Tutte le moderne apparecchiature elettroniche sono costruite su elementi sensibili alla fornitura di elettricità. Da esso dipende non solo il corretto funzionamento, ma anche le prestazioni dei circuiti nel loro insieme. Pertanto, prima di tutto, i dispositivi elettronici sono dotati di stabilizzatori fissi con una piccola caduta di tensione. Sono realizzati sotto forma di circuiti integrati, prodotti da molti produttori in tutto il mondo.
Cos'è un regolatore di tensione a bassa caduta di tensione?
Sotto lo stabilizzatore di tensione (SN) capisci un tale dispositivo, il cui compito principale è mantenere un certo livello costante di tensione sul carico. Qualsiasi stabilizzatore ha una certa precisione nell'emissione di un parametro, che è determinata dal tipo di circuito e dai componenti in esso inclusi.
Internamente, la MT si presenta come un sistema chiuso, dove in modalità automatica la tensione di uscita viene regolata in proporzione al riferimento (riferimento), che viene generato da un'apposita sorgente. Questo tipogli stabilizzatori sono chiamati compensatori. In questo caso, l'elemento di controllo (RE) è un transistor, un bipolare o un lavoratore sul campo.
L'elemento di regolazione della tensione può funzionare in due diverse modalità (determinate dallo schema costruttivo):
- attivo;
- tasto.
La prima modalità implica il funzionamento continuo dell'RE, la seconda - il funzionamento in modalità pulsata.
Dove viene utilizzato lo stabilizzatore fisso?
Le apparecchiature radioelettroniche della generazione moderna sono caratterizzate da una mobilità su scala globale. I sistemi di alimentazione dei dispositivi sono costruiti sull'uso di fonti di corrente principalmente chimiche. Il compito degli sviluppatori in questo caso è quello di ottenere stabilizzatori con parametri complessivi ridotti e il minor numero possibile di perdite di elettricità su di essi.
I moderni CH vengono utilizzati nei seguenti sistemi:
- strutture di comunicazione mobile;
- computer portatili;
- batterie del microcontrollore;
- telecamere di sicurezza offline;
- sistemi di sicurezza e sensori autonomi.
Per risolvere i problemi di alimentazione dell'elettronica stazionaria, vengono utilizzati regolatori di tensione con una piccola caduta di tensione in un alloggiamento con tre terminali di tipo KT (KT-26, KT-28-2, ecc.). Sono usati per creare circuiti semplici:
- caricabatterie;
- forniture elettriche domestiche;
- strumenti di misura;
- sistemi di comunicazione;
- equipaggiamento speciale.
Cosa sono gli SN di tipo fisso?
Tutti gli stabilizzatori integrali (inclusi inche includono quelli fissi) sono divisi in due gruppi principali:
- Stabilizzatori ibridi di bassa caduta di tensione (HID).
- Microcircuiti a semiconduttore (ISN).
SN del primo gruppo viene eseguito su circuiti integrati ed elementi semiconduttori senza pacchetto. Tutti i componenti del circuito sono posizionati su un substrato dielettrico, dove vengono aggiunti conduttori e resistori di collegamento applicando film spessi o sottili, nonché elementi discreti: resistenze variabili, condensatori, ecc.
Strutturalmente, i microcircuiti sono dispositivi completi, la cui tensione di uscita è fissa. Questi sono solitamente stabilizzatori con una bassa caduta di tensione di 5 volt e fino a 15 V. I sistemi più potenti sono costruiti su potenti transistor frameless e un circuito di controllo (bassa potenza) basato su film. Il circuito può far passare correnti fino a 5 ampere.
I microcircuiti ISN vengono eseguiti su un singolo chip, perché sono di dimensioni e peso ridotti. Rispetto ai precedenti microcircuiti, sono più affidabili ed economici da produrre, sebbene siano inferiori al GISN in termini di parametri.
Gli SN lineari con tre pin appartengono all'ISN. Se prendi la serie L78 o L79 (per tensioni positive e negative), sono divise in microcircuiti con:
- Bassa corrente di uscita di circa 0,1 A (L78L).
- Corrente media, circa 0,5A (L78M).
- Alta corrente fino a 1,5 A (L78).
Principio di funzionamento del regolatore lineare a bassa caduta di tensionevoltaggio
La tipica struttura stabilizzatrice è composta da:
- Riferimento tensione.
- Segnale di errore del convertitore (amplificatore).
- Un divisore di segnale e un elemento di regolazione assemblati su due resistori.
Poiché il valore della tensione di uscita dipende direttamente dalle resistenze R1 e R2, queste ultime sono integrate nel microcircuito e si ottiene un CH con tensione di uscita fissa.
Il funzionamento di un regolatore di tensione a bassa caduta di tensione si basa sul processo di confronto della tensione di riferimento con quella emessa. A seconda del livello di discrepanza tra questi due indicatori, l'amplificatore di errore agisce sul gate del transistor di potenza in uscita, coprendo o aprendo la sua transizione. Pertanto, il livello effettivo di elettricità all'uscita dello stabilizzatore differirà leggermente dal valore nominale dichiarato.
Inoltre nel circuito sono presenti sensori per la protezione contro il surriscaldamento e le correnti di sovraccarico. Sotto l'influenza di questi sensori, il canale del transistor di uscita è completamente bloccato e smette di passare corrente. In modalità di spegnimento, il chip consuma solo 50 microampere.
Circuiti regolatori a bassa caduta di tensione
Il microcircuito stabilizzatore integrato è comodo perché contiene tutti gli elementi necessari all'interno. L'installazione sulla scheda richiede l'inclusione dei soli condensatori di filtro. Questi ultimi sono progettati per rimuovere le interferenze provenienti dalla sorgente di corrente e dal carico, come si vede nella figura.
Per quanto riguarda i CH della serie 78xx e l'utilizzo di condensatori shunt al tantalio o ceramici per l'ingresso e l'uscita, la capacità di questi ultimi dovrebbe essere compresa tra 2 uF (ingresso) e 1 uF (uscita) a qualsiasi valore di tensione e corrente consentito. Se usi condensatori in alluminio, il loro valore non dovrebbe essere inferiore a 10 microfarad. Collegare gli elementi il più vicino possibile ai pin del microcircuito.
Nel caso in cui non sia presente uno stabilizzatore di tensione con una piccola caduta di tensione del valore desiderato, è possibile aumentare il valore di CH da uno più piccolo a uno più grande. Aumentando il livello di elettricità al terminale comune, viene aumentato della stessa quantità al carico, come mostrato nel diagramma.
Vantaggi e svantaggi dei regolatori lineari e switching
I circuiti integrati di azione continua (SN) presentano i seguenti vantaggi:
- Realizzati in un piccolo pacchetto, che consente di posizionarli in modo efficiente nell'area di lavoro del PCB.
- Non richiede l'installazione di ulteriori elementi normativi.
- Fornisce una buona stabilizzazione dei parametri di uscita.
Gli svantaggi includono una bassa efficienza, non superiore al 60%, associata a una caduta di tensione attraverso l'elemento di controllo integrato. Con un'elevata potenza del microcircuito, è necessario utilizzare un radiatore di raffreddamento a cristallo.
I regolatori di tensione a commutazione con una piccola caduta sono considerati più produttivitensione di campo, la cui efficienza è di circa l'85%. Ciò si ottiene grazie alla modalità di funzionamento dell'elemento di regolazione, in cui la corrente lo attraversa a impulsi.
Gli svantaggi del circuito CH pulsato includono:
- Complessità della progettazione schematica.
- Presenza di rumore impulsivo.
- Bassa stabilità del parametro di uscita.
Alcuni circuiti regolatori di tensione lineari
Oltre all'uso mirato dei microcircuiti come CH, è possibile ampliarne la portata. Alcune varianti di tali circuiti basati sul circuito integrato L7805.
Accendi gli stabilizzatori in modalità parallela
Per aumentare la corrente di carico, i CH sono collegati in parallelo tra loro. Per garantire l'operatività di un tale circuito, è installato un resistore aggiuntivo di piccolo valore tra il carico e l'uscita dello stabilizzatore.
Stabilizzatore di corrente basato su CH
Ci sono carichi che devono essere alimentati da una corrente costante (stabile), ad esempio una catena di LED.
Schema per controllare la velocità della ventola nel computer
Il regolatore di questo tipo è progettato in modo tale che all'accensione iniziale il refrigeratore ricevatutti i 12 V (per la sua promozione). Inoltre, al termine della carica del condensatore C1 con un resistore variabile R2, sarà possibile regolare il valore della tensione.
Conclusione
Quando si assembla un circuito utilizzando un regolatore di tensione fai-da-te con una bassa caduta di tensione, è importante considerare che alcuni tipi di microcircuiti (costruiti su transistor ad effetto di campo) non possono essere saldati con un normale saldatore direttamente da una rete a 220 V senza collegare a terra la custodia. La loro elettricità statica può danneggiare l'elemento elettronico!
