Непрерывные стабилизаторы напряжения в интегральном исполнении

Ввиду того, что стабилизатор напряжения является массовым узлом, применяемым практически во всех образцах электронной аппаратуры, промышленность выпускает широкую номенклатуру интегральных микросхем стабилизаторов. Различают две разновидности интегральных непрерывных стабилизаторов: универсальные стабилизаторы и стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением.

Универсальные стабилизаторы используют внешнюю схему делителя, позволяющую регулировать выходное напряжение в широких пределах. Они имеют выводы практически от каждого основного функционального узла, что позволяет улучшить отдельные характеристики за счет подключения дополнительных внешних компонентов и расширить функциональные возможности.

Стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением представляют собой функционально законченные микросхемы, так как имеют внутреннюю схему делителя и настраиваются в процессе изготовления на напряжение из стандартного ряда. Они имеют мало выводов и не требуют дополнительных внешних компонентов (кроме, может быть, выходного конденсатора).

Типичными примерами универсальных интегральных стабилизаторов являются отечественные микросхемы 142ЕН1, 142ЕН2 (рис. 7.19), представляющие собой несколько упрощенный аналог популярной микросхемы μА723. На транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD1 выполнен прецизионный источник опорного напряжения. Величина опорного напряжения на выводе 6 составляет 2,4 В ±15%. Полевой транзистор VT4 применен в качестве токостабилизирующего двухполюсника, который играет ту же роль, что резистор R1 в схеме рис. 7.17. Дифференциальный усилитель на транзисторах VT3, VT5 усиливает сигнал рассогласования. Составной регулирующий транзистор VT6, VT7 обеспечивает ток нагрузки до 150 мА.

Основная схема включения микросхемы 142ЕН1(2) (рис. 7.20, а) представляет собой функционально законченный стабилизатор напряжения компенсационного типа. Выходное напряжение регулируется резистором R4. Ток делителя R1, R2 должен быть не менее 1,5 мА. Конденсаторы С1 и С2 обеспечивают устойчивую
работу микросхемы, их рекомендуемые емкости составляют: С1 ≥ 100 пФ; С2 ≥1 мкФ.

Резистор R3 служит датчиком тока в схеме защиты от перегрузок. Защита срабатывает при таком значении тока нагрузки, когда напряжение на резисторе R3 достигает 0,7 В. В этом случае открывается транзистор защиты микросхемы (VT9 на схеме рис. 7.19), который шунтирует участок база-эмиттер составного регулирующего транзистора. Делитель R1, R2 задает небольшое запирающее смещение на базу транзистора VT9, равное в номинальном режиме 0,6 В. Когда при срабатывании защиты напряжение на выходе стабилизатора начинает уменьшаться, уменьшается и запирающее смещение, благодаря этому уменьшается порог срабатывания защиты. В результате при возрастании перегрузки ток стабилизатора не остается постоянным, а уменьшается; при этом мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором, также уменьшается по сравнению с номинальным режимом. Типовая нагрузочная характеристика микросхем 142ЕН1(2) приведена на рис. 7.20, б.

При необходимости увеличения выходного тока к универсальному стабилизатору может быть подключен мощный дополнительный транзистор n-p-n -типа (рис. 7.21, а) или p-n-p -типа (рис. 7.21, б).

Весьма удобен в применении интегральный стабилизатор LM317 – популярная микросхема, выпускающаяся многими ведущими производителями полупроводниковых компонентов (отечественный аналог – КР142ЕН12). LM317 имеет трехвыводной корпус, обеспечивает регулировку выходного напряжения в диапазоне 1,2 – 37 В и ток в нагрузке до 1,5 А. Типовая схема включения LM317 приведена на рис. 7.22, а.

Внутренняя схема стабилизатора формирует опорное напряжение 1,25 В между выходом OUT и регулировочным выводом ADJ. При этом через резисторный делитель R1, R2 протекает постоянный ток. Выходное напряжение стабилизатора

где I _ADJ – ток регулировочного вывода, равный примерно 50 мкА.

На базе микросхемы LM317 может быть построен простой источник стабильного тока (рис. 7.22, б). За счет стабилизации напряжения на резисторе R1 через нагрузку R _н протекает неизменный ток I = 1,2/ R ₁ + I _ADJ ≈ 1,2/ R ₁.

Современные интегральные стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением выполняют трехвыводными, для них используются такие же корпуса, как и для транзисторов. Примером может служить серия стабилизаторов положительного напряжения 78ХХ с допустимым выходным током 1 А, включающая модели от 5 В (7805) до 24 В (7824). Отечественными аналогами являются некоторые модели серии КР142, а также серия КР1180. Такой же набор стабилизаторов отрицательного напряжения представлен в серии 79ХХ, отечественный аналог КР1179. Выпускаются также маломощные стабилизаторы с выходным током 0,1 А: 78LХХ и ее аналог КР1181 на положительное напряжение, 79LХХ и ее аналог КР1168 на отрицательное напряжение. Для питания схем на ОУ удобны двухполярные стабилизаторы с выходным напряжением ±15 В (КР142ЕН6). Современные микросхемы стабилизаторов имеют встроенную защиту от перегрузки и тепловую защиту.