Применение КР142ЕН19 (TL431)
Использование маломощных стабилизаторов КРЕН
Нестандартное применение КР142ЕН12А
Применение микросхем серии ADP3301
«Умощнение» стабилизаторов напряжения
Зарядное с ограничением тока на КР142ЕН8Б
Лабораторный ИП на КРЕН (+/- 5В, 1,25..12В 1А)
Справочная информация
Лабораторный ИП на КРЕН (+/- 5В, 1,25..12В 1А)
В журнале Радио 4/2009 с.23,24 приведена схема простого лабораторного блока питания в двуполярным выходом +/-5В и регулируемым выходом 1,25..12В с обеспечением тока в нагрузке до 1 А.
В блоке питания используется трансформатор с двумя вторичными обмотками доработанный на базе ТПП-115 (20 Вт). На каркас намотаны заново две обмотки по 67 витков проводом ПЭВ-2 0,8. Без переделки подойдет, например, ТПП-115К7 (с двумя вторичками на 6 В).
Детали ЛБП установлены на печатной плате:
«Умощнение» стабилизаторов напряжения
..внешним транзистором
..параллельное включение интегральных стабилизаторов
В схеме могут быть применены:
- Интегральные стабилизаторы DA1, DA3 — КР142ЕН12А, LM317.
- Операционный усилитель DA2 — КР140УД18 (LF355), КР140УД22 (LF356), К553УД2 (LM301, LM307)
Схемы включения 142ЕН5 (8, 9) и их аналогов
Источник: Применение микросхемных стабилизаторов сери1 142, К142 и КР142. — Радио, 1991, №3, с.47-51
По данной схеме можно подключать любую микросхему из серии, при этом напряжение на выходе данного стабилизатора будет определяться из условия: UВЫХ = UВЫХ.DA1 + IR2*R2. Сопротивления R1 и R2 рассчитываются по формулам: R1 = UВЫХ.CT / IR2 + IП, R2 = UВЫХ — UВЫХ.СТ. / IR2, где ток потерь в микросхеме IП принимается 5..10 мА, а ток IR2 должен выбираться, как минимум, вдвое больше IП.
Диод VD1 защищает микросхему от разрядного тока конденсатора С2, а VD2 от разрядного тока конденсатора С3 при замыкании на выходе.
Важное замечание: Конденсатор С1 необходим только в случае, если длина проводов до конденсаторов фильтра выпрямителя более 10 см, С2 сглаживает переходные процессы, его рекомендуется устанавливать при наличии длинных соединительных (печатных) проводов и когда недопустимы броски напряжения и тока в цепях нагрузки. С3 используется для дополнительного уменьшения пульсаций напряжения на выводе 8 микросхемы. В источнике питания предпочтительно использовать танталовые конденсаторы.
Схема на рисунке 2 реализует ступенчатое включение напряжения на нагрузке с плавным изменением от Uст микросхемы до Uст стабилизатора. Время нарастания зависит от цепочки R3C3.
Схема на рисунке 3 отличается повышенной стабильностью напряжения на выходе за счет использования стабилитрона. Напряжение на выходе при этом увеличивается на напряжение стабилизации используемого стабилитрона.
Реализация решения, показанного на рис.4 позволяет осуществлять регулировку напряжения не от начального напряжения стабилизации DA1, а от 0 вольт, но требует дополнительного источника напряжения отрицательной полярности.
На рис.5 показана базовая схема стабилизатора с внешним транзисторным регулированием. Транзистор начинает открываться при достаточном для этого падении напряжения на R1 (0,6-0,7В), при этом ограничивается увеличение тока через DA1. Недостаток данного решения в отсутствии ограничения тока при КЗ.
В схеме на рис.6 защита по току реализована за счет включения диодов VD1 и VD2, которые откроются, если ток в нагрузке превысит 7 А. После еще его некоторого увеличения (при достижении 8А) сработает защита, реализованная в DA1. Недостаток схемы — сильная зависимость срабатывания защиты от параметров VT1 и диодов.
Схема, показанная на рис. 7, работает более стабильно по сравнению с рис. 6.
При реализации стабилизатора по схеме изображенной на рис. 8 сопротивление резистора R1 выбирают из расчета, чтобы транзистор VT1 открывался при токе 0,1 А. Резистор R2 отвечает за максимальный ток нагрузки, при превышении которого открывается VT2 и закрывается VT1.
Порядок расчета элементов данного стабилизатора следующий:
1. Задаем начальные условия: Uвых = 5 В, Iвых = 1 А, Uвх = 15 В, DA1 — 142ЕН5В (максимальный ток нагрузки — 2 А).
2. Выбираем VT1: Pрас = 15*5 = 75 Вт (берем с запасом, т.е. 100 Вт). Статический коэффициент передачи тока h21Э при токе коллектора в 5 А должен быть не менее 10. По параметрам подходит КТ818АМ. Ток базы VT1 при h21Э=15 равен IК/ h21Э=0,33 А (UБЭ=0,9В, IК=5 А). Ток выхода DA1 выбирают с таким избытком, чтобы он перекрывал возможные отклонения параметров элементов и напряжения UБЭ VT1 — запас ~20%). Тогда ток Iвых будет равен 1,2*IБ VT1, а ток через резистор R1: IR1=1,2*IБ VT1. Сопротивление резисторов определяем из выражений: R1=UБЭ VT1/0,2IБ VT1 = 13,4 Ом; R2=UБЭ VT2 откр /IВЫХ = 0,14 Ом (напряжение открывания транзистора VT2 принимаем 0,7 В). Транзистор VT2 выбираем из условий IК VT2 > IБ VT1 и Ррас = UВХIБ VT1 = 15*0,33 = 5 Вт (удовлетворяет, например, КТ814А).
У приведенной схемы есть недостатки: Большая рассеиваемая мощность, достаточно жесткие требования к регулирующему транзистору.
Схема, представленная на рис.9, обеспечивает выходное напряжение 5..30В при токе нагрузки до 5 А. При достижении в нагрузке тока 5 А данный стабилизатор перейдет в режим стабилизации тока. В стабилизаторе также можно использовать ОУ марок К140УД6, К153УД6, К157УД2 и др.
На рис.10 изображена схема стабилизатора напряжения с коэффициентом нестабильности напряжения менее 0,001%.
На рис.11 показан пример построения двуполярного стабилизатора с использованием стабилизатора К142ЕН8.
Нестандартное применение КР142ЕН12А
Микросхема КР142ЕН12 применяются в конструкциях линейных стабилизаторов напряжения. Однако, возможно их использование и в других устройствах..
..усилитель постоянного (переменного) тока
Для реализации усилителя постоянного тока входное напряжение подают непосредственно на управляющий вывод микросхемы. При этом на её выходе установится напряжение на 1,2 В больше. Максимальное входное напряжение должно быть на 3…3.5 В меньше напряжения питания.
Нагрузку R’ подключают непосредственно к выходу микросхемы. Максимальный ток нагрузки определяется максимальным током микросхемы. Конденсатор СЗ устанавливают в случае самовозбуждения устройства.
Для реализации усилителя переменного тока придется ввести конденсаторы С2, СЗ. Подбором резистора R2 устанавливают на выходе постоянное напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Номинал резистора R’ выбирают таким, чтобы через него протекал ток, примерно в два раза больший максимального тока нагрузки R». Конденсатор С4 должен быть такой ёмкости, чтобы он пропускал токи самой низкой частоты усиливаемого сигнала. Усилитель обладает широкой полосой пропускания — до 200 кГц. Кроме того, микросхема устойчиво работает на активную нагрузку без конденсатора С3.
…модулятор для носимой АМ радиостанции
Подбором резистора R3 устанавливают на выходе микросхемы постоянное напряжение, равное половине питающего. Транзистор должен быть с коэффициентом передачи тока базы не менее 200.
…усилитель ЗЧ
Чувствительность усилителя достаточно большая — при подаче на вход сигнала напряжением 8 мВ выходное напряжение составляет 1 В. К выходу усилителя следует подключать динамическую головку со звуковой катушкой сопротивлением 10-16 Ом и более (или несколько низкоомных, соединенных последовательно).
Питающее напряжение может быть и больше — 9… 12 В, но тогда нужно, чтобы динамическая головка была соответствующей мощности. Допустимо питать устройство нестабилизированным напряжением, поскольку эффект стабилизации у микросхемы сохраняется. В случае необходимости устанавливают резистор R’ и разделительный конденсатор С4, как показано на рис. 1.
…сирена
На двух транзисторах и микросхеме собран генератор прямоугольных импульсов звуковой частоты, а в качестве излучателя используется мощная динамическая головка ВА1. Ее выбирают исходя из получения максимальной мощности при имеющемся напряжении питания. При этом следует учитывать, что максимальный ток через микросхему не должен превышать 1,5 А для КР142ЕН12А и 1 А для КР142ЕН12Б.
Транзистор VT1 должен иметь коэффициент передачи тока не менее 30, a VT2 — не менее 100.
Налаживание сирены сводится к установке устойчивой генерации подстроечным резистором R4. Частоту генерации изменяют подбором конденсатора С2.
…импульсный регулятор мощности
Благодаря способности микросхемы работать в импульсном режиме, на ней можно собрать импульсный регулятор скорости вращения двигателя постоянного тока или яркости лампы накаливания (рис. 5).
На элементах DD1.1 и DD1.2 собран задающий генератор, работающий на частоте около 1 кГц. Переменным резистором R1 изменяют скважность генерируемых импульсов (при этом генерируемая частота изменяется незначительно), которые поступают на буферные элементы DD1.3. DD1.4, а с их выходов — на управляющий вывод микросхемы DA1. В итоге на выходе микросхемы формируются мощные импульсы напряжения, длительность которых можно изменять резистором R1. Чем больше длительность импульсов, тем быстрее будет вращение оси электродвигателя М1 или больше яркость лампы накаливания EL1.
Диод VD3 защищает микросхему DA1 от возможных выбросов напряжения при работе с электродвигателем. В случае использования регулятора только с лампой накаливания диод не нужен.
Питающее напряжение в этом устройстве должно быть на 2..2.5 В больше максимального напряжения на электродвигателе или лампе накаливания.
Во всех выше описанных устройствах если на микросхеме будет рассеиваться мощность более 0,5 Вт, ее необходимо размещать на теплоотводе.
Источник: И.Нечаев Новые возможности микросхемных стабилизаторов напряжения. — Радио, 2000, №12, с.50-51
Использование маломощных стабилизаторов КРЕН
В приведенной схеме (рис.1) при токе до 20мА работает микросхема DA1, при большем токе в работу включается внешний транзистор. Рабочий ток стабилизатора ограничивается током коллектора VT1. Основной недостаток — отсутствие защиты от КЗ.
В схему на рис.2 добавлен транзистор VT2, который служит защитой по току. При указанном на схеме значении R1 — 2 Ома, ток защиты составит 400..500 мА. При этом транзисторы перейдут в режим стабилизации тока.
В общем, ток стабилизации можно ориентировочно рассчитать по формуле: Icт=0,6/R1.
В качестве VT1 можно использовать транзисторы из серии КТ814, КТ 816. VT2 должен быть с малым напряжением насыщения коллектор-эмиттер: КТ208А(-М), КТ209А(-М), КТ3107А(-И), КТ3108А(-В). Конденсатор С1 — ёмкостью 1000-2200мкФ на напряжение превышающее выходное с выпрямителя.
Источник: И.Нечаев Маломощные микросхемы стабилизаторов напряжения в блоках питания. — Радио, 2000, №12, с.52
На КР142ЕН19
Источник: И.Нечаев, Стабилизаторы напряжения с микросхемой КР142ЕН19А, — Радио, 2000, №6, с.57-58
Стабилизатор КР142ЕН19 (TL431) позволяет изменять выходное напряжение в диапазоне 2,5 — 30В с током стабилизации не превышающим 100мА. Ток через делитель на R2R3 (рис.2б) должен быть не менее 0,5мА.
Схема маломощного стабилизатора изображена на рис.3, расчет параметров стабилизатора приведен ниже.
Uмин = 2,5*(1+R2/(R3+R4))
Uмакс= 2,5*(1+(R2+R3)/R4)
R1 = (Uвх.мин-Uвых)/(Iст.мин+Iделителя+Iст.макс)
При необходимости построения мощного блока питания на данной микросхеме, в стабилизатор добавляют транзистор соответствующей мощности:
На рис.5 изображена схема стабилизатора с тремя фиксированными напряжениями на выходе: 3, 6, 9В.
Пример схемы блока питания с выходом 12В 3А показан на рис.6.
Блок питания построенный по данной схеме обладает высоким коэффициентом стабилизации (порядка 1000) и низким выходным сопротивлением (0,005Ом).
Схема стабилизатора напряжения на КР142ЕН19 (TL431) с защитой показана ниже (Радио, 10/2006, с.40,41):
Схема использует импульсную защиту по току на герконе К1 (при превышении тока устройство отключается на несколько секунд (в данном случае 3 сек /задается R2C3), затем включается снова, отключение/включение повторяется до устранения проблемы в нагрузке). Герконовое реле К1 — самодельное, на герконе КЭМ1 (или аналогичном) наматывают 15 витков провода 0,4..0,7мм, затем уточняют количество витков по срабатыванию при токе нагрузки 2 А. Транзистор VT1 устанавливают на теплоотвод площадью не менее 200 см2. Подбором R14 устанавливают верхнюю границу регулировки выходного напряжения на уровне 0,5..1 В меньше входного, резистор R8 подбирают так, чтобы падение напряжения на нем при токе нагрузки около 2 А было равно половине входного напряжения.
Транзистор КП507А можно заменить на КП508А, микросхему КР142ЕН19А на TL431. Конденсаторы С3, С4 должны быть с малой утечкой.
Ниже приводится несколько схем из [4] нестандартного применения микросхемы:
Сопротивление R2 рассчитывается по формуле: R2=2.5R1/(Uз — 2,5), где Uз — напряжение при котором должен загореться светодиод.
При напряжении близком к пороговому индикатор не светится, при превышении — горит зеленый, понижении — красный.
Если в схемах выше R2 заменить датчиком (фототранзистором, терморезистором, влажности) то получится соответствующий сигнализатор…
В качестве HA1 подойдет пьезокерамический акустический излучатель с двумя выводами от пьезоэлемента и выводом от металлического корпуса (соединяют с общим), например, ЗП-3. Напряжение питания может быть в пределах 5..12 В.
В [5] приводится подборка схем также с использованием данной микросхемы в качестве компаратора (описание и печатные платы приведены в источнике):
Последнее устройство позволяет поддерживать заданный уровень воды в резервуаре. Датчик Е1 установлен в нижней части резервуара (на нижнем уровне воды), Е2 — в верхней. Ниже приведена печатная плата для данного устройства:
В [6] описано применение микросхемы в качестве компаратора для светодиодной шкалы:
По данной теме:
- Стабилизатор напряжения отрицательной полярности на микросхеме КР142ЕН19. — Радио, 2005, №4, с.34,35
- Стабилизатор напряжения с защитой по току на микросхеме КР142ЕН19. — Радио, 2004, №3, с.36
- Микросхема КР142ЕН19. — Радио, №4, с.45,46
- Индикаторы и сигнализаторы на микросхеме КР142ЕН19. — Радио, 2010, №2, с.47-48
- Пять конструкций с необычным использованием КР142ЕН19. — Радио, 2010, №6, с.35,36; №7, с.34,35
- И.Нечаев Светодиодные шкалы на микросхеме КР142ЕН19. — Радио, 2010, №12, с.41, 42