强大的场效应晶体管上的稳压器。方案、说明

强大的场效应晶体管上的稳压器。无线电电子电气工程百科全书

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本文介绍了一种用于高功率电源的模拟电压调节器。作者采用强大的开关场效应晶体管作为功率元件，显着提高了稳定器的参数。

在构建大电流稳压器时，无线电爱好者通常使用专门的 142 系列微电路和类似电路，并通过一个或多个并联双极晶体管进行“增强”。如果出于这些目的使用强大的开关场效应晶体管，则可以组装更简单的高电流稳定器。

这种稳定器的一种选择的示意图如图 1 所示。它采用强大的场效应晶体管IRLR2905作为功率晶体管。虽然它被设计为在按键（开关）模式下运行，但在该稳定器中，它以线性模式使用。该晶体管在开路状态下具有非常低的沟道电阻（0,027 Ohm），在高达 30 °C 的外壳温度下提供高达 100 A 的电流，具有高陡度，仅需要 2,5...3 V 即可控制栅极电压[1]。晶体管消耗的功率可达110瓦。

强大的场效应晶体管上的稳压器

场效应管由并联稳压芯片KR142EN19（TL431）控制。其用途、装置及参数在文章[2]中有详细描述。稳定器的工作原理（图 1）如下。当网络变压器T1接入网络时，其次级绕组上出现约13V（有效值）的交流电压。经VD1二极管电桥整流，并配以大容量平滑电容（一般为数万微法），分配16V左右的恒压。

它进入大功率晶体管 VT1 的漏极，并通过电阻器 R1 到达栅极，打开晶体管。部分输出电压通过 R2R3 分压器馈送到 DA1 芯片的输入，从而关闭 OOS 电路。稳定器输出端的电压不断增加，直到 DA1 微电路的控制输入端 vu 的电压达到阈值，大约 2,5 V。此时，微电路打开，降低了大功率晶体管栅极的电压，即部分降低关闭它，设备进入稳定模式。电容器C3加速稳定器的输出至工作模式。通过选择电阻R2,5，可以将输出电压的值设置在30至2V的范围内，其值可以在很宽的范围内变化。电容C1、C2、C4保证稳定器稳定工作。

对于所描述的稳定器版本，强大的调节晶体管 VT1 两端的最小电压降为 2,5 ... 3 V，尽管该晶体管可能在接近于零的漏源电压下工作。这个缺点是由于栅极的控制电压来自漏极电路，因此，在其两端的压降较低的情况下，晶体管将不会打开，因为打开的晶体管的栅极必须具有相对于来源。

为了减少调节晶体管上的压降，建议通过一个单独的整流器为其栅极电路供电，其电压比稳定器的输出电压高 5 ... 7 V。

如果无法制作额外的整流器，则可以在器件中引入额外的二极管和电容器（图 2）。

强大的场效应晶体管上的稳压器

这种简单的改进效果可能会很大。事实上，提供给晶体管漏极的电压是脉动的，具有显着的可变分量，该分量随着电流消耗的增加而增加。由于二极管 VD2 和电容器 C5，栅极电压将近似等于脉动的峰值，即可能比平均值或最小值高几伏。因此，稳定器在较低的平均漏源电压下是有效的。

如果将VD2二极管连接到整流桥，可以获得最佳结果（图3）。

强大的场效应晶体管上的稳压器

在这种情况下，电容器 C5 两端的电压将增加，因为 VD2 二极管两端的电压降将小于桥式二极管两端的电压降，尤其是在最大电流时。如果需要平滑地调节输出电压，则应将恒定电阻R2替换为可变电阻或微调电阻。输出电压的值可由公式Uout≥2,5(1+R2/R3)确定。允许在设备中使用上述参考表中列表中的合适晶体管，最好以黄色突出显示。例如，如果使用 IRF840，则栅极控制电压的最小值将为 4,5 ... 5 V。电容器 - 小尺寸钽，电阻器 - MLT、S2-33、P1-4。二极管VD2——小压降整流器（锗、肖特基二极管）。根据所需的输出电压和电流选择变压器、二极管电桥和电容器C1的参数。

尽管晶体管是针对高电流和高功耗而设计的，但要充分发挥其潜力，必须确保有效的散热。所应用的晶体管设计用于通过焊接安装在散热器上。在这种情况下，建议使用几毫米厚的中间铜板，将晶体管焊接到其上，并在其上安装其余部件（图 4）。然后，安装完成后，就可以将板材放置在散热器上。不再需要焊接，因为板将与散热器有大面积的热接触。

强大的场效应晶体管上的稳压器
图。 4

如果使用TL1C型DA431芯片、P1-12型电阻器和相应的片式电容器进行表面安装，则可以将它们放置在由单面箔玻璃纤维制成的印刷电路板上（图5）。该板焊接到晶体管的端子上，并用胶水粘合到所述铜板上。作为这样的板，您可以使用带有损坏的大功率双极晶体管（例如 KT827）法兰的外壳，并使用铰链安装。

强大的场效应晶体管上的稳压器

建立稳定器归结为设置所需的输出电压值。有必要检查装置在整个工作电流范围内无自激。为此，使用示波器监控设备各个点的电压。如果发生自激，则应与电容器C1、C2和C4并联一个容量为0,1μF且引线长度最短的陶瓷电容器。这些电容尽可能靠近晶体管VT1和DA1芯片放置。

文学

来自 International Rectifier 的强大场效应开关晶体管。 - 广播，2001 年，第 5 期，第 45 页。 XNUMX.
I·涅恰耶夫。 KR142EN19A芯片的不寻常应用。 - 广播，2003 年，第 5 期，第 53 页54、XNUMX。

作者：I. Nechaev，库尔斯克

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