Микросхемные стабилизаторы напряжения

Один из важных узлов радиоэлектронной аппаратуры – стабилизатор напряжения в блоке питания. Еще совсем недавно такие узлы строили на стабилитронах и транзисторах. Общее число элементов стабилизатора было довольно большим, особенно если от него требовались функции регулирования выходного напряжения, защиты от перегрузки и замыкания выхода, ограничения выходного тока на заданном уровне. С появлением специализированных микросхем ситуация изменилась. Микросхемные стабилизаторы напряжения способны работать в широких пределах выходных напряжения и тока, часто имеют встроенную систему защиты от перегрузки по току и от перегревания – как только температура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, происходит ограничение выходного тока.

В настоящее время ассортимент отечественных и зарубежных стабилизаторов напряжения настолько широк, что ориентироваться в нем стало уже довольно трудно. Помещенные ниже табл. призваны облегчить предварительный выбор микросхемного стабилизатора для того или иного электронного устройства.

В табл. 13.4 представлен перечень наиболее распространенных на отечественном рынке трехвыводных микросхем линейных стабилизаторов напряжения на фиксированное выходное напряжение и их основные параметры.

Рис. 13.4. Внешний вид и цоколевка микросхемных стабилизаторов.

На рис. 13.4 упрощенно показан внешний вид приборов, а также указана их цоколевка.

В таблицу включены лишь стабилизаторы с выходным напряжением в пределах от 5 до 27 В – в этот интервал укладывается подавляющее большинство случаев из радиолюбительской практики. Конструктивное оформление зарубежных приборов может отличаться от показанного. Следует иметь в виду, что сведения о рассеиваемой мощности при работе микросхемы с теплоотводом в паспортах приборов обычно не указывают, поэтому в таблицах даны некоторые усредненные ее значения, полученные из графиков, имеющихся в документации. Отметим также, что микросхемы одной серии, но на разные значения напряжения, по рассеиваемой мощности могут различаться. Существует также иная маркировка, например, перед обозначением стабилизаторов групп 78, 79, 78L, 79L, 78М, 79М, перечисленных в таблице, в действительности могут присутствовать одна или две буквы, кодирующие, как правило, фирму‑изготовитель. Позади указанных в таблице обозначений также могут быть буквы и цифры, указывающие на те или иные конструктивные или эксплуатационные особенности микросхемы.

Типовая схема включения микросхемных стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение показана на рис. 13.5 (а и б).

Рис. 13.5. Схема включения стабилизаторов:

_{а – плюсового; б – минусового}

Для всех микросхем керамических или оксидных танталовых конденсаторов емкость входного конденсатора С1 должна быть не менее 2,2 мкФ, для алюминиевых оксидных конденсаторов – не менее 10 мкФ, а выходного конденсатора С2 – не менее 1 и 10 мкФ соответственно. Некоторые микросхемы допускают и меньшую емкость, но указанные значения гарантируют устойчивую работу любых стабилизаторов. Роль входного может исполнять конденсатор сглаживающего фильтра, если он расположен не далее 70 мм от корпуса микросхемы.

Если требуется нестандартное значение стабилизированного выходного напряжения или его плавное регулирование, удобно использовать специализированные регулируемые микросхемные стабилизаторы, поддерживающие напряжение 1,25 В между выходом и управляющим выводом. Их перечень представлен в табл. 13.5.

На рис. 13.6 изображена типовая схема включения для стабилизаторов с регулирующим элементом в плюсовом проводе.

Рис. 13.6. Схема включения регулируемого стабилизатора.

Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, который входит в цепь установки уровня выходного напряжения. Обратите внимание на то, что в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение регулируемые конденсаторы не работают без нагрузки. Минимальное значение выходного тока маломощных регулируемых стабилизаторов равно 2,5–5 мА, мощных – 5‑10 мА. В большинстве случаев применения стабилизаторов нагрузкой служит резистивный делитель напряжения R1, R2 на рис. 13.6.

По такой схеме можно включать и стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением. Однако, во‑первых, потребляемый ими ток значительно больше (2–4 мА), и, во‑вторых, он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения. По этим причинам максимально возможного коэффициента стабилизации устройства достичь не удастся. Для снижения уровня пульсаций на выходе, особенно при большем выходном напряжении, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор С3 емкостью 10 мкФ и более. К конденсаторам С1 и С2 требования такие же, как и к соответствующим конденсаторам фиксированных стабилизаторов.

Если стабилизатор работает при максимальном выходном напряжении, то при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема оказывается под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может быть выведена из строя. Для защиты микросхемы по выходу в таких ситуациях параллельно ей включают защитный диод VD1. Другой защитный диод VD2 защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора С3. Диод быстро разряжает этот конденсатор при аварийном замыкании выходной или входной цепи стабилизатора.