経済的なスイッチング電圧レギュレータ。スキーム、説明

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経済的なスイッチング電圧安定器

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ここで説明するスイッチングスタビライザの特徴は、制御ユニットの消費電流が小さいことです。これにより、低負荷電流におけるこのようなスタビライザの効率特性の低下がある程度補償されます。

多くの経済的な DC 電圧安定化装置が雑誌のページ ([1、2] など) で説明されています。動作原理によれば、これらのデバイスは連続レギュレーションの直列トランジスタスタビライザーです。従来のものと異なるのは、基準電圧を生成し比較するためのノードが微小電流モードでの動作を可能にする素子上にあることだけであり、これによりエネルギー消費のある程度の節約が達成される。しかしながら、そのような安定剤の効率は低い。

これらのデバイスの別のクラスはスイッチングスタビライザーです。中負荷電流および高負荷電流では効率が高くなりますが、低電流では効率が低下します。

記載された装置にはそのような欠点がない。これにより、各種デジタル機器から音響再生機器、ラジオ受信機器まで、ほぼあらゆる機器での使用が可能になります。

スタビライザーには、スイッチング複合トランジスタ (VT1、VT1)、スイッチングダイオード (VD2)、およびチョーク (L2) が含まれています (図 1)。制御ユニットには基準電圧源 (VTZ) とコンパレータ (DA1) が含まれています。トランジスタフィルタ (VT4、VT5) がスタビライザの出力でオンになります。

経済的なスイッチング電圧安定器

技術特性

無負荷電流、mA、それ以上は不要	0,25
連続負荷電流、mA: 名目最大	100 200
出力安定化電圧、V	9
入力電圧、V	11 15 ...
効率％入力電圧11V、定格負荷電流にて入力電圧13V、負荷電流にて 10мА 100mA 200mA	82 65 72 69
定格負荷電流における安定化係数以上	300
最大負荷電流でのリップル振幅、mV 以下	2

デバイスの動作原理は従来のパルス制御に対応しています。詳しくは[3]に書かれています。したがって、制御ユニットとトランジスタフィルターの特徴的な機能のみに注目するのが理にかなっています。

コントロールユニットの基礎は、K140UD12オペアンプで作られたコンパレータです。トランジスタ VT3 の逆バイアスされたエミッタ接合で作られた基準電圧のマイクロ電源は、その反転入力 [1] に接続されています。安定化電圧 (7 ～ 7,5 V) は 20 ～ 30 µA の電流で提供されます。

抵抗分圧器 R5 ～ R7 からの比較信号は、オペアンプの非反転入力に供給されます。トリマ抵抗 R6 は出力電圧を調整します。

コンデンサ C3 はフィードバック信号の位相シフトを増加させます。これはデバイスの周期的な性質に必要です。また、動作サイクルの周波数も決定し、脈動の範囲に大きく影響します。

コンパレータの出力は、制御電流を設定する抵抗器 R1 と、制御電流のカットオフとスイッチングトランジスタの信頼性の高い閉路を保証するツェナーダイオード VD2 を介して複合トランジスタ VT3、VT1 のベースに接続されています。入力電圧範囲。コンデンサ C2 はパルスフロントを平滑化し、動作中に発生する高周波干渉を抑制します。

従来のスイッチングスタビライザーとは異なり、出力にはLCフィルターではなく、トランジスターが含まれています。実際、LC フィルタはデバイスの動的特性を急激に悪化させます。負荷電流が変化すると、出力電圧のサージが発生します。トランジスタフィルタにはこの欠点がなく、巻線製品が不要で、リップルを少なくとも 40 dB 効果的に抑制します。

複合トランジスタ VT4、VT5 の高い伝達係数 (少なくとも 1500) と、コレクタ - エミッタ間電圧が低い VT4 トランジスタの動作モードのおかげで、フィルタ効率は非常に高く、スタビライザの全体効率はわずか 6 だけ低下します。 ...8% は、低レベルの脈動としては非常に低コストです。

トランジスタフィルタには、スタビライザの「ソフト」スイッチングというもう 2 つの利点があります。コンデンサ C4 が充電されると、出力電圧は 6 ～ XNUMX 秒かけて徐々に増加します。音響再生機器特有の電源投入時の不快なクリック音を解消します。

デバイスはブレッドボード上で作成されます。 Samsung 製の輸入小型酸化物コンデンサ (C1、C5 ～ C7)、セラミック KM-6 (C2 ～ C4)、固定抵抗器 - MLT-0,125 を使用しています。チョーク L1 には、28NM フェライト製の装甲磁気コア B2 に巻かれた PEV-0,56 14 ワイヤーが 2000 回巻かれています。磁心内の非磁性ギャップは厚さ0,2mmの紙ガスケットにより確保されています。

K140UD12 OU を K140UD1208 に置き換えます。トランジスタ VT1、VT4 は、飽和電圧が低く、許容パルスコレクタ電流が 400 ～ 500 mA、電流伝達係数が少なくとも 50 である必要があります。これらの条件は、文字インデックス D が付いている KT209 または KT501 シリーズのトランジスタによって満たされます。、E、K.

トランジスタ VT2、VT5 の電流伝達係数は 300 以上である必要があります。この条件を満たしていれば、図に示されているトランジスタに加えて、文字インデックスが B、G、E の KT361 および KT315 シリーズのトランジスタが適用可能です。

定格電流のトランジスタ VT1、VT4 は熱を除去する必要がありません。スタビライザーが最大負荷電流で動作することを目的としている場合、トランジスタ VT1 は面積 10 ～ 15 cm 2 の小さなヒートシンクに取り付ける必要があります。 KT639、KT644 シリーズなどの中出力トランジスタの使用も許可され、スタビライザーの出力電流は 0,5 A まで増加できます。

正しく組み立てられたデバイスはすぐに動作を開始します。これを設定するには、負荷電流 6 mA でトリミング抵抗 R9 を出力電圧 1 V に設定する必要があります (9,1 kΩ の負荷抵抗に相当します。負荷がない場合、出力電圧は増加します)。次に、91 オームの抵抗と少なくとも 1 W の電力を持つ抵抗をスタビライザーの出力に接続することによって、トランジスタ VT10 のエミッタとコレクタ間の電圧降下がチェックされ、必要に応じて抵抗を選択して調整されます。 R4 は 0,9 ～ 1,1 V 以内です。この後の電圧降下は、最終的に抵抗 R6 によって出力電圧に設定されます。

スタビライザーは異なる出力電圧 (8 ～ 12 V) で動作でき、出力電圧が増加するとデバイスの効率も向上します。

リップルレベルは、負荷がかかっているスタビライザーの出力に接続されたオシロスコープでチェックされます。最大負荷電流での脈動の振幅が 2 mV を超える場合は、発振を妨げることなく、コンデンサ C3 を (静電容量を減らす方向に) 選択してください。

スタビライザは、整流器と一体として共通の基板上に製造することが推奨され、その設計は受電機器の特性に応じて異なります。整流器は通常の全波整流器であり (図 2)、コンデンサ C1、C2 はそれぞれ無線に電力を供給する際のネットワーク干渉と乗算的バックグラウンドを除去します。

経済的なスイッチング電圧安定器

スイッチング電源では、ネットワーク変圧器 T1 の電力が連続電源よりも 20 ～ 30% 少ないことに注意してください。この点において、提案されたユニットは非常に小型に作られ、例えばラジオやラジオの電池室に組み込まれることができる。もちろん、単体のネットワークアダプターとしても使用可能です。

文学

Nechaev I.経済安定剤。 - ラジオ、1984 年、第 12 号、p. 53.
Fedichkin S. マイクロパワー電圧安定器。 - ラジオ、1988 年、第 2 号、p. 56、57。
Titze U.、Shenk K. 半導体回路。 - M.: ミール、1983年。

著者: A.Pakhomov、Zernograd、ロストフ地域。

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