Расчет стабилизаторов на специализированных интегральных микросхемах

Интегральные стабилизаторы напряжения не­прерывного действия серии К142ЕН выпуска­ются трех типов: с регулируемым выходным напряжением К142ЕН1-4, с фиксированным вы­ходным напряжением К142ЕН5А, Б; с двухполярным входным и выходным напряжением К142ЕН6.

Интегральные стабилизаторы с регулируемым выходным напряжением требуют подключения внешнего делителя ОС, элементов частотной коррекции и резисторов цепи защиты.

Наибольшее распространение получили ма­ломощные стабилизаторы серии К142ЕН1,2 и стабилизаторы средней мощности К142ЕН3,4.

Рисунок 38

 

Маломощные интегральные стабилизаторы це­лесообразно применять при выходных напряже­ниях от 3 до 30 В и малых токах нагрузки,05... 0,1 А. Подключение к маломощным интеграль­ным стабилизаторам внешнего мощного регули­рующего транзистора позволяет получить на выходе значительно большие токи нагрузки. Ин­тегральные стабилизаторы средней мощности целесообразно применять при токах до 1 А.

Основные данные стабилизаторов серии К142ЕН1-4 приведены в таблице 12.4. На рисунке.38 показана типовая схема включения интеграль­ных стабилизаторов К142ЕН1,2 при малых токах нагрузки. Делитель R1-R3 выбирается из условий, что­бы его ток был не менее 1,5 мА. Сопротивление резистора R3 нижнего плеча принимаем равным 1,2 кОм.

 

С помощью резистора R2 осуществляется регулировка выходного напряжения.

Приняв ток делителя равным 2 мА, находим сопротивления резисторов R1 и R2, кОм:

R₁=(U_ВЫХ - U_ВЫХ(-)-2,4)/2;

,

где U_BbIX- номинальное выходное напряжение; U_BЫХ(+), U_ВЫХ(-)-пределы регулировки выход­ного напряжения в сторону повышения и пони­жения.

Узел защиты стабилизатора содержит рези­стор R4 и делитель R5, R6. Ток делителя прини­маем равным 0,3 мА, а сопротивление резистора R5 равным 2 кОм. Сопротивление резистора R6, кОм, определяется по формуле

R₆ = (U_ВЫХ + 0,7)/0,3.

Сопротивление R4, Ом, определяется исходя из тока срабатывания защиты I_ЗАЩ, A; R₄ 0,7/I_ЗАЩ. Ток срабатывания защиты не должен превышать максимальный ток I_Н.max, указанный в таблице 12.4.

При коротком замыкании к регулирующему транзистору микросхемы будет приложено вход­ное напряжение и на интегральной схеме будет выделяться мощность Р = I_ЗАЩ U_ВХ.max. Значение этой мощности не должно превышать предель­но допустимую мощность МС, указанную в таблице 12.4. С помощью конденсаторов С₁, С₂ обеспечивается устойчивая работа микросхемы:

при U_ВХ < 5 В С₂ > 0,1 мкФ; С₁ > 5... 10 мкф;

при Uвых > 5 В С₂ > 100 пФ; C₁ > 1 мкФ.

Входные напряжения определяются из фор­мул

;

;

,

где берется из таблицы 8.

Максимальное входное напряжение для мик­росхемы К142ЕН1,2 не должно превышать зна­чений, указанных в таблице 12.4.

 

Таблица 12.4 - Параметры микросхемы с регулируемым выходным напряжением

№	Параметр	Тип микросхемы
К142ЕН1	К142ЕН2	К142ЕН3	К142ЕН4
	Максимальное выходное напряжение UBxmax, В
	Минимальное входное напряжение UBXmin, В			9,5	9,5
	Предельные значения выходного напряжения, В	3...12	12...30	3... 30	3... 30
	Максимальный ток нагрузки IHmax, A	0,15	0,15
	Потребляемый микросхемой ток, мА
	Максимальная мощность рассеяния МС при температуре корпуса до 4- 80 °С	0,8	0,8
	Минимальное падение напряжения на регулирующем транзисторе микросхемы UKЭmin, В	4/2,5 *	4/2,5 *
* Значения UKЭmin даны при раздельном питании регулирующего элемента (вывод 16) и цепи управления микросхемы (вывод 4).

 

Для уменьшения потерь мощности на регули­рующем транзисторе и одновременно повыше­ния коэффициента стабилизации цепь управле­ния, включающую источник опорного напряже­ния, питают от отдельного параметрического стабилизатора (выводы 4,8 на рисунке 38), а силовую часть (выводы 16,8) от своего выпрямителя.

Минимальное напряжение на регулирующем транзисторе может быть уменьшено до 2,5 вме­сто 4 В, когда выводы 4 и 16 микросхемы объединены.

Коэффициент стабилизации при раздельном питании входов увеличивается приблизительно на порядок.

При питании выводов 4,8 от отдельного па­раметрического стабилизатора необходимо, чтобы U_4,8>U_{ВЫХ.МАХ}, а также U_BЫХ.min < U_4,8 < U_ВХ.MАХ. Значения U_BХ.MIN и U_BX.MAX указаны в таблице 12.4.

Для повышения выходных токов к интеграль­ному стабилизатору подключается внешний мощный транзистор (рисунок 39). Сопротивления резисторов R1-R3 и емкость конденсатора С1 выбираются так же, как для рисунка 38. Емкость конденсатора С1 необходимо увеличить до 50... 100 мкФ.

 

Рисунок 39

 

Использование дополнительного транзисто­ра КТ802А, КТ803А или КТ908 позволяет полу­чить выходные токи более 1 А без ухудшения основных параметров.

Типовая схема включения стабилизаторов ти­пов К142ЕН3 и К142ЕН4 приведена на рисунке 40.

Рисунок 40

 

Внешний резистор R5 необходим для ограни­чения внешнего сигнала U_УПР, предназначенного для выключения микросхемы. Резистор R6 огра­ничивает порог срабатывания тепловой защиты в диапазоне температур корпуса микросхемы + 65... +145 °С, резистор R4 является датчиком тока цепи защиты от перегрузок и короткого замыкания.

Сопротивление резистора R6 определяется по формуле

R6 > (0,037Т_к - 6,65)/(1 - 0,0155Т_к),

где Т_к - температура корпуса микросхемы, °С, при которой должна срабатывать тепловая за­щита.

Сопротивление резистора R1, кОм,

Напряжение управления выбирается от 0,9 до 40 В.

Сопротивление датчика тока R4, Ом,

R4 = [1,25 - 0,5I_СРАБ - 0,023 (U_ВХ – U_ВЫХ)]/I_СРАБ

Для микросхемы данного типа ток срабаты­вания защиты не должен превышать 1 А.

Интегральные стабилизаторы с фиксирован­ным напряжением серий К142ЕН5А, Б имеют выходное напряжение 5 или 6 В в зависимости от типа микросхемы. Стабилизаторы содержат за­щиту от перегрузок по току и тепловую защиту, срабатывающую при температуре кристалла до + 175°С.

На выходе стабилизатора необходимо вклю­чить конденсатор С1 > 10 мкФ для обеспечения устойчивости при импульсном изменении тока нагрузки.

Данные интегральных стабилизаторов с фик­сированным выходным напряжением приведены в таблице 12.59, а на рисунке 41 показана типовая схема его включения.

Рисунок 41

 

Таблица 12.5 – Параметры микросхемы с фиксированным выходным напряжением

Тип микросхемы	Выходное напряжение, UВЫХ, В	Точность установки	Максимальный ток нагрузки IН.МАХ, А	Максимальное входное напряжение UВХ.МАХ, В	Максимальная мощность Р, Вт, при ТК=+80^0С	Минимальное напряжение РЭ UКЭ.MIN, B
К142ЕН5А		2				2,5
К142ЕН5Б		2				2,5