28 (277)

a)

Kuchnia Konstruktora

+u„

Et 5

b) +u„

c) +u„„ d) +U*. e) +u_w

+u_w

5

=>

Rys. 55

L

X

I

a

pomiar zapewnia wykorzystanie zmian temperatury złączy PN. Sygnalizacja braku stabilizacji może być dwustanowa jest/nie ma, ale może to też być wartość „zapasu napięcia” na elemencie regulacyjnym. Dopuśćmy tu więc pewną dowolność i przyjmijmy, że w module mogą się też pojawić dodatkowe wejścia sterujące i wyjścia pomiarowo-sygnalizacyjne, na przykład gdybyśmy chcieli budować zasilacz symetryczny lub podwójny z niezależnymi regulacjami i wspólną masą wyjściową.

Zajmiemy się przede wszystkim zasilaczami liniowymi choćby dlatego, że dobre zasilacze impulsowe są dużo trudniejsze do realizacji i generująwiele „śmieci”, a przez to ich przydatność do zasilaczy laboratoryjnych jest ograniczona.

Podstawowe konfiguracje

Chcemy realizować zasilacze LDO, czyli o małym minimalnym spadku napięcia na elemencie regulacyjnym. Dlatego elementem regulacyjnym będzie tranzystor bipolarny lub MOSFET. W każdym przypadku chcemy realizować pomiar prądu, a to wymaga włączenia w główny obwód prądowy niewielkiego rezystora Rs, na którym będziemy mierzyć spadek napięcia. Rezystor ten obowiązkowo musi być włączony poza pętlą regulacji, żeby spadek napięcia na nim nie zmieniał napięcia wyjściowego. Mamy do dyspozycji 12 wariantów z tranzystorami bipolarnymi, pokazanych na rysunku 54, i 12 analogicznych z tranzystorami MOSFET N i MOSFET R Na razie chcemy budować zasilacz napięć dodatnich, gdzie masą byłaby ujemna końcówka wyjściowa i interesować nas będą wersje 54a... f. Nie wszystkie są jednakowo przydatne i łatwe do wykorzystania. Na przykład aby uzyskać zasilacz LDO w wariantach z rysunków 54a, c, e, napięcie bazy tranzystora musiałoby w skrajnym przypadku być wyższe od napięcia +Uwe. Tym bardziej dotyczy to wersji z tranzystorem MOSFET N, gdzie do pełnego otwarcia tranzystora

potrzebne jest napięcie o co najmniej 5V wyższe od potencjału +Uwe, jak ilustruje rysunek 55. Jest to możliwe do realizacji, ale komplikuje układ. Problemu takiego nie ma w wersjach z rysunku 43b, d, f, a także w odpowiednikach z MOSFET-em P, kóre są łatwiejsze do sterowania, jak prezentuje rysunek 56.

W przypadku tranzystorów bipolarnych i darlingtonów' trzeba liczyć się, że napięcie nasycenia, czyli minimalny spadek napięcia na elemencie regulacyjnym, przy maksymalnym prądzie obciążenia wyniesie około IV lub nawet nieco więcej, natomiast w przypadku MOSFET-ów może być znacznie mniejszy, zależnie od Rds on tranzystora - rysunek 57. Do niedawna tranzystory MOSFET z kanałem P miały większą rezystancję Roson, znacząco gorsze inne parametry oraz były trudniej dostępne i droższe od MOSFET-ów N. Dziś tego ograniczenia nie ma i można śmiało wykorzystywać tranzystory MOSFET P. MOSFET-y są korzystniejsze także z tego względu, że nie występuje w nich tzw. zjawisko drugiego przebicia (second breakdown), przez

Rys. 56

MOSFET P.

co są trochę bardziej odporne na uszkodzenia, zwłaszcza podczas zwarcia.

Dmga kwestia to miejsce włączenia rezystora Rs. Oprócz pomiaru prądu, może on też pracować w obwodzie prostego ogranicznika prądu i zabezpieczenia prze-ciwzwarciowego. Wtedy można wykorzystać sposoby pokazane na rysunku 58 i ich odpowiedniki. Gdy spadek napięcia na Rs zwiększy się do wartości powyżej 0,6V, zacznie przewodzić T2 i przejmie część prądu bazy Tl, nie pozwalając mu dalej wzrastać. Prąd ograniczania jest tu ustalony na stale i wynosi mniej więcej Iogr = 0,65V/Rs.

Do pomiaru wartości prądu można, ale niekoniecznie trzeba, wykorzystywać wzmacniacze pomiarowe według rysunku 59. Są znacznie prostsze sposoby. Jeden z nich pokazany jest na rysunku 60. Wykorzystany jest tu stary, popularny wzmacniacz TL081 lub odpowiednik. Wzmacniacze tej rodziny mogą pracować przy napięciach wejściowych zbliżonych do dodatniego napięcia zasilania. Wzmacniacz

- ten tworzy wraz

z tranzystorem PNP T2 źródło prądowe. Prąd Ix jest wprost proporcjonalny do prądu II i wywołuje on na rezystancji Rb odpowiedni spadek napięcia Ux, by uzyskać współczynnik 1V/A. Ponieważ spadek napięcia na Rs jest niewielki, warto jeszcze dodać obwód korekcji napięcia niezrównoważenia wzmacniacza operacyjnego TL081 z potencjometrem, który pozwoli skorygować napięcie niezrównoważenia i uzyskać dokładniejszy pomiar.

Inne rozwiązanie zamieszczone jest na rysunku 61. Tu z kolei powinien być użyty wzmacniacz operacyjny, którego wejścia mogą pracować na poziomie ujemnej szyny zasilania. Zwróć uwagę, gdzie jest obwód masy. Napięcie pomiarowe z Rs jest tu ujemne względem masy. ale odwracający wzmacniacz operacyjny daje na swym wyjściu potrzebne napięcie

Rys. 59

Rys. 60

\]^ra	a	*[)
LI	Z>
"lx

32 Listopad 2010 Elektronika dla Wszystkich