно наван­таження, компенсаційні стабілізатори поділяють на послі-довного та паралельного типів. На рис. 7.22. зображено електричну структурну схему компенсаційного стабілізатора послідовного типу. Послідовний стабілізатор напруги містить регулюючий елемент (1), підсилювальний елемент (2) і еталонний (3).

Рис. 7.22. Структурна схема компенсаційного

стабілізатора напруги

Еталонна напруга порівнюється з вихідною, їхня різниця підсилюється елементом (2) і надходить на регулюючий елемент (1) якій і здійснює підтримку стабільної напруги на виході стабілізатора.

На рис. 7.23. зображена електрична принципова схема компенсійного послідовного стабілізатора напруги. Транзистор VT1 виконує функцію регулювального елемента, а ОП (DA) – функцію підсилювального елемента. Еталонна на­пруга задається з допомогою стабілітрона VD.

Рис. 7.23. Електрична принципова схема компенсаційного послідовного стабілізатора напруги.

Вона порівнюється з напругою на резисторі R_рег, яка пропорційна вихідній напрузі стабіліза­тора, тому що цей резистор є дільником вихідної напруги. Різниця цих напруг підсилюється DA і надходить на базу транзистор VT₁, та зумовлює зміну напруги емітер-колектор VT₁, завдяки чому забезпечується стабілізація вихідної напруги (підтримується незмінною напруга на виході стабілізатора). Напруга на виході стабілізатора (U_н) дорівнює:

U_н = U_вх – І_н∙ R_РЕ = const, (7.32)

де U_вх – напруга на вході стабілізатора; І_н∙ – струм навантаження;

R_РЕ – опір регулюючого елемента (опір к-е транзистора VT₁).

7.5.3. Мікросхемні стабілізатори напруги

В останні роки широке поширення одержали інтегральні стабілізатори напруги. Джерела живлення на їх основі відрізняються малим числом додаткових деталей, невисокою вартістю і хорошими технічними характеристиками. З'явилася можливість забезпечити кожну плату складного пристрою власним стабілізатором напруги (СН), а значить, будуть використані для його живлення загальний нестабілізованим джерело. Це значно підвищило надійність таких пристроїв (вихід з ладу одного СН призводить до відмови тільки того блоку, який до нього підключений), багато в чому зняло проблему боротьби з наведення на довгі проводи харчування та імпульсними перешкодами, породженими перехідними процесами в цих колах.

Промисловість випускає широкий асортимент мікросхем серій 142, К142 і КР142. До їх складу входять стабілізатори:

• з фіксованою вихідною напругою (142EH5, 142ЕН8, 142ЕН9, К142ЕН8, К142ЕН9, КР142ЕН5, КР142ЕН8, КР142ЕН9; далі в тексті – 142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9),

• з регулюючим елементом (КР142ЕН12А тощо).

На рис 7.24. зображено загальний вигляд поширених інтегральних стабілізаторів напруги.

а б

Рис. 7.24. Мікросхемні стабілізатори напруги:

а – мікросхема MC7812, б – К142ЕН8Б.

Схема включення стабілізатора напруги на базі мікросхеми з фіксованою вихідною напругою К142ЕН8Б.

DA

К142ЕН8Б

U_вх U_вих

Рис. 7.25. Схема включення інтегрального стабілізатора напруги К142ЕН8Б

Конструкція мікросхеми серії К142 дозволяє встановлю-вати їх на тепловідвідний радіатор, завдяки чому збільшується максимально допустима потужність, що розсіюється стабіліза-тором. Для збільшення вихідної потужності і навантажувальних струмів допускається увімкнення зовнішнього потужного регулюючого транзистора.

LDO- стабілізатор напруги

Стабілізатор з малим падінням напруги (англ. Low - dropout regulator) або LDO- регулятор – стабілізатор лінійної напруги, який може працювати з дуже невеликою різницею між вхідною і вихідною напругами.

Рис.7.26. Схема LDO- стабілізатора

Перевагами низького падіння напруги є:

• нижча мінімальна робоча напруга;

• більша ефективність;

• нижча потужність розсіювання на регулюючому елементі (польовому транзисторі).