Мощный стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Очень часто для питания различных электронных устройств требуются напряжения разной величины — например, чувствительные микроконтроллеры могут питаться (в зависимости от конкретного экземпляра) только строго от 5В, другим микросхемам бывает нужно напряжение 9-12В, а есть и совсем низковольтные устройства, которые требуют уровня питания 3-3,3В. Для повышения напряжения, например, чтобы получить из 3,7В литий-ионного аккумулятора целых 9-12В используются импульсные источники питания — в них напряжение повышается за счёт использования явления самоиндукции в катушке индуктивности. Понижающие же преобразователи можно поделить на два типа: те же импульсные и линейные. Первые обладают высоким КПД, но имеют несколько более сложную схемотехнику с применением индуктивностей и специальных ШИМ-контроллеров. Линейные актуальны в том случае, если нужна простота, миниатюрность и отсутствие каких-либо помех на выходе — ведь линейные стабилизаторы, в отличие от импульсных, наоборот уменьшают пульсации напряжения, в отличие от импульсных, которые их наоборот генерируют за счёт высокой частоты работы. И если импульсные стабилизаторы, как повышающие, так и понижающие, очень удобно использовать в виде готовых модулей, которые по небольшим ценам продаются на Али, то вот линейные стабилизаторы имеет смысл изготавливать своими руками, под заданные параметры.

Существуют специальные микросхемы стабилизаторов, например, серия 78lхх, они имеют на выходе фиксированные значения напряжения, либо LM317, микросхема в корпусе ТО-220, которая позволяет регулировать напряжение на выходе в широких пределах. Казалось бы, зачем выдумывать что-то ещё, если можно просто взять готовую LM317 — но не так всё просто, ведь она имеет один недостаток — выходной ток всего 1,5А. Конечно, этого достаточно для большинства применений линейного стабилизатора, тем более, что уже даже на таком токе он будет сильно нагреваться, но всё же иногда может возникнуть использовать именно мощный линейный стабилизатор с током более 1,5А, например, для подачи стабилизированного питания на аудио-усилитель. Использовать для питания усилителей импульсные источники — не самый лучший вариант по той причине, что помехи от импульсного источника в последствии будут попадать и в звуковой тракт, что явится в виде постороннего шума в звуке. Сделать мощный линейный стабилизатор можно разными путями, например, по схеме, представленной ниже — и использованием мощного полевого транзистора в качестве силового элемента и микросхему TL431 в качестве регулирующего. Такая схема обеспечивает хорошую стабильность выходного напряжения — как пишет автор, напряжение на выходе изменяется лишь на доли вольта в течение большого промежутка времени, а мощный полевой транзистор обеспечивает максимальный ток через нагрузку в 10А и рассеиваемую мощность в 50Вт — при использовании радиатора соответствующих размеров. Схема такого стабилизатора представлена на картинке ниже.

Данные номиналы делителя, указанные на схеме, позволят регулировать напряжение на выходе в диапазоне от 3 до 27В, чего достаточно для большинства применений, но при необходимости этот диапазон можно менять в большую или меньшую сторону, подбирая общее сопротивление переменного резистора RV1. Здесь можно использовать либо полноценный переменный резистор с удобной ручкой для регулировки, либо небольшой подстроечный, например, такие, как на фото ниже. Также имеет смысл установить сюда многооборотный подстроечный резистор, он позволит устанавливать выходное напряжение с высокой точностью.

Конденсатор С3 служит для фильтрации помех в регулировочной части, для большей стабильности выходного напряжения, а С2 — фильтрующий на выходе. Его ёмкость на схеме указана как 22 мкФ, не стоит превышать это значение, слишком большая ёмкость на выходе может привести к неправильной работе схемы, для подавления пульсаций лучше установить большую ёмкость на входе стабилизатора. Для наглядности ниже приведено изображение все трёх электролитических конденсаторов, необходимых для сборки схемы. Обратите внимание, что все они имеют полярность и при впаивании их на плату важно её не перепутать, на схеме минусовые контакты конденсаторов помечены в виде заштрихованной обкладки, а на самих корпусах минусовой вывод отмечен в виде вертикальной полоски. Несоблюдение полярности электролитических конденсаторов обычно приводит к тому, что они начинают быстро разогреваться, а если вовремя не отключить питание от схемы, то вовсе взрываются, разбрасывая вокруг ошмётки бумаги.

Транзистор на схеме можно применить, например, один из следующих вариантов — IRLZ24/32/44, либо аналогичные им. Ключевыми параметрами здесь являются максимальное напряжение и ток через транзистор.

Схема собирается на небольшой печатной плате, рисунок которой для открытия в программе Sprint Layout представлен в архиве в конце статьи, изготовить плату можно методом ЛУТ.

Как можно увидеть, плата имеет довольно миниатюрные размеры, а потому её без труда можно встроить внутрь какого-либо устройства, того же усилителя. Транзистор не спроста стоит на краю плату спинкой в сторону — его необходимо установить на массивный радиатор. Чем больше будут токи, протекающие через стабилизатор, тем сильнее будет нагреваться транзистор, соответственно и большего размера потребуется радиатор. Не лишним будет и активное охлаждение с помощью кулера в особых случаях. Расчёт рассеиваемой на транзисторе мощности достаточно прост — нужно лишь умножить разницу в вольтах между входным напряжением и выходным и умножить её на ток, протекающий в цепи — в результате получится мощность в ваттах. Обратите внимание, что она не должна превышать 50Вт, иначе транзистор может не справится с таким большим тепловыделением.

Готовая плата будет иметь такой вид, как на картинках выше. Для подключения проводов весьма удобно использовать винтовые клеммники.

Таким образом, получился весьма простой и мощный стабилизатор, который обязательно найдёт себе применение в радиолюбительском деле. Удачной сборки! Все вопросы и дополнения пишите в комментариях.

О линейных стабилизаторах напряжения. Подключаем навигатор, телефон в автомобиле

Часто используемые линейные стабилизаторы напряжения: стабилизаторы положительного напряжения серии L78xx и стабилизаторы отрицательного напряжения серии L79xx имеют следующую расшифровку маркировки:

● Стабилизаторы положительного напряжения серии L78xx

— Выходное напряжение: 5; 6; 8; 8.5; 9; 12; 15; 18; 24 В

— Защита от перегрева

— Защита от короткого замыкания

— Максимальное входное напряжение до 35 В

● Стабилизаторы отрицательного напряжения серии L79xx

— Выходное напряжение: — 5; — 8; — 12; — 15 В

— Защита от перегрева

— Защита от короткого замыкания

— Максимальное входное напряжение до — 35 В

Рисунок 5 Схема включения L79xx

Далее рассмотрим использование линейного стабилизатора напряжения для питания навигатора или других устройств в автомобиле без запуска двигателя и включения зажигания (напрямую от аккумулятора) или при работающем двигателе и плавающем напряжении генератора.

Возьмем L7805. В качестве кузова автомобиля – алюминиевую пластину. Закрепим стабилизатор винтом с гайкой на этой пластине.

Согласно схемы (Рисунок 4) припаяем конденсаторы

Возьмем источник питания (аккумулятор автомобиля) с напряжением 12,64 V

Соединим его со входом стабилизатора напряжения проводами, соблюдая полярность. А к выходу стабилизатора подключим вольтметр.

Получаем напряжение ровно 5 V

Следует заметить, что разброс параметров стабилизаторов менее 2%.

Таким способом можно питать устройства согласно линейке моделей (напряжений) стабилизаторов.

ЕСЛИ СЧИТАЕТЕ ИНФОРМАЦИЮ ПОЛЕЗНОЙ,
НЕ ЛЕНИТЕСЬ СТАВИТЬ ЛАЙКИ И ДЕЛИТЬСЯ С ДРУЗЬЯМИ!

Подписывайтесь на канал Яндекс.Дзен «Пробуй так»

А так же подпишитесь на мой youtube канал TrySo !

Стабилизатор напряжения 12 Вольт для светодиодов в авто

• 
• 

Электросеть автомобиля не имеет постоянного напряжения — оно меняется в зависимости от разряженности аккумулятора и колеблется при работе двигателя в интервале 11,5 — 14,5 Вольт. Это отрицательно влияет на работу дополнительного светодиодного оборудования рассчитанного на 12 Вольт — оно работает нестабильно и быстрее выходит из строя.

Импульсный стабилизатор напряжения для светодиодов гасит скачки напряжения выше значения в 12V. Также его можно использовать для установки на автомобили с напряжением бортовой сети 24 Вольт, оборудование рассчитанное на 12 Вольт.

Данный стабилизатор аналогичен регулируемому стабилизатору напряжения, но отсутствует необходимость его колибровки, он откалиброван с завода на 12В. Работает только на понижение.

Характеристики:

• Модель: LM2596
• Ток: постоянный
• Входное напряжение: 3-40 Вольт
• Выходное напряжение: не более 12 Вольт
• Максимальная сила тока: 2,5 Ампера
• Эффективность преобразования: 93%
• Пульсация выходного сигнала:

Понравился товар? Сохрани у себя, чтобы не потерять

Регулируемый стабилизатор напряжения 12/24В 3А

• 
• 
• 

Если вы заботливый водитель и беспокоитесь о состоянии своего автомобиля, долговечностью светодиодных ходовых огней, ламп, лент и прочих источников света, то вам просто необходим этот стабилизатор напряжения!

Какая же польза от него спросите вы?

• Возможность регулировки напряжения на выходе в диапазоне от 1,3 до 30 Вольт;
• Устраняет короткие скачки напряжения;
• Продлевает срок службы светодиодов в несколько раз;
• Возможность установки на грузовую технику оборудования, предназначенного для работы в сети 12 Вольт;
• Экономит ваши деньги и время.

Каждый водитель знает, что напряжение в сети легкового автомобиля колеблется с 12,2 до 14,4 Вольт. Это пагубно сказывается на работе светодиодов, требовательных к постоянному значению напряжения. Регулируемый стабилизатор широко используется в светотюнинге с использованием лент или реек, т.к. они беззащитны перед скачками напряжения.

Особенности:

• Питание как от 12 либо 24 Вольта;
• Надёжная плата и современный чип;
• Удобный регулятор напряжения на выходе;
• Один из самых компактных в своём классе;
• Работает только на понижение напряжения;
• Доступная цена.

Характеристики:

• Модель: LM2596
• Ток — постоянный
• Входное напряжение: 3-40 Вольт
• Максимальная сила тока: 3 Ампера
• Эффективность преобразования: 93%
• Пульсация выходного сигнала:

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Несложная схема для регулирования, а также стабилизации напряжения представлена на картинке выше, её сможет собрать даже новичок в электронике. К примеру, на вход подано 50 вольт, а на выходе получаем 15,7 вольт или другое значение до 27V.

Схема регулируемого стабилизатора

Основной радиодеталью данного устройства является полевой (MOSFET) транзистор, в качестве которого можно использовать IRLZ24/32/44 и другие подобные. Наиболее часто они производятся компаниями IRF и Vishay в корпусах TO-220 и D2Pak. Стоит около 0.58$ грн в розницу, на ebay 10psc можно приобрести за 3$ (0,3 доллара за штуку). Такой мощный транзистор имеет три вывода: сток (drain), исток (source) и затвор (gate), он имеет такую структуру: металл-диэлектрик(диоксид кремния SiO2)-полупроводник. Микросхема-стабилизатор TL431 в корпусе TO-92 обеспечивает возможность настраивать значение выходного электрического напряжения. Сам транзистор я оставил на радиаторе и припаял его к плате с помощью проводков.

Входное напряжение для этой схемы может быть от 6 и до 50 вольт. На выходе же получаем 3-27V с возможностью регулирования подстрочным резистором 33k. Выходной ток довольно большой, до 10 Ампер, в зависимости от радиатора.

Сглаживающие конденсаторы C1,C2 могут иметь ёмкость 10-22 мкФ, C3 4,7 мкФ. Без них схема и так будет работать, но не так хорошо, как нужно. Не забываем про вольтаж электролитических конденсаторов на входе и выходе, мною были взяты все рассчитаны на 50 Вольт.

Мощность, которую сможет рассеять такой стабилизатор напряжения не может быть более 50 Ватт. Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор, рекомендуемая площадь поверхности которого не менее 200 квадратных сантиметров (0,02 м2). Не забываем про термопасту или подложку-резинку, чтобы тепло лучше отдавалось.

Возможно использование подстрочного резистора 33k типа WH06-1, WH06-2 они имеют достаточно точную регулировку сопротивления, вот так они выглядят, импортный и советский.

Для удобства на плату лучше припаять две колодки, а не провода, которые легко отрываются.

Печатная плата для дискретных элементов и переменного резистора типа СП5-2 (3296).

Стабильность неплоха и напряжение изменяется только на доли вольта на протяжении длительного времени. Готовая платка получилась компактна и удобна. Так как я планирую длительное время использовать это устройство для защиты дорожек окрасил всё дно платы зеленым цапонлаком. Автор материала — Егор.

Форум по обсуждению материала СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ