Линейные стабилизаторы являются основными компонентами почти каждого блока питания в электронных устройствах. Интегральные линейные стабилизаторы просты в использовании, практически надежны и недороги, купить сможете на сайте https://www.liderteh.ru/ . Обычно это один из самых дешевых электронных компонентов в блоке питания.
Основы работы линейного стабилизатора
Каждая электронная схема рассчитана на работу при определенном постоянном напряжении. Стабилизатор напряжения обеспечивает выходное напряжение с требуемыми параметрами. Он содержит набор цепей, которые постоянно поддерживают заданное значение выходного напряжения независимо от изменений тока нагрузки или входного напряжения (при условии, что ток нагрузки и входное напряжение находятся в пределах указанного рабочего диапазона для компонента).
Еще одна особенность любого линейного стабилизатора заключается в том, что ему требуется определенное, но конечное время для «корректировки» выходного напряжения при изменении потребности в токе нагрузки. Это отставание определяет характеристику, называемую переходной характеристикой, которая является мерой скорости работы стабилизатора, т. е. скорости, с которой он возвращается в установившееся состояние после изменения нагрузки.
Типы линейных стабилизаторов
Будут описаны три основных типа внутренней топологии линейных стабилизаторов:
- Стандартный стабилизатор Darlington NPN,
- стабилизаторы с малым падением напряжения (LDO),
- Квази-LDO стабилизаторы.
Наиболее важным различием между тремя типами является падение напряжения, которое определяется как минимальное необходимое падение напряжения на стабилизаторе, чтобы поддерживать выходное напряжение на заданном уровне. Это приводит к энергоэффективности — система с наименьшим падением напряжения (в данном случае LDO) требует наименьшего запаса напряжения, что приводит к наименьшему количеству выделяемого тепла — потери энергии.
Вторым существенным отличием типов регуляторов является ток, протекающий по системе на землю, который требуется стабилизатору для получения номинального тока нагрузки. Стандартный стабилизатор имеет самый низкий ток на землю, в то время как LDO обычно имеет самый высокий ток (различия между типами подробно описаны в разделах ниже). Повышенный ток заземления нежелателен, так как это также бесполезный ток, так как он поглощается стабилизатором, а не нагрузкой. Это влияет на КПД силовой части.
Безопасность системы
Линейные стабилизаторы напряжения содержат многочисленные встроенные схемы защиты, которые делают их практически невосприимчивыми к повреждениям от многих опасностей. Основными защитными средствами в стабилизаторах являются:
- Тепловая защита,
- Защита от сверхтока.
Эти две схемы присутствуют практически в каждом линейном стабилизаторе. Они связаны друг с другом в определенном порядке, обеспечивающем иерархию выходного контроля. Он выглядит следующим образом (от наиболее важного к наименее важному выходному управляющему сигналу):
- Тепловая защита,
- Ограничение выходного тока,
- Контур управления выходным напряжением.
Иерархия означает, что линейный стабилизатор обычно пытается работать в режиме постоянного напряжения, когда усилитель ошибки напряжения регулирует выходное напряжение до номинального значения. Однако предполагается, что и ток нагрузки, и температура перехода ниже их допустимых пороговых значений.
Если ток нагрузки возрастает до предельного значения, схема ограничения тока берет на себя управление системой и доводит ток нагрузки до предельного значения. Усилитель ошибки напряжения может возобновить управление только тогда, когда ток станет достаточно низким, чтобы цепи ограничения тока отключили управление.
То же самое произойдет и в случае повышения температуры (вне зависимости от причины). Превышение порогового значения приведет к отключению управления от силового транзистора, что уменьшит ток нагрузки и количество потерянной мощности.
Стоит помнить, что стабилизатор поддерживает постоянное выходное напряжение только тогда, когда он находится в режиме постоянного напряжения и никакая защита не срабатывает. При ограничении тока выходное напряжение будет ниже, чем требуется для поддержания предельного значения тока нагрузки. В случае теплового ограничения выходное напряжение падает, а ток нагрузки может упасть до любого значения (в том числе до нуля). Спецификации производительности здесь не применяются, когда элемент находится в режиме теплового отключения — за пределами своих спецификаций.
Линейные стабилизаторы являются незаменимыми элементами в блоках питания современных устройств. Их применение не всегда так тривиально, как может показаться, но если узнать об их принципе работы и основах использования в описанных выше схемах питания, то можно построить энергосберегающие и точные блоки питания постоянного тока.
Станьте первым!