zasilacze 1, Elektronika i Unitra, Elektronika, ELEKTRONIKA
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
odręczny por
ęczny poradnik elektronika
adnik elektronika
Niniejszy artykuł jest pierwszym
z nowej serii, w której
zaprezentujemy praktyczne dane
katalogowe najważniejszych
podzespołów elektronicznych.
Każdy artykuł będzie zawierał część
opisową, omawiającą podstawowe
właściwości omawianych
podzespołów. W tej części
przedstawione będą “punkty
ciężkości”, czyli najważniejsze
sprawy, na które zawsze trzeba
zwracać uwagę stosując dane
elementy. Natomiast zagadnienia
i parametry mniej istotne dla
hobbysty będą pominięte. Okazuje
się bowiem, że w opasłych
katalogach wiele informacji
powtarza się wielokrotnie, a ponadto
nie wszystkie dane są jednakowo
potrzebne. Szczerze mówiąc, pełne
dane katalogowe potrzebne są tylko
zawodowemu konstruktorowi, który
nie tylko projektuje układ, ale też
przeprowadza szczegółową analizę,
aby urządzenie niezawodnie
pracowało we wszelkich możliwych
do przewidzenia warunkach,
w całym założonym zakresie
temperatur, napięć zasilających itp.
Elektronik−amator takiej gruntownej
analizy zwykle nie przeprowadza
i wystarczą mu dane skrócone.
Takie skrócone dane, czyli zwięzłe
ściągawki, będą przedstawione pod
koniec każdego artykułu z tej serii,
w esencjonalnej formie rysunków,
tabel i niezbędnych wykresów.
Stabilizatory
liniowe
część 1
rysunku 1 zobaczysz schematy
przestarzałych układów stabilizatorów na
elementach dyskretnych. Obecnie ta−
kich stabilizatorów praktycznie nigdzie
się nie stosuje, wyparły je tanie układy
scalone mające nieporównanie lepsze
parametry. Obecnie coraz szerszym
frontem do sprzętu elektronicznego
wkraczają stabilizatory impulsowe i prze−
twornice − ten temat wykracza jednak
poza ramy dzisiejszego artykułu. Mate−
riał dotyczy bowiem popularnych stabili−
zatorów liniowych.
Praktycznie wszy −
stkie produkowane
obecnie stabilizato−
ry liniowe mają ob−
wody zabezpiecze−
nia, ograniczające
prąd wyjściowy
podczas przeciąże−
nia a także przy
nadmiernym wzroście temperatury
struktury, dzięki temu kostki te są odpor−
ne na uszkodzenia.
Obudowy
Wiodące firmy opracowały wiele ty−
pów stabilizatorów, przy czym ogromna
większość z nich to wygodne do stoso−
rysunku 1
wania stabilizatory trzykońcówkowe.
Stabilizatory trzykońcówkowe można
podzielić na cztery podstawowe grupy:
− stabilizatory napięć dodatnich o usta−
lonym napięciu
− stabilizatory napięć ujemnych o ustalo−
nym napięciu
− stabilizatory napięć dodatnich o napię−
ciu ustalanym przez użytkownika
− stabilizatory napięć ujemnych o napię−
ciu ustalanym przez użytkownika
Struktury umieszczane są w różnych
obudowach, zależnie od maksymalnego
prądu wyjściowego, ale na szczęście dla
nas, użytkowników, przyjęto standardo−
wy układ wyprowadzeń w obrębie każ−
dej grupy. Kom−
plet rysunków
obudów zna−
jdziesz w naszej
ściągawce w nas−
tępnym numerze
EdW.
Nie próbuj za−
pamiętywać ukła−
du wyprowadzeń.
Swoją pamięć wykorzystaj do bardziej
wzniosłych celów. Wystarczy, żebyś zro−
bił kserokopię z tych stron i, zgodnie z ty−
tułem działu, miał ją zawsze pod ręką.
Podstawowe układy pracy
Podstawowe układy pracy poszcze−
gólnych stabilizatorów również zna−
jdziesz w ściągawce.
Jeśli jeszcze tego nie wiesz, zapamię−
taj raz na zawsze, że WEJŚCIE to po an−
gielskiu INPUT; w katalogach napotkasz
też skrócone oznaczenie wejścia: IN lub
po prostu I. Podobnie WYJŚCIE to OUT−
PUT; w skrócie OUT lub krótko O. Ozna−
czenie GND to skrót od GROUND −
grunt, ziemia, masa. Oznaczenie ADJ to
skrót od ADJUST − dostrajać.
Czy nie zastanawiasz się, czym różnią
się stabilizatory “dodatnie” od “ujem−
Dla ułatwienia życia
konstruktorom, w czterech
grupach stabilizatorów
trzykońcówkowych przyjęto
standardowy układ wyprowa−
dzeń.
Rys. 1. “Dinozaury”.
54
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
odr
Podr
ęczny por
Każde urządzenie elektroniczne musi
być zasilane. Oprócz baterii czy transfor−
matora z prostownikiem i filtrem, po−
trzebny jest zazwyczaj stabilizator napię−
cia. Na rysunku 1
odręczny por
ęczny poradnik elektronika
adnik elektronika
a)
b)
c)
Rys. 2. Sposoby uzyskiwania napięć symetrycznych.
rysunku 2a − wymaga to jednak
dwóch oddzielnych uzwojeń transforma−
tora. Wydawałoby się więc, że wystar−
czą stabilizatory “dodatnie”. Jednak
w praktyce, do uzyskania napięć symet−
rycznych względem masy najczęściej
stosuje się transformatory z wyprowa−
dzonym punktem środkowym uzwojenia
lub prostowniki w układzie podwajacza.
I wtedy dla uzyskania napięć symetrycz−
nych względem masy wręcz konieczne
jest zastosowanie stabilizatora napięcia
ujemnego według rysunku 2b
rysunku 2a
Produkuje się natomiast wiele stabili−
zatorów o napięciu dobieranym przez
użytkownika za pomocą dwóch rezysto−
rów − układ pracy jest identyczny jak po−
przednio − porównaj rysunki 3a i 3c.
W takich stabilizatorach “dolna” koń−
cówka oznaczana jest ADJ(ust), a nie
GND. Stabilizatory takie mają zwykle pa−
rametry stabilizacji lepsze, niż stabilizato−
ry o napięciu ustalonym.
Zasada pracy takich stabilizatorów
oparta jest na “pilnowaniu” napięcia
między wyjściem, a końcówką ADJ.
W większości stabilizatorów tego typu,
jeśli nie we wszystkich, owo napięcie,
które możemy traktować jako napięcie
odniesienia (wzorcowe), wynosi 1,25V
(1,2...1,28V). Natomiast prąd, który
wpływa lub wypływa z końcówki ADJ
ma stałą wartość kilkudziesięciu mikro−
amperów. Nato−
miast w stabiliza−
torach o napięciu
ustalonym
dynamiczne stabilizatora.
Trzeba także pamiętać, że każdy trzy−
końcówkowy stabilizator to dość skom−
plikowany układ scalony, który w pew−
nych warunkach może się wzbudzić.
Z zasilacza robi się wtedy generator. Zja−
wisko to dość często występuje w kon−
strukcjach amatorów, którzy nie stosują
właściwych środków zapobiegawczych.
Co prawda niektóre stabilizatory są
bardzo stabilne i nie wymagają żadnych
dodatkowych środków zapobiegających
wzbudzeniu. Ale ponieważ różne firmy
podają różne zalecenia, nawet odnośnie
układów o takim samym oznaczeniu, dla
bezpieczeństwa powszechnie stosuje
się kondensatory C
IN
i C
OUT
o pojemnoś−
ci 10...100µF, które powinny być
umieszczone blisko stabilizatora. Gdy
duży kondensator filtrujący napięcie
z prostownika
umieszczony jest
blisko stabilizatora,
nie trzeba stoso−
wać kondensatora
C
IN
. Niektóre firmy
zalecają stosowa−
nie jako C
IN
cera−
micznego lizaczka
o pojemności 100nF, a jako C
OUT
elek−
trolitu o pojemności 22...100µF.
Podstawowe parametry
Parametrem nie wymagającym ko−
mentarza jest napięcie wyjściowe (stabi−
lizatory o napięciu ustalonym) lub zakres
napięć wyjściowych, w przypadku stabi−
lizatorów o napięciu dobieranym przez
użytkownika.
W stabilizatorach o napięciu ustalo−
nym, napięcie wyjściowe może różnić
się od nominalnego najwyżej o 5%, ale
zwykle odchyłka jest znacznie mniejsza.
Dla użytkownika ważnym paramet−
rem jest maksymalne napięcie wejścio−
we (stabilizatory o napięciu ustalonym)
i maksymalne napięcie różnicowe mię−
dzy wejściem a wyjściem dla stabilizato−
rów o napięciu regulowanym.
Warto wiedzieć, że stabilizatory o na−
pięciu dobieranym przez użytkownika
mogą być stosowane do stabilizacji na−
pięć dużo wyższych, niż ich dopuszczal−
ne napięcie różnicowe. Przykład pokazu−
je rysunek 4
22c.
Czy wiesz, że każdy stabilizator o na−
pięciu ustalonym może być wykorzysta−
ny do stabilizacji napięcia wyższego niż
jego napięcie nominalne, w układzie we−
dług rysunku 3a
rysunku 2b lub 2c
22c
33b. Rozwiązanie
z rysunku 3a nie jest jednak stosowane
w praktyce, ponieważ znacznie pogor−
szają się parametry stabilizacji.
rysunku 3a lub 3b
33b
prąd
Przy wszelkich stabilizatorach
trzykońcówkowych powinny
być stosowane kondensatory
zapobiegające wzbudzeniu,
umieszczone blisko końcówek
układu scalonego.
końcówki
GND
wynosi
zwykle
kilka mA.
Do poprawnej
pracy takich stabi−
lizatorów (w odróżnieniu od stabilizato−
rów o napięciu ustalonym), wymagany
jest przepływ przez stabilizator pewnego
minimalnego prądu obciążenia I
Lmin
,
zwykle 2...10mA. Jeśli taki “wstępny”
prąd obciążenia będzie zbyt mały, napię−
cie na wyjściu będzie nadmiernie rosnąć.
W praktyce wystarczy właściwie dobrać
rezystory ustalające napięcie. Z podane−
go właśnie względu rezystor R1 włączo−
ny między wyjście a końcówkę Adj,
zwykle ma stosunkowo małą rezystan−
cję rzędu 220...330
W
. Rezystor R2 (mię−
dzy końcówką ADJ a masą) powinien
mieć taką rezystancję, żeby uzyskać po−
trzebne napięcie wyjściowe. Często jest
to potencjometr − wtedy napięcie wy−
jściowe można w prosty sposób regulo−
wać od napięcia minimalnego (wspo−
mniane 1,2...1,28V) do pewnego napię−
cia maksymalnego zależnego od rezys−
tancji R2 i napięcia na wejściu stabiliza−
tora.
Dodatkowy kondensator o pojemnoś−
ci 10...22µF, włączony między masę
a końcówkę ADJ, poprawia parametry
a)
b)
c)
Rys. 3. a,b: stabilizacja napięcia
podwyższonego; c: typowy układ
pracy stabilizatora dodatniego
rysunek 4.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
55
odr
Podr
ęczny por
nych”? W zasadzie w zasilaczu pojedyn−
czym nie ma żadnej różnicy, czy jest za−
stosowany stabilizator dodatni, czy
ujemny. Nawet napięcia symetryczne
względem masy można uzyskać stosu−
jąc dwa jednakowe stabilizatory w ukła−
dzie z rysunku 2a
rysunku 2b
rysunku 3a
rysunek 4
odręczny por
ęczny poradnik elektronika
adnik elektronika
Rys. 4. Stabilizator wyższych napięć.
wej, definiowany jako stosunek zmiany
napięcia wyjściowego do wywołującej ją
zmiany napięcia wejściowego. Niekiedy
podaje się pokrewny parametr − tłumie−
nie tętnień (100...120Hz) wyrażane
w decybelach. Poszczególne firmy
w różny sposób określają te właściwoś−
ci. W każdym razie napięcie wyjściowe
współczesnych stabilizatorów zmienia
się jedynie o kilkadziesiąt miliwoltów
przy zmianie napięcia wejściowego o kil−
kanaście woltów.
Innym ważnym parametrem jest
współczynnik stabilizacji prądowej
określany jako zmiana napięcia wyjścio−
wego powstała pod wpływem zmiany
prądu obciążenia. Jest to, inaczej mó−
wiąc, rezystancja wyjściowa stabilizatora
− wyraża się ją w mV/A lub poprostu w 
W
czy m
W
. Rezystancja wyjściowa przed−
stawionych stabilizatorów dla częstotli−
wości poniżej 1kHz wynosi zazwyczaj kil−
kadziesiąt miliomów lub jeszcze mniej.
Oznacza to, że przy zmianie prądu o 1A,
napięcie obniży się nie więcej niż o kilka−
dziesiąt miliwoltów.
Spadek napięcia na
stabilizatorze
Kolejnym bardzo ważnym paramet−
rem jest minimalny spadek napięcia mię−
dzy wejściem a wyjściem stabilizatora,
przy którym stabilizator jeszcze popra−
wnie pracuje. W literaturze angielskoję−
zycznej nazywa się on Dropout Voltage
i jest oznaczany U
DO
.
Stabilizator napięcia pracuje zazwy−
czaj w układzie jak na rysunku 6a
w napięciu tym występuje składowa
zmienna, czyli tętnienia (o częstotliwości
50Hz przy prostowniku jednopołówko−
wym, i 100Hz przy prostowniku pełno−
okresowym) o wartości zależnej od po−
jemności kondensatora filtrującego i prą−
du obciążenia I
L
.
W najgorszych warunkach, czyli przy
obniżonym o 10% napięciu sieci energe−
tycznej i maksymalnym prądzie obciąże−
nia, chwilowe napięcie na wejściu stabi−
lizatora U
IN
musi być wyższe od potrzeb−
nego napięcia wyjściowego U
OUT
o na−
pięcie niezbędne do poprawnej pracy
stabilizatora, jak pokazano to na rysunku
Kolejnym istotnym parametrem jest
maksymalny prąd wyjściowy. Każdy sta−
bilizator zawiera obwody ograniczające
prąd do pewnej ustalonej wartości. Nale−
ży zawsze pamiętać, że podany prąd
maksymalny to pewna umowna wartość
katalogowa. W rzeczywistości maksy−
malny użyteczny prąd może być inny:
zdecydowanie większy przy niskich tem−
peraturach struktury, a niższy przy du−
żych napięciach między wejściem a wy−
jściem. Rysunek 5
rysunku
66b. To minimalne napięcie U
IO
nie może
być mniejsze od podanego w katalogu
napięcia U
DO
.
Należy przy tym pamiętać, że chodzi
o najniższe napięcie wejściowe
chwilo−
we
, a nie o średnie napięcie wskazywa−
ne przez woltomierz napięcia stałego −
dlatego należy napięcie tętnień spraw−
dzić oscyloskopem.
Jeśli napięcie wejściowe zbytnio się
obniży, to stabilizator przestanie spełniać
swą funkcję i na jego wyjściu pojawią się
duże tętnienia, w praktyce równe tętnie−
niom na wejściu.
Najprościej jest przyjąć, że minimalne
napięcie U
IO
zapewniające poprawną
pracę stabilizatora w pełnym zakresie
prądu obciążenia, wynosi 3V. To założe−
nie jest prawdziwe dla praktycznie
wszystkich stabilizatorów. Istnieją jed−
nak typy stabilizatorów (oznaczane w ka−
talogach LDO − Low Drop Out, mogące
pracować już przy napięciu U
DO
rzędu
0,2...1V. Póki co, stabilizatory takie są
droższe i trudniej osiągalne, ale z upły−
wem czasu stają się coraz bardziej popu−
larne.
Rysunek 5 pozwala określić
maksymalny prąd I
L
, jaki można pobrać
z bodaj najczęściej używanych stabiliza−
torów rodziny 78XX o prądzie nominal−
nym 1A, w zależności od napięcia mię−
dzy wejściem a wyjściem. Z jednej stro−
ny ograniczeniem jest tu minimalna war−
tość napięcia między wejściem a wy−
jściem U
DO
, przy której stabilizator jesz−
cze poprawnie pracuje (wynosząca
zwykle około 2V), z drugiej strony naj−
większe dopuszczalne napięcie wejści−
we U
IN
, wynoszące zwykle 35V, a przy
kostkach na napięcie wyjściowe ponad
18V − 40V. Trzeba pamiętać, że podana
na rysunku 5 temperatura, to temperatu−
ra struktury (która jest zawsze wyższa od
temperatury otoczenia), wobec czego
w praktyce nominalny prąd można po−
brać tylko wtedy, gdy napięcie między
wejściem a wyjściem nie przekracza
10...12V.
Charakterystyki innych trzykońcówko−
wych stabilizatorów mają podobny prze−
bieg, tyle, że w zależności od wersji
i obudowy, inne są wartości elementów
w obwodzie zabezpieczenia i inny jest
prąd maksymalny (od 100mA...10A).
Istotnym parametrem stabilizatora
jest współczynnik stabilizacji napięcio−
Rysunek 5
rysunku 6a.
Przy wyborze transformatora, kon−
densatora filtru i stabilizatora należy
zwrócić uwagę, że napięcie na wejściu
stabilizatora − U
IN
, zmienia się w zależ−
ności od zmian napięcia sieci energe−
tycznej i prądu obciążenia I
L
; ponadto
rysunku 6a
Piotr Górecki
a)
b)
Rys. 5. Maksymalny prąd obciążenia
w funkcji napięcia wejście−wyjście
układów 78XX.
Rys. 6. Napięcia w praktycznym układzie zasilacza.
56
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
odr
Podr
ęczny por
6
6b
6b
Piotr Górecki
Piotr Górecki
odręczny por
ęczny poradnik elektronika
adnik elektronika
Prąd spoczynkowy
Dla praktyka ważnym parametrem
stabilizatorów na napięcie ustalone jest
prąd spoczynkowy pobierany przez sam
stabilizator. Zazwyczaj prąd ten wynosi
3...6mA, ale w przypadku wspomnia−
nych stabilizatorów LDO (o których wię−
cej dowiesz się z dalszej części artykułu)
przy małych napięciach U
IO
prąd spo−
czynkowy może wzrastać nawet do
100mA. Zobacz jak to wygląda na rysun−
rysun−
ku 7a, który pokazuje prąd pobierany
przez sam stabilizator typu L4940 przy
różnych prądach pracy i napięciach U
DO
.
Przyczyna jest prosta − jak pokazuje rysu−
Rys. 8. Dobór powierzchni radiatora.
rysu−
lach wartości Rthjc poszczególnych kos−
tek. Na razie nie będziesz z nich korzys−
tał, problem wytłumaczę Ci prościej.
Zauważ mianowicie, że kostki
umieszczone w takiej samej obudowie
(np. TO−220) mają różną maksymalną
moc strat. Po prostu kryształ krzemu nie
ma idealnego kontaktu termicznego
z metalową wkładką radiatorową obudo−
wy. Jakość tego połączenia termicznego
zależy głównie od zastosowanej techno−
logii produkcji.
Podana w katalogach maksymalna
moc strat (P
max
lub P
tot
) mierzona jest
przy wręcz idealnym chłodzeniu, a więc
świadczy ona o wspomnianej rezystancji
termicznej między złączem a obudową.
Zapamiętaj raz na zawsze, że w prak−
tyce stosujemy radiatory dalekie od idea−
łu, więc nigdy nie można odprowadzić
do otoczenia tyle mocy (w postaci ciepła)
ile podano w katalogu. Przyjmij, że przy
przeciętnym radiatorze możesz stracić
co najwyżej 40...70% podanej w katalo−
gu maksymalnej mocy strat.
Praktyczną pomocą w doborze radia−
tora w postaci płaskiego, kwadratowego
kawałka zwykłej blachy aluminiowej
o grubości 2...3mm, będzie rysunek 8
Rys. 7a. Prąd pobierany przez
stabilizator ???.
nek 7b, szeregowym elementem regula−
cyjnym jest w takim stabilizatorze tran−
zystor PNP, który dla osiągnięcia małego
napięcia UCE (napięcia nasycenia) wy−
maga znacznego prądu bazy.
Moc strat
Poważnym ograniczeniem występują−
cym przy stosowaniu stabilizatorów, są
straty mocy. Pamiętaj, że na każdym pra−
cującym stabilizatorze wydziela się
w postaci ciepła moc strat, którą można
obliczyć mnożąc napięcie między we−
jściem a wyjściem stabilizatora przez
płynący przezeń prąd obciążenia:
P = U
IO
×
 I
L
Zapamiętaj, że kostka w małej plasti−
kowej obudowie TO−92 może rozproszyć
około 500mW, a TO−220 bez radiatora −
około 1W mocy strat. Można więc
w przybliżeniu przyjąć, że przy prądach
powyżej 100mA należy stosować radia−
tor.
Bez radiatora, lub jeśli użyty radiator
będzie za mały, ciepło nie będzie należy−
cie odprowadzane: temperatura struktu−
ry wzrośnie do +150°C. Wtedy wbudo−
wane zabezpieczenie ograniczy prąd
i zmniejszy napięcie wyjściowe tak, żeby
temperatura struktury nie przekroczyła
wartości granicznej. Co gorsza, użytkow−
nik nie będzie wiedział o takim ograni−
czeniu napięcia i może długo zastana−
wiać się, dlaczego jego układ po pew−
nym czasie zaczyna wariować, a po wy−
łączeniu zasilania i ”odpoczynku” znów
pracuje poprawnie.
Właściwie dobrany radiator jest ko−
nieczny również ze względu na nieza−
wodność − awaryjność półprzewodników
rośnie radykalnie ze wzrostem tempera−
tury.
Ale nawet z najlepszym radiatorem
układ w obudowie TO−220 nie jest
w stanie rozproszyć więcej niż 5...30W.
Zależy to głównie od tak zwanej rezys−
tancji termicznej między strukturą, gdzie
wydziela się ciepło, a obudową (Rthjc)
oraz od rezystancji termicznej zastoso−
wanego radiatora (Rthra). Szczegóły opi−
szę Ci kiedyś w artykule o radiatorach,
ale już teraz awansem podaję Ci w tabe−
Rys. 7b. Typowy układ stabilizatora
LDO.
rysunek 8,
pokazujący orientacyjnie, jakie wymiary
(długość boku w cm) i powierzchnię (w
cm
2
) powinien mieć taki radiator. Oczy−
wiście dotyczy to tylko stabilizatorów
w obudowach większej mocy, np. TO−
220, czy TO−3, a nie wersji w miniaturo−
wej plastikowej obudowie TO−92 czy
obudowie do montażu powierzchniowe−
go.
Przy montażu elementów mocy, nale−
ży obowiązkowo posmarować miejsce
styku układu z radiatorem przewodzącą
ciepło pastą silikonową.
Rozważ przykład:
W Twoim układzie maksymalny prąd
obciążenia wynosi 1,2A. Przy takim prą−
dzie, woltomierzem napięcia stałego
zmierzyłeś napięcie między wejściem
a wyjściem stabilizatora. Wynosi ono
10V. W takich warunkach w stabilizato−
rze wydziela się 1Ax10V = 10W mocy
strat. Zastosowany stabilizator typu
7805 ma prąd maksymalny, zgodnie z ry−
sunkiem 5, ponad 1A i maksymalną moc
rysunek 8
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
57
odr
Podr
ęczny por
rysun−
rysun−
ku 7a
ku 7a
nek 7b
nek 7b
odręczny por
ęczny poradnik elektronika
adnik elektronika
a)
b)
lanych z akumulatorów i baterii, gdzie
pozwalają wykorzystać praktycznie całą
pojemność baterii. Zwykły stabilizator
z napięciem U
DO
rzędu 2V wymagałby al−
bo zastosowania o jednego ogniwa wię−
cej, albo nie pozwoliłby wykorzystać ca−
łej pojemności baterii. Ale nie ma róży
bez kolców.
Jak Ci wspomniałem, w zastosowa−
niach bateryjnych istotny jest prąd spo−
czynkowy I
Q
pobierany przez sam stabili−
zator. Trzeba pamiętać, że starsze stabili−
zatory typu LDO, które są wymienione
w ściągawce, mają wprawdzie małe na−
pięcie U
DO
, ale przy takim napięciu mię−
dzy wejściem a wyjściem, pobierają
zwykle kilkadziesiąt lub więcej miliampe−
rów prądu. Związane to jest z budową
stabilizatora − elementem regulacyjnym
stabilizatorów dodatnich jest tam zwykle
tranzystor PNP, który przy pracy w za−
kresie nasycenia wymaga znacznego
prądu bazy, płynącego od plusa zasilania
do masy (porównaj rysunek 7). Nie ma to
znaczenia w urządzeniach samochodo−
wych korzystających z potężnego aku−
mulatora, ale przy współpracy z niewiel−
kimi bateriami może być poważnym
ograniczeniem.
Ostatnio pojawiły się specjalizowane,
nowoczesne stabilizatory na napięcia
3...10V, przeznaczone dla techniki moto−
ryzacyjnej, do komputerów zasilanych
napięciem 3,3V oraz do urządzeń łącz−
ności, na przykład telefonii komórkowej,
w których elementem regulacyjnym jest
tranzystor polowy − MOSFET P; prąd
spoczynkowy takiego stabilizatora jest
stały i wynosi kilka...kilkudziesiąt mikro−
amperów. Są to niemal idealne stabiliza−
tory, mają rzeczywiście rewelacyjne pa−
rametry, ale dla przeciętnego hobbysty
są jednak na razie zbyt drogie i trudno
dostępne. Nie znalazły się one w na−
szych wykazach, mają bowiem inny
układ wyprowadzeń.
Na rysunku 9
Rys. 9. Stabilizator LDO z elementów dyskretnych.
strat równą 20W. Może więc śmiało pra−
cować w podanych warunkach. Powi−
nieneś tylko zgodnie z rysunkiem 8 do−
brać odpowiedni radiator. Przy mocy
10W powinien on mieć powierzchnię
około 100cm
2
. Zastosuj więc blachę alu−
miniową o grubości 2...3mm i wymia−
rach około 10x10cm. Układ powinien
być przykręcony mniej więcej na środku
tego radiatora, a sam radiator ma być
umieszczony pionowo.
Podany przykład jest trochę sztuczny,
ponieważ zastosowanie transformatora,
który przy prądzie maksymalnym daje
napięcie o 10V większe od potrzebnego
napięcia wyjściowego, jest ewidentnym
błędem. Należy zastosować transforma−
tor, który przy prądzie maksymalnym
i napięciu sieci obniżonym o 10% do−
starczy napięcia o 3...4V większego niż
potrzebne napięcie wyjściowe.
Ale opisana sytuacja może mieć miej−
sce np. w samochodzie, gdzie w czasie
jazdy napięcie akumulatora jest bliskie
15V, a stabilizator ma zmniejszyć je do
5V.
Najpopularniejsze układy
scalone
Obecnie najczęściej używane są sta−
bilizatory napięć dodatnich serii 78XX
i ujemnych − 79XX, gdzie dwie ostatnie
cyfry XX określają napięcie wyjściowe.
Dodatkowa litera w środku oznaczenia
informuje o maksymalnym prądzie pra−
cy: L − 0,1A, M − 0,5A, bez litery − 1A lub
1,5A, S − 2A, T − 3A. Przykładowo
KIA78M12 ma napięcie wyjściowe 12V
i prąd do 0,5A, L7805 ma napięcie wy−
jściowe 5V i prąd 1A, LM79L15 − 15V,
0,1A (ale 7852 ma napięcie 5,2V, a 7885
− 8,5V). Litery na początku oznaczenia
wskazują producenta, i mogą być pomi−
nięte. Niektórzy wytwórcy stosują też
dalsze litery na końcu oznaczenia wska−
zujące na zakres temperatur pracy i do−
kładność, jednak dla hobbysty nie ma to
większego znaczenia.
Warto wiedzieć, że prąd spoczynko−
wy takich stabilizatorów jest prawie jed−
nakowy dla wszystkich wersji, nawet
wersji L, i wynosi około 4...5mA. Może
to być krytycznym parametrem w ukła−
dach bateryjnych i wtedy jedynym dob−
rym wyjściem jest rozejrzenie się za no−
woczesnym stabilizatorem z prądem
spoczynkowym rzędu mikroamperów.
Spośród stabilizatorów o napięciu do−
bieranym przez użytkownika najczęściej
używane są stabilizatory LM317 (napię−
cia dodatnie) i LM337 (napięcia ujemne).
Przy większych prądach także LM350.
Dziś praktycznie nie używa się już
w popularnym sprzęcie stabilizatorów
w drogich, metalowych obudowach TO−
3, a tylko plastikowych TO−220 i TO−92.
Coraz częściej spotyka się też elementy
do montażu powierzchniowego.
Stabilizatory LDO
Jak Ci wspomniałem, coraz większą
popularnością cieszą się stabilizatory ty−
pu Low Drop Out (LDO). Stosowane są
przede wszystkim w urządzeniach zasi−
rysunku 9 znajdziesz dwa przykła−
dy realizacji prostego stabilizatora typu
LDO. Jest to jedyny praktyczny układ, ja−
ki niekiedy warto jeszcze zbudować
z elementów dyskretnych w przypadku,
gdy występują trudności z zakupem sca−
a)
b)
d)
c)
Rys. 10. Źródła prądowe.
58
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
odr
Podr
ęczny por
rysunku 9
[ Pobierz całość w formacie PDF ]