Примеры применения микросхемных стабилизаторов напряжения 142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9

Стабилизатор напряжения (СН), защищенный от повреждения разрядным током конденсаторов.

При наличии в выходной цепи СН конденсатора большой емкости иногда необходимо принимать меры по защите микросхемы, то есть по предотвращению разрядки конденсатора через ее цепи. Дело в том, что обычно используемые в цепях питания устройства конденсаторы емкостью до 10 мкФ и более обладают малым внутренним (емкостным) сопротивлением, поэтому при аварийном замыкании той или иной цепи устройства возникает импульс тока, значение которого может достигать десятков ампер. И хотя этот импульс очень кратковременен, его энергии может оказаться достаточно для разрушения микросхемы.

Энергия импульса зависит от емкости конденсатора, выходного напряжения и скорости его уменьшения [9].

Для защиты микросхемы в подобных случаях используют диоды. В устройстве выполненном по схеме на рис. 41, диод VD1 защищает микросхему DA1 от разрядного тока конденсатора С2, а диод VD2 – от разрядного тока конденсатора С3 при замыкании на вход СН.

Выходное напряжение устройства
U_вых = U_вых.ст + I_R2 R2 , где U_вых.ст – выходное напряжение микросхемы, I_R2 – ток через

резистор R2.

Рис.41 Сопротивление резисторов R1 и R2 рассчитывают по формулам:

R1 = U_вых.ст/I_R2 + I_п; R2 =(U_вых – U_вых.ст ) / I_R2 ,

где I_п – ток потерь в микросхеме, равный 5...10 мА. Для нормальной работы устройства ток I_R2 должен быть, как минимум, вдвое больше тока I_п . Приняв
I_R2 = 20 мА, в рассматриваемом случае ( U_вых = 10 В, U_вых.ст = 5 В ) получаем

R1 = 5/(0,02 + 0,01) = 333 Ом, R2 = (10 – 5)/0,02 = 250 Ом.

Поскольку выбор сопротивлений этих резисторов из стандартного ряда номиналов приводит к отклонению выходного напряжения от расчетного значения, резистор R2 рекомендуется выбирать построечным. Это позволит в определенных пределах регулировать выходное напряжение.

Мощность Р_рас , рассеиваемая микросхемой при максимальной нагрузке, определяют по формуле:

Р_рас = I_вых(U_вх – U_вых) + I_п U_вх .

Конденсатор С1 необходим только в том случае, если длина проводов соединяющих СН с конденсатором фильтра выпрямителя, больше 100 мм; С2 сглаживает переходные процессы, и его рекомендуется устанавливать при наличии длинных соединительных проводов (печатных проводников) и в тех случаях, когда недопустимы броски тока и напряжения в цепи питания нагрузки. Что касается конденсатора С3 то он служит для дополнительного уменьшения пульсации напряжения на выводе 8 микросхемы DA1.

Наиболее подходят для использования в стабилизаторах танталовые оксидные конденсаторы, обладающие (конечно, при необходимой емкости) малым полным сопротивлением даже на высоких частотах: здесь танталовый конденсатор емкостью 1мкФ эквивалентен алюминиевому оксидному конденсатору емкостью примерно 25 мкФ.

При соответствующем выборе микросхемы и сопротивления резисторов R1 и R2 выходное напряжение может быть более 25 В (в любом случае оно не должно превышать разности U_вх.mах – U_пд , где U_пд – минимально допустимое падение напряжения на микросхеме). Емкость конденсаторов С2, С3 – не менее 25 мкф.

СН со ступенчатым включением (рис. 42). Функции “коммутирующего” элемента в этом устройстве выполняет транзистор VT1. В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор С3, поэтому транзистор открыт и шунтирует нижнее плечо делителя R1, R2. При этом напряжение на выводе 8 микросхемы DA1 близко к 0 (оно равно напряжению насыщения U_{кэ нас} транзистора VT1), и выходное напряжение СН лишь не намного превышает напряжение U_{вых.ст .} По мере зарядки конденсатора через резистор R3 транзистор закрывается, напряжение на выводе 8 DA1, а следовательно, и на выходе устройства возрастает, и спустя некоторое время выходное напряжение достигает заданного уровня. Длительность установления выходного напряжения зависит от постоянной времени цепи R3, C3. Назначение конденсаторов С1 и С2 – то же, что и в СН по схеме на рис. 41.

СН с выходным напряжением повышенной стабильности (рис. 43).

Как видно из схемы, отличие этого СН от устройства по схеме на рис. 41 (кроме отсутствия диодов и конденсатора С3) заключается в замене резистора R2 стабилитроном VD1. Последний поддерживает более стабильное напряжение на выводе 8 микросхемы DA1 и тем самым допол- нительно уменьшает колебания напряжения на нагрузке.

рис. 43 Недостаток устройства – невозможность плавного регулирования выходного напряжения (его можно изменять только подбором стабилитрона VD1).

СН с выходным напряжением, регулируемым от 0. На рис. 44 изображена схема устройства, выходное напряжение которого можно регулировать от 0 до 10 В. требуемое значение устанавливают переменным резистором R2. При установке его движка в нижнее (по схеме) положение (резистор полностью выведен из цепи) напряжение на выводе 8 DA1 имеет отрицательную полярность и равно рис. 44 разности U_VD1 – U_вых.ст (U_VD1 – напряжение стабилизации стабилитрона VD1), поэтому выходное напряжение СН равно 0. По мере перемещения движка этого резистора вверх отрицательное напряжение на вывод 8 уменьшается и при некотором его сопротивлении становится равным напряжению U_вых.ст. При дальнейшем увеличении сопротивления резистора выходное напряжение СН возрастает от 0 до максимального значения.

СН с внешними регулирующими транзисторами. Микросхемы 142ЕН5, 142ЕН8, 142ЕН9 в зависимости от типа могут отдавать в нагрузку ток от 1,5 до 3 А. Однако эксплуатация их с предельным током нагрузки нежелательна, так как требует применения эффективных теплоотводов (допустимая рабочая температура кристалла ниже, чем у большинства мощных транзисторов). Облегчить режим работы микросхемы в подобных случаях можно, подключив к ней мощный регулирующий транзистор.

Принципиальная схема базового варианта СН с внешним регулирующим транзистором показана на рис. 48. При токе нагрузки до 180...190 мА падение напряжения на резисторе R1 невелико, и устройство работает так же, как и без транзистора. При большом токе это падение напряжения достигает 0,6...0,7 В, и транзистор VT1 начинает открываться , ограничивая тем самым дальнейшее увеличение тока через микросхему DA1. рис. 45

Она поддерживает выходное напряжение на заданном уровне, как и в типовом включении: при повышении входного напряжения снижается входной ток, а следовательно, и напряжение управляющего сигнала на эмиттерном переходе транзистора VT1, и наоборот.

Применяя такой СН следует иметь в ввиду, что минимальная разность напряжений U_вх и U_вых должна быть равна сумме минимального падения напряжения на используемой микросхеме и напряжения U_эб регулирующего транзистора. Необходимо также позаботиться об ограничении тока через этот транзистор, так как при замыкании в нагрузке он может превысить ток через микросхему в число раз, равное статическому коэффициенту передачи тока h_21Э и достичь 20 А и даже более. Такого тока в большинстве случаев достаточно для вывода из строя не только регулирующего транзистора, но и нагрузки.

Основные электрические параметры интегральных стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением приведены в табл. 2.

Таблица 2

Рассмотренные стабилизаторы идентичны по схеме, каждый из них содержит устройство защиты от замыкания цепи нагрузки. Различаются они только максимальным выходным током и номинальным выходным напряжением, которое имеет одно из следующих значений: 5, 6, 9, 12, 15, 20, 24, 27 В.

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 1386; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!