MOSFET + TL431 = Последовательный компенсационный стабилизатор напряжения с минимальным падением

Идеальный LDO регулятор

[Read in English]

LDO = low dropout = малое минимальное падение напряжения на проходном элементе

Идеальный стабилизатор напряжения :)

Для популярного трёх-выводного интегрального стабилизатора LM317 (datasheet) минимальное падение напряжения, при котором ещё нормируется его работа - 3 Вольта. Причём в документации этот параметр явно нигде не указан, а так, скромненько, в условиях измерений упоминается. В большинстве же случаев подразумевается, что падение на чипе 5 Вольт и более:
"Unless otherwise specified, VIN − VOUT = 5V".

Баба Яга - против! Жалко терять 3 Вольта на глупом проходном транзисторе. И рассеивать лишние Ватты. Популярное решение проблемы - импульсные стабилизаторы - здесь не обсуждаем по причине того, что они свистят. С помехами можно бороться, но, как известно: кто не борется - тот непобедим! 😉

Идея
Идея данной схемки восходит к одному из многочисленных datasheet'ов на TL431. Вот, например, что предлагают National Semiconductor / TI:

Vo ~= Vref * (1+R1/R2)

Сам по себе такой регулятор не шибко интересен: на мой взгляд он ни чем не лучше, чем обычные трёхвыводные стабилизаторы 7805, LM317 и тому подобные. Минимальное падение на проходном дарлингтоне меньше 2 Вольт тут вряд ли удастся получить. Да к тому же никаких защит ни по току, ни от перегрева. Разве что транзисторы можно ставить на столько толстые, на сколько душа пожелает.

Недавно мне понадобилось-таки соорудить линейный стабилизатор с минимальным падением напряжения. Конечно, всегда можно извернуться, взять трансформатор с бОльшим напряжением на вторичке, диоды Шоттки в мост поставить, конденсаторов накопительных поболе... И всем этим счастьем греть трёхвыводной стабилизатор. Но хотелось-то изящного решения и с тем трансом, что был в наличии. Какой проходной регулятор может обеспечить падение близкое к нулю? MOSFET: у современных мощных полевиков сопротивление канала может быть единицы милли-Ом.

Простая замена дарлингтона на полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом (т.е. самый обычный MOSFET) в схеме выше - не особо поможет. Так как пороговое напряжение затвор-исток будет Вольта 3-4 у обычных, и всё одно больше Вольта у "логических" MOSFET'ов - чем и будет задано минимальное проходное напряжение на таком стабилизаторе.

Интересно могло бы получиться при использовании полевика, работающего в режиме обеднения (т.е. со встроенным каналом), или с p-n переходом. Но к сожалению, мощные устройства этих типов нынче практически недоступны.

Спасает дополнительный источник напряжения смещения. Такой источник совсем не должен быть сильноточным - несколько миллиАмпер будет достаточно.

Схема - скелетик

Работает это всё очень просто: когда напряжение на управляющем входе TL431, пропорциональное выходному напряжению, падает ниже порогового (2.5V) - "стабилитрон" закрывается и "отпускает" затвор полевика "вверх". Ток от дополнительного источника через резистор "подтягивает" напряжение на затворе, а, следовательно, и на выходе стабилизатора.
В обратную сторону, при увеличении выходного напряжения, всё работает аналогично: "стабилитрон" приоткрывается и уменьшает напряжение на затворе полевика.
TL431 суть устройство линейное, никаких защёлок в ней нету:

TL/LM431 - эквивалентная блок-схема

Реальность
В схеме реального устройства я всё же добавил защиту по току, пожертвовав пол-Вольта падения в пользу безопасности. В принципе, в низковольтных конструкциях часто можно обойтись плавким предохранителем, так как полевые транзисторы доступны с огромным запасом по току и при наличии радиатора способны выдерживать бешеные перегрузки. Если же и 0.5 Вольта жалко, и защита по току необходима - пишите, ибо есть способы 😉

Низковольтный линейный стабилизатор напряжения с минимальными потерями
30 января 2012: Проверено :) Работает отлично! При токах нагрузки примерно от 2А и выше - мощные диоды желательно усадить на небольшой радиатор. R8=0; C7=0.1 ... 10мкФ керамика или плёнка.

При номиналах R5-R6-R7, указанных на схеме, диапазон регулировки выходного напряжения примерно от 9 до 16 Вольт. Естественно, реальный максимум зависит от того, сколько может обеспечить трансформатор под нагрузкой.
R4 необходимо использовать достойной мощности: PmaxR4 ~= 0.5 / R. В данном примере - двухватник будет в самый раз.

Где это может понадобиться
Например: в ламповой технике для питания накальных цепей постоянным током.
Зачем постоянный, да ещё так тщательно стабилизированный ток для питания нитей накала?

  1. Исключить наводки переменного напряжения в сигнальные цепи. Путей для просачивания "фона" из накальных цепей в сигнал несколько (тема для отдельной статьи!)
  2. Питать накал строго заданным напряжением. Есть данные, что превышение напряжения накала на 10% от номинального может сократить срок службы лампы на порядок. Нормы же допусков для напряжения питающей сети плюс погрешности исполнения трансформаторов и т.п. - 10% ошибки легко набежит.

Для 6-вольтовых накалов необходимо уменьшить R5: 5.6КОм будет в самый раз.

Что можно улучшить
Например, для питания нитей накала полезно добавить плавный старт. Для этого достаточно будет увеличить C4 скажем до 1000мкФ и включить между мостом и C4 резистор сопротивлением в 1КОм.

Немножко окололамповой мифологии
Позволю себе пройтись по поводу одного стойкого заблуждения, утверждающего, будто питание накала "постоянкой" отрицательно сказывается на "звуке".
Наиболее вероятный источник происхождения этого мифа, как водится - недостаток понимания и кривые ручки. Например: один трансформатор запитывает и аноды и накал. Номинальный ток накальной обмотки, скажем, 1А, который до этого питал накал ламп напрямую, и те потребляли чуть меньше этого самого 1А. Всё работало хорошо, может быть фонило чуток. Если теперь некий паяльщик-такелажник, мнящий себя "tube-guru", вдруг запитал те же лампы от той же обмотки но уже через выпрямитель/конденсатор/стабилизатор - всё, хана усилку! Объяснение простое, хотя не для всех очевидное:

  1. Во-первых, трансформатор теперь перегружен из-за импульсного характера тока заряда накопительной ёмкости (нужна отдельная статья!) Если вкратце: надо брать транс с номинальным током вторички примерно в 1.8 раза больше, нежели выпрямленный ток нагрузки.
  2. Во-вторых - ударные токи заряда накопительных емкостей в источнике питания накала ничего хорошего в анодное питание не добавят.

 

  • Заключение

Здесь я не претендую на уникальность. Хоть и додумался я когда-то сам до этой полезной схемки, после мне уже доводилось встречать подобные решения ещё у нескольких серьёзных разработчиков. Просто хочу поделиться с вами, друзья, своими наработками, мыслями...

  • Вам было интересно? Напишите мне!

Друзья мои, собратья по интересам! Пишу и буду развивать этот блог - идей море и опыта уже накоплено предостаточно - есть чем поделиться. Времени как всегда мало. Что было бы интересно лично Вам?

Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или по e-mail (есть в моём профайле). Спасибо!

Всего Вам доброго!
- Сергей Патрушин.

P.S.: Продолжение темы ЗДЕСЬ: LDO прототип в бочке

Комментарии ВКонтакте

37 thoughts on “MOSFET + TL431 = Последовательный компенсационный стабилизатор напряжения с минимальным падением

  1. Q: Ну и зачем, если на то есть кренки лов дроп ??
    A: Кренки low drop (LDO) не более 0.5 Вольт и мягкий старт на ток 2А (и более!) — предъявите, пожалуйста?

    Q: кренка + два транзистора и будет на ток больше 2А
    A: кренка + 2 транзистора => возможно ли достичь падения на таком творении в 0.5 В макс? Защита по току там будет? Уровень сложности тот же, а кайфов — никаких :)

    Q: С малым падением это прекрасно, а без умножителя, какой минимум ему по силам?
    A: Без умножителя минимальное падение будет равно напряжению затвор-исток, которое необходимо для отпирания полевика при данном токе нагрузки. Т.е. примерно от 1..2 Вольт для "логического" MOSFET и не шибко большого тока и до нескольких Вольт (5..6, ну никак не 25 :) Если в системе уже есть напруга повыше — можно её запользовать вместо умножителя, ибо ток там несколько миллиампер всего. И потом, я вас умоляю, ну неужели не найдётся 3 электролитика завалящих мелких и любой малепусенький мостик или 4 диодика???

    • Объясните зачем вам 0,5В МАКС. падения на регуляторе, если под нагрузкой на вашем трансформаторе + выпрямитель упадет в РАЗЫ больше???
      Т.е. вы должны заложить на регуляторе запас УЖЕ в несколько вольт только для того чтобы выходное не проседало изза уменьшения напряжения на входе регулятора под нагрузкой!! Ну и какая тогда разница упадет на регуляторе 5В или 5,5? Сильно ли большая?

      • Александр, спасибо за вопрос!

        Давайте подойдём к задаче «от обратного».
        Что если минимальное падение на регуляторе составит скажем 3 вольта, как на большинстве ширпотреб-«КРЕНок»? Тогда, следуя Вашим абсолютно верным рассуждениям, придётся заложить запас уже не 5 вольт, а 8, чтобы регулятор всегда оставался в линейном режиме. В результате средняя рассеиваемая только на регуляторе мощность увеличится примерно на 60%.

        Другой пример: предположим линейный регулятор включён для «тонкой очистки» напряжения после импульсного (встречал такие решения). Тогда можно обеспечить среднее падение скажем в один вольт вместо как минимум четырёх. Выигрыш уже 400%.

        • Ну давайте рассмотрим реальную ситуацию. Нам нужно получить стабилизированные 15В. Ищем подходящий транс. Нашли, транс выдает 20В номинально, что при номинальной нагрузке после выпрямителя и емкостного фильтра даст нам примерно эти же 20В (грубо я считаю, для точного расчета нужно знать угол отсечки тока вторичной обмотки).
          Итак:
          1) на холостом ходу с выпрямителя идет (считается что обмотка при макс.токе выдает 0,7 от своей ЭДС) 20/0,7/0,7 — 1,5 = 39В. При этом на стабилизаторе падает 39-15=24 В.
          2) при макс.нагрузке на выходе выпрямителя будет 20В и на стабилизаторе падает 5В. При этом какого типа стабилизатор — LDO или НЕ_LDO — по барабану, на нем будет выделяться ОДНА_И_ТА_ЖЕ_МОЩНОСТЬ!
          Подобрать напряжение трансформатора с точностью до вольта думаю врятли получится, у меня не получалось на практике. Реально приходится использовать то что есть.
          Да, и нужно еще учесть 10% запас (при 15В выходного это 1,5В) на отклонение сетевого напряжения. Т.е даже имея идеальный LDO нужно иметь минимум 1,5В запас на входе.
          И кстати никогда не пользовался LM317, зато могу посоветовать замечательный и довольно старый стабилизатор LM1084 с макс.током 5А. У него например при выходном токе =2А падение всего 1В, а максимальное падение 1,5В. Имеется куча защит и ограничителей для безопасности.
          Стоит ли бороться за 0.5В падения на стабилизаторе (при том что реально на нем будет падать минимум 5В) или же хватит 1В -решать вам конечно, лично мое мнение- не стоит.

          • Александр, добрый Вы воин, в Вашем конкретном примере действительно LM1084 будет работать «на ура» :)
            Жаль, что вы «другой пример» из моего предыдущего комментария вообще не увидели.

            В общем же случае подходящий LDO завсегда обеспечит бОльший запас по допустимой просадке напряжения, нежели обычные параметрические стабы с тремя (и более!) вольтами минимального падения, согласны? Вы ну совсем не убедили меня, что не стоит бороться с 3-мя вольтами мин. падения на стабе. В моих аппаратах это _мои_ 3 вольта, я желаю иметь их в запасе, или сэкономить на них!

            Кстати, данная схемка хороша ещё и тем, что по образу и подобию позволяет собрать качественный LDO стабилизатор не только на 5, а хоть и на 25А.

            Вот с чем я склонен согласиться, так это с тем, что не всегда оправдано такой огород городить и часто можно подыскать подходящий готовый компонент. Однако если посчитать себестоимость, или когда надо быстренько слепить «из подручных материалов» — подозреваю, что эта схемка практически вне конкуренции 😀

            Вам, Александр, вопрос на засыпку: чего ради TI выпускают такой дорогущий LDO REG103 и ему подобные? 😉

          • Кнопка ответить ВАМ почемуто исчезла, зато себе могу ответить :)
            Ну я согласен, в случае массового тиража имеет смысл сделать на рассыпухе если это сэкономит пару центов:
            цена на LM1085 (стаб на 3А и силовой транзистор в одном флаконе): в чипедипе 76р.
            цена на TL431 в ТО92 13р + IRFZ46N 37р = 50р. Да плюс 2кондера 47мк и 100мк 50В (для LM1085 дополнительный источник питания не нужен) это +5р и +23р = 28р. Плюс мелочевка в виде резисторов, стабилитрона, транзистора и конденсаторов — это еще рублей 5-10. Итого Ваш вариант получается около 85р., т.е даже дороже чем вариант на LM1085 :)
            Конечно чипидип не та контора на которую стоит ориентироваться при массовых закупках, но тем не менее… И тем более если вы делаете штучную вещь то экономить несколько рублей -ну не серьезно :).
            А для чего делают дорогие REG103 я Вам скажу -для таких перфекционистов как Вы :) Это конечно хорошо, что вы хотите сделать все по максимуму, но во всем должна быть разумная достаточность.
            Я кстати использовал ADP3336 с очень похожими параметрами (200мВ падения при 500мА) в нем проходной биполяр pnp и стоит он подешевше.

          • С кнопками — это движок ограничивает кол-во вложений в комментах. Давно уже надо нормальный форум взвести…

            С диагнозом «перфекционизм» согласен — иногда зашкаливает. Но поверьте, когда готовишь набор — без здравого смысла не выжить, приходится свои поползновения в перфекционизм, увы, пресекать на определённом этапе.

            Рассыпуха имела смысл как раз не в случае большого тиража, а когда надо было быстро, качественно, и из деталей, имеющихся в наличии здесь и сейчас. В серию же как раз завсегда лучше по возможности сократить номенклатуру.

            За наводку на стаб от AD — спасибо!

          • Хах, я ведь сам перфекционист, но просто часто сталкиваешся в инете когда пишут «простая схема стабилизатора на транзисторах» а там — куча транзисторов, мильон резисторов и конденсаторов и все это очень хитро переплетено! Думаешь ЧОРТ! да я лучше соберу «сложную» схему на одной микросхеме и двух кондерах хотя у меня и транзисторы под рукой, и я вполне понимаю как схема работает. Но лучше потратить время на чтото более серьезное, чем сидеть и скурпулезно соединять между собой кучу резисторов и транзисторов, а потом еще проверять это все, а вдруг где ошибся?

            Но в Вашем случае Сергей, Вы меня убедили :) Если нужно сделать хорошо и из того что есть, то Ваша схема очень даже гуд. А для новичков — есть возможность разобраться с принципом управления N-мосфета и сделать чтото аналогичное интегральным схемам типа TPS7A4501 но зато свое и глядишь получится не хуже чем у специалистов всемирно известного бренда!

  2. Q: С1 15тонн не многовато для 2х то ампер, или по принципу кашу маслом не испортишь?
    A: Не, я на кашу и масло не надеюсь. Если помнишь — мой блок питания для HotFET Pre ругали за слишком маленькие ёмкости. Здесь — почему так много? :) Придётся таки взять калькулятор 😉

    I = C * (dU / dt) — это легко запомнить, оно как бы "по понятиям", т.е. как кондюк работает: чем больше ёмкость и чем выше скорость изменения напряжения — тем больше ток через эту ёмкость, согласен? 😉 Выражаем напряжение пульсаций:
    dU = I * dt / C
    Для 2А, 100Гц и 15000мкФ получаем 1.3 Вольта пульсаций. Мы тут обсуждаем стабилизатор с малым падением. 1.3 Вольта пульсаций на входе для стабилизатора с падением всего в 0.5 Вольта — всё ещё многовато, по-моему 😉

  3. Здравствуйте!Хочу использовать вашу схему для построения LDO 5В -> 4В, ток нагрузки 1,5А. Есть вот такой транзистор: http://www.aosmd.com/pdfs/datasheet/AO3400.pdf Насколько я правильно понимаю — в моем случае работать будет и без вольтодобавки в цепь затвора. Я прав?Мне просто нужен стабилизатор с 5В до 4В. 5В стабилизированы

  4. Я уже понял что данный транзистор по мощности не пойдет. на нем упадет 1,5Вт в худшем случае. Скорректируем вопрос — тогда если поставить что-то аналогичное АО3400 по характеристикам с бОльшей мощностью в корпусе ТО-220 например.

  5. Да, с мощностью рассеяния всё верно — чудес, увы, не бывает, во всяком случае, не с Законом Сохранения :)Без дополнительного напряжения "подтяжки" затвора такой стаб с 5В стабилизированного на 4В работать не будет. Слишком мало напряжение на затворе. Threshold Voltage даже у "цифровых" МДП редко ниже 1 Вольта, а если рассмотреть Transfer Characteristics, то станет ясно, что при реальных токах нагрузки на затворе надо уронить как минимум 1.5В.Для вашего конкретного случая я бы рассмотрел вариант либо с P-канальным МДП либо с PNP транзистором. Там, правда, все не так вкусно получается в смысле слишком большого петлевого усиления, а следовательно — устойчивости…

  6. Если устройство цифровое — то стоит рассмотреть возможность применения импульсника.А ежели целиком аналоговое — то стабилизированные 5В должны же были иметь что-то бОльшее на входе. Вот это бОльшее напряжение завести бы на R1 — тогда можно и данную схемку запользовать на ура.Спасибо за вопросы.Удачи!

  7. Я только сейчас всмотрелся-то в то, что в цепи истока стоит делитель на котором же не нулевое напряжение! 1000 раз смотрел и Vgs считал относительно 0 на истоке. Uистока = Vout же.Да, цифровое устройство — вход 20В, на L200CV стоит простая зарядка аккумулятора SLA 12В 7ач. От 20В через диодную развязку с цепью аккумулятора(в случае пропадания питания, также стоит цепь автоотключения если разрядится аккум.) стоит step-down на LM2576-5.0. Уже месяц наверно будет как думаю как бы попроще сделать еще и 4В (если бы его не было — давно бы уже сделал). Искал нечто подобное решение с линейником, но это больная тема. В итоге я так и сделаю — подам на затвор напряжение от 20В, а на сток подам 5В.С P-канальным я думал сделать стабилизатор но они, как вы справедливо пишете имеют относительно высокое Rds и на токе 1,5 — 2А падение будет значительным. Кроме того цена P-канальника = еще одному стабилизатору на LM2576 на 4В.С учетом вашей статьи я сделаю ваш вариант. Давно что-то подобное в голове крутилось — ваше решение на грани простоты и гениальности. Спасибо!PS. кстати сколько лет работал с MOSFET никогда не задумывался, что на затвор можно подать потенциал выше потенциала стока.

  8. Спасибо за такие позитивные комменты!Резистор в цепи истока — датчик тока нагрузки. Если ограничение по току не обязательно — его можно просто выкинуть вместе с npn транзистором. В следующей статейке я там нарисовал, как оно будет без ограничителя тока (ссылка в P.S.). Там ещё активно пропагандирую за использование плавких предохранителей…Эх бестолковенькая у гугла систем комментов. Если пользователь не в гугле — даже имени не предлагает оставить. А мне, заскорузлому технарю, вдруг стало просто необходимо знакомиться и общаться :)Ну да ничего, вот перетащу блог на свой сайт — постараюсь сделать так, чтобы всё было с более человеческим лицом, но без принуждения, конечно.

  9. Для питания накала не нужно ничего добавлять.
    Достаточно посчитать номинал резистора(R4) в ограничителе тока,
    для ограничения выходного тока номинальным током накала ламп.
    А ещё, лучше, для питания накала использовать стаб. тока,а не
    напряжения,и с большой ёмкостью на выходе,которая обеспечит
    ещё более плавный старт. Ещё один полезный плюс такой схемы в том,что
    можно включить накал последовательно с катодным резистором,
    получив таким образом даром хороший источник фиксированного смещения
    не требующий шунтирующего конденсатора(применимо естественно
    в тех случаях,когда ток накала существенно выше тока катода).

    • Стаб тока для накала — грамотно, однако!
      Спасибо, Aslany4 :)

      TL431 тогда можно вообще выкинуть. Вот ещё npn транзистор заменить бы на что-либо более точное и термостабильное для стабилизации тока. Можно, конечно, ту же тл-ку поставить, но 2.5 вольта на измерителе тока жалко ронять.

    • Хммм, как то не задумывался никогда использовать накал для генерации смещения. А что — можно! R5-6-7 тогда становятся катодным резистором и одновременно датчиком тока. Нить накала включаем между R5 и истоком, а ограничитель тока выкидываем за ненадобностью. Забавно 😉

  10. Добрый вечер! Как: «Выражаем напряжение пульсаций:dU = I * dt / C Для 2А, 100Гц и 15000мкФ получаем 1.3 Вольта пульсаций. «, — получились 1.3 В.? Получается 0.013(3). Хочется понять! Спасибо!

    • Валерий, приветствую,
      спасибо за вопрос!

      Конечно, расчёт этот очень прикидочный, но порядок получился верный.

      Проверяем:
      dt при 100Гц будет 1/f = 0.01c
      В реальной жизни dt чуть меньше, но допущение получается в сторону худших параметров, так что пусть будет лучше небольшой запас.

      Подставляем в формулу:
      dU = 2A * 0.01c / 0.015Ф = 1.3(3)В

      Всё хочу статейку про это накатать, да сейчас готовлю наборы усилителей, люди ждут — до статей же руки, увы, пока не доходят. Стараюсь хотя бы отвечать на интересные вопросы… 😉

  11. Pingback: стабилизатор напряжения на мосфете | MyElectrons.ru

  12. Q: как поведут себя С2, С3 в переменном токе?
    A: Вместе с маленьким диодным мостиком они формируют умножитель. Оба конденсатора будут заряжены примерно до того же напряжения, что и С1. Напряжение пульсаций на них будет определяться током, утекающим через R1, причём поделенное между C2 и C3 поровну, т.е. — пренебрежимо мало. А вот «летать» относительно земли они будут на полный размах переменки на выводах трансформатора. Когда С2 или С3 «подлетает» до максимума — он переливает часть своего заряда в С4.

    Вообще схемы всевозможных умножителей — отличная разминка для мозгов! Чего стоит «лесенка» умножителя для ЭЛТ; в ту же копилку – генератор Аркадьева-Баклина-Маркса 😉

  13. Спасибо, Serge ! С2 и С3 — полярные, как долго проработают? Чем облегчить им работу? С уважением!

    • Валерий,
      они, эти С2 и С3 — в тепличных условиях сидят: они остаются заряжены скажем до своих 18 Вольт в «нужную» сторону, никогда им не видать неправильной полярности. Ripple current на них малюсенький. Зачем им ещё что-либо облегчать? Если они достаточно качественные — проработают вечность! :)

      Тяжело живётся только С1. Ну да тут всё очевидно.

      Удачи!
      — Сергей.

  14. Добрый день! В авторском варианте стабилитрон 9.1 В, в Вашем 14 В.? С уважением! Спасибо!

    • Приветствую, Валерий!
      Стабилитрон нужен на случай какой-нибудь неожиданности, чтобы защитить затвор полевика от пробоя. Так что стаб на любое напряжение от где-то 9 Вольт (а для L полевиков, что с низким VGSthr, можно и меньше) и до 20 Вольт — макс. VGS для большинства MOSFET’ов — будет в самый раз.

  15. … и, еще, у Вас IRFZ40, у Них IRFZ46, существенно ли, кроме Rdc(on)? С уважением! Спасибо!

    • Валерий, я немного выпадаю из контекста — у кого это «у них»? Я сам рисовал себе эту схемку, сам её опубликовал для Вас 😉
      Вполне возможно, кто-то ещё пользует ту же топологию, мне уже доводилось встречать её у других авторов. Так что на исключительное изобретательство я тут не претендую, но и никаких «предков» у моего дизайна не было.

      Кстати, для любого «домашнего» применения я, если честно, не усматриваю ощутимой разницы между irfz40 и irfz46. И ещё можно найти наверное не одну сотню разных полевиков, которые здесь будут работать «на ура» :)

  16. Именно так и есть, Они — это Вы, но на английском. А, если на английском, то «первоисточник»! С уважением! Спасибо!

  17. Pingback: MOSFET + TL431 = LDO Linear Voltage Regulator | MyElectrons

  18. Здравствуйте Сергей. Ваш схема дала мне шанс на решение моей проблемы. Собственно собираю источник стабилизированного напряжения для накала генератора водорода тиратрона с холодным катодом (3,5-5,5В; 2А). Ваш стабилизатор был реализован и испытан согласно приведенной выше схемы (с ограничителем тока). Хотелось бы получить Вашу консультацию по следующему вопросам:
    1) На холостом ходу 15мФ заряжаются практически до двойного значения Uвыпр. А под низкоомной нагрузкой (~2Ома) напряжение падает до выпрямленного. Чем объясняется такая работа на холостом ходу?
    2) Также на холостом ходу выставляю подстроичником R5=(5-6)В. При подключении нагрузки напряжение падает до ~1,5В. т.е. пропадает стабилизация выходного напряжения. В чем может заключаться проблема?
    Спасибо за уделенное внимание. Очень нужна Ваша помощь!!!

    • Виктор, простите за задержу с ответом — на какое-то время я «выпадал» тут из интернет-жизни по поводу перезда и прочих хлопот «в реале».

      1) Искренне советую посмотреть кривульку выпрямленного сглаженного напряжения на осциллографе. Вариантов, отчего так сильно проседает под нагрузкой выпрямленное напряжение несколько:
      а) Слабый транс — высокое внутреннее сопротивление источника (вторичной обмотки [обязательно измерить!] ) — на нём всё наше напряжение и падает.
      б) Сухой/оборванный/поддельный большой электролит. В Сети ходила картинка вскрытого дешёвого лита на большую ёмкость — так там просто маленький электролитик был впаян хитрым китайцем внутри большой банки. Сам в руках такого не держал, но вот дохлые электролиты — сплошь и рядом, это вообще бич современной электроники эконом-класса.
      в) Нормальная просадка под нагрузкой. Прикидочный рассчёт см. во втором комменте под статьёй.

      2) В Вашем конкретном случае всё же, как мне думается, виновен недостаточно мощный трансформатор.
      Возможно так же, что отрабатывает защита по току. 0.3 Ома сопротивление небольшое, а если где проводок длинно-тонкий, или пайка «подкачала» — легко можно получить солидную добавку к нему и вуа-ля — защита по току начнёт зарезать на гораздо меньших токах. Просто замеряйте напряжение Э-Б под нагрузкой (прямо на ножках pnp транзистора), в штатном режиме оно не должно превышать 0.5 вольта.

  19. Сергей, здравствуйте. Вы собрали свое устройство почти два года назад. Если все это время стабилизатор интенсивно эксплуатировался, то у Вас есть уникальная практическая информация о надежности подобных устройств.Пожалуйста, поделитесь ей с общественностью. Суть вопроса вот в чем: как известно (цитирую с форума), «современные полевики на много-много ампер изготовлены по тренч-технологии, то есть фактически состоят из тысяч соединенных параллельно полевичков. Усиление у каждого из них разное. Поэтому в линейном режиме какой-то из тысяч открыт сильней, какой-то слабей, со временем те у которых усиление больше деградируют и перегорают — и это происходит последовательно до тех пор, пока не выгорит весь канал. Поэтому под линейный режим можно использовать только планарные типа IRF024 и др. антиквариат.
    У Тренч-технологии при стабильном напряжении затвор-исток и нагреве кристалла ток стока увеличивается (т.е. они «разгоняются»), что приводит к нестабильности в линейном режиме но благо для ключевого режима. У планарных при токе выше 20% от максимального при нагреве ток уменьшается = стабильность в линейном режиме увеличивается.» Собственно, поэтому современные переключающие полевики непригодны для линейных стабилизаторов и не применяются в промышленных линейных схемах. Радиолюбители используют их на свой страх и риск. Сложность в том, что эффект термонестабильности легко наблюдать в лабораторных условиях (сам проверял), а вот со статистикой отказов в реальных условиях все сложнее — ее практически нет. Примененные Вами транзисторы нестабильны при токах менее 40А (Рис.3 в даташите). Заметна ли деградация и были ли отказы? Заранее благодарен.
    PS. Подробнее можно почитать, например, здесь: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1155.pdf

  20. Последний вопрос также заинтересовал…. Хочу сделать мощный лаб.блок питания с управляемой нагрузкой/ограничением по току, так как имеющегося в наличии уже не хватает по напруге, току, по точности измерения и скорости реакции на изменение нагрузки (бывало, кой-какие мелочи успевали сгорать при завышенном напряжении до срабатывания ограничителя по току). Думал совместить микроконтроллер, мощный транс, DC-DC преобразователь (или выскочастотный транс) и линейный стабилизатор. Так же думал использовать MOSFET-ы в линейном режиме для разряда аккумуляторов постоянным регулируемым током. Так что буду рад информации по теме.

    з.ы. По моему результат значения dU надо как минимум поделить на 2 (заряд будет происходить половину времени периода, как и разряд), а, по идее, ещё и учесть несиметричность формы полусинусов.Так что ёмкость избыточна, по крайней мере, для такого тока потребления. Поправьте, если что не так понимаю, в матчасти не силён..

  21. Добрый вечер, Сергей! Я изготовил по Вашей схеме БП. Уже 3 года не выключаясь БП питает ответственную аппаратуру. Для обеспечения защищенности от пробоя MOSFETа и других неприятностей, пришлось последовательно включить два стабилизатора. Первый на максимально допустимое напряжение, второй близко к минимальному. Было бы хорошо дополнить Ваш БП защитой от превышения напряжения на мощном MOSFETе. Будут небольшие потери, которые окупятся целостью питаемого прибора! Спасибо за разработку! С уважением, Валерий! P.S. Искал достойную схему мощного (30 А) БП и натолкнулся на Ваш сайт.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *