В определенном секторе радиоэлектронной аппаратуры широко применяются схемы стабилизаторов тока. Не менее востребованы схемы регулируемых стабилизаторов тока. В данной статье будет рассмотрена схема регулируемого стабилизатора тока с опцией включения и выключения. Схема устройства показана на рисунке 1.

Основой схемы является микросхема L200.

Полностью данные на нее можно посмотреть в документации:

В данной схеме микросхема включена, как стабилизатор тока, то есть вход усилителя ошибки U ref, четвертая ножка, соединен с общим проводом. Выход стабилизатора тока – U out, вывод 5, подключен к нагрузке через последовательную цепь, включающую в себя резистор R1 и диод VD1. От величины сопротивления R1 зависит максимальный ток нагрузки. Напряжение ИОН для компаратора тока в данной микросхеме равно 0,45В. Т.о. при сопротивлении резистора R1, равного 0,22 Ом, ток будет равен U смр/R1 = 0,45B/0,22Om ≈ 2A. Диод VD1, имеющий соответствующую вольтамперную характеристику – ВАХ, является стабилизатором напряжения. Примерно, на уровне одного вольта. Из ВАХ видно, что прямое напряжение на открытом диоде мало зависит от проходящего через него тока. Ну, нелинейность в начале характеристики естественно никуда не делась. Нагрузкой этого «стабилизатора» является переменный резистор R4. Таким образом, при прохождении тока нагрузки через стабилизатор, между выходом, выводом 5 и выводом 2 — входом компаратора тока, будет действовать напряжение, равное сумме падений напряжения на резисторе R1 и части переменного резистора R4 (ограниченная левым по схеме выводом резистора R4 и его движком). При этом надо понимать, что это суммарное напряжение никогда не будет больше напряжения ИОН компаратора тока – 0,45В. Если оно по каким либо причинам увеличится, то компаратор призакроет внутренний регулирующий транзистор микросхемы, удерживая это напряжение на уровне напряжения ИОН. Таким образом происходит стабилизация выходного тока, ну, или тока нагрузки. Исходя из выше сказанного, мы не можем снять с резистора R4 напряжение более 0,45В, поэтому имеет смысл заменить резистор R4, для плавности регулировки, на цепь, состоящую из двух резисторов. Переменного, величиной, например, 150Ом и постоянного резистора 200Ом, включенного между правым выводом переменного и катодом диода. Есть еще один вариант, в качестве диода Д214А использовать диод с барьером Шоттки, не меняя переменный резистор. Диод Шоттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении, равным, примерно, 0,5В. Подойдут диоды 1N5822 с прямым током 3А и диоды в SMD исполнении SK54 с прямым током 5А.

Для включения и отключения стабилизатора тока в схему введен транзистор VT1 и ограничительный резистор R3. В схеме показано напряжение соответствующее ТТЛ логике, но ничего не мешает управлять стабилизатором и другой величиной напряжения. При отсутствии напряжения управления транзистор VT1 закрыт и не влияет на работу схемы. Как только появится сигнал управления, транзистор откроется и подтянет вывод компаратора тока (вывод 2 DA1) к общему проводу. В таком режиме внутренний управляющий транзистор полностью закроется и отключит нагрузку. При испытаниях моей конкретной микросхемы в состоянии отключения нагрузки остаточное напряжение в режиме ХХ составляло 377мВ.

Если использовать данную схему в качестве зарядного устройства, например, для зарядки аккумуляторов шуруповерта, то в качестве отключающего устройства можно использовать схему термореле. Или, что намного проще, термоконтакты на определенную температуру, с соответствующей схемой включения в зависимости от типа контактов (нормально-замкнутые или нормально-разомкнутые), если окончание заряда будет определяться заданным уровнем повышенной температуры корпуса аккумулятора. Если окончание заряда будет определяться временем, то на вход схемы отключения можно подать сигнал с реле времени.

Транзистор С945 можно заменить любым маломощным n-p-n транзистором, например, КТ315. Можно заменить и полевым транзистором с каналом типа N, например 2N7000.

В качестве блокирующего транзистора можно использовать транзистор оптронной пары. Получим гальванически развязанную схему управления блокировки. Если применить тиристор для управления выключением, то получим блокировку с защелкой.

Микросхема обязательно должна быть установлена на радиатор. Можно прикинуть необходимую площадь радиатора по монограмме из статьи «Расчет радиаторов». Мощность микросхемы порядка 36Вт. Выберем ток 2 ампера. При таких данных максимальное падение напряжения на самой микросхеме должно быть не более: Umax = Р/I = 36Вт/2А = 18 вольт. Для лучшей надежности устройства выберем исходные данные микросхемы в районе 50%. Пример:

Входное напряжение — 18В, ток заряда — 1А, остаточное напряжение на разряженных аккумуляторах – 10,5В. В начале заряда на микросхеме упадет: Uda1 = Uin – Uakkum – Uvd1 – Ur1 = 18В — 10,5В – 1В – 0,22В ≈ 6В. Для температуры +50⁰С и мощности выделяемой на микросхеме: P = Uda1 * Izar = 6 * 1 = 6Вт, находим по монограмме площадь ≈ 330см². Это площадь теплоотвода для естественной конвекции.

Данную схему можно применить для аналоговой регулировки яркости светодиодной ленты или светильника.

Удачи. К.В.Ю.