Якщо є стабілізатори позитивного напруги, то за логікою речей повинні бути і стабілізатори негативного напруги. Будуються вони за комплементарним симетричним схемами, тобто з іншою структурою провідності транзисторів і з протилежного полярністю включення діодів, стабілітронів, електролітичних конденсаторів.

Класифікація стабілізаторів негативного і позитивного напруги однакова: параметричні на стабілітронах та компенсаційні на інтегральних мікросхемах. В останньому випадку виручає схожість назв. Наприклад, еквівалентом для «позитивної» серії 78хх є «негативна» серія 79хх.

Сам по собі стабілізатор негативної напруги інтересу не представляє (все в світі відносно!). Ефект від його застосування спостерігається тільки при двополярного харчуванні. Така необхідність виникає, зокрема, якщо у пристрої крім МК використовуються зовнішні ОУ, комутатори, АЦП.

На виходах стабілізаторів позитивного і негативного напруги ставлять сглаживающие електролітичні конденсатори. У малогабаритній апаратурі зручно застосовувати «SMD-стовпчики» ємністю 1 … 10000 мкФ, розраховані на робочу напругу 6.3 … 100 В. Крім того, при виборі типу електролітичного конденсатора треба враховувати динамічні параметри. Найбільш показовими з них є граничний струм пульсацій RIPPLE (Ripple Current) – чим він більше, тим краще, а також еквівалентне послідовне опір ESR (Equivalent Series Resistance, по-російськи ЕПС) – чим воно менше, тим краще. Динамічні параметри для зарубіжних конденсаторів нормуються на частоті 120 Гц або в діапазоні 100 … 300 кГц.

Конденсатор, розрахований на більшу напругу, має менший опір ESR. Наприклад, у конденсатора 1000 мкФхб.З В по даташіту ESR = 53 мОм, а у конденсатора 1000 мкФх1б В по даташіту ESR = 23 мОм. Подальше збільшення напруги з 16 В до 35 … 100 В не призводить до помітного зниження ESR. Отже, при харчуванні МК від 5 В краще поставити між Усс і GND конденсатори з напругою 16 В, а не на 6.3 В (заодно підвищується надійність роботи).

   

ESR одного «великого» конденсатора зазвичай вище, ніж ESR двох паралельних конденсаторів вдвічі меншої ємності, що видно з Табл. 6.4, тому вигідно з харчування запаяти багато «Дрібних» конденсаторів, рівномірно розподіляючи їх на друкованій платі.

На Рис. 6.7, а … е показані схеми параметричних, а Рис. 6.8, а … г – компенсаційних двополярного стабілізаторів напруги.

   

Рис. 6.7. Схеми параметричних двополярного стабілізаторів напруги {початок) ‘.

а) два однополуперіодних випрямляча на елементах VDI, C1 і VD2, С2обеспечівают двох-полярне живлення. Однакові стабілітрони VD3, VD4 створюють приблизно рівну навантаження на трансформатор 77 при позитивної і негативної напівхвилях мережевої напруги. Це необхідно для усунення підмагнічування сердечника трансформатора 77. З тією ж метою застосовується двоколірний (а не одноколірний) індикатор живлення HL1, який проводить струм поперемінно в обох напрямках і світиться сумарним жовтим кольором;

б) двухполуперіодний мостовий випрямляч з середньою точкою у вторинній обмотці трансформатора 77. Два стабілізатора напруги виконані по симетричним схемами. Вони містять стабілітрони VD2, VD3 і підсилювачі струму на транзисторах VTI, VT2. Частота пульсацій двохполуперіодній схеми – 100 Гц, що стане в нагоді при розрахунку необхідної ємності конденсаторів С1 … С4

в) джерело несиметричного двополярного харчування на батареях GBI, GB2. Ефект стабілізації створюють самі батареї, оскільки вони тривалий час підтримують на своїх затискачах майже не змінюється напруга; Про

   

Рис. 6.7. Схеми параметричних двополярного стабілізаторів напруги (закінчення):

г) отримання двополярного стабілізованої напруги від трифазної мережі 380 В. Конденсатори C1 … СЗбалластние. Зниження пульсацій на вході здійснюється фільтрами L1, С4, L2, С5, а на виході – конденсаторами С6, С7. Транзистори VTI, VT2 застосовуються однаковою провідності, оскільки не існує трехвиводних стабілітронів VD7, VD8 зворотного, тобто «Негативною», полярності. Аналогічну схемотехніку можна використовувати і в мережі 220 В, подаючи змінну напругу з діодного моста прямо на котушки індуктивності L1, L2. Ємності всіх електролітичних конденсаторів фільтра доведеться збільшити, оскільки в трифазному випрямлячі частота пульсацій вище;

д) двухполярной живлення від батареї GB1 з штучної середньою точкою на низькоомних дільнику RI, R2. Власне стабілізатором є сама батарея, яка підтримує мало змінюється напруга на своїх затискачах аж до моменту повного розряду. Конденсатори C1 … С5 знижують імпеданс джерела живлення на низьких і високих частотах. Всі електро-літтіческіе конденсатори з метою уніфікації можна вибрати однаковими на 16 В, незважаючи на те, що робоча напруга конденсаторів С2, СЗ може бути менше, ніж у C1;

е) двухполярной харчування забезпечують два трехвиводних стабілітрона VDI, VD2. Якщо не потрібно двухполярной харчування, то можна використовувати однополярної 5 В, підключивши загальний провід GND до ланцюга -2.5 В, а позитивний висновок Vcc – до ланцюга +2.5 В.

   

Рис. 6.8. Схеми компенсаційних двополярного стабілізаторів напруги:

а) організація штучної середньої точки від одного джерела живлення. Компенсаційний стабілізатор DA 1 знаходиться в каналі позитивного напруги, а параметричний стабілізатор на діодах VD2 … VD4 – в каналі негативного напруги;

б) мікросхема DAJ понижує вхідну напругу до +5 В, а перетворювач DA2 (фірма Calogic Corporation) інвертує полярність із збереженням абсолютного значення. Сумарний струм навантаження по ланцюгах +5 і -5 В не повинен перевищувати 100 мА (максимально допустимий струм для DA1). Напруга в каналі -5 В залежить відтоку навантаження більше, ніж в каналі +5 В;

в) двополярний стабілізатор напруги на комплементарних мікросхемах DAI, DA2. Діоди VD2, VD3 захищають радіоелементи в каналах +5 і -5 В від подачі зворотної напруги. Таке може трапитися при аварії або перехідних процесах, коли одну з напруг тимчасово відсутній. Якщо опір Rn дуже велике, то діоди VD2, VD3 не потрібні;

г) стабілізатори DAI, DA2 такого ж типу, але в «перевернутому» включенні.

   
Джерело:
Рюмік С.М. 1000 і одна мікроконтролерних схема.