Стабилизатор напряжения

Сайт: 

Михаил Рынденков,
Республика Бурятия, Баргузинский р-н, с. Суво


Разработать схему представленного стабилизатора напряжения меня заставила острая необходимость. Года три тому назад мне в ремонт попала почти новая магнитола китайского производства (марку, честно говоря, уже и не помню). Она была собрана в корпусе приличного размера, и звучание ее было достаточно качественным. В момент покупки работоспособность проверялась при работе от встроенной батареи гальванических элементов, и нареканий на качество работы не было. Но по приезду домой выявилась одна неприятная особенность - весьма сильный фон при работе от электросети. Через весьма непродолжительное время вышла из строя микросхема усилителя мощности НЧ.

После замены микросхемы звук появился, но фон переменного тока не исчез. Замена сглаживающего конденсатора блока питания на заведомо исправный не помогла. Исправными оказались и конденсаторы в фильтрах питания темброблока и усилителя воспроизведения. Несколько уменьшить фон переменного тока удалось значительным увеличением емкости фильтрующего конденсатора блока питания - примерно в 10 раз. Еще несколько уменьшить фон удалось, несколько изменив разводку общего провода на печатной плате. Но полностью избавиться от фона переменного тока не удалось. Самое неприятное было то, что громкость "гудения" практически не изменялась при вращении ручки регулятора громкости.

Полностью избавиться от фона удалось лишь применив стабилизатор напряжения. Заодно удалось устранить и основную причину выхода микросхемы УМЗЧ из строя -часто поднимающееся напряжение на выходе блока питания до 15...15,5 В. Микросхема, если верить справочнику, была рассчитана на максимальное напряжение питания всего лишь до 14 В.

При разработке блока питания были поставлены задачи:

-блок должен работать от штатного сетевого трансформатора и вы давать напряжение питания 12,6 В;

-максимальный ток, отдаваемый блоком питания, должен быть не менее 1,5 А;

-блок питания должен нормально работать при минимальной раз ности между входным и выходным напряжением (не более 0,1 В);

-суммарная стоимость деталей блока не должна превышать 150...200 российских рублей;

-минимальное собственное потребление тока не должно превышать 0,5 мА;

-выходное сопротивление стабилизатора не должно превышать 0,05 Ом;

-схема не должна быть неоправданно усложненной.

 

Полная принципиальная электрическая схема получившегося блока, в котором соблюдаются все вышеизложенные требования, показана на рис. 1.

Стабилизатор напряжения

Увеличить

В качестве регулирующего транзистора применен мощный n-МОП транзистор типа КП727А. В отличие от подавляющего большинства схем стабилизаторов он включен по схеме с общим истоком. Лучшие результаты получаются при установке более дорогого транзистора КП723 с любым буквенным индексом. Вместо него здесь можно использовать любой мощный n-МОП транзистор, выдерживающий напряжение сток-исток не менее 30 В, рассчитанный на ток стока не менее 5 А и обладающий в открытом состоянии сопротивлением сток-исток не более 0,1 Ом. На транзисторах VT2 и VT3 собран дифференциальный усилитель. На базу транзистора VT2 поступает опорное напряжение от микромощного стабилизатора, собранного на транзисторе VT1 типа КТ315Б. В отличие от схемы на стабилитронах, для нормальной работы достаточен обратный ток через переход база-эмиттер менее 0,1 мА. Напряжение стабилизации обрат-носмещенного перехода база-эмиттер транзистора КТ315 составляет около 7,5 В. Такое применение транзисторов было описано в журнале"Радио" примерно тридцать пять лет тому назад и мною частенько применяется в различных схемах с неизменным успехом.

На базу транзистора VT3 подается напряжение с делителя напряжения на резисторах R4, R5. Конденсатор С7 служит для уменьшения пульсаций источника опорного напряжения и для плавного увеличения выходного напряжения до рабочего при включении в сеть. Это устраняет щелчки в динамиках магнитолы из-за переходных процессов в момент включения питания.

Несмотря на простоту схемы, стабилизатор с запасом выполняет все поставленные при его проектировании задачи. Для улучшения работы при понижении напряжения в сети параллельно штатному фильтрующему конденсатору С8 емкостью 2200 мкФ включен дополнительный электролитический конденсатор С9 любого подходящего по габаритам типа емкостью не менее 4700 мкФ на рабочее напряжение не ниже 25 В. Штатные диоды выпрямителя заменены на германиевые типа Д305. Вместо них можно применить диоды типов Д302...Д305 или любые современные выпрямительные диоды с барьером Шоттки, рассчитанные на прямой ток не менее 2 А. Эти меры позволяют повысить напряжение на выходе выпрямителя на 1,0...1,5 В. Устанавливать диоды на радиаторы не нужно. Площадь охлаждающей поверхности радиатора регулирующего транзистора для надежной работы должна быть не менее 150 см2. Контактирующие поверхности перед установкой следует смазать теплопроводящей пастой типа КПТ-8 или любой другой. В крайнем случае, вместо нее можно применить обычный вазелин.

В своей работе мне пришлось по этой схеме изготавливать стабилизаторы на напряжение от 9 до 15 В и ток до 15 А без изменение схемы. В случае больших выходных токов применялось параллельное соединение нескольких регулирующих транзисторов КП727А (лучше поставить КП723) или их довольно многочисленных импортных аналогов. Выходное напряжение данного стабилизатора-12,6 В. Сопротивление резистора R5 для девятивольтового блока равно 15 кОм, для пятнадца-тивольтового - 75 кОм. Но номинал этого резистора может несколько изменяться в зависимости от конкретного экземпляра транзистора VT1.

Вследствие малого падения напряжения на регулирующем транзисторе КПД стабилизатора может превышать 95% {очень сильно зависит от разности входного и выходного напряжений). В самом первом экземпляре блока в качестве VT4 был установлен транзистор КП707А в металлическом корпусе. Но с этим транзистором не удалось получить разницу между входным и выходным напряжениями менее 1 В при максимальном токе нагрузки, что в ряде случаев было недостаточно. Этот стабилизатор может применяться для подключения к автомобильному аккумулятору переносной аппаратуры с напряжением питания 9... 12 В. Электронной защиты от короткого замыкания данный блок не имеет, но ввиду того, что транзистор VT4 взят с большим запасом по максимально допустимому току, блок работает весьма надежно. В случае короткого замыкания в нагрузке выходит из строя только предохранитель FU2.

Литература:

  1. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник. Под об щей редакцией Н. Н. Горюнова. - Москва. Энергоатомиздат. 1983.
  2. Аксенов А. И., Нефедов А. В. Отечественные полупроводниковые приборы. Книга 1. Справочное пособие. - Москва. Солон-Р. 1999.

    РЛ 5/06, ст.37
    www.radioliga.com