Низьковольтний стабілізатор

В. Бесєдін, м.Тюмень, а / с 1310

Останнім часом з'явилася велика кількість апаратури, що живиться напругою 3В (плеєри, радіоприймачі, мікрокалькулятори і т.п.). Незважаючи на невелику кількість гальванічних елементів, використовуваних для живлення такої апаратури, в стаціонарному положенні все-таки вигідніше живити її від мережі.

Перепробувавши кілька схем стабілізаторів, автор зупинився на описаному в [1], модернізувавши схему стабілізатора з урахуванням вимоги отримання малого напруги.


Рис. 1. Схема низьковольтного стабілізатора

Стабілізатор (рис.1) виконаний у вигляді приставки до більш високовольтного блоку живлення, наприклад описаного в [2], але може бути і частиною самостійного блоку живлення, для чого до стабілізатору необхідно додати понижуючий трансформатор з напругою на вторинній обмотці 5 … 7 В. Можна використовувати трансформатори від старої лампової апаратури з обмоткою напруження ламп, випрямляючий діодний міст і ємнісний згладжує фільтр (оксидні конденсатори достатньої ємності – 2000 … 5000 мкФ х 16 … 25 В). При використанні малогабаритних деталей такий БП може бути розміщений в невеликій коробці, прикріпленої до мережевої вилці (як зараз модно).

Стабілізатор нечутливий до коротких замикань, що регулює транзистор може бути встановлений на металевому корпусі приставки без прокладки, тобто корпус приставки є одночасно і "розгорнутим" радіатором. Неприпустимо в цьому випадку торкання корпусу приставки з корпусом БЖ [2], що призводить до замикання колектор-емітер регулюючого транзистора VT1; повне вхідна напруга приставки надходить до низьковольтної апаратури, що живиться через приставку.

Вхідна напруга стабілізатора-приставки може бути в межах 4,5 … 13,5 В і навіть вище, але потрібний ефективний тепловідвід для регулюючого транзистора VT1. Зі збільшенням вхідної напруги падає ККД стабілізатора. Найвигідніший режим використання стабілізатора-приставки встановлюється тоді, коли він налаштований під конкретне вхідна напруга з кроком в 1,5 В, хоча може бути використаний, з тим чи іншим успіхом, у всьому вищевказаному діапазоні вхідних напрузі. Для прикладу розглянемо настройку при вхідній напрузі 9 В.

У змонтованому стабілізаторі відпоюють висновок стабілітрон VD1 від плюсової шини. У розрив включаємо міліамперметр з межею 10 … 30 мА, включаємо джерело вхідного напруги 9 В і підбором опору резистора R1 встановлюємо струм через стабілітрон VD1, рівний 10 мА. Відключаємо вхідна напруга, відновлюємо з'єднання.

Підключивши до виходу стабілізатора резистор 3 Ом з потужністю розсіювання не менше 2 Вт, знову підключаємо джерело вхідної напруги 9 В. Паралельно навантажувальними резисторами підключаємо вольтметр постійного струму з межею 3 … 6 В. Обертаючи движок підлаштування резистора R2, встановлюємо вихідна напруга стабілізатора рівне 3 В. Відключаючи і підключаючи витримку навантаження резистор, відзначаємо зміна вихідного напруги. Якщо це зміна складає більше 0,35 В, необхідно при підключеному навантажувальними резисторами 3 Ом (краще навіть 2,7 Ом) якомога точніше підібрати значення опору резистора R3 за максимальними показаннями вольтметра на виході стабілізатора, тобто підняти поріг початку обмеження вихідної напруги стабілізатора. Всі перепайкі необхідно здійснювати при відключеному вхідній напрузі. Необхідно також перевірити, чи не виходить чи стабілітрон VD1 з режиму стабілізації напруги при підключенні навантаження.

Прибираємо на витримку навантаження резистор, підключаємо апаратуру, яку необхідно живити напругою 3 В, на вхід стабілізатора-приставки, підключаємо напруга 9 В, на включеному апараті встановлюємо точне значення напруги живлення 3 В при максимальному споживаної апаратом струмі. Приставка, будучи підключеною безпосередньо до гальванічним елементам, наприклад типу 316, може регенерувати їх, збільшуючи термін служби. Гнізда апаратури для підключення зовнішнього живлення зазвичай мають контакти, що розривають ланцюг батареї. Їх потрібно замкнути. Збільшення напруги на виході приставки при скиданні навантаження (вимиканні апарату) створює надлишок напруги на гальванічних елементах і цим самим – невеликий зарядний струм, при якому відбувається регенерація елементів, проте останні не нагріваються [2]. В якості регулюючого транзистора VT1 слід вибирати такий, який має менше напруга насичення при більшому струмі. VT2 повинен мати великий коефіцієнт посилення по струму. Як діода VD2 можна використовувати будь-який кремнієвий або германієвого діод з максимальним прямим струмом не менше 100 мА.

Для поліпшення згладжування пульсацій випрямленої напруги на вході приставки можна включити оксидні конденсатори, максимальна ємність яких не обмежена, тобто чим більше, тим краще. На виході приставки збільшувати ємність більш ніж до 1000 мкФ не має сенсу, тим більше, що це уповільнює час реакції на зміну навантаження, при к.з. наприклад. Площа радіатора залежить від різниці між вхідним і вихідним напруженнями та споживаного радіоапаратурою струму і може бути розрахована за методикою, наведеною наприклад в [3]. Стабілізатор-приставка може бути налаштований і на інше вихідна напруга, яка встановлюється R2. Якщо застосувати як резистора R3 змінний на 220 … 470 Ом, можна оперативно "виставляти" і поріг початку обмеження вихідної напруги в залежності від струму навантаження, тобто виходить регульована захист по струму.

Л І Т Е Р А Т У Р А
1. Ю. Клюєв, С. АБАШЕВ. Стабілізатори напруги / / Радіо, 1975, № 2, стор.23.
2. В. Бесєдін. Блок живлення портативної радіостанції / / КВ журнал, 1994, № 1, стор.38.
3. Довідкова книга радіоаматора-конструктора. – Радіо та зв'язок, 1990, стр.366.

Радіоаматор, № 11, 1995

До нас прийшов лист:
Привіт колезі за захопленнями! Сайт цікавий. Є маленьке зауваження з приводу статті Бесєдіна "Низьковольтний стабілізатор". Свого часу збирав вихідну схему. Працювала як танк!
Удосконалення цікаве, але налагодження можна трохи змінити. Для підбору R1 (установка струм VD1) автор рекомендує відпайки VD1 і прямої завмер його струму. Відомо, що це не найвдаліше рішення, особливо для цієї схеми, де простіше розрахувати цей струм, чим вимірювати його. Заміривши напруга на VD1 (R2), обчислюємо поточний через R2 струм (відбір струму складовим тр-ром можна не враховувати зважаючи на його малості). Знаючи напругу на R1, обчислюємо поточний через нього струм і віднімаємо струм R2, отримуючи в залишку струм VD1.
З повагою, Михайло.