Линейные стабилизаторы напряжения на 3 вольта. Как получить нестандартное напряжение

Кажется, что с надежными 5-вольтовыми логическими схемами медлен­но, но настойчиво, начинают конкурировать схемы, созданные для ра­боты с номинальным напряжением источника питания 3.3 В. Доказано, что работа с более низким уровнем напряжения может повысить ско­рость, плотность компоновки элементов и к.п.д. Хотя не ясно, как мно­го 5-вольтовых логических схем будет сохранено в тех случаях, когда не требуются оптимальные эксплуатационные параметры, очевидно, что вычислительные системы ближайшего будущего будут содержать, по крайней мере, часть логических схем, работающих с напряжением пита­нияЗ,3 В. При этом перед разработчиками источников питания встает интересная задача - как преобразовать напряжение уже имеющегося встроенного 5-вольтового источник до величины 3,3 В.

Естественной реакцией, вероятно, было бы применение для этой цели ИИП. Однако расчет и опыт имеющихся ИИП показывает, что при работе с 5-ю вольтами на входе и токе в нагрузке около 5 А, нельзя ожидать к.п.д. много выше 70 %. Трудность состоит в том, что падения напряжения, связанные с работой коммутатора, фиксирующего диода и выпрямительными диодами составляют слишком большую долю от 5 В. Задача усложняется относительно большими значениями тока. Таким образом, когда учитываются дополнительные факторы, такие как элект­рические помехи и сложности схемы, становится естественным вернуть­ся к возможности использования линейного стабилизатора. Интересно, что к.п.д. линейного стабилизатора, используемого для преобразования от 5,0 В к 3,3 В и обозначаемого просто 5,0/3,3, доходит до 66 %. Видно, что если выбрать импульсный стабилизатор вместо линейного, можно в лучшем случае получить незначительное повышение к.п.д.

Дальнейшее рассмотрение показывает, что подойдет не любая схема линейного стабилизатора. Правильнее воспользоваться специальной раз­работкой, чтобы получить необходимое низкое падение напряжения при наихудших условиях, связанных с разбросом параметров схемы и темпе­ратурой. Линейный регулируемый стабилизатор 171083 фирмы Linear Technology с низким падением напряжения удовлетворяет требованиям преобразования напряжения от 5 В до 3,3 В. Приятной особенностью этой специализированной ИС является отсутствие нежелательного пове­дения при форсированных режимах работы (например, чрезмерная на­грузка) в пределах допустимого падения напряжения на ней. У некото­рых линейных стабилизаторов при таких обстоятельствах возникает колебательный переходной процесс или резкое повышение тока. Как по­казано на рис. 20.4, применение ИС L71083 для преобразования напря­жения от 5,0 В до 3,3 В оказывается очень простым. Источник, исполь­зующий эту ИС, может обеспечить в нагрузке ток 7.5 А, имеет защиту от коротких замыканий и чрезмерного повышения температуры.

Рис. 20.4. Использование специализированной ИС линейного стаби­лизатора для преобразования от 5 В до 3,3 В. Требование низкого падения напряжения препятствует использованию других ИС стаби­лизаторов. Llinear Technology Соф.

Случается, что на плате APM разных версий, особенно касается клона с HobbyKing, сгорает стабилизатор напряжения 3.3В. В статье собрал материал, как проверить его работоспособность.

Ранее Алексей Козин писал в своем дневнике на RCDesign.ru заметку под названием « ». Первым делом рекомендую почитать данную заметку.

Перепечатка материала Алексея Козина:

По непроверенным данным, считайте слухам в серии китайских клонов ардупилота «HKPILOT» есть «баг»
я говорю о «серии» но не о том что все платы такие, потому что первую партию они выпустили как ардупилот, американцы сделали им замечание что ардупилот зарегистрированый ттоварный знак, и хотя схему и код использовать можно но товарный знак — нельзя.

моему коллеге в руки попала одна из реализаций этой платы. в этом релизе производитель видимо не найдя стабилизатора питания 3,3вольта по бюджетной цене заменил его на функциональный аналог.
но на этом функциональном аналоге имелся дополнительный управляющий вход — включающий и выключающий регулятор. непонимаю ход мысли производителя печатной платы но вместо того чтобы завести управляющий пин на + или — питания в зависимости от типа используемой микросхемы — они вывели управление на программируемый выход центрального процессора…
и немного изменив прошивку получили оригинальное решение — тип регулятора используемого в плате можно выбирать из программного кода.
однако покупатели приобретая плату заменяют исходную устаревшую прошивку на свежую версию и.. получают неработающий или периодически неработающий контроллер

вобщем у кого проблемы с китайскими платами — смотрите куда идет 3 нога 3 вольтового стабилизатора если на gnd или +5 — это нормально если на процессор — придется либо заливать модифицированную прошивку либо резать дорожки…

замена tps79133 на max8877-33
особенностью регулятора max8877-33 в отличие от родного является то что 3 ножка должна быть подтянута к плюсу питания а не к gnd, поэтому ее не припаиваем, а отгибаем вверх и соединяем перемычкой с ножкой №1 Особенностью регулятора max8877-33

попутно попалось интересное решение как заменить 3,3V регулятор в версии 2.5.2 на доступный AMS1117-3.3V (или аналогичный)
Решение замены

еще один вариант замены родного стаба TPS79118 на 3.3v на XC6206.
Коряво, но без разреза дорожек. Решение предложил .
Решение замены от IceMiner

визуальные отличия двух версий плат: Отличия плат

собственно весьма часто спрашивают какая надежнее 2.5.2 или 2.5
ответить сложно и те и другие попадались с выгоревшими стабилизаторами, из тех плат что я покупал оригинальные и рцтаймеровские все без нареканий, низкого качества оказались платы hkpilot (похожи на апм 2.5.2) 2шт с браком из 3 купленных, коллеги жаловались на платы 2.5.2 купленные с гудлакбай, с жалобой на версию arduflyer 2.5 c рцтаймера.

оригинальный регулятор 3,3 вольта имеет маркировку PESI
его даташит
согласно документации
-он имеет выходной ток 100ма (этого более чем достаточно)
-он имеет защиту от перегрузки и перегрева
это означает что спалить его случайным замыканием невозможно — тем не менее случаев отказа достаточно много

слабости регулятора:
Input voltage range(2) −0.3 V to 6 V
это означает что
1. даже малейшее кратковременное обратное напряжение приложенное к нему на вход может вывести его из строя (например включение питающего разъема от регулятора наоборот)
2. подача питающего напряжения свыше 6 вольт моментально прожжет в нем дыру.

Андрей Сивохин:

Сгорел очередной стаб на 3.3 В, порылся в загашнике и нашел LM 317 L , регулируемый стабилизатор напряжения, обточил его немного на наждаке , подобрал напряжение и впаял. Все заработало и даже полетело, распиновка у него необычная: 1-управление, 2-выход, 3-вход.
Решение замены Андрея Сивохина

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift + Enter или , чтобы уведомить нас.

Как получить нестандартное напряжение, которое не укладывается в диапазон стандартного?

Стандартное напряжение – это такое напряжение, которое очень часто используется в ваших электронных безделушках. Это напряжение в 1,5 Вольта, 3 Вольта, 5 Вольт, 9 Вольт, 12 Вольт, 24 Вольт и тд. Например, в ваш допотопный МР3 плеер вмещалась одна батарейка в 1,5 Вольта. На пульте дистанционного управления ТВ используются уже две батарейки по 1,5 Вольта, включенные последовательно, значит уже 3 Вольта. В USB разъеме самые крайние контакты с потенциалом в 5 Вольт. Наверное, у всех в детстве была Денди? Чтобы питать Денди нужно было подавать на нее напряжение в 9 Вольт. Ну 12 Вольт используется практически во всех автомобилях. 24 Вольта используется уже в основном в промышленности. Также для этого, условно говоря, стандартного ряда “заточены” различные потребители этого напряжения: лампочки, проигрыватели, и тд.

Но, увы, наш мир не идеален. Иногда просто ну очень надо получить напряжение не из стандартного ряда. Например, 9,6 Вольт. Ну ни так ни сяк… Да, здесь нас выручает Блок питания . Но опять же, если использовать готовый блок питания, то наряду с электронной безделушкой придется таскать и его. Как же решить этот вопрос? Итак, я Вам приведу три варианта:

Вариант №1

Сделать в схеме электронной безделушки регулятор напряжения вот по такой схеме (более подробно ):

Вариант №2

На Трехвыводных стабилизаторах напряжения построить стабильный источник нестандартного напряжения. Схемы в студию!

Что мы в результате видим? Видим стабилизатор напряжения и стабилитрон, подключенный к среднему выводу стабилизатора. ХХ – это две последние цифры, написанные на стабилизаторе. Там могут быть цифры 05, 09, 12 , 15, 18, 24. Может уже есть даже больше 24. Не знаю, врать не буду. Эти две последние цифры говорят нам о напряжении, которое будет выдавать стабилизатор по классической схеме включения:

Здесь стабилизатор 7805 выдает нам по такой схеме 5 Вольт на выходе. 7812 будет выдавать 12 Вольт, 7815 – 15 Вольт. Более подробно про стабилизаторы можно прочитать .

U стабилитрона – это напряжение стабилизации на стабилитроне. Если мы возьмем стабилитрон с напряжением стабилизации 3 Вольта и стабилизатор напряжение 7805, то на выходе получим 8 Вольт. 8 Вольт – уже нестандартный ряд напряжения;-). Получается, что подобрав нужный стабилизатор и нужный стабилитрон, можно с легкостью получить очень стабильное напряжение из нестандартного ряда напряжений;-).

Давайте все это рассмотрим на примере. Так как я просто замеряю напряжение на выводах стабилизатора, поэтому конденсаторы не использую. Если бы я питал нагрузку, тогда бы использовал и конденсаторы. Подопытным кроликом у нас является стабилизатор 7805. Подаем на вход этого стабилизатора 9 Вольт от балды:

Следовательно, на выходе будет 5 Вольт, все таки как-никак стабилизатор 7805.

Теперь берем стабилитрон на U стабилизации =2,4 Вольта и вставляем его по этой схеме, можно и без конденсаторов, все-таки делаем просто замеры напряжения.

Опа-на, 7,3 Вольта! 5+2,4 Вольта. Работает! Так как у меня стабилитроны не высокоточные (прецизионные), то и напряжение стабилитрона может чуточку различаться от паспортного (напряжение, заявленное производителем). Ну, я думаю, это не беда. 0,1 Вольт для нас погоды не сделают. Как я уже сказал, таким образом можно подобрать любое значение из ряда вон.

Вариант №3

Есть также другой подобный способ, но здесь используются диоды. Может быть Вам известно, что падение напряжение на прямом переходе кремниевого диода составляет 0,6-0,7 Вольт, а германиевого диода – 0,3-0,4 Вольта ? Именно этим свойством диода и воспользуемся;-).

Итак, схему в студию!

Собираем по схеме данную конструкцию. Нестабилизированное входное постоянное напряжение также и осталось 9 Вольт. Стабилизатор 7805.

Итак, что на выходе?

Почти 5.7 Вольт;-), что и требовалось доказать.

Если два диода соединять последовательно, то на каждом из них будет падать напряжение, следовательно, оно будет суммироваться:

На каждом кремниевом диоде падает по 0,7 Вольт, значит, 0,7+0,7=1,4 Вольта. Также и с германиевыми. Можно соединить и три, и четыре диода, тогда нужно суммировать напряжения на каждом. На практике более трех диодов не используют. Диоды можно ставить даже малой мощности, так как в этом случае ток через них все равно будет мал.

С разных компьютерных плат, я их иногда применяю для стабилизации нужных напряжений в зарядках от сотовых телефонов. И вот недавно понадобился носимый и компактный БП на 4,2 В 0,5 А для проверки телефонов с подзарядкой аккумуляторов, и сделал так - взял подходящую зарядку, добавил туда платку стабилизатора на базе данной микросхемы, работает отлично.

И вот для общего развития подробная информация о данной серии. APL1117 это линейные стабилизаторы напряжения положительной полярности с низким напряжением насыщения, производятся в корпусах SOT-223 и ID-Pack. Выпускаются на фиксированные напряжения 1,2, 1,5, 1,8, 2,5, 2,85, 3,3, 5,0 вольт и на 1,25 В регулируемый.

Выходной ток микросхем до 1 А, максимальная рассеиваемая мощность 0,8 Вт для микросхем в корпусе SOT-223 и 1,5 Вт выполненных в корпусе D-Pack. Имеется система защиты по температуре и рассеиваемой мощности. В качестве радиатора может использоваться полоска медной фольги печатной платы, небольшая пластинка. Микросхема крепится к теплоотводу пайкой теплопроводящего фланца или приклеивается корпусом и фланцем с помощью теплопроводного клея.

Применение микросхем этих серий обеспечивает повышенную стабильность выходного напряжения (до 1%), низкие коэффициенты нестабильности по току и напряжению (менее 10 мВ), более высокий КПД, чем у обычных 78LХХ, что позволяет снизить входные напряжения питания. Это особенно актуально при питании от батарей.

Если требуется более мощный стабилизатор, который выдаёт ток 2-3 А, то типовую схему нужно изменить, добавив в нее транзистор VT1 и резистор R1.

Стабилизатор на микросхеме AMS1117 с транзистором

Транзистор серии КТ818 в металлическом корпусе рассеивает до 3 Вт. Если требуется большая мощность, то транзистор следует установить на теплоотвод. С таким включением максимальный ток нагрузки может быть для КТ818БМ до 12 А. Автор проекта - Igoran.

Обсудить статью МИНИАТЮРНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

В настоящее время множество домашних устройств требуют подключения напряжения стабильной величины на 3 вольта, и нагрузочный ток 0,5 ампер. К ним могут относиться:

• Плееры.
• Фотоаппараты.
• Телефоны.
• Видеорегистраторы.
• Навигаторы.

Эти устройства объединены видом источника питания в виде аккумулятора или батареек на 3 вольта.

Как создать питание от бытовой сети дома, не тратя деньги на аккумуляторы или батарейки? Для этих целей не нужно проектировать многоэлементный блок питания, так как в продаже имеются специальные микросхемы в виде стабилизаторов на низкие напряжения.

Схема стабилизатора на 3 вольта

Изображенная схема выполнена в виде регулируемого стабилизатора, и дает возможность создания напряжения на выходе от 1 до 30В. Следовательно, можно применять этот прибор для питания различных устройств для питания 1,5 В, а также для подключения устройств на 3 вольта. В нашем случае устройство применяется для плеера, напряжение на выходе настроено на 3 В.

Работа схемы

С помощью изменяемого сопротивления устанавливается необходимое напряжение на выходе, которое рассчитывается по формуле: U вых=1.25*(1 + R2 / R1). Вместо регулятора напряжение применяется микросхема SD1083 / 1084. Без изменений применяются отечественные подобные микросхемы 22А / 142КРЕН 22, которые различаются током выхода, что является незначительным фактором.

Для нормального режима микросхемы необходимо смонтировать для нее маленький радиатор. В противном случае при малом напряжении выхода регулятор функционирует в токовом режиме, и значительно нагревается даже без нагрузки.

Монтаж стабилизатора

Прибор собирается на монтажной плате с габаритами 20 на 40 мм. Схема довольно простая. Есть возможность собрать стабилизатор без использования платы, путем навесного монтажа.

Выполненная готовая плата может разместиться в отдельной коробочке, либо прямо в корпусе самого блока. Необходимо в первую очередь настроить рабочее напряжение стабилизатора на его выходе, с помощью регулятора в виде резистора, а потом подсоединять нагрузку потребителя.

Переключаемый стабилизатор на микросхеме

Такая схема является наиболее легкой и простой. Ее можно смонтировать самостоятельно на обычной микросхеме LZ. С помощью отключения и включения сопротивления в цепи обратной связи образуется два различных напряжения на выходе. в этом случае нагрузочный ток может возрасти до 100 миллиампер.

Нельзя забывать про цоколевку микросхемы, так как она имеет отличие от обычных стабилизаторов.

Стабилизатор на микросхеме AMS 1117

Это элементарный стабилизатор с множественными фиксированными положениями регулировки напряжения 1,5-5 В, током до 1 ампера. Его можно монтировать самостоятельно на сериях — X.X (CX 1117 — X.X) (где XX - напряжение на выходе).

Есть образцы микросхем на 1,5 – 5 В, с регулируемым выходом. Они применялись раньше на старых компьютерах. Их преимуществом является малое падение напряжения и небольшие габариты. Для выполнения монтажа необходимы две емкости. Чтобы хорошо отводилось тепло, устанавливают радиатор возле выхода.