Стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением. Типовые схемы включения стабилизаторов положительного и отрицательного напряжения приведены на (рисунке 2 и рисунке 3). Для всех микросхем емкость конденсаторов С1 и С2 желательно выбирать не менее 10–15 мкФ для алюминиевых конденсаторов и 3,3 мкФ — для керамических и оксидно-танталовых. Роль входного может исполнять и конденсатор сглаживающего фильтра, если длина дорожки, соединяющей его со входом стабилизатора, не превышает 70 мм.
Рисунок 2. Схема включения стабилизатора положительного выходного напряжения.
Рисунок 3. Схема включения стабилизатора отрицательного выходного напряжения.
Если емкость конденсатора на выходе стабилизатора достаточно велика, а ток нагрузки мал, то между входом и выходом стабилизатора необходимо включать диод, как показано на (рисунке 2 и рисунке 3). Он защищает стабилизатор от переполюсовки, которая может возникнуть при обрыве или случайной отпайке проводника, соединяющего вход стабилизатора с выходом предшествующего ему диодного выпрямителя
Если необходимы нестандартное напряжение стабилизации или плавная регулировка выходного напряжения, удобно использовать трехвыводные регулируемые микросхемы, поддерживающие напряжение 1,25В между выходом и управляющим выводом. Их типовая схема включения для стабилизаторов положительного напряжения – на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема включения регулируемого стабилизатора положительного выходного напряжения.
Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель, входящий в цепь установки выходного напряжения Uвых которое определяется по формуле:
где Iпотр – собственный ток потребления микросхемы, составляющий 50...100 мкА. Число 1,25 в этой формуле – это упомянутое выше напряжение между выходом и управляющим выводом, которое поддерживает микросхема в режиме стабилизации.
Следует иметь ввиду, что, в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение, регулируемые микросхемы без нагрузки не работают. Минимальное значение выходного тока таких микросхем составляет 2,5... 5 мА для маломощных микросхем и 5...10 мА - для мощных. В большинстве применений для обеспечения необходимой нагрузки достаточно тока делителя R1, R2.
Рисунок 4. Схема включения регулируемого стабилизатора положительного выходного напряжения.
Принципиально по схеме можно включать и микросхемы с фиксированным выходным напряжением, но их собственный ток потребления значительно больше (2...4 мА) и он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения.
Для снижения уровня пульсаций, особенно при высоких выходных напряжениях, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор С2 емкостью 10 мкФ и более. К конденсаторам С1 и CЗ требования такие же, как и к соответствующим конденсаторам для микросхем с фиксированным выходным напряжением.
Диод VD1, как уже отмечалось, защищает микросхему при отсутствии входного напряжения и подключении ее выхода к источнику питания, например, при зарядке аккумуляторных батарей или от случайного замыкания входной цепи при заряженном конденсаторе СЗ. Диод VD2 служит для разрядки конденсатора С2 при замыкании выходной или входной цепи и при отсутствии С2 не нужен. В качестве диода VD1 можно использовать КД510А, а в качестве диода VD2 можно использовать КД521А.
Параметры ИСН.
1. Номинальное выходное напряжение стабилизатора UН, В; и пределы его изменения: верхний UН.МАКС и нижний UН.МИН.
2. Пределы регулировки выходного напряжения стабилизатора: верхний UН,РЕГ,МАКС, нижний UН.РЕГ.МИН, В.
3. Номинальное значение тока нагрузки стабилизатора и пределы его изменения: максимальное IН.МАКС и минимальное IН.МИН.
4. Нестабильность выходного напряжения, которое определяется как отношение изменения выходного напряжения DUН к номинальному значению выходного значения стабилизатора UН при заданных изменениях входного напряжения или тока нагрузки.
Коэффициент нестабильности по напряжению dUН, % определяется при заданном изменении входного питающего напряжения на величину DUВХ и IН=const.
Ф. 23
Коэффициент нестабильности по току определяется при заданном изменении тока нагрузки на величину DIН=IН.МАКС-IН.МИН при DUВХ=const.
Ф. 24
Часто в справочниках используются коэффициенты нестабильности по напряжению и току с другой размерностью %/В или %/А.
Для получения коэффициентов нестабильности с такой размерностью предыдущие формулы перепишутся следующим образом:
Коэффициент нестабильности по напряжению %/В.
Ф. 25
Коэффициент нестабильности по току %/А.
Ф. 26
5. Наряду с коэффициентом нестабильности для характеристики стабилизирующих свойств используется коэффициент стабилизации по напряжению КСТ, который показывает, во сколько раз относительное изменение входного напряжения больше относительного изменения выходного напряжения при неизменном токе нагрузки:
Ф. 27
6. Коэффициент подавления пульсаций - отношение переменной составляющей на входе стабилизатора и переменной составляющей на выходе стабилизатора:
Ф. 28
7. Внутреннее сопротивление постоянному току - отношение изменения выходного напряжения к медленному изменению выходного тока при постоянном входном напряжении:
8. Внутреннее динамическое сопротивление, которое определяет импульсное изменение выходного напряжения стабилизатора DUНИ при импульсном изменении тока нагрузки DIНИ при постоянном входном напряжении:
9. Температурный коэффициент напряжения aН, %/°С (ТКН) показывает изменение выходного напряжения стабилизатора при изменении температуры окружающей среды ТСР на 1°С:
или в мВ/°С:
10. Коэффициент полезного действия стабилизатора hСТ определяется как отношение полезной мощности, отдаваемой в нагрузку, к мощности, потребляемой от источника входной электроэнергии:
