Тихий блок питания на 4 микросхемах


Тихий блок питания-01

В этой статье представлен тихий блок питания с четырьмя параллельными стабилизаторами напряжения 78L15, обеспечивающими выходное напряжение около 15 В постоянного тока. Современные электронные устройства, особенно большой мощности стали более шумными, и каждый БП является источником значительного электрического шума, что крайне нежелательно для высококачественного аудио и тестового оборудования.

Тихий блок питания с четырьмя параллельными интегральными схемами

Если вам нужен тихий блок питания +15 В с допуском ±10% и уровнем шума ниже 10 мкВ среднеквадратичного значения, можно использовать стабилизаторы напряжения 78L15. Это связано с тем, что они дешевы, легко доступны, имеют выходной ток 100 мА или более, малый разброс по выходному напряжению, небольшой размер MO (TO-92), внутреннее ограничение тока и тепловую защиту.



Большинство микросхем 78L15 имеют выходной ток 40 мА, но нам может потребоваться ток 160–250 мА. Использование регуляторов серии M, таких как 78M15 с током 0,5 А, не подходит, поскольку для этого потребуются сложные схемы фильтров для минимизации выходных напряжений с шумом. Также эти регуляторы доступны только в корпусах ТО-220, которые сложнее монтировать по сравнению с корпусами ТО-92.

Одним из решений для увеличения выходного тока является параллельное использование микросхем стабилизаторов напряжения 78L15. Преимущество этой конфигурации заключается в том, что в случае отказа одного из параллельных регуляторов остальные ИС будут обеспечивать выходное напряжение и ток. Но обратите внимание, что интегральные стабилизаторы 78LXX имеют большой выходной шум, иногда более 100 мкВ среднеквадратичного значения в диапазоне от 10 Гц до 100 кГц.



Обычно шум, производимый стабилизаторами напряжения, носит случайный характер. Таким образом, способ усреднения — метод снижения шума — может применяться для уменьшения допустимого шума выходного напряжения. В идеале мы должны применять этот вариант к бесконечному количеству источников напряжения, но он также работает и с небольшим числом установленных стабилизаторов напряжения. Здесь мы видим решение, основанное на этом способе.

Читайте также:  Изолированный DC DC преобразователь +5V в ±18V

Схема и работа

Тихий блок питания с четырьмя параллельно включенными стабилизаторами напряжения 78L15, его принципиальная схема показана на рис.1. Данная конструкция построена на мостовом стабилизаторе BR1, четырех стабилизаторах напряжения 78L15 (IC1-IC4), диодах 1N4007 (D1 и D2), LED1, и несколько других компонентов.

В схеме используются входы 18v переменного тока или 18v постоянного тока с RC-фильтрами для уменьшения шума. RC-фильтры предназначены для входа 18v постоянного тока и состоят из резистора R1, а также конденсаторов C1, C2 и C11. Вход 18v переменного тока состоит из выпрямительного моста BR1 и конденсаторов C1, C2, C3, C5, C6, C7 и C11. Эффективность фильтрации шума зависит от внутреннего сопротивления источника переменного напряжения и диодов в мосте.



Тихий блок питания-схема
Рис.1: Тихий блок питания с четырьмя регуляторами напряжения — принципиальная схема

Схема имеет четыре параллельно включенных стабилизатора напряжения 78L15. Каждый из регуляторов имеет на выходе уравнительный резистор (с R2 по R5). Номиналы выравнивающих резисторов равны или больше 10 Ом. Сопротивления резисторов намного выше, чем внутреннее выходное сопротивление стабилизаторов.

При необходимости вы можете добавить к каждому регулятору конденсатор емкостью 0,1 мкФ (см. конденсаторы C4, C9, C8, C14, C10, C16, C15 и C17 в цепи микросхемы). Эти отдельные емкости гарантируют корректную работу в цепи стабилизации напряжения и в некоторой степени снижают высокочастотный шум.

Подбор уравнительных резисторов и RC-фильтров. Выходное напряжение схемы зависит от тока нагрузки и уравнительных резисторов. Более высокое сопротивление резистора обеспечит лучшее выравнивание и лучшую фильтрацию шума. Но это также приведет к большей зависимости выходного напряжения от тока нагрузки. То есть резисторы большего номинала улучшат фильтрацию шума от регуляторов, но повлияют на настройку нагрузки. В этом устройстве снижение шума более важно. Обычные номиналы этих резисторов от 10 до 30 Ом.

Читайте также:  Схема инвертора напряжения 12v в 220v

Основные параметры резисторов R2 — R5 сопротивлением 10 Ом приведены в таблице 1.

Тихий блок питания-таблица

Частота среза выходного фильтра, построенного на уравнительных резисторах и выходных конденсаторах C12, C13 и C18, предпочтительно должна быть ниже 20 Гц, когда мы используем входную сеть переменного тока 50/60 Гц. С резистором R=10 Ом и конденсатором C=1000 мкФ мы имеем частоту F (-3 дБ) = 15,9 Гц вместе с некоторым подавлением гармоник в сети переменного тока 50/60 Гц, присутствующей в цепи после выпрямления.

Сборка конструкции и испытания

Схема печатной платы фактического размера для тихого блока питания с низким уровнем шума показана на рис. 2, а расположение его компонентов — на рис. 3. После сборки схемы на печатной плате подключите либо 18v постоянного тока через CON1, либо 18v переменного тока через CON2 в качестве входа, а затем подключите выход 15v постоянного тока через CON3.

Схема печатной платы
Рис.2: Схема печатной платы тихого блока питания

Компоновка компонентов печатной платы
Рис.3: Компоновка компонентов печатной платы

В этой статье представлен тихий блок питания с четырьмя параллельно включенными стабилизаторами напряжения 78L15, который выдает на выходе 14,4v при 0,25А. Средний выходной ток на регулятор ниже 75 мА, что ниже установленного выходного тока 100 мА для серии 78L15. (У нас средний ток 62,5 мА на регулятор, в сумме 4×62,5 мА = 250 мА).

Схема имеет функцию ограничения тока и защиту от короткого замыкания. Для правильной работы не требуется никаких настроек.

Предпочтительно использовать линейный стабилизатор 78L15 с допуском ±4% или лучше будет добавить выравнивающие резисторы с максимальными практическими значениями. Здесь нас не интересует регулирование выхода, а интересует выход с низким уровнем шума и равное распределение выходного тока между стабилизаторами напряжения, соединенными параллельно.

Не нашли что искали? Смотрите еще: