|
|
|
Stabilizatoare de tensiune in comutatie
LM2575,LM2576,LM2577
Stabilizatoarele fixe/reglabila (ADJ) integrate functionand in comutatie,din aceasta familie, sunt fabricate de National Semiconductor si sunt de tipul "step-down" (coboratoare de tensiune) si respective "step-up" (ridicatoare de tensiune):LM2577.
Acestea au un pret modic de vanzare cuprins intre 8 lei si 26 lei, in functie de tip, la magazinul Conex Electronic si se remarca printr-o utilizare extreme de simpla (necesitand foarte putine componente externe) si un domerniu al tensiunilor de lucru foarte extins.
Aceasta serie de stabilizatoare se mai remarca prin randamente foarte ridicate (peste 80%) si printr-o scadere a puterii disipate , ceea ce constituie argumente suficient d puternice pt utilizarea acestora in local clasicelor stabilizatoare cu 3 pini. De regula,aceste stabilizatoare un necesita radiador de racire,iar daca totusi acesta este necesar,el are dimensiuni mult mai reduse deacat in cazul stabilizatoarelor integrate cu 3 pini.
Aceste circuite integrate se livreaza fie in capsula cu 5 pini de tip TO220 (LM257XT)-varianta de tensiune reglabila (ADJ) sau in capsula cu 4 pini de tip TO-3 (LM257XK)-avand tensiunea de iesire fixa.
Seria de integrate in comutatie LM2575 reprezinta stabilizatoare de tensiune coboratoare de tensiune (step-down sau buck) capabile sa líbrese un curent de sarcina de maxim 1A, cu un foarte bun coeficent de stabilizare.Circuitele sunt disponibile in varianta fixa, avand tensiuni de iesire de 3,3V, 5V, 12V si 15V si varianta reglabila (ADJ).
Seria de integrate LM2576 reprezinta stabilizatoare de tensiune coboratoare de tensiune ( step-down sau back) capabile sa líbrese un curent de sarcina de maxim 3A, cu un foarte bun coeficient de stabilizare. Circuitele sunt disponibile in varianta fixa avand tensiuni de iesire de 3,3V, 5V, 12V, si 15V si varianta reglabila (ADJ).
Seria de integrate LM1577/LM2577 reprezinta stabilizatoare de tensiune ridicatoare de tensiune (step-up sau boost), inversoare de tensiune (flyback) si convertoare forward. Circuitele sunt disponibile in 3 variante in ceea ce privaste tensiunea de iesire: 12V, 15V si reglabile (ADJ).
Principalele caracteristici electrice ale acestei familii de stabilizatoare sunt prezentate in tabelulu 1.
Stabilizatoarele coboratoare de tensiune in comutatie (step-down)
Principiul de functionare a unui stabilizator in comutatie coborator de tensiune (step-down) este aratat in figura 1 a
Comutatoarele K1 si K2 se inchid alternativ. Cand K1 este inchis si K2 este deschis, tensiunea de pe bobina L si condesatorul C incep sa creasca .Apoi se deschide K! si se incide K2, curentul prin bobina pastrandu-si sensul (fenomenal de autoinductie). Se poate observa ca , in ambele situatii, tensiunea care se aplica sarcinii isi pastreaza polaritatea ca si tensiunea de intrare , iar curentul prin sarcina (I out) circula neintrerupt, in timp ce curentul debitat de sursa de tensiune de alimenatre este pulsatoriu.
In figura 1b este rezentat modul cum sunt realizate aceste elemente de circuit ,respectiv cele 2 comutatoare ,in interiorul integratului. Intrerupatorul K1 este realizat dintr-un transistor de putere, de tip npn, iar K2 dintr-o dioda Schottky. Tranzistorul de putere este comandat de catre un oscilador intern cu frecventa de 52KHz, care furnizeaza impulsuri a caror latime este data de catre un amplificador de eroare.
In figura 2 este prezentat un montaj practic de stabilizator (varianta nefiltrata) in comutatie, realizat in principal cu circuitul LM2575/LM2576, care poate furniza la iesire tensiuni fixe de 3,3V, 5V, 12V sau 15V, la un curent de 1A sau 3A ( in functie de C.I. utlizat).
Cablajul imprimat al acestui montaj (atat fata placata, cat si cea plantata) sunt data in figura 3a si b .
Daca se doreste o filtrare superioara a tensiunii de iesire a stabilizatorului din figura 2 se ataseaza la iesire un filtru trece-jos suplementar, forat din L2-C4, ca in figura 4.
Cablajul noului montaj este dat in figura 5a si 5b.
Se recomanda utilizarea unor condensatoare de buna calitate , cu rezistenta serie mica (ESR scazuta) .
In figura 6 prezentam o schema de stabilizator de tensiune reglabila , realizat cu circuitul LM2575 (ADJ).
Se remarca polarizarea pinului 4 al C.I. cu ajutorul unui divizor de tensiune reglabil P-R1. La variantele cu tensiune de iesire fixa (dupa cum s-a vazut anterior), pinul 4 (Vfb-feed-back) se conecteaza direct la iesire.
Dioda D2 este o dioda rapida, de putere, de 3A , de tip Schottly.
Pentru alegerea diodei Schottly de la diversele tipuri de stabilizatoare , in functie de curentul direct si de tensiunea inversa, prezentam in tabelul 2 diferitele tiputi de astfel de diode.
Pinul 5 al C.I. (intrarea ON/OFF) primeste o tensiune de 5V asigurata cu ajutorul grupului R2, D1, C3, daca strapul S un este montat, sau este conectat la masa daca strapul este facut. In prima situatie integratur este in starea OFF, iar in a doua in starea ON.
Condensatoarele electrolitice C2,C4 servesc la filtrarea tensiunii.Se recomanda ca, in local lui C4, de valoare foarte mare (470uF ) sa se conecteze mai multe condensatoare electrolitice mai mici ,in paralel. Se va obtine astfel aceasi capacitate de filtraj, dar scade inductivitatea parazita. Nu se recomanda condensatoarele cu tantal pentru C4.
Curentul prin divizorul P-R1 are expresia:
I=1,23V/R1=(Vout-1,23V)P
avand in vedere ca Ifb (curentul de la pinul 4 al C.I.) este neglijabil.
La valoarea data a lui R1 ( de obicei intre 1k si 10k , se determina valoarea potentometrului P cu relatia:
P=R1(Vout-1,23V)/1,23V sau
P=R1[(Vout/1,23V)-1]
Se recomanda un punct de masa central in forma de stea.
In figura 7 este prezentata o alta aplicatie a circuitului LM2575T (ADJ), prin care, pe langa obtinerea unei tensiuni fixe de iesire de +5V (dintr-o tens de alimentare de +12V) se poate obtine si o tensiune de -8V...-10V. In acest scop se utilizeaza semnalul dreptunghiular de circa 10.12V amplitudine, furnizat de C.I. la pinul 2.
Figura 8 prezinta un montaj similar cu LM2575T-ADJ, doar ca modelul de conctare al celor doua diode de tip 1N4148 permite obtinerea unei tensiuni pozitive de circa +18V...+22V, pe langa cea de +5V, dintr-o tensiune de alimentare tot de +12V.
Stabilizatoare ridicatoare de tensiune in comutatie
(step-up)
Principiul de functionare a unui stabilizator in comutatie ridicator de tensiune(step-up) este aratat in figura 9a.
Se poate observa ca, la aceasta configuratie, bobina L se afla amplasata inaintea celor 2 comutatoare K1 si K2. Daca K2 este inchis, iar K1 deschis, bobina este alimentata cu tensiunea de intrare (Vin). Curentul prin bobina creste in mod liniar, iar in bobina se acumuleaza energie. Cand comutatorul K2 se deschide, iar K1 se inchide , tensiunea la intrare (Vin) se aplica sarcinii, peste ea suparapunandu-se tensiunea furnizata de bobina, prin fenomenal de autoinductie. Astfel se obtine o tensiune de iesire cu valoarea mai mare decat cea de iesire (Vout > Vin).
In figura 9b este prezentat modul cum sunt realizate aceste elemente de circuit ( respectiv cele 2 comutatoare ),in interiorul integratului , similar cu cazul precedent.
Circuitul integrat contine in structura sa un oscilador cu frecuenta de 52KHz,care comanda cu impulsurile pe care le furnizeaza baza tranzistorului de putere . Latinea acestor impulsuri,
Care determina timpul in care tranzistorul este in conductie, este determinat de catre un amplificador de eroare dependent de tensiunea de la pinol 2 (Vfb) al C.I.
Integratul mai contine un generator de pornire usoara (soft-start) care determina limitarea curentului care se aplica bobinei L la conectarea sursei de alimentare.
In figura 10 este prezentata schema unui montaj tipic de stabilizator ridicator de tensiune (step-up), utilizand C.I. Lm2577T-ADJ, in varianta reglabila.
Parametrii Vout si Iout prezinta urmatoarele limitari: Vout<60V si Vout<10xVin; Iout<2,1AxVin/Vout.
Curentul maxim prin sarcina depinde de alegerea bobinei.
