Источники питания, в которых силовые элементы работают в ключевом режиме, сложнее источников литания с элементами, работающими в активном режиме, но КПД их вдвое, а то и втрое превышает КПД последних. КПД импульсных стабилизаторов напряжения высок, поскольку транзисторы в закрытом и насыщенном состояниях рассеивают незначительную мощность. Кроме того, на выходе не требуются фильтры с большими значениями индуктивности и емкости, так как частота пульсаций высока (25...50 кГц). Импульсный стабилизатор напряжения с постоянной частотой переключения ключевого элемента, но с переменной длительностью его открытого состояния (ШИМ), более простой, чем стабилизаторы других типов, и допускает использование низкочастотных транзисторов.

Стабилизатор напряжения на КМОП-микросхеме

Предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения с ШИМ (рис.1) содержит широтно-импульсный модулятор, выполненный на КМОП-микросхеме К176ЛП1 [1] Это — многоцелевая микросхема, содержащая набор КМОП-транзисторов (три р- и три п-канальных). Инверторы DD1.1 и DD1.2. каждый из которых образован двумя размещенными в микросхеме К176ЛП1 транзисторами, совместно с резистором R4 и конденсатором СЗ образуют мультивибратор Два остальных транзистора микросхемы К176ЛП1 (п-канальный и р-каналь-ный) подсоединены параллельно выходу инвертора DD1 1 и резистору R4.
При высоком уровне на выходе DD1.1 диод VD2 открыт, и, пренебрегая его сопротивлением, можно считать, что р-канал транзистора включен параллельно с резистором R4. причем сопротивление канала падает с уменьшением управляющего напряжения. Аналогичным образом п-канал включается параллельно резистору R4 при низком уровне на выходе инвертора DD1.1 и открытом VD3 (сопротивление этого канала уменьшается с увеличением управляющего напряжения). Поскольку при любой величине управляющего напряжения выходное сопротивление одного полевого транзистора возрастает, а другого уменьшается, среднее за период значение сопротивления, шунтирующего резистор R4, является постоянным, и частота колебаний генератора также постоянна, т.е. изменяется лишь коэффициент заполнения (от 1 до 99% периода рабочей частоты), причем он прямо пропорционален амплитуде управляющего напряжения.
Последовательность модулированных по длительности импульсов подается с выхода широтно-импульсного модулятора на базу транзистора VT2, который отпирает и запирает ключевой транзистор VT4. Диод VD4 обеспечивает замкнутую цепь для тока катушки индуктивности L2 при запирании транзистора VT4.
Стабилизатор за счет изменения коэффициента заполнения выходных импульсов допускает изменение выходного напряжения в широких пределах. Однако, поскольку выходное напряжение имеет двойной уровень шумов, на его входе и выходе включены фильтры (дроссели L1 и L3, конденсаторы С 1.С4.С5).
Работает стабилизатор напряжения следующим образом. Часть выходного напряжения, снимаемого с потенциометра R8, управляет коэффициентом заполнения импульсов, вырабатываемых широтно-импульсным модулятором, т.е. соотношением между длительностями открытого и закрытого состояний ключевого транзистора VT4. При понижении напряжения на выходе стабилизатора, уменьшается управляющее напряжение, снимаемое с R8. в nрезультате ключевой транзистор VT4 дольше открыт, а мощный диод VC4 закрыт, и наоборот, при увеличении выходного напряжения ключевой транзистор VT4 дольше закрыт, а мощный диод VD4 открыт. Как только ключевой транзистор VT4 закрывается, сразу же открывается диод VD4. и энергия, запасенная в дросселе L2, отдается в нагрузку. Выходное напряжение устанавливают потенциометром R8. Стабилизатор размещен на печатной плате размерами 52x52 мм из двустороннего стеклотекстолита. Чертеж платы изображен на рис.2.

Стабилизатор напряжения на КМОП-микросхеме

В стабилизаторе вместо транзистора КТ908А можно применить другие мощные высокочастотные транзисторы, например, КТ903А. или мощные низкочастотные — КТ803, КТ805, КТ808 При больших нагрузочных токах ключевой транзистор VT4 необходимо установить на радиатор для устранения его перегрева В качестве диода VD4 можно использовать диод КД212 или коллекторный переход мощного высокочастотного транзистора. Дроссели L1 и L3 намотаны на отрезках ферритового (600МН) стержня длиной 20 мм и диаметром 8 мм. Они содержат 10 витков провода ПЭВ-2 01,2 мм. Дроссель L2 выполнен на броневом ферритовом (Б26) сердечнике 2000МН с зазором между чашечками 0,2 мм. Обмотки L2 дросселя выполнены из трех скрученных с помощью дрели проводов ПЭВ-2 00,2 мм Намотка идет до заполнения броневого сердечника.

Литература
1 М.Е Anglin. C-MOS 1С forms pulsewkrth modulator. — Electronics, 1977. vol 50. №13, P126.
2. Селезнев В. Стабилизатор напряжения на компараторе. — Радио. №3. С. 46-47.

В.КАЛАШНИК,М.ЕРЕМИН,Р.ПАНОВ,г.Воронеж.