Тема 1.12. Разработка монтажной схемы, монтаж , стабилизатора напряжения.

Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока. Как правило, тип питания (постоянный либо переменный ток) такой же, как и выходное напряжение, хотя возможны исключения.

Стабилизаторы постоянного тока

Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах.

В зависимости от расположения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы делятся на два типа:

• Последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.

• Параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.

В зависимости от способа стабилизации:

• Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, имеющий большую крутизну.

• Компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.

Импульсный стабилизатор

В импульсном стабилизаторе ток от нестабилизированного внешнего источника подаётся на накопитель (обычно дроссель) короткими импульсами; при этом запасается энергия, которая затем высвобождается в нагрузку в виде электрической энергии, но уже с другим напряжением. Стабилизация осуществляется за счёт управления длительностью импульсов и пауз между ними — широтно-импульсной модуляции.

В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом (зависит от схемы стабилизатора):

• Понижающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.

• Повышающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.

• Повышающе-понижающий стабилизатор: выходное напряжение стабилизировано, может быть как выше, так и ниже входного и имеет ту же полярность. Такой стабилизатор применяется в случаях, когда входное напряжение незначительно отличается от требуемого и может изменяться, принимая значение как выше, так и ниже необходимого.

• Инвертирующий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение выходного напряжения может быть любым.

Гибридные интегральные стабилизаторы выполняются на бескорпусных интегральных микросхемах и полупроводниковых приборах, которые размещаются на диэлектрической подложке, на которой методом тонкопленочной или толстопленочной технологии наносятся резисторы, соединительные проводники. На диэлектрической подложке размещаются также входящие в стабилизатор дискретные компоненты - бескорпусные конденсаторы, переменные резисторы и др. Гибридные интегральные схемы выполняются в виде законченных устройств на фиксированные уровни выходных напряжений, например, 5, 6, 9, 12, 15В. Используя мощные бескорпусные транзистору и маломощную схему управления, выполненную по гибридно-пленочной технологии выполняются стабилизаторы на большие токи, например до 5А.

Электрические схемы гибридных стабилизаторов напряжения не отличаются от схем стабилизаторов на дискретных полупроводниковых приборах, а методы гибридно-пленочной технологии и идентичность процессов позволяют получать стабилизаторы с лучшими параметрами, чем полупроводниковые интегральные стабилизаторы на одном кристалле. Однако надежность гибридных стабилизаторов значительно ниже, а стоимость значительно выше, чем полупроводниковых интегральных стабилизаторов. Поэтому гибридные интегральные стабилизаторы находят ограниченное применение, в основном, в устройствах, которые изготавливаются малыми сериями или где требуются большие токи нагрузки.

Микросхемы полупроводниковых интегральных стабилизаторов напряжения имеют малую массу и габариты, высокую надежность, низкую цену, что обеспечивает им широкое применение. Промышленность выпускает два вида стабилизаторов: с регулируемым выходным сопротивлением и с фиксированным выходным напряжением. В микросхемах стабилизаторов с регулируемым выходом отсутствует делитель напряжения и элементы частотной коррекции, которые необходимо подключать с внешней стороны микросхемы на печатной плате. Среди таких микросхем наибольшее распространение получили маломощные микросхемы типа К142ЕН1, К142ЕН2 и стабилизаторы средней мощности типа К142ЕН3, К142ЕН4.