Є велика потреба в 5-вольтів стабілізаторах з вихідними струмами кілька ампер і з якомога меншим падінням напруги. Падіння напруги є просто різницею між вхідним постійним напругою і вихідним з умовою, що підтримується стабілізація. Необхідність в стабілізаторах з такими параметрами можна бачити на практичному прикладі, в якому напруга нікель-кадмієвого акумулятора, рівне приблизно 8,2 В, стабілізується на рівні 5 В. Якщо падіння напруги становить звичайні 2 або 3 В, то ясно, що довгостроково користуватися таким акумулятором неможливо. Збільшення напруги акумулятора є не найкращим рішенням, оскільки в цьому випадку в прохідному транзисторі буде безглуздо розсіюватися потужність. Якщо б можна було підтримувати стабілізацію при падінні напруги, наприклад, удвічі меншому, загальна ситуація була б набагато краще.

Відомо, що непросто зробити в інтегральних схемах стабілізаторів прохідний транзистор з низькою напругою насичення. Хоча бажано керувати прохідним транзистором за допомогою ІС, сам транзистор повинен бути окремим пристроєм. Це природно припускає застосування гібридних пристроїв, а не повністю інтегральних схем. Фактично це приховане благословення, оскільки дозволяє легко оптимізувати напруга насичення і бета транзистора для досягнення наміченої мети. Крім того, можна навіть експериментувати з германієвими транзисторами, які за своєю природою мають низькі напруги насичення. Інший фактор, який слід врахувати, полягає в тому, що / w/7-транзістори мають більш низькі напруги насичення, ніж їх прп аналоги.

Використання цих фактів природно призводить до схеми стабілізатора з низьким падінням напруги, показаної на рис. 20.2. Падіння напруга на цьому стабілізаторі становить 50 мВ при струмі навантаження 1 А і всього лише 450 мВ при струмі 5 А. Необхідність створення прохідного транзистора по суті була стимульована випуском лінійного інтегрального стабілізатора 1,71123. Кремнієвий РПР-транзистор MJElllZ був спеціально розроблений для цієї схеми, але є кілька аналогічних транзисторів. Низька напруга насичення є важливим параметром при виборі транзистора, але важливий також високий коефіцієнт посилення по постійному струму (бета) для надійного обмеження струму короткого замикання. Виявилося, що германієвий транзистор 27V4276 дозволяє отримати навіть нижчі падіння напруги, але, ймовірно, за рахунок погіршення характеристики обмеження струму при короткому замиканні. Опір резистора в ланцюзі бази прохідного транзистора (на схемі 20 Ом) підбирається досвідченим шляхом. Ідея полягає в тому, щоб робити його якомога вище при прийнятному падінні напруги. Його величина буде залежати від передбачуваного максимального вхідного напруги. Іншою особливістю

Аналогічний лінійний стабілізатор з низьким падінням напруги інший напівпровідникової фірми зображений на рис. 20.3. Основні характеристики залишаються тими ж самими – падіння напруги 350 мВ при струмі навантаження 3 А. І знову, застосування гібридної схеми дає додаткову гнучкість при проектуванні. Головне, чим відрізняються різні ІС для управління такими стабілізаторами, полягає в наявності допоміжних функцій. Необхідність в них можна заздалегідь оцінити стосовно певної програми і зробити відповідний вибір. Більшість цих спеціалізованих ІС мають, по крайней мере, захист від короткого замикання і перегріву. Оскільки прохідний / м / ьтранзістор є зовнішнім по відношенню до ІС, важливий хороший тепловідвід. Часто для забезпечення додаткової стабілізації лінійний стабілізатор з низьким падінням напруги додають до вже створеного Інституту історії партії. Причому, к.к.д. системи в цілому при цьому практично не зміниться. Цього не можна сказати, коли для додаткової стабілізації використовується звичайний інтегральний стабілізатор напруги з 3-ма висновками.

Рис. 20.2. Приклад лінійного стабілізатора, що має низьке падіння напруги. Тут використовується гібридна схема, тому що важко отримати низьке падіння напруги, застосовуючи тільки ІВ. Linear Technology Софоration.

цього стабілізатора є низька величина струму холостого ходу, близько 600 мкА, що сприяє довгому терміну служби акумулятора.

Першим бажанням може бути повторення щойно описаних двох схем з низьким падінням напруги, застосовуючи звичайний інтегральний стабілізатор напруги з 3-ма висновками і прохідний транзистор. Однак ток спокою (струм, споживаний інтегральною схемою стабілізатора, і який не протікає через навантаження) буде набагато вища, ніж при використанні спеціальних схем. Це губить саму ідею – не вводити додаткового розсіювання потужності в системі.

Рис. 20.3. Інша схема лінійного стабілізатора з малим падінням напруги. Використовується та ж сама конфігурація із зовнішнім рпртранзістором. Обрана керуюча ІС є кращою з точки зору необхідних допоміжних функцій. Cherry Semiconductor Corp.

Лінійний стабілізатор, який забезпечує 3,3 В при напрузі джерела 5 В

Здається, що з надійними 5-вольтовими логічними схемами повільно, але наполегливо, починають конкурувати схеми, створені для роботи з номінальною напругою джерела живлення 3.3 В. Доведено, що робота з більш низьким рівнем напруги може підвищити швидкість, щільність компонування елементів і к.к.д. Хоча не ясно, як багато 5-вольтів логічних схем буде збережено в тих випадках, коли не потрібні оптимальні експлуатаційні параметри, очевидно, що обчислювальні системи найближчого майбутнього будуть містити, принаймні, частина логічних схем, що працюють з напругою пітанія3, 3 В. При цьому перед розробниками джерел живлення постає цікаве завдання – як перетворити напруга вже наявного вбудованого 5-вольта джерело до величини 3,3 В.

Природною реакцією, ймовірно, було б застосування для цієї мети ПІП. Однак розрахунок і досвід наявних ПІП показує, що при роботі з 5-ю вольтами на вході і струмі в навантаженні близько 5 А, не можна очікувати к.к.д. багато вище 70%. Складність полягає в тому, що падіння напруги, пов’язані з роботою комутатора, що фіксує діода і випрямними діодами становлять дуже велику частку від 5 В. Завдання ускладнюється відносно великими значеннями струму. Таким чином, коли враховуються додаткові чинники, такі як електричні перешкоди і складності схеми, стає природним повернутися до можливості використання лінійного стабілізатора. Цікаво, що к.к.д. лінійного стабілізатора, використовуваного для перетворення від 5,0 В до 3,3 В і позначається просто 5,0 / 3,3, доходить до 66%. Видно, що якщо вибрати імпульсний стабілізатор замість лінійного, можна в кращому разі отримати незначне підвищення к.к.д.

Подальший розгляд показує, що підійде не будь-яка схема лінійного стабілізатора. Правильніше скористатися спеціальною розробкою, щоб отримати необхідне низьке падіння напруги при найгірших умовах, пов’язаних з розкидом параметрів схеми і температурою. Лінійний регульований стабілізатор L71083 фірми Linear Technology з низьким падінням напруги задовольняє вимогам перетворення напруги від 5 В до 3,3 В. Приємною особливістю цієї спеціалізованої ІС є відсутність небажаної поведінки при форсованих режимах роботи (наприклад, надмірне навантаження) в межах допустимого падіння напруги на ній. У деяких лінійних стабілізаторів при таких обставинах виникає коливальний перехідною процес або різке підвищення струму. Як показано на рис. 20.4, застосування ИС /, 71083 для перетворення напруги від 5,0 В до 3,3 В виявляється дуже простим. Джерело, що використовує цю ІВ, може забезпечити в навантаженні струм 7.5 А, має захист від коротких замикань та надмірного підвищення температури.

Рис. 20.4. Використання спеціалізованої ІС лінійного стабілізатора для перетворення від 5 В до 3,3 В. Вимога низького падіння напруги перешкоджає використанню інших ІС стабілізаторів. Llinear Technology Corp.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.