Если для конструкции требуется недорогой, простой и малорефлекторный источник питания, отличным выбором будет линейный регулятор. Эти выгоды в основном связаны с экономичностью, которая теряется в виде тепла. Как узнать, может ли простой линейный регулятор безопасно работать в системе, сколько энергии потрачено впустую или сколько тепла нужно? Есть простой инструмент, который вычисляет эту информацию для вас.
Модель линейного регулятора напряжения
На рисунке показана модель высокого уровня линейного регулятора. Он состоит из резистивного элемента прохода, который управляется некоторой логикой, чтобы поддерживать выходное напряжение на нужном уровне. На этом уровне только три значения действительно необходимы для питания модели и получения значений потери мощности и генерируемого тепла: входного напряжения питания, желаемого выходного напряжения и тока, потребляемого нагрузкой. Это все, что требуется для определения значений с необходимой точностью.
На самом деле элемент прохода обычно не является потенциометром, как показано, а логика управления больше, чем волшебная коробка.
Более детальная концептуальная модель (предоставлено Linear Technology Inc.)
Стабилизаторы напряжения купить.
Возможная фактическая реализация использует усилитель с ошибкой для определения выходного напряжения делителя напряжения. Ошибка — это разница между масштабированным напряжением и точностью задания. Ошибка подает базу биполярного транзистора или затвора полевого транзистора в своих линейных областях. Ток через делитель и в усилитель известен и может быть учтен.
Модель, используемая этим приложением, предполагает, что мощность, используемая логикой управления, незначительна. На самом деле, я видел значения до 1,5 мкА. Другие регуляторы используют порядка 10 мкА. Низкий ток покоя 10 мкА составляет всего 1 процентную ошибку при выводе одного мА. Типичные варианты использования часто находятся в диапазоне нескольких мА и выше. Поскольку мощность, потребляемая логикой, ничтожна, ток in равен току out и должен быть установлен только один раз. Дополнительное напряжение теряется в виде тепла в силовом транзисторе.
Технические характеристики регулятора
Приложение поставляется с некоторыми типичными значениями для уже настроенного общего линейного регулятора. Это отлично подходит для оценки и оценки, но для реальных приложений следует использовать фактические спецификации производителя. Это может быть сложно найти, но лучшее место для поиска — в спецификации производителя для детали.
Пример спецификаций регулятора
Пример спецификации регулятора из таблицы данных (любезность Maxim Integrated)
Ключевыми характеристиками для поиска являются максимальная температура перехода и тепловое сопротивление. Сопротивление варьируется от упаковки к упаковке и тепловой массе от касания регулятора. В этом примере мы рассмотрим общий случай использования регулятора без принудительного охлаждения и без радиатора, подключенного к четырехслойной печатной плате. Техническое описание показывает, что это тепловое сопротивление (θJA) между соединением и окружающей средой составляет 42 ° C / Вт.
Для максимальной температуры имеется по крайней мере три значения. Эта деталь рассчитана на работу в температурном диапазоне от -40 ° C до + 125 ° C. Это не относится к этой математике. Максимальная температура перехода составляет + 150 ° C. Мы можем проверить, что это хорошая величина, так как позже в технической документации указано, что устройство перейдет в режим теплового выключения при + 165 ° C. Этого состояния определенно можно избежать, поэтому есть небольшой запас.
Использование спец. приложения
Пример набора спецификаций регулятора
Определение максимального допустимого тока
В верхней части приложения находится знакомое меню, которое перемещает настройки с левой стороны. На рисунке 4 показано термическое сопротивление 42 ° C / Вт и максимальная температура перехода + 150 ° C. В этом примере используется температура окружающей среды по умолчанию + 25 ° C. Скрывание настроек влево скрывает их. Входное напряжение было произвольно выбрано равным 12 В, а выходным — 5 В.
Текущий слайдер был в динмаке, пока не оказался прямо вокруг точки, где JUNCTION TEMP: метка XY.Z ° C покраснела (@ 150 ° C) и доработана с помощью степпинга до максимальной точки, где метка не была красной. Это, оказывается, 0.425A, который тратит почти 3W. Этот простой пример, надеюсь, поможет разобраться.
