Zaloguj się
Wszystkie
21 października 2022
614
- ograniczanie napięcia wyjściowego do ustalonej wartości,
- płynna regulacja wartości maksymalnej napięcia wyjściowego w zakresie 2,5…27,5 V,
- minimalne napięcie wejściowe 8 V,
- maksymalne napięcie wejściowe 30 V.
Przykładem zastosowania układu jest podłączenie stosunkowo delikatnego urządzenia, np. routera, zasilanego nominalnie napięciem 12 V, do instalacji samochodowej. Jak wiadomo, napięcie w instalacji może dochodzić do 15 V, a to może uszkodzić wspomniane urządzenie. Użycie typowego stabilizatora wymuszałoby utrzymywanie akumulatora w stanie całkowitego naładowania, aby zagwarantować prawidłowy spadek napięcia na stabilizatorze. Nic się jednak nie stanie, jeżeli napięcie spadłoby do np. 11,5 V, bo producent urządzenia na pewno uwzględnił tolerancję „w dół”, związaną z rozrzutami parametrów zasilaczy wtyczkowych.
Prezentowany układ to stabilizator LDO, ale zaprojektowany do tego, by pracował prawidłowo również w sytuacji, kiedy napięcie wejściowe jest mniejsze niż to, które użytkownik zadał potencjometrem. Jedynym ograniczeniem minimalnego napięcia wejściowego jest jego zdolność do prawidłowego otwarcia tranzystora MOSFET, o czym dalej.
Budowa i działanie
Elementem wykonawczym, przez który płynie prąd zasilający odbiornik, jest tranzystor T2 typu MOSFET-P. Jednak nie został użyty w roli wtórnika, jak zwykle ma to miejsce w stabilizatorach liniowych, lecz obciążenie jest włączone między jego dren i masę układu. Zatem jest to konfiguracja wspólnego źródła, cechująca się tym, że odwraca fazę. Jednak ma pewną istotną zaletę: potencjał bramki, czyli elektrody sterującej, musi być niższy od potencjału źródła, czyli od napięcia wejściowego. Zatem do pełnego otwarcia kanału tranzystora, kiedy prezentuje on sobą rezystancję zaledwie 300 mΩ, nie potrzeba napięcia wyższego niż zasilające – wystarczy zewrzeć bramkę z masą. Podnosząc potencjał bramki, można ograniczać prąd płynący przez tranzystor i tym samym zmniejszać napięcie wyjściowe.
Kiedy tranzystor T1 jest zatkany, przez jego kolektor nie płynie prąd, więc bramka T2 jest polaryzowana potencjałem 0 V, czyli może być silnie otwarty. Wyciągając z bazy T1 niewielki prąd, można podnieść potencjał bramki T2 dzięki temu, że T1 „dolewa” prądu do rezystora R2. Rolą R1 jest utrzymywanie T1 w stanie zatkania wtedy, kiedy nie musi on przewodzić. Maksymalne napięcia bramka-źródło użytego w prototypie tranzystora T2 to 20 V. Dioda D1 zapobiega przebiciu izolacji podbramkowej tego tranzystora, ograniczając napięcie bramka-źródło do –15 V. To wystarczy, aby w pełni otworzyć ten tranzystor, a jednocześnie pozostawia pewien margines bezpieczeństwa.
Za sterowanie bazą T1 odpowiada komparator LM311. Jednak został użyty w roli elementu liniowego: jego wejściowy układ różnicowy tworzy wzmacniacz błędu, a wyjściowy tranzystor NPN „wsysa” prąd kolektorem z bazy T1. Zatem LM311 został potraktowany jako układ różnicowy z gotowymi źródłami prądowymi do jego polaryzacji, przez co cały układ ogranicznika jest prostszy, niż gdyby taki obwód budować od zera, z tranzystorów dyskretnych. Układ US1 otrzymuje dwie wielkości wejściowe. Jedną z nich jest napięcie wyjściowe, podzielone przez dzielnik rezystancyjny R4, P1. Drugą z nich jest napięcie referencyjne o wartości 2,5 V, którego dostarcza scalone źródło typu TL431. Rezystory R5 i R6 zapewniają jego prawidłową polaryzację w całym dopuszczalnym zakresie napięcia zasilania. Ich równoległe połączenie ma sens wtedy, kiedy to napięcie jest wysokie, aby nie przekroczyć maksymalnej mocy traconej na pojedynczym elemencie.
Jednocześnie ich rezystancja wypadkowa została tak dobrana, aby źródło napięcia referencyjnego US2 pracowało poprawnie w całym dopuszczalnym zakresie napięcia wejściowego. Kondensator C1 jest włączony blisko wyprowadzeń zasilania układu US1, aby zapobiegać jego wzbudzeniu i filtrować zasilanie z szybkozmiennych zakłóceń szpilkowych.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
