经济型开关稳压器。方案、说明

经济型开关稳压器

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这里描述的开关稳定器的一个显着特征是其控制单元消耗的电流很小。这在一定程度上补偿了此类稳定器在低负载电流时效率特性的下降。

该杂志的页面描述了许多经济型直流稳压器，例如，[1, 2]。根据工作原理，这些器件是连续调节的时序晶体管稳定器。它们与通常的不同之处仅在于参考电压生成和比较节点是在允许在微电流模式下运行的元件上制作的，因此实现了一些节能。然而，此类稳定器的效率较低。

另一类器件是开关稳压器。它们在中高负载电流下具有较高的效率，但在低电流下其效率会降低。

所描述的装置没有这样的缺点。这使您可以在几乎任何设备中使用它：从各种数字到声音再现和无线电接收器。

稳定器包含（图1）开关复合晶体管（VT1、VT2）、开关二极管（VD2）和扼流圈（L1）。控制单元包括参考电压源(VTZ)和比较器(DA1)。晶体管滤波器（VT4、VT5）在稳定器的输出端开启。

经济型开关稳压器

Техническиехарактеристики

空载电流，mA，不再	0,25
连续负载电流，mA：名义上的 максимальный	100 200
输出稳定电压，V	9
输入电压，V	11 15 ...
效率，％在 11 V 的输入电压和额定负载电流下在 13 V 的输入电压和负载电流 10мА 100毫安 200毫安	82 65 72 69
额定负载电流稳定系数，不小于	300
最大负载电流时的纹波幅度，mV，不再	2

该装置的工作原理与通常的脉冲调节相对应。其详细描述见[3]。因此，仅关注控制单元和晶体管滤波器的独特特征是有意义的。

控制单元的基础是基于 K140UD12 OS 的比较器。微功率示例电压源连接到其反相输入，该输入由 VT3 晶体管 [1] 的反向偏置发射极结构成。其稳定电压 (7 ... 7,5 V) 在 20 ... 30 μA 电流下提供。

来自电阻分压器 R5-R7 的比较信号被提供给运算放大器的非反相输入。微调电阻R6调节输出电压。

电容器 C3 增加了反馈信号的相移，这对于器件的循环特性是必要的。它还决定工作循环的频率并在很大程度上影响脉动的范围。

比较器的输出通过设定控制电流的电阻R1和稳压二极管VD2连接到复合晶体管VT3、VT1的基极，保证控制电流的截止和开关晶体管在整个过程中可靠闭合。输入电压范围。电容器C2使脉冲前沿平滑，从而抑制工作期间出现的高频干扰。

与传统的开关稳定器不同，输出不包括 LC 滤波器，而是晶体管滤波器。事实上，LC滤波器使器件的动态特性急剧恶化：当负载电流变化时，会出现输出电压浪涌。晶体管滤波器则没有这个缺点，不需要绕线产品，并能有效抑制至少40dB的纹波。

由于复合晶体管VT4、VT5的高传输系数（至少1500）以及VT4晶体管低集电极-发射极电压的工作模式，滤波效率非常高，仅使稳压器的整体效率降低6倍...8%，对于低水平脉动而言，这是非常低的成本。

晶体管滤波器还有另一个优点 - 稳定器的“软”开启：随着电容器 C2 充电，输出电压在 4 ... 6 秒内逐渐增加。在声音再现设备中，这消除了电源打开时特有的令人不快的咔嗒声。

该设备是在面包板上制作的。采用三星进口小尺寸氧化电容（C1、C5-C7）、陶瓷KM-6（C2-C4）、固定电阻MLT-0,125。扼流圈 L1 包含 28 匝 PEV-2 0,56 线，缠绕在由 14NM 铁氧体制成的铠装磁芯 B2000 上。磁芯内的无磁间隙由0,2毫米厚的纸垫片保证。

OU K140UD12 将被 K140UD1208 取代。晶体管 VT1、VT4 必须具有低饱和电压，允许的脉冲集电极电流为 400...500 mA，电流传输系数至少为 50。带有字母索引 D 的 KT209 或 KT501 系列晶体管满足这些条件、E、K。

晶体管VT2、VT5的电流传输系数必须至少为300。如果满足此条件，除图中所示的晶体管外，还可以使用字母索引为B、G、E的KT361和KT315系列晶体管。

晶体管VT1、VT4在额定电流下不需要散热。如果稳定器打算在最大负载电流下工作，则晶体管VT1应安装在面积为10...15 cm 2 的小型散热器上。也可以使用中功率晶体管，例如KT639、KT644系列，同时稳定器的输出电流可提高到0,5A。

正确组装的设备立即开始工作。设置归结为在负载电流为 6 mA 时将微调电阻 R9 设置为 1 V 的输出电压（对应于 9,1 kOhm 的负载电阻 - 当没有负载时，输出电压增加）。然后，在稳定器的输出端连接一个阻值为91欧姆、功率至少为1W的电阻，检查晶体管VT10发射极和集电极之间的压降，必要时通过选择电阻进行调整R4 在 0,9...1,1 V 范围内。此后，压降最终由输出电阻 R6 设定。

该稳定器还可以在不同的输出电压（8 ... 12 V）下运行，并且随着其增长，器件的效率也随之提高。

使用连接到负载稳定器输出的示波器检查纹波电平。如果最大负载电流下的脉动幅度超过2mV，则选择电容器C3（沿减小电容的方向），但不能让振荡失效。

建议将稳定器与整流器以单个单元的形式制作在一块公共板上，其设计取决于受电设备的特性。整流器是传统的全波整流器（图2），电容器C1、C2分别消除电源干扰和为无线电供电时的倍增背景。

经济型开关稳压器

应该注意的是，在开关电源中，网络变压器 T1 的功率比连续电源小 20...30%。在这方面，所提出的单元可以制造得非常小尺寸并且内置于例如收音机或收音机的电池室中。当然，它也可以作为单独的网络适配器使用。

文学

Nechaev I. 经济稳定器。 - 广播，1984 年，第 12 期，p。 53.
Fedichkin S. 微功率稳压器。 - 广播，1988 年，第 2 期，第 56 页57、XNUMX。
Titze U., Shenk K. 半导体电路。 - M.：和平号，1983 年。

作者：罗斯托夫州采尔诺格勒的 A.Pakhomov。

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