Régulateur de tension sur une puce CMOS. Schéma, description

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Régulateur de tension sur une puce CMOS. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Les sources d'énergie dans lesquelles des éléments de puissance fonctionnent en mode clé sont plus compliquées que les sources au lithium avec des éléments fonctionnant en mode actif, mais leur rendement est deux, voire trois fois supérieur au rendement de ces dernières. L'efficacité des régulateurs de tension à découpage est élevée, car les transistors dans les états fermés et saturés dissipent peu de puissance. De plus, la sortie ne nécessite pas de filtres avec de grandes valeurs d'inductance et de capacité, car la fréquence d'ondulation est élevée (25...50 kHz). Un régulateur de tension de commutation avec une fréquence de commutation constante de l'élément clé, mais avec une durée variable de son état ouvert (PWM), est plus simple que d'autres types de stabilisateurs et permet l'utilisation de transistors basse fréquence.

Le régulateur de tension à découpage proposé avec PWM (Fig. 1) contient un modulateur de largeur d'impulsion réalisé sur une puce CMOS K176LP1 [1]. Il s'agit d'une puce polyvalente contenant un ensemble de transistors CMOS (trois canaux p et trois canaux n). Onduleurs DD1.1 et DD1.2. dont chacun est formé de deux transistors placés dans la puce K176LP1, ainsi que la résistance R4 et le condensateur C3 forment un multivibrateur.Les deux autres transistors de la puce K176LP1 (canal n et canal p) sont connectés en parallèle à la sortie de l'inverseur DD1 1 et de la résistance R4.

(cliquez pour agrandir)

À un niveau haut à la sortie de DD1.1, la diode VD2 est ouverte et, en négligeant sa résistance, on peut supposer que le canal p du transistor est connecté en parallèle avec la résistance R4, et la résistance du canal diminue avec diminution de la tension de commande. De même, le canal n est connecté en parallèle avec la résistance R4 à un niveau bas à la sortie de l'inverseur DD1.1 et ouvert VD3 (la résistance de ce canal diminue avec l'augmentation de la tension de commande). Étant donné que, à n'importe quelle valeur de la tension de commande, la résistance de sortie d'un transistor à effet de champ augmente et l'autre diminue, la valeur moyenne de la résistance de shunt R4 sur la période est constante et la fréquence d'oscillation du générateur est également constante, c'est-à-dire seul le rapport cyclique change (de 1 à 99% de la période de la fréquence de fonctionnement), et il est directement proportionnel à l'amplitude de la tension de commande.

Une séquence d'impulsions modulées en durée est envoyée de la sortie du modulateur de largeur d'impulsion à la base du transistor VT2, qui déverrouille et verrouille le transistor clé VT4. La diode VD4 fournit un circuit fermé pour le courant de l'inductance L2 lorsque le transistor VT4 est bloqué.

Le stabilisateur, en modifiant le rapport cyclique des impulsions de sortie, permet une modification de la tension de sortie sur une large plage. Cependant, la tension de sortie ayant un double niveau de bruit, des filtres sont inclus à son entrée et à sa sortie (inductances L1 et L3, condensateurs C1, C4, C5).

Le stabilisateur de tension fonctionne comme suit. Une partie de la tension de sortie prélevée sur le potentiomètre R8 contrôle le rapport cyclique des impulsions générées par le modulateur de largeur d'impulsion, c'est-à-dire le rapport entre les durées des états ouvert et fermé du transistor clé VT4. Lorsque la tension en sortie du stabilisateur diminue, la tension de commande prélevée sur R8 diminue. en conséquence, le transistor clé VT4 est ouvert plus longtemps et la puissante diode VC4 est fermée, et inversement, avec une augmentation de la tension de sortie, le transistor clé VT4 est fermé plus longtemps et la puissante diode VD4 est ouverte. Dès que le transistor clé VT4 se ferme, la diode VD4 s'ouvre immédiatement. et l'énergie stockée dans l'inductance L2 est donnée à la charge. La tension de sortie est réglée par le potentiomètre R8. Le stabilisateur est placé sur une carte de circuit imprimé aux dimensions de 52x52 mm en fibre de verre double face. Le dessin de la planche est illustré à la fig. 2.

Régulateur de tension CMOS

Dans le stabilisateur, au lieu du transistor KT908A, vous pouvez utiliser d'autres transistors haute fréquence puissants, par exemple KT903A. ou puissants à basse fréquence - KT803, KT805, KT808 À des courants de charge élevés, le transistor clé VT4 doit être installé sur un radiateur pour éliminer sa surchauffe.En tant que diode VD4, vous pouvez utiliser une diode KD212 ou une jonction de collecteur d'un puissant transistor haute fréquence. Les inducteurs L1 et L3 sont enroulés sur des morceaux d'un barreau de ferrite (600MN) de 20 mm de long et 8 mm de diamètre. Ils contiennent 10 spires de fil PEV-2 01,2 mm. L'inductance L2 est réalisée sur un noyau de ferrite blindé (B26) 2000MN avec un écart entre les coupelles de 0,2 mm. Les enroulements L2 de l'inducteur sont constitués de trois fils PEV-2 de 00,2 mm torsadés à la perceuse, l'enroulement va jusqu'au remplissage du noyau d'armure.

littérature

M. E. Anglin. C-MOS 1C forme un modulateur d'impulsions. - Électronique, 1977. vol 50. N° 13, P126.
Seleznev V. Stabilisateur de tension sur le comparateur. - Radio. N ° 3. p. 46-47.

Auteurs : V.Kalashnik, M.Eremin, R.Panov, Voronej.

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