用于 UMZCH 的强大双极稳压器。方案、说明

适用于 UMZCH 的强大双极稳压器。无线电电子电气工程百科全书

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作者提出了一种双极电源电压调节器，适用于每通道功率高达 50-100 W 的放大器。该器件采用强大的场效应晶体管制成，能够在多个短期电流过载下运行。在对电源电压的变化和纹波具有高敏感性的放大器中，使用这种稳定器在很大程度上是合理的，这尤其是没有一般反馈的简单放大器的特征。

如您所知，在许多设计中，使用单独的电源为 UMZCH 强大的输出级供电，放大器的其余部分由稳压器供电。大多数这些电源都是未经调节的，由两个全波整流器（用于正极性和负极性电压）组成，中间带有平滑电容器。如果放大器的其余部分具有附加节点和信号源开关（完整的“集成”放大器），则该未调节电压不会被放大器的其余部分使用。此外，大多数 UMZCH 中使用的通用反馈显着降低了对电源电压纹波的敏感度。如果一般环境保护的深度很小或根本没有，则可以通过声学系统听到电源电压的纹波。

抑制纹波和不稳定性的主要方法是为放大器的输出级提供稳定的电压，然而，使用积分稳压器也遇到了一些问题。事实上，这种稳定器具有相对较大的电压降。此外，它们通常具有内置电流和功率限制器，这通常会抵消稳定器的优势。当然，你可以使用集成的大功率稳压器（例如输出电流为10A），但其成本在我看来是不可接受的。

解决此问题的另一种方法是在电源电压稳定器中使用强大的场效应晶体管。顺便说一句，这些晶体管价格便宜，并且具有较低的开路电阻（百分之一欧姆）和高达 70 ... 100 A 的最大电流，这使您可以设计具有非常低的电压降的稳定器（无超过 0,25 V），电流高达 20 A。

所述稳定器的参数如下。输出电压为27V时，其最大电流达到4,5A。在此负载电流下，输入输出之间的最小工作电压不超过0,25V。稳压器空载时的输出电压与负载时的电压之差。 4,5A的负载电流不超过0,15V，6A的电流，这个差异不超过0,16V。

稳定器的这些参数由其中使用的强大场效应晶体管提供 - IRF4905（p 沟道），最大漏极电流为 74 A，开路电阻为 0,02 Ohm；IRL2505（n 沟道），具有相应的电流为 104 A，电阻为 0,008 欧姆。

米。 1（点击放大）

双极稳定器由正负极性两个独立的电压源组成（图1）。电路上部为正极性稳压器，下部为负极性。为了便于比较，对应元素的编号仅在前缀1和2上有所不同。

首先，介绍一下稳定器的一些特点。它具有三个关键元件 - 电容器 C2 和 C3 以及齐纳二极管 VD1。

图中所示的电容器C2和C3的电容值在某种意义上是一种折衷：当它们减小时，就会出现稳压器自激的可能性。将其电容增加到 1 μF 会导致整流电压中始终存在的纹波穿透稳定器的输出。

现在简单说一下为什么选择稳定电压为1V的齐纳二极管VD55（BZX7-C5V7,5），建议选择微分电阻最小的齐纳二极管（影响整个稳压器的性能）。在 BZX55 系列的所有齐纳二极管中，齐纳二极管 BZX7-C55V7 和 BZX5-C55V8 具有最小的微分电阻（2 欧姆）。如果稳定器的输入电压小于20 ... 25 V，建议使用电压不超过3,3 V的齐纳二极管（例如BZX55-C3V3）。

略有变化的负极性稳定器电路是从[1]借来的，我曾经将其用于钻速控制器（电流裕度为20 ... 30 A）。与[1]中的电路相比，图1中的电路2、更改了一些电容和电阻的值，增加了VD2齐纳二极管以保护VT1栅极不被击穿，并使用齐纳二极管（VD7,5）用于不同的稳定电压（XNUMXV ）。

正极性稳压电路是负极性稳压电路的镜像，它不是n沟道的，而是采用TO-4905（VT220）封装的IRF2 p沟道场效应晶体管，而不是p-n-p双极性晶体管。晶体管，npn结构晶体管BC337-40或KT503B（VT1），并联稳压器DA1（TO-431封装中的TL92CZ）的负载包含在其阳极电路中，虽然这种负载不太为人所知，但最常见用于计算机的开关电源。

关于如何修改所述稳定器以在 +/-35 ... 45 V 电源电压下使用的一些注意事项。在这种情况下，电阻器 R4（620 欧姆）的电阻必须增加到 0,9.. DA1 (TL1CZ) 不超过其最大电流 431 mA 的一半。您应该使用一对电压 iKe max 稍高的晶体管，而不是一对互补的晶体管 VS50 / VS327（Uke max = 337 V，Ikmax = 45 A，PKmax = 0,8 W）。

例如，2SA1284 / 2SC3244（UK3max = 100 V，lKmax = 0,5 A，PKmax = 0,9 W）。最好将场效应晶体管安装在散热面积较大的散热器上。还应该补充的是，为了设置所需的稳定电压，需要更改电阻器 R5、R6 的值和R7。最好使用齐纳二极管来实现 7,5 V 的稳定电压 (BZX55-C7V5)。我建议购买美国国家半导体、德州仪器、Vishay、摩托罗拉生产的TL431CZ芯片。

除微调器 R6 (SPZ-19A) 外，所有电阻器的功率均为 0,25 W，陶瓷电容器的电压为 50 V。

图。 2

由于我需要两块双极稳定器板（每个 UMZCH 通道各一块），因此我使用 Sprint Layout 5.0 程序布置了该板的印刷线路（图 2 将其绘图打印在用于激光打印机打印的描图纸上），按照我在[2, 3]中描述的方法制作而成，贴装板外观如图3所示

图。 3

为了测试稳定器的运行情况，我使用了三个数字万用表，其中两个测量稳定器的输入和输出电压，第三个在电流表模式下测量其输出电流。这里需要补充的是，图4中的电路。图XNUMX用于测试正稳压器，负稳压器的性能测试方法类似。

图。 4

作为负载（R1），使用功率为20W、电阻为1欧姆的陶瓷电阻器SQP，作为R2，使用功率为75W、电阻为75欧姆的PE-5电阻器。因此，稳定器的总负载电阻（6 欧姆）对应于 95 瓦的总功率。电流为4,5A。

在测试稳定器时，我使用了改装的稳压B5-47电源作为电源，其中在高达30A的负载电流（未经改装时高达4A）下提供输出电压（高达5V）。要将电流限制增加到 3 A，需要在位于设备后壁的远程控制连接器中的触点 4,59、23、24 和 26 之间安装跳线，并将前面的最大电流值设置为 50 A控制板

稳定器的运行测试结果充分证实了其参数。稳定器具有很大的电流余量，每个稳定器的负载功率对应121,5W，总共243W。

如果放大器的一个通道的功率P = 35 W，负载电阻R = 4 Ohm，则信号电压U”的幅度为17 V，电流lm = 4,25 A。这意味着如果稳定器是双极性的并且由正负极性的稳定器组成，每个稳定器必须提供最大4,25A的电流。

如果稳定器的输出电压为27 V，负载中的电流为4,25 A，则等效负载对应的电阻ReKB = 6,35 Ohm。这就是选择稳定器负载电阻等于 6 欧姆的原因。

测试时还使用了大电流、高纹波的真实电源整流器（容量为10000 μF的存储电容和整流二极管DSS 60-0045V（Uobr = 45 V，lmax = 60 A，Upr = 0,35 V / 10 A)，包含在桥电路中。

所描述的稳定器还能够抵抗短期过载。我用它来调节钻头的转速，其中电机的启动电流达到20A。因此，稳定器有很大的电流余量，这使得它可以与大散热器和更强大的UMZCH一起使用现在谈谈放大器中稳定器的安装和调整

首先，需要使用示波器评估最大负载时 UMZCH 输出级电源电压的最小值。为此，请将电阻器连接到 UMZCH 输出，其标称值等于交流电阻（4 或 8 欧姆），功率对应于 UMZCH 的最大值。施加频率为 34 ... 20 Hz 的信号从发生器30到放大器输入，并设置对应于音量的信号电平控制放大器的最大功率。

接下来，您需要确定电源电压的最小绝对值（考虑纹波幅度），并使用调谐电阻器 R6 将每个稳定器中的稳定电压设置为比该最小值小约 1 V。

在放大器（“Kumir U-001”）的每个通道中安装两块此类稳定器板之前，我将电源桥式整流器中的 KD208A 二极管（Unp = 1 V / 1.5 A）替换为 MBR10100 肖特基二极管(Unp = 0,45 V / 1,5 .209 A) 和带有 HER30 二极管的 503 V 稳压器中的 KD30A 二极管。此外，平滑电容器的电容加倍（输出级整流器和 XNUMX V 稳定器中均如此）。

在机箱中安装稳定器并打开放大器后，需要检查和调整直流输出级的平衡，然后检查和调整大功率晶体管的静态电流

在调整了安装有稳定器的 UMZCH 输出级晶体管的工作模式后，我发现即使在没有输入信号的情况下在最大灵敏度下背景也会明显下降。

文学

Nechaev I。场效应晶体管上的强大稳压器模块。 - 广播，2005 年，第 2 期，第 30. 31 页
Kuzminov A. 在家制造印刷电路板光掩模的光复制方法。 - 电子工业技术，2010年第5-7期
Kuzminov A. 在家制造高分辨率印刷电路板上的器件。 - 电子工业技术，2010年，第8-10期

作者：A.库兹米诺夫

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