Baru-baru ini, saya menjadi berminat dalam pemasangan litar penstabil voltan linear. Skim tersebut tidak memerlukan butiran yang jarang berlaku, dan pemilihan komponen dan penalaan juga tidak menyebabkan sebarang kesulitan khusus. Kali ini saya memutuskan untuk memasang litar penstabil voltan linear pada "zener diode zener" (microcircuit) TL431. TL431 bertindak sebagai sumber voltan rujukan, dan peranan kuasa dimainkan oleh transistor NPN yang kuat dalam pakej TO -220.
Dengan voltan input 19V, litar boleh berfungsi sebagai sumber voltan yang stabil dalam julat dari 2.7 hingga 16 V pada arus sehingga 4A. Penstabil ini direka sebagai modul yang dipasang pada papan selancar. Ia kelihatan seperti ini:
Video:
Penstabil memerlukan bekalan kuasa DC. Adalah wajar menggunakan penstabil sedemikian dengan bekalan kuasa linier klasik, yang terdiri daripada pengubah besi, jambatan diod dan kapasitor yang besar. Voltan dalam rangkaian boleh berbeza-beza bergantung pada beban dan hasilnya, voltan pada output pengubah akan berubah. Litar ini akan menyediakan voltan keluaran yang stabil dengan input berbeza. Anda perlu memahami penstabil turun jenis, dan juga pada litar itu sendiri, turun 1-3 V, jadi voltan keluaran maksimum akan sentiasa kurang daripada input.
Pada dasarnya, bekalan kuasa bertukar boleh digunakan sebagai bekalan kuasa untuk penstabil ini, misalnya, dari laptop 19 V. Tetapi dalam hal ini, peranan penstabilan akan menjadi minimum, kerana kilang bekalan kuasa pensuisan dan sebagainya voltan yang stabil.
Skim:
Pemilihan komponen
Arus maksimum bahawa cip TL431 boleh melalui sendiri, mengikut dokumentasi, adalah 100 mA. Dalam kes saya, saya mengehadkan arus dengan margin kepada kira-kira 80 mA menggunakan perintang R1. Ia adalah perlu untuk mengira perintang mengikut formula.
Pertama anda perlu menentukan rintangan perintang. Pada voltan masukan maksimum 19 V, mengikut undang-undang Ohm, rintangan dikira seperti berikut:
R = U / I = 19V / 0.08A = 240 Ohm
Ia adalah perlu untuk mengira kuasa perintang R1:
P = I ^ 2 * R = 0.08 A * 0.08 A * 240 Ohms = 1.5 Watts
Saya menggunakan perintang 2-watt Soviet
Resistor R2 dan R3 membentuk pembahagi voltan yang "program" TL431, dan perintang R3 adalah pemboleh ubah, yang membolehkan anda menukar voltan rujukan, yang kemudian diulang dalam litar transistor. Saya menggunakan R2 - 1K ohm, R3 - 10K ohm. Kuasa perintang R2 bergantung kepada voltan keluaran. Sebagai contoh, dengan voltan keluaran 19V:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0.361 watt
Saya menggunakan perintang 1 watt.
Resistor R4 digunakan untuk mengehadkan arus berdasarkan transistor VT2. Adalah lebih baik untuk memilih penarafan secara eksperimen, mengawal voltan keluaran. Sekiranya rintangannya terlalu besar, ini akan mengehadkan voltan output litar. Dalam kes saya, ia adalah 100 Ohm, mana-mana kuasa yang sesuai.
Sebagai transistor kuasa utama (VT1), lebih baik menggunakan transistor dalam kes TO-220 atau lebih kuat (TO247, TO-3). Saya menggunakan transistor E13009, dibeli pada Ali Express. Transistor untuk voltan sehingga 400V dan semasa sehingga 12A. Untuk litar seperti itu, transistor voltan tinggi bukanlah penyelesaian yang paling optimum, tetapi ia akan berfungsi dengan baik. Transistor kemungkinan besar palsu dan 12 A tidak akan berdiri, tetapi 5-6A cukup. Dalam litar kami, semasa adalah sehingga 4A, oleh itu, sesuai untuk litar ini. Dalam skema ini, transistor mesti dapat melesapkan kuasa sehingga 30-35 watt.
Pelesapan kuasa dikira sebagai perbezaan antara voltan masukan dan output yang didarab dengan arus pengumpul:
P = (input U -U input) * Saya pengumpul
Contohnya, voltan masukan ialah 19 V, kami menetapkan voltan keluaran kepada 12 V, dan arus pemungut ialah 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 watt - ini adalah keadaan yang sama sekali biasa untuk transistor kami.
Dan jika kita terus mengurangkan voltan output kepada 6V, gambar akan berbeza:
P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, yang tidak begitu baik untuk transistor dalam pakej TO-220 (anda juga perlu mengambil kira bahawa apabila transistor ditutup, semasa ini juga akan berkurangan: oleh 6V semasa akan menjadi kira-kira 2-2.5A, tidak 3). Dalam kes ini, lebih baik sama ada menggunakan transistor lain dalam kes yang lebih besar, atau mengurangkan perbezaan antara voltan masukan dan output (contohnya, jika bekalan kuasa adalah pengubah, dengan menukar belitan).
Juga, transistor mesti dinilai untuk arus 5A atau lebih. Adalah lebih baik untuk mengambil transistor dengan pekali pemindahan arus statik sebanyak 20. Transistor Cina sepenuhnya memenuhi keperluan ini. Sebelum menyegel di litar, saya menyemaknya (pelesapan semasa dan kuasa) pada pendirian khas.
Kerana TL431 boleh menghasilkan arus tidak lebih dari 100 mA, dan untuk kuasa pangkal transistor memerlukan lebih banyak arus, anda memerlukan transistor yang lain, yang akan menguatkan arus dari output cip TL431, mengulang voltan rujukan. Untuk ini, kita memerlukan transistor VT2.
Transistor VT2 mesti dapat membekalkan arus yang mencukupi ke pangkalan transistor VT1.
Adalah mungkin untuk menentukan arus yang diperlukan melalui pekali pemindahan statik semasa (h21e atau hFE atau β) bagi transistor VT1. Jika kita ingin mempunyai arus 4 A pada output, dan pekali pemindahan statik VT1 adalah 20, maka:
Saya asas = Saya pengumpul / β = 4 A / 20 = 0.2 A.
Pekali pemindahan arus statik berbeza-beza bergantung kepada arus pengumpul, jadi nilai ini menunjukkan. Pengukuran dalam amalan menunjukkan bahawa adalah perlu untuk membekalkan kira-kira 170 mA ke pangkalan transistor VT1 supaya arus pengumpul adalah 4A. Transistor dalam pakej TO-92 mula memanaskan dengan nyata pada arus di atas 0.1 A, jadi dalam litar ini saya menggunakan transistor KT815A dalam pakej TO-126. Transistor direka untuk arus sehingga 1.5A, pekali statik pemindahan semasa adalah kira-kira 75. Sebuah heatsink kecil untuk transistor ini akan sesuai.
Kapasitor C3 diperlukan untuk menstabilkan voltan berdasarkan transistor VT1, nilai nominal adalah 100 μF, voltan adalah 25V.
Penapis dari kapasitor dipasang pada output dan input: C1 dan C4 (elektrolitik pada 25V, 1000 μF) dan C2, C5 (seramik 2-10 μF).
Diod D1 berfungsi untuk melindungi transistor VT1 daripada arus terbalik. Diode D2 diperlukan untuk melindungi terhadap transistor apabila membekalkan motor pemungut. Apabila kuasa dimatikan, enjin berputar seketika dan dalam mod brek berfungsi sebagai penjana. Arus yang dihasilkan dengan cara ini berjalan ke arah yang bertentangan dan boleh merosakkan transistor.Diod dalam kes ini menutup motor itu sendiri dan arus tidak mencapai transistor. Resistor R5 memainkan peranan beban kecil untuk penstabilan dalam mod terbiar, nilai nominal 10k Ohm, sebarang kuasa.
Perhimpunan
Litar ini dipasang sebagai modul pada papan roti. Saya menggunakan radiator dari bekalan kuasa pensuisan.
Dengan radiator saiz ini, anda tidak perlu memuat litar sebanyak mungkin. Dengan arus lebih dari 1 A, ia perlu menggantikan radiator dengan yang lebih besar, meniup dengan peminat juga tidak akan menyakitkan.
Adalah penting untuk diingat bahawa semakin besar perbezaan antara voltan masukan dan keluaran dan semakin tinggi arus, lebih banyak haba dihasilkan dan lebih banyak penyejukan diperlukan.
Ia mengambil masa sejam untuk solder. Pada dasarnya, ia akan menjadi satu bentuk yang baik untuk membuat lembaga menggunakan kaedah LUT, tetapi sejak itu Saya hanya memerlukan papan dalam satu salinan, saya tidak mahu membuang masa merancang lembaga.
Hasilnya adalah seperti modul:
Selepas pemasangan, saya menyemak ciri-ciri:
Litar ini hampir tidak mempunyai perlindungan (bermakna bahawa tidak ada perlindungan terhadap litar pintas, perlindungan terhadap polariti terbalik, permulaan yang lancar, had semasa, dan lain-lain), oleh itu ia mesti digunakan dengan teliti. Atas alasan yang sama, tidak digalakkan untuk menggunakan skim tersebut dalam bekalan kuasa "makmal". Untuk tujuan ini, microcircuits siap pakai dalam pakej TO-220 sesuai untuk arus sehingga 5A, sebagai contoh, KR142EN22A. Atau sekurang-kurangnya untuk litar ini, anda perlu membuat modul tambahan untuk perlindungan terhadap litar pintas.
Litar boleh dipanggil klasik, seperti litar penstabil linier. Litar denyut moden mempunyai banyak kelebihan, contohnya: kecekapan yang lebih tinggi, pemanasan yang lebih sedikit, dimensi yang lebih kecil dan berat badan. Pada masa yang sama, litar linear lebih mudah untuk menguasai kemahiran pemula, dan jika kecekapan dan dimensi tidak begitu penting, mereka cukup sesuai untuk membekalkan peranti dengan voltan yang stabil.
Dan tentu saja, tiada apa yang dapat dibandingkan dengan perasaan apabila saya mengendalikan beberapa peranti dari sumber kuasa buatan rumah, dan litar linear untuk pemula yang lebih mudah diakses, apa pun yang boleh dikatakan.