Cхема линейного стабилизатора напряжения — линейные регуляторы отличаются простой схемотехникой и имеют лучшие характеристики шумов и дрейфа, чем импульсные преобразователи. Самым большим их недостатком является КПД: избыточная энергия рассеивается в виде тепла.
Cхема линейного стабилизатора напряжения — с высоким КПД
Для минимизации разности напряжений между входом и выходом линейного регулятора применяется несколько общеизвестных технологий. Я искал недорогую, простую в использовании и эффективную схему предварительного стабилизатора, которая позволила бы снизить падение напряжения на линейном регуляторе.
Рисунок 1. Для повышения КПД в этом недорогом источнике питания используется предварительный стабилизатор
Автоколебательные предварительные стабилизаторы с обратной связью, сделанные на основе переключающего транзистора, компаратора и фильтра, запускаются на труднопредсказуемой частоте. Это, в свою очередь, затрудняет создание входного фильтра. Лучшим вариантом является сочетание импульсного предварительного стабилизатора с постоянной частотой переключения и линейного регулятора с низким падением напряжения. Всем этим требованиям удовлетворяет схема, показанная на Рисунке 1.
Микросхема LM2576T-ADJ
Микросхема LM2576T-ADJ (IC1) работает на фиксированной частоте 52 кГц. Для линейного стабилизатора IC2 хорошо подходит микросхема LT1085. В цепи обратной связи предварительного стабилизатора используется операционный усилитель IC3. При замкнутом контуре регулирования напряжение обратной связи на входе микросхемы IС1 равно
Cхема линейного стабилизатора напряжения, устанавливая падение напряжения VDROPOUT на микросхеме линейного стабилизатора, следует руководствоваться требованиями технического описания. При выборе LT1085 максимальное напряжение VDROPOUT равно 1.5 В. Для LM2576T VFB = 1.23 В и, если k=1.5, VDROPOUT = 1.89 В — немного больше, чем значение, указанное в справочной документации. Падение напряжения не зависит от выходного напряжения, чем обеспечивается приемлемый уровень КПД. При выходном напряжении 5 В и токе 3 А КПД превышает 56%, а при напряжении 30 В и токе 3 А составляет не менее 72%.
Выходное напряжение VOUT можно менять в диапазоне от 0 до 30 В, а входное напряжение VIN должно превышать максимальное выходное напряжение хотя бы на 5 В. К микросхеме IC3 никаких специальных требований не предъявляется, а в качестве IC2 можно использовать любой линейный стабилизатор. Конденсатор С6 снижает пульсации выходного напряжения, а С2 частично фильтрует помеху 52 кГц на управляющем входе IC3. B результате получился простой и надежный лабораторный источник питания с хорошими характеристиками, способный отдавать ток 3 А в диапазоне выходных напряжений от 0 В до 30 В при использовании лишь небольшого теплоотвода.