Надежная работоспособность электронной аппаратуры во многом зависит от стабильности постоянного напряжения электропитания всех ее каскадов. Эту задачу может выполнить линейный стабилизатор напряжения.
В объемных электронных схемах их может понадобиться большое количество. Поэтому разработаны интегральные линейные стабилизаторы. Их достоинством, кроме компактности, является наличие дополнительных функций, в том числе защита по току нагрузки. Вместе с экспертами компании «ЗУМ-СМД» рассмотрим принципы работы линейного стабилизатора и его использование в электронике.
Устройство и принцип действия
Самым простым линейным стабилизатором является параметрический стабилизатор. Он состоит из последовательно включенного резистора, который ограничивает напряжение, и шунтирующего выход стабилитрона. Однако такой каскад является малоэкономичным, поэтому эффективно может использоваться лишь в небольших пределах входных напряжений и на малых токах нагрузки.
Усовершенствованный линейный стабилизатор может содержать:
- усилитель тока;
- контур авторегулирования;
- систему защиты от превышения тока в нагрузке или от КЗ;
- защиту от превышения входного напряжения.
Для построения линейного стабилизатора с несколькими из перечисленных функций понадобится много дискретных элементов, включая интегральные. Поэтому наиболее привлекательным для универсального использования является микросхема. Так как один из полюсов входного и выходного напряжения является общим (для многих типов), то интегральный стабилизатор может содержать всего 3 вывода. Хотя их может быть и больше, если предусмотрена коррекция некоторых параметров.
Назначение выводов интегрального стабилизатора напряжения:
- Вход — используется для питания всей системы. Напряжение на этом выводе должно быть немногим больше значения стабилизации и не превышать максимально допустимое (параметры указываются в характеристиках).
- Выход — действует напряжение со входа, ограниченное и стабилизированное до определенного значения. Если входное напряжение меньше значения стабилизации, то выходное отсутствует.
- Общий — электрод, противоположный по полярности входному, одновременно являющийся выходом с такой же полярностью. Для увеличения напряжения стабилизации в разрыв этого вывода с общей точкой входа/выхода включается стабилитрон.
- Корректирующие выводы (могут отсутствовать) — используются для подключения резисторов, реже конденсаторов, для изменения режимов работы.
Применение в электронике
Линейные стабилизаторы используются практически во всех схемах электроники. Их применение ограничено лишь наличием гальванической связи между входом и выходом и снижением эффективности при больших коэффициентах деления напряжения. Также линейные стабилизаторы могут только снижать напряжение без возможности повышения и изменения полярности.
В топологии очень часто используется повышенное напряжение питания для того, чтобы с помощью линейных стабилизаторов ограничить его до стабильного значения. В этом случае, если с генератора энергии, питающего устройство, действуют перепады напряжения, то они не смогут повлиять на работоспособность системы. Таким образом электронная аппаратура работает в более защищенных режимах и эксплуатируется с большей долговечностью при стабильном качестве выдаваемых результатов.