Стабилизаторы напряжения с низким падением между входом и выходом с приемкой «5»

Владимир Алексеев

Существенно улучшить энергетические и массогабаритные показатели источников питания возможно путем использования микросхем непрерывных стабилизаторов напряжения с низким напряжением между входом и выходом. В статье рассматриваются разработанные ОАО «НПП «ЭлТом» микросхемы, приведены их технические характеристики и электрические параметры, рекомендуемые схемы включения.


Существенно улучшить энергетические и массогабаритные показатели источников питания возможно путем использования микросхем непрерывных стабилизаторов напряжения с низким напряжением между входом и выходом.

Для низковольтной аппаратуры специального применения предназначены разработанные ОАО «НПП «ЭлТом» микросхемы 142ЕР3У, 1303ЕН1.8П, 1303ЕН2.5П, 1303ЕН3.3П, 1303ЕН5П, существенно превосходящие по своим техническим характеристикам типичные микросхемы предыдущего поколения, что следует из сравнительных таблиц (табл. 1 и 2).

Таблица 1. Основные параметры для микросхем 142ЕН1 и 142ЕР3У

Тип микросхем Параметр
Uвх min, В Uвх max, В Uвых min, В Uвых max, В Uпд min, В Iвых max, мА КU, %/В КI, %/А
142ЕН1 5 30 3 12 150 0,1 4,5
142ЕР3У 2,5 16 2 8 0,4 200 0,015 3

Таблица 2. Основные параметры для микросхем 142ЕН5А и 1303ЕН5П1

Тип микросхем Параметр
Uвх min, В Uвх max, В Uвых, В Uпд min, В Iвых max, A КU, %/В КI, %/A
142ЕН5А 7,5 15 5±0,1 2,5 3 0,05 1,0
1303ЕН5П1 5 16 5±0,15 0,6 5 0,05 0,5

Микросхемы 142ЕР3У имеют универсальное применение и обеспечивают регулировку стабилизированного напряжения в диапазоне 2–8 В при выходном токе до 200 мА. Стабилизирующие свойства микросхем сохраняются при снижении напряжения (мВ) между входом и выходом до величины

Uвх/вых(min) = 50 +1,5×Iвых,

то есть не превышающей 400 мВ при предельнодопустимом выходном токе.

Рекомендуемая схема включения микросхемы 142ЕР3У приведена на рис. 1. Особенностью микросхемы является питание усилителя рассогласования и источника опорного напряжения стабилизированным выходным напряжением с помощью отдельного вывода 5. Такое включение позволяет компенсировать падение напряжения на выводах микросхемы и соединительных проводниках и обеспечить нестабильность по входному напряжению и выходному току не хуже 0,015%/В и 3%/А.



Рис. 1. Схема включения микросхемы 142ЕР3У

Температурный уход выходного напряжения менее 0,01%/ °С в диапазоне рабочих температур –60…+125 °С. Экономичность микросхемы обеспечивается малым током собственного потребления, составляющим 1–2 мА, а также возможностью ее перевода в дежурный режим с током потребления 10–20 мкА путем соединения вывода 1 с общей шиной.

При необходимости увеличения выходного тока свыше 200 мА к микросхеме 142ЕР3У можно подключить во входную цепь работающий в режиме усилителя мощности дискретный р-n-р-транзистор или к выходу n-p-n-транзистор — аналогично схемам усилителей мощности, рассмотренным в технической литературе [1, 2]. Кроме того, микросхемы 142ЕР3У очень эффективно работают в схемах стабилизации тока в нагрузке, обеспечивая выходное динамическое сопротивление при выходном токе 10 мА до 100 кОм и 10 кОм при выходном токе до 100 мА.

Таблица 3. Электрические параметры микросхем 142ЕР3У

Наименование параметра,
единица измерения
Норма параметра 142ЕР3У Режим измерения Температура среды, °С
Не менее Не более
Опорное напряжение Uоп, В 1,22 1,26 Uвх = 2,7 В, Uвых = 2,2 В, Iвых = 1 мА 25
1,21 1,27 –60…+125
Ток потребления, Iпот мА 3 Uвх = 8 В, Uвых = 7,5 В, Iвых = 200 мА 25
Нестабильность опорного напряжения
по напряжению КUоп, %/В
0,015 Uвх1 = 2,7 В, Uвх2 = 16 В, Uвых = 2,2 В, Iвых = 1 мА 25
  0,03 –60…+125
Нестабильность опорного
напряжения по току КIоп, %/А
3 Uвх = 2,7 В, Uвых = 2,2 В,
Iвых1 = 1 мА, Iвых2 = 200 мА
25
  5 –60…+125
Температурный коэффициент
опорного напряжения αUоп, %/°С
0,01 Uвх = 2,7 В, Uвых = 2,2 В, Iвых = 1 мА –60…+125

Высокая надежность 142ЕР3У и источников питания на ее основе обеспечиваются защитой от превышения выходного тока свыше 500 мА, возможностью работы на короткозамкнутую нагрузку, устойчивостью к переполюсовке входного и выходного напряжения, а также защитой от перегрева кристалла свыше +160 °С. Основные электрические параметры микросхемы 142ЕР3У приведены в табл. 3 и на рис. 2. Микросхемы устойчивы к самовозбуждению при подключении конденсаторов малой емкости (существенно меньшей, чем обычно используемые в стабилизаторах с малым падением напряжения). Микросхемы 142ЕР3У выпускаются в малогабаритных металлокерамических корпусах Н02.8-2В, позволяющих рассеивать мощность не менее 0,2 Вт при температуре окружающей среды до +125 °С.



Рис. 2. Зависимость минимального падения напряжения от выходного тока для микросхемы 142ЕР3У

Для питания низковольтных микропроцессорных узлов с большим током потребления предназначена серия стабилизаторов напряжения 1303ЕН-ХХ с фиксированными выходны- ми напряжениями 1,8; 2,5; 3,3 и 5,0 В с точностью его подгонки около 1%. Эти стабилизаторы обеспечивают ток в нагрузке до 5 А во всем рабочем диапазоне температуры среды (–60… +125 °С) при напряжении между входом и выходом всего 0,6 В. Уменьшение выходного тока этих микросхем при эксплуатации позволяет пропорционального снизить минимальное падение напряжения между входом и выходом. Микросхемы характеризуются очень высокими показателями стабильности, типовые значения которых равны 0,01%/В и 0,1%/А. В серии 1303 достаточно четко выражена особенность всех стабилизаторов с малым падением напряжения, заключающаяся в зависимости тока потребления от выходного тока, которую необходимо учитывать при определении выделяющейся в микросхеме мощности. Обычное значение тока, протекающего через нулевой вывод микросхемы, равно 1% от выходного.

Для предотвращения самовозбуждения микросхем рекомендуется использовать сочетание керамических и танталовых конденсаторов (рис. 3).



Рис. 3. Схема включения микросхем 1303ЕН1.8П, 1303ЕН2.5П, 1303ЕН3.3П, 1303ЕН5П

Микросхемы серии 1303 выпускаются в корпусах КТ-28А, представляющих собой металлокерамический аналог распространенного корпуса ТО-220. Типовое значение теплового сопротивления кристалл-корпус составляет 5–6 °С/Вт, что позволяет рассеивать мощность около 5 Вт при установке микросхем на теплоотводящий радиатор с температурой +125 °С.

Таблица 4. Электрические параметры микросхем серии 1303

Параметры
и режим измерения
Норма параметра Температура
среды, °С
1303ЕН1.8П 1303ЕН2.5П 1303ЕН3.3П 1303ЕН5П
не
менее
не
более
не
менее
не
более
не
менее
не
более
не
менее
не
более
Выходное напряжение Uвых, В 1,75 1,85 2,43 2,57 3,2 3,4 4,85 5,15 25
Uвх = Uвых+1 В,
Iвых = 10 мА
1,73 1,87 2,4 2,6 3,15 3,45 4,77 5,23 –60…+125
Ток потребления Iпот, мА
Uвх = Uвых+1 В,
Iвых = 5 А
85 85 85 85 25
Нестабильность по напряжению
КUвых, %/В
0,05 0,05 0,05 0,05 25
Uвх1 = Uвых+1 В,
Uвх2 = 16 В,
Iвых = 10 мА
0,1 0,1   0,1 0,1 –60…+125
Нестабильность по току КIвых, %/А 0,5 0,5   0,5 0,5 25
Uвх = Uвых+1 В,
Iвых1 = 10 мА,
Iвых2 = 5 А
1 1 1 1 –60…+125
Температурный коэффициент
выходного напряжения αUвых, %/ °С
Uвх = Uвых+1 В,
Iвых = 10 мА
0,01 0,01 0,01 0,01 –60…+125

Устойчивость микросхем серии 1303 к аварийным режимам работы обеспечивается встроенными защитами от превышения выходного тока и перегрева кристалла свыше +150 °С, переполюсовки напряжения между входом и выходом, а также блокировкой выхода при увеличении входного напряжения выше 17 В. Основные электрические параметры микросхем серии 1303 представлены в табл. 4 и на рис.4.



Рис. 4. Зависимость минимального падения напряжения от выходного тока микросхем 1303ЕН1.8П, 1303ЕН2.5П, 1303ЕН3.3П, 1303ЕН5П

Литература

  1. Микросхемы для линейных источников питания. М.: Додека. 1995.
  2. Технический отчет по ОКР «Кубера-ку» ОАО «НПП «ЭлТом». Томилино. 2009.
*  *  *

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо