Alle modernen elektronischen Geräte sind auf Elementen aufgebaut, die empfindlich auf die Stromversorgung reagieren. Davon hängt nicht nur die korrekte Funktion, sondern auch die Leistungsfähigkeit der Sch altungen insgesamt ab. Daher sind elektronische Geräte zunächst mit festen Stabilisatoren mit geringem Spannungsabfall ausgestattet. Sie werden in Form von integrierten Sch altkreisen hergestellt, die von vielen Herstellern auf der ganzen Welt hergestellt werden.
Was ist ein Low-Dropout-Spannungsregler?
Unter dem Spannungsstabilisator (SN) versteht man ein solches Gerät, dessen Hauptaufgabe darin besteht, ein bestimmtes konstantes Spannungsniveau an der Last aufrechtzuerh alten. Jeder Stabilisator hat eine gewisse Genauigkeit bei der Ausgabe eines Parameters, die durch die Art der Sch altung und die darin enth altenen Komponenten bestimmt wird.
Intern sieht der MV wie ein geschlossenes System aus, bei dem im Automatikmodus die Ausgangsspannung proportional zur Referenz (Referenz) eingestellt wird, die von einer speziellen Quelle erzeugt wird. Dieser TypStabilisatoren werden kompensatorisch genannt. In diesem Fall ist das Steuerelement (RE) ein Transistor - ein Bipolar- oder Außendienstmitarbeiter.
Das Spannungsregelungselement kann in zwei verschiedenen Modi arbeiten (bestimmt durch das Konstruktionsschema):
- aktiv;
- Taste.
Der erste Modus impliziert den Dauerbetrieb des RE, der zweite - den Betrieb im Impulsmodus.
Wo wird der feste Stabilisator verwendet?
Funkelektronische Geräte der modernen Generation zeichnen sich durch weltweite Mobilität aus. Geräteleistungssysteme basieren auf der Verwendung von hauptsächlich chemischen Stromquellen. Die Aufgabe der Entwickler besteht in diesem Fall darin, Stabilisatoren mit kleinen Gesamtparametern und möglichst geringen Stromverlusten zu erh alten.
Moderne CHs werden in folgenden Systemen verwendet:
- mobile Kommunikationseinrichtungen;
- tragbare Computer;
- Mikrocontroller-Batterien;
- Offline-Überwachungskameras;
- autonome Sicherheitssysteme und Sensoren.
Um die Probleme bei der Stromversorgung stationärer Elektronik zu lösen, werden Spannungsregler mit geringem Spannungsabfall in einem Gehäuse mit drei KT-Anschlüssen (KT-26, KT-28-2 usw.) verwendet. Sie werden verwendet, um einfache Sch altungen zu erstellen:
- Ladegeräte;
- Haush altsstromversorgungen;
- Messgeräte;
- Kommunikationssysteme;
- Sonderausstattung.
Was sind feste SNs?
Alle integrierten Stabilisatoren (enth alten ineinschließlich fester) werden in zwei Hauptgruppen unterteilt:
- Hybrid Low Drop Voltage Stabilizers (HID).
- Halbleiter-Mikrosch altungen (ISN).
SN der ersten Gruppe wird an integrierten Sch altungen und gehäuselosen Halbleiterelementen durchgeführt. Alle Sch altungskomponenten werden auf einem dielektrischen Substrat platziert, wo Verbindungsleiter und Widerstände durch Auftragen von dicken oder dünnen Filmen sowie diskrete Elemente - variable Widerstände, Kondensatoren usw. hinzugefügt werden.
Mikrosch altungen sind strukturell vollständige Geräte, deren Ausgangsspannung fest ist. Dies sind in der Regel Stabilisatoren mit einem geringen Spannungsabfall von 5 Volt und bis zu 15 V. Leistungsstärkere Systeme bauen auf leistungsstarken rahmenlosen Transistoren und einer Steuersch altung (Low Power) auf Folienbasis auf. Die Sch altung kann Ströme bis zu 5 Ampere leiten.
ISN-Mikrosch altungen werden auf einem einzigen Chip ausgeführt, da sie klein in Größe und Gewicht sind. Im Vergleich zu früheren Mikrosch altungen sind sie zuverlässiger und billiger herzustellen, obwohl sie GISN in Bezug auf die Parameter unterlegen sind.
Lineare SNs mit drei Pins gehören zur ISN. Wenn Sie die Serien L78 oder L79 (für positive und negative Spannungen) nehmen, werden sie in Mikrosch altkreise unterteilt mit:
- Niedriger Ausgangsstrom von ca. 0,1 A (L78L).
- Durchschnittsstrom ca. 0,5A (L78M).
- Hochstrom bis 1,5 A (L78).
Low-Dropout-Linearregler-FunktionsprinzipSpannung
Typische Stabilisatorstruktur besteht aus:
- Spannungsreferenz.
- Konverter (Verstärker) Fehlersignal.
- Ein Sign alteiler und ein Regelelement, aufgebaut auf zwei Widerständen.
Da der Wert der Ausgangsspannung direkt von den Widerständen R1 und R2 abhängt, werden letztere in die Mikrosch altung eingebaut und man erhält einen CH mit fester Ausgangsspannung.
Der Betrieb eines Low-Dropout-Spannungsreglers basiert auf dem Vergleich der Referenzspannung mit der Ausgangsspannung. Je nach Diskrepanz zwischen diesen beiden Indikatoren wirkt der Fehlerverstärker auf das Gate des Leistungstransistors am Ausgang und deckt oder öffnet dessen Übergang. Daher weicht der tatsächliche Strompegel am Ausgang des Stabilisators nur geringfügig vom angegebenen Nennwert ab.
Auch in der Sch altung gibt es Sensoren zum Schutz vor Überhitzung und Überlastströmen. Unter dem Einfluss dieser Sensoren wird der Kanal des Ausgangstransistors vollständig gesperrt und es fließt kein Strom mehr. Im Shutdown-Modus verbraucht der Chip nur 50 Mikroampere.
Low-Dropout-Reglersch altungen
Die integrierte Stabilisator-Mikrosch altung ist praktisch, da sie alle notwendigen Elemente enthält. Die Installation auf der Platine erfordert nur den Einbau von Filterkondensatoren. Letztere dienen dazu, Störungen von der Stromquelle und der Last zu entfernen, wie in der Abbildung zu sehen.
Bei CHs der 78xx-Serie und der Verwendung von Tantal- oder Keramik-Shunt-Kondensatoren für Ein- und Ausgang sollte die Kapazität des letzteren bei allen zulässigen Spannungs- und Stromwerten innerhalb von 2 uF (Eingang) und 1 uF (Ausgang) liegen. Wenn Sie Aluminiumkondensatoren verwenden, sollte ihr Wert nicht unter 10 Mikrofarad liegen. Verbinden Sie die Elemente so nah wie möglich an den Pins der Mikrosch altung.
Falls kein Spannungsstabilisator mit einem kleinen Spannungsabfall der gewünschten Nennleistung vorhanden ist, können Sie die Nennleistung von CH von einer kleineren auf eine größere erhöhen. Durch Erhöhen des Strompegels am gemeinsamen Anschluss wird dieser an der Last um den gleichen Betrag erhöht, wie im Diagramm dargestellt.
Vor- und Nachteile von Linear- und Sch altreglern
Integrierte Sch altkreise mit kontinuierlicher Wirkung (SN) haben folgende Vorteile:
- Realisiert in einem kleinen Gehäuse, das eine effiziente Platzierung auf dem PCB-Arbeitsplatz ermöglicht.
- Keine Installation zusätzlicher regulatorischer Elemente erforderlich.
- Bietet eine gute Stabilisierung der Ausgabeparameter.
Zu den Nachteilen gehört ein geringer Wirkungsgrad, der 60 % nicht übersteigt, verbunden mit einem Spannungsabfall über dem eingebauten Steuerelement. Bei einer hohen Leistung des Mikrokreises muss ein Kristallkühler verwendet werden.
Sch altspannungsregler mit kleinem Spannungsabfall gelten als produktiverFeldspannung, deren Wirkungsgrad etwa bei 85 % liegt. Dies wird durch die Arbeitsweise des Regelgliedes erreicht, bei der der Strom es impulsartig durchfließt.
Zu den Nachteilen der gepulsten CH-Sch altung gehören:
- Komplexität des schematischen Designs.
- Präsenz von Impulsgeräuschen.
- Geringe Stabilität des Ausgabeparameters.
Einige lineare Spannungsreglersch altungen
Neben dem gezielten Einsatz von Mikrosch altungen als CH ist es möglich, deren Anwendungsbereich zu erweitern. Einige Varianten solcher Sch altungen basierend auf dem integrierten Sch altkreis L7805.
Stabilisatoren im Parallelmodus einsch alten
Zur Erhöhung des Laststroms werden CH parallel gesch altet. Um die Funktionsfähigkeit einer solchen Sch altung sicherzustellen, wird zwischen der Last und dem Ausgang des Stabilisators ein zusätzlicher Widerstand mit kleinem Wert eingebaut.
CH-basierter Stromstabilisator
Es gibt Lasten, die mit konstantem (stabilem) Strom versorgt werden müssen, zum Beispiel eine LED-Kette.
Schema zur Steuerung der Lüftergeschwindigkeit im Computer
Der Regler dieses Typs ist so ausgelegt, dass beim ersten Einsch alten der Kühler empfängtalle 12 V (für seine Förderung). Außerdem ist es am Ende der Ladung des Kondensators C1 mit einem variablen Widerstand R2 möglich, den Spannungswert einzustellen.
Schlussfolgerung
Beim Zusammenbau einer Sch altung mit einem selbstgebauten Spannungsregler mit geringem Spannungsabfall ist zu beachten, dass einige Arten von Mikrosch altungen (aufgebaut auf Feldeffekttransistoren) nicht mit einem normalen Lötkolben gelötet werden können direkt aus einem 220-V-Netz ohne Erdung des Gehäuses. Ihre statische Elektrizität kann das elektronische Element beschädigen!
