четвер, 20 липня 2017 р.

Простий малопотужний лінійний стабілізатор з низьким падінням напруги (LDO).

Стабілізатор напруги LDO
Простий LDO стабілізатор.
Передмова.
На днях займався конструюванням регенеративного приймача з живленням від батарей. Такий приймач забезпечує повну "віддачу" лише на порозі генерації. Стан цей досить нестабільний і сильно залежить від зовнішніх факторів. Зокрема, від якості джерела живлення. Моя основна схема живиться від чотирьох батарей типу АА. Отже вхідна напруга може коливатись від 6 до 4 В. Виходить, що потрібен малопотужний стабілізатор напруги з низькими падінням напруги (Low-dropout regulator, LDO) [1] та власним споживанням струму.

Що ж саме мені потрібно?
Перш за все, падіння напруги на стабілізаторі не повинно перевищувати 0,1-0,2 В, а власне споживання - 2,0-2,5 мА. Схема повинна забезпечувати вихідний струм до 30 мА, коефіцієнт стабілізації очікується більшим ніж 100. Також, це має бути досить простий вузол з доступних деталей.

Інтегральні стабілізатори.
Більшість широкодоступних стабілізаторів у вигляді готових мікросхем для моїх потреб не підходять. Наприклад, популярны 78Lxx мають типове падіння напруги 1,7 В і струм споживання 6 мА. LM1117 - 1,2 В. Можна взяти TL431. Але за моїх умов жилвення, вузол, що складається лише з TL431, буде споживати забагато струму. Подивившись ще кілька варіантів, вирішив зібрати щось самостійно.
Базова схема лінійного стабілізатора напруги
Базова схема.

Інтернет пропонує.
Переглянувши, що пишуть у мережі, узяв за основу схему з керуючим

P-канальним MOSFET [2]. Робота таких схем добре описана, тому на ній не зупиняємось. Основна переваги - низьке падіння напруги на керуючому транзисторі. Але є і недоліки: для запуску схеми предбачений зв"язок опорного стабілітрона безпосередньо з входом через резистор R1. Це знижує коефіцієнт стабілізації та підвищує споживання струму. Отже, базова схема була модифікована, а недоліки усунуті.


Простий LDO стабілізатор з низьким падінням напруги на польовому транзисторі. Схема.
Схема стабілізатора на 3,8В
Пара слів про режим стабілітрона. Номінальний срум через нього згдіно до документації - 5 мА. Але моя кострукція має бути дуже економною, тому вибираю у межах 1,5 мА. Причому слід врахувати, що за такого режиму, напруга на стабілітроні буде відчутно менше номінальної. Що у свою чергу ускладнює розрахунки резисторів. Але підстроювальний резистор R7 вирішує цю проблему.

В результаті була зібрана та випробувана схема, яка забезпечувала вихідну напругу 3,8 В за навантаження до 30 мА. Коливання вихідної напруги склали 30 мВ. Діапазон випробуваних вхідних напруг був у межех від 4 до 10 В.

Деталі.
Плата стабілізатора напруги з SMD компонентами.
Використання SMD зменшує розміри.
Пристрій некритичний до вибору транзисторів. У якості VT1 підійде P-канальний MOSFET, що здатен розсіяти необхідну потужність. В разі проектування стабілізатора з невисокою вихідною напругою, слід також враховувати напругу відкривання мосфета (gate threshold voltage). В моєму випадку (Uo = 3,8В) вона має бути в межах до 2,5 В. У якості VT1-VT2 я застосував транзистори КТ315, але підійдуть і інші малопотужні n-p-n транзистор. Наприклад, КТ3107, BC547 і подібні з h21 > 150.


На останок провів невеличкий температурний тест. Було цікаво, як схема поведе себе при охолодженні. В результаті, при зміні температури з +27 до +1, напруга на виході стабілізатора зросла на 30 мВ. Що, я вважаю, цілком прийнятним результатом.

UPD
Пізніше, більш уважно подивившись пропозиції місцевих магазинів, я таки знайшов підходящі інтегральні лінійні стабілізатор з малим падінням напруги. Зокрема це LP2980, LP2985, MIC5205. Регулюючі елементи цих мікросхема виконані не на польових транзисторах, але тим не менше, вони забезпечують досить хороші параметри. Звісно, що це далеко не вичерпний список ldo стабілізаторів, а лише те, що є доступним для мене.


Література.
1. https://en.wikipedia.org/wiki/Low-dropout_regulator
2. http://hardelectronics.ru/ldo-linejnyj-stabilizator-napryazheniya-s-nizkim-padeniem.html

1 коментар:

  1. Дякую за цїкаву їдею !Давно хотїв налобний лїхтар з живленням вїд акб з зїпсованого мобїлки .75 мА свїтодїода вистачить на досить великий час

    ВідповістиВидалити