Oszczędny stabilizator napięcia

Oszczędny stabilizator napięcia

r_210_31_1r_210_31_2
Jedną z wad trzypinowego regulatora napięcia jest to, że napięcie wejściowe musi być o 2,5–3V wyższe niż napięcie wyjściowe.
To sprawia, że te zintegrowane regulatory nie nadają się do zasilania bateryjnego.
Jeśli, na przykład, napięcie wyjściowe wynosi 5V, akumulator 9V mógłby zostać rozładowany do 7,5V lub tylko w przybliżeniu.
Ponadto większość z tych regulatorów pobiera prąd około 2mA.

Specjalne wersje o niskim spadku czasami oferują rozwiązanie, ale też nie są idealne.
Opisywany tutaj regulator jest raczej oszczędniejszy: pobiera prąd tylko 300μA, a różnica między jego wejściem a wyjściem wynosi tylko 100–200mV
Na schemacie tranzystor T1 jest ustawiony, jako regulator szeregowy, co oznacza, że różnica między napięciem wejściowym i napięcie wyjściowym jest ograniczona do potencjału nasycenia tranzystora.
Dlatego akumulator 9V można rozładować do około 5V, co jest sporym ułatwieniem w stosunku do sytuacji ze zintegrowanym regulatorem.
Diody D1-D2-D3 lub odpowiednia dioda Zenera (D4) w połączeniu z R5 i P1 tworzą zmienne źródło napięcia odniesienia, które jest wykorzystywane, jako (zależny od mocy) potencjał na bazie tranzystora T3.

Jeśli napięcie wyjściowe spadnie poniżej pożądanego poziomu, potencjał na bazie tranzystora T3 również spada.
Tranzystor przewodzi wtedy słabiej i wzrasta jego napięcie na kolektorze.
Wzrasta również napięcie bazy tranzystora T2, tak że tranzystor T1 jest mocniej sterowany.
Powoduje to prawie natychmiastowe przywrócenie napięcia wyjściowego.
Konstrukcja źródła napięcia odniesienia ma oczywiście ogromne znaczenie.

Prąd płynący przez diody LED lub diodę Zenera jest rzędu zaledwie 100μA.
Oznacza to, że spadek na diodzie Zenera 5,1V wynosi tylko 4,3V, a na każdej diodzie tylko około 1,43V.
Przy pożądanym napięciu wyjściowym 4,8V trzy diody LED okazały się bardzo skuteczne, podczas gdy dioda Zenera nie.
W przypadku użycia diody Zenera może być konieczne wypróbowanie diody o napięciu 4,7V.
Jeżeli jednak potrzebne jest napięcie wyjściowe 5V, konieczne będzie staranne dobranie diody Zenera.
Gdy napięcie akumulatora spadnie do poziomu, na którym jest tylko nieznacznie wyższe niż pożądane napięcie wyjściowe, tranzystory T1 i T2 mocniej przewodzą.
Dalszy spadek napięcia akumulatora spowoduje gwałtowny spadek potencjału kolektora tranzystora T2 do 0V, ponieważ tranzystor T2 próbuje utrudnić proces przewodzenia tranzystora T1.

Duży spadek potencjału kolektora tranzystora T2 można wykorzystać do sterowania wskaźnikiem BATT-LOW.
Można to zrobić na trzy sposoby, jak pokazano na rysunku 2.
Gdy sieć „a” jest podłączona między zaciski A i B, tranzystor T4 będzie normalnie odcinany przez dzielnik R6-R7a.
Jeśli wtedy napięcie na B nagle spadnie, tranzystora T4 przewodzi, po czym dioda D5 wskazuje, że bateria jest prawie rozładowana.
Sieć „b” jest podobna do sieci w a, ale jest przeznaczona do wyświetlania ciekłokrystalicznego BATT LOW.

Kolektor tranzystora T4 jest połączony z układem scalonym, który steruje przecinkiem dziesiętnym i segmentem BATLOW wyświetlacza.
Sieć „c” może być używana, jeśli w zasilanym obwodzie znajduje się nieużywany inwerter lub bramka.
Wysoka wartość rezystora R7b zapobiega uszkodzeniu wewnętrznych diod ochronnych układu scalonego.
Po zbudowaniu stabilizatora podłącz go do zmiennego źródła zasilania przez multimetr ustawiony na zakres mA i ustaw potencjometr P1 mniej więcej w położeniu środkowym.

Powoli obracać potencjometr P1, aż do uzyskania żądanego napięcia wyjściowego.
Jeżeli przy napięciu wyjściowym 4,8V, regulator pobiera prąd większy niż 250–300μA, należy wymienić trzy diody lub diodę Zenera.
Regulator może dostarczyć prąd do około 25mA.
W przypadku nowej baterii 9V, rozpraszanie T1 nie przekracza 100mW.
Jeśli napięcie wejściowe jest wyższe, może być konieczne zamontowanie tranzystora na odpowiednim radiatorze lub zastąpienie go tranzystorem mocy, na przykład typ BD138.
Autor: F. Hueber

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.