マイクロパワー電圧安定器。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

マイクロパワー電圧安定器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

自己電源型電子機器の最も重要な指標の 100 つは、そのコンポーネントの効率です。以下に説明するマイクロパワー電圧レギュレータでは、例示的な電圧源は、最小動作電流が数ミリアンペアであるツェナーダイオードではなく、ｐｎ接合を有する電界効果トランジスタで作られる。この場合、トランジスタのカットオフ電圧は一例となる。このような回路ソリューションにより、スタビライザーの消費電流を約XNUMXμAまで低減することができました。出力電圧の熱安定性を確保するために追加の措置を講じることにより、このようなスタビライザーを非常に高精度の模範的な電圧 (ION) 源として使用できます。

電圧安定化装置の最初のバージョンは、周波数補正されたオペアンプ K154UD1B (図 1) に組み込まれており、高い電圧ゲイン (Ku>=2*105) と低消費電流 (Iп<= 1,2*10-4) を備えています。）。回路が単純であるにもかかわらず、スタビライザーは高い技術的特性を備えています。

消費電流、A ....... 10-4
4 * 104 以上の安定化係数
出力インピーダンス、オーム、これ以上....... 10-3
最大負荷電流、A.......10-2
出力電圧の温度係数、1/°С、以下......5*10-4

スタビライザにおける典型的な電界効果トランジスタＶＴ１の混合電圧は、抵抗器Ｒ１で形成される。オペアンプ DA1 は非反転アンプの方式に従って接続されており、そのゲインは負帰還回路に含まれる分周器 R1R1 によって設定されます。例示的な電圧UobrがオペアンプDA2の反転入力に印加されるため、その出力はUout \u3d (R1 / R3 + 2) * Uobrになります。

電界効果トランジスタ VT1 のドレインはスタビライザーの出力に接続されているため、基準電圧は非常に高い精度で維持されます。テストの結果、電源電圧が 6,7 V から 32 V に増加すると、出力電圧の変化を 68002 桁のデジタル電圧計 Shch0,1 (10 V の限界で XNUMX mV の分解能) で記録できないことがわかりました。したがって、検討中のスタビライザーの出力電圧の不安定性は、主にその受動素子 (抵抗) の品質と基準電圧の温度依存性によるものです。

この依存性は、消費電流のわずかな増加を犠牲にして、ほぼゼロに減らすことができます。実際、さまざまな種類の電界効果トランジスタには、ゲート・ソース間電圧が温度に依存しないドレイン電流値が存在します。

ちなみに、pチャネルでカットオフ電圧が1 ... 2 Vのトランジスタのこの値は、25〜250 μAの範囲にあることが知られています。実際、これらの制限は一般に信じられているよりも広いようです。したがって、電界効果トランジスタのコピーの 650 つについて、検討中のスタビライザーでテストしたところ、XNUMX μA であることが判明しました。

マイクロパワー電圧安定装置
図。 1

高度な技術的特性により、主電源を備えた機器では説明した電圧安定器を使用することをお勧めします。入力電圧は 32 V を超えてはなりません。許容負荷電流を増やすには、適切な電力のトランジスタのエミッタフォロワを介してオペアンプ DA1 の出力に接続する必要があります。 1 A を超える電流では、2 つのトランジスタの複合フォロワが必要になる可能性が高くなります。出力電圧の必要な値は、抵抗 R3、R1 を選択することによって設定されます。オペアンプ DA2 の正常な動作を保証するには、基準電圧が 6 V 未満であってはならず、出力電圧 (ピン 2) が (Upit - XNUMX) V を超えてはなりません。

スタビライザーの 2 番目のバージョンの概略図を図 XNUMX に示します。これは広く使用されている要素に基づいて組み立てられており、次の技術的特徴があります。

消費電流、A、これ以上 9*10-5
安定化係数 ..... 8*102
出力インピーダンス、オーム........2*10-2
最大負荷電流、A ... 5 * 10-2
出力電圧の温度係数、1/°С、以下......5*10-5

このスタビライザの興味深い特徴は、温度補償素子として電界効果トランジスタ VT1、VT2 に基づく電流スタビライザを使用していることです。これはさらに、高い内部抵抗を持つ動的負荷としての主な機能を実行します。最初のオプションとは異なり、ここではトランジスタの現在の動作モード、つまり消費電力を設定することができます。たとえば、すべての抵抗の抵抗値を数倍にすると、消費電流もそれに応じて減少します。

スタビライザーは補償スキームに従って構築されています。制御要素はトランジスタ VT3 上に作成され、OE スキームに従って接続されます。この要素は、トランジスタ VT4、VT5 の複合電圧フォロワを介した深い負のフィードバックによってカバーされます。トランジスタ VT3 の負荷は電流安定化装置 VT1、VT2、R1 です。カスコード接続のおかげで、電流安定器の非常に大きな内部抵抗（約150 MΩ）を得ることができ、デバイス全体の技術的特性が大幅に向上しました。

電圧フォロワＶＴ４、ＶＴ５がトランジスタＶＴ１〜ＶＴ３を流れる電流に影響を及ぼさないようにするために、第１リピータトランジスタがフィールドトランジスタとして選択される。フォロワの 4 番目のトランジスタはバイポーラでなければなりません。これは、フィールドトランジスタと比較して特性の急峻さが大きいため、ボルテージフォロワとスタビライザ全体の出力インピーダンスが大幅に低下する可能性があるためです。

マイクロパワー電圧安定装置
図。 2

出力電圧の温度安定化の考え方は以下の通りです。固定コレクタ電流におけるバイポーラトランジスタのベースとエミッタ間の電圧 Ube は、-2 mV/°C の負の温度係数を持ちます。また、カットオフ電圧の温度ドリフトにより、FET のドレイン電流は微小電流領域になります。約 +2 mV/°C に等しく、約 +10-3/°C の係数で温度に依存します。スタビライザーの抵抗器 R2 を流れるこの電流は電圧降下を引き起こします。電圧降下は、抵抗 R2 の特定の値で +2 mV / °C の温度係数を持ちます。したがって、Uout \u3d (UBE2 + UR4) (R5 / R1 + 3)に等しい出力電圧は温度にほとんど依存しません（UBE3はトランジスタVT2のエミッタ接合の電圧です）。抵抗 RXNUMX を慎重に選択すると、温度係数の最小値を達成できます。

熱補償ユニットを確実に動作させるには、トランジスタ VT1 と VT3 の pn 接合間の温度差を最小レベル (0,05 °C 以下) に維持する必要があります。この問題は、これらのトランジスタのケース間に熱接触を設けることで最も簡単に解決できます。しかし、この措置は常に正当化されるわけではなく、不必要な場合もあります。熱勾配を引き起こす可能性のある要因 (強力なトランジスタのヒートシンクなど、近くに配置された加熱部品) がない場合、トランジスタ VT1 と VT3 のケースは、別々に取り付けられている場合でも、数百分の 30 以内で同じ温度になります。程度の。それらの中で放出される自身の熱出力は0,03μWを超えず、これにより半導体結晶の温度上昇は0,5℃以下です（接合部の熱抵抗の典型的な値 - 環境、低温度の場合） -パワートランジスタは1 .. .1 S/mW)。これは、トランジスタ VT3 と VTXNUMX のケース間の熱接触がなくても、場合によっては出力電圧の高い熱安定性が確保できることを示しています。

スタビライザ用の部品を選択する場合は、カットオフ電圧による電界効果トランジスタの選択に特別な注意を払う必要があります。スタビライザーの最初のバージョン (図 1) では、2 V 以上である必要があります。 1 番目のバージョン (図 2) のトランジスタ VT0,6 のカットオフ電圧は 1 ... 2 V 以内、VT1,8 - 2,2 ... 3 ,1 V。VT3 - 303..302 V。トランジスタには他に特別な要件はないため、KP307E の代わりに、KT315G - KT3102G - KT3102E の代わりに KP342 および KP342 シリーズのトランジスタを使用できます。、KTXNUMXB、KTXNUMXV。

電流安定化装置 VT1VT2R1 (図 2) は XNUMX 端子デバイスであるため、p チャネルの電界効果トランジスタの代わりに、必要なスイッチング極性を観察しながら、n チャネルのトランジスタを使用できます。

K154UD1B OU の代替品として、K140UD12 および KR1407UD2 を推奨しますが、ピン配置が異なり、許容負荷電流が 1 mA 未満です。補正コンデンサ C1 - セラミックシリーズ KM-5、KM-6 など。

スタビライザーの出力電圧の時間的安定性および温度安定性に対する要件が低い場合、許容差が 0,125% の MLT-0,25 または MLT-5 抵抗を使用することをお勧めします。そうでない場合は、すべての抵抗 (図 3 の R2 を除く) が精度が高くなければなりません。たとえば、C2 -13-0,25 の場合、許容誤差は 0,1% です。

スタビライザーを確立するには、フィードバック回路の抵抗の抵抗比を選択して、出力電圧の望ましい値を設定します。各スタビライザでは、負帰還回路に小容量の補正コンデンサC1を入れることで、高周波での自励励振をなくす工夫が施されています。それにもかかわらず、寄生生成の出現の可能性を排除することはできません。これは、出力に 500 pF ... 0,1 マイクロファラッドの静電容量を持つ負荷安定器がある場合に可能です。寄生生成を排除するには、スタビライザの負荷と並列に 1 ～ 10 マイクロファラッドの容量を持つ酸化物コンデンサをオンにするだけで十分です。

著者: S. フェディチン

他の記事も見る セクションサージプロテクタ.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

庭の花の間引き機 02.05.2024

現代の農業では、植物の世話プロセスの効率を高めることを目的とした技術進歩が進んでいます。収穫段階を最適化するように設計された革新的な Florix 摘花機がイタリアで発表されました。このツールには可動アームが装備されているため、庭のニーズに簡単に適応できます。オペレーターは、ジョイスティックを使用してトラクターの運転台から細いワイヤーを制御することで、細いワイヤーの速度を調整できます。このアプローチにより、花の間引きプロセスの効率が大幅に向上し、庭の特定の条件や、そこで栽培される果物の種類や種類に合わせて個別に調整できる可能性が得られます。 2 年間にわたりさまざまな種類の果物で Florix マシンをテストした結果、非常に有望な結果が得られました。フロリックス機械を数年間使用しているフィリベルト・モンタナリ氏のような農家は、花を摘むのに必要な時間と労力が大幅に削減されたと報告しています。 ... >>

最先端の赤外線顕微鏡 02.05.2024

顕微鏡は科学研究において重要な役割を果たしており、科学者は目に見えない構造やプロセスを詳しく調べることができます。ただし、さまざまな顕微鏡法には限界があり、その中には赤外領域を使用する場合の解像度の限界がありました。しかし、東京大学の日本人研究者らの最新の成果は、ミクロ世界の研究に新たな展望をもたらした。東京大学の科学者らは、赤外顕微鏡の機能に革命をもたらす新しい顕微鏡を発表した。この高度な機器を使用すると、生きた細菌の内部構造をナノメートルスケールで驚くほど鮮明に見ることができます。通常、中赤外顕微鏡は解像度が低いという制限がありますが、日本の研究者による最新の開発はこれらの制限を克服します。科学者によると、開発された顕微鏡では、従来の顕微鏡の解像度の 120 倍である最大 30 ナノメートルの解像度の画像を作成できます。 ... >>

昆虫用エアトラップ 01.05.2024

農業は経済の重要な分野の 1 つであり、害虫駆除はこのプロセスに不可欠な部分です。インド農業研究評議会 - 中央ジャガイモ研究所 (ICAR-CPRI) シムラーの科学者チームは、この問題に対する革新的な解決策、つまり風力発電の昆虫エアトラップを考案しました。このデバイスは、リアルタイムの昆虫個体数データを提供することで、従来の害虫駆除方法の欠点に対処します。このトラップは風力エネルギーのみで駆動されるため、電力を必要としない環境に優しいソリューションです。そのユニークな設計により、有害な昆虫と有益な昆虫の両方を監視することができ、あらゆる農業地域の個体群の完全な概要を提供します。「対象となる害虫を適切なタイミングで評価することで、害虫と病気の両方を制御するために必要な措置を講じることができます」とカピル氏は言います。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

寺院のレーダー 10.02.2011

ドイツの考古学者は、1209 年から 1520 年にかけて建設されたマクデブルクの大きなゴシック様式の大聖堂を、インパルスで地面を XNUMX メートルの深さまで貫通するレーダーを使用して調査しました。

大聖堂の下での電波送信の結果、この場所に立っていた 910 つの教会の土台の残骸が発見され、これらの土台の 946 つで、ドイツのエディス女王 (XNUMX-XNUMX) の遺骨が入った鉛の石棺が発見されました。 . 彼女は当時大聖堂の敷地にあった修道院に埋葬されました。

その他の興味深いニュース:

▪ 懐中電灯ダークファッド

▪ 組織再生を引き起こすバイオインク

▪ 自己修復コンクリート

▪ サムスンはフレキシブルディスプレイをリリースする準備をしています

▪ ハイパーループカプセル速度記録

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ 敷地内のセクション個人の移動手段: 陸、水、空。記事の選択

▪ 記事私の舌は私の敵です。人気の表現

▪ 記事シシュフェの労働とは何ですか？詳細な回答

▪ 記事シュナイダー製テレビの機能構成。ディレクトリ

▪ 記事経済的なシャンデリア。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

▪ 記事スーツケースをテーブルに変える。フォーカスシークレット

この記事にコメントを残してください：

このページのすべての言語

ホームページ | 図書館 | 物品 | サイトマップ | サイトレビュー