Всем привет!
В данной статье я расскажу об ещё одном линейном стабилизаторе напряжения, который собрал относительно недавно. Построен он на популярной микросхеме LM317 и биполярном PNP транзисторе. Готовый модуль выглядит следующим образом:
Видео по теме:
В прошлой статье я рассказал о похожем линейном стабилизаторе напряжения на TL431 и NPN транзисторах.
Данная схема в отличие от вышеупомянутой содержит немного меньше деталей, и способна выдерживать более высокие токи, благодаря более мощному транзистору.
Основные характеристики:
• Входное напряжение до 30В (в моем варианте т.к. конденсатор на входе на 35В)
• Выходное напряжение 3-25В (зависит от тока, чем больше ток, тем меньше максимальное выходное напряжение)
• Ток до 9А (с транзистором TIP36C при входном напряжении 18В и выходном 12В, а вообще зависит от выбранного транзистора и рассеиваемой мощности )
• Стабилизация выходного напряжения при изменении входного
• Стабилизация выходного напряжения при изменении тока нагрузки
• Отсутствие защиты от КЗ
• Отсутствие защиты по току
Модуль собран по следующей схеме:
Пояснения по схеме:
Микросхема LM317 куплена на АлиЭкспресс (скорее всего не оригинальная) имеет 3 вывода. Выводы обозначены на схеме и картинке в нижнем правом углу.
Микросхема управляет мощным биполярным PNP транзистором VT1. Я для этой цели использовал TIP36С. Основные характеристики транзистора: напряжение – 100В, ток коллектора – 25А (на самом деле 8-9А, т.к. транзистор не оригинальный и куплен на АлиЭкспресс), статический коэффициент передачи тока от 10.
Очень важно следить за мощностью, которую рассеивает транзистор, чтобы она не превышала 50-55 Ватт (для транзистора в корпусе ТО-247 или похожих по габаритам, а для транзисторов в корпусе ТО-220 – не более 25-30 Ватт) . Рассчитать можно по формуле:
P = (U выход -U вход)*I коллектора
Например входное напряжение — 18 В, мы выставили выходное напряжение — 12 В, ток у нас 9 А:
Р = (18В-12В) *9А = 54 Ватт
Резисторы R1, R2, R3 задают напряжение, которое наша схема будет стабилизировать. Резистор R1 берется стандартно на 240 Ом (мощность любая). Резистор R2 переменный, лучше брать в районе 2-3к Ом. Изначально я поставил на 4,7к Ом, в результате где-то в середине диапазона вращения ручки напряжение достигает максимального значения и дальше не меняется. Я припаял параллельно потенциометру резистор на 3,9к Ом, регулировка стала более плавной и стал использоваться весь диапазон вращения ручки. Резистор R3 дополнительный, служит для того, чтобы немного сдвинуть нижнюю и верхнюю границы диапазона регулировки в сторону увеличения. Общее правило: чем больше суммарное сопротивление резисторов R2 и R3, тем выше выходное напряжение. Это подтверждает формула из Даташита:
Резистор R4 служит для небольшого ограничения тока на вход микросхемы LM317. Сопротивление 10 Ом. LM317 максимально может через себя пропустить около 1А ( до 1,5А, если оригинальная). На первый взгляд мощность резистора R4 должна быть:
P= I^2*R = 1*1*10 = 10 Ватт
Но т.к. ток проходит ещё и через базу транзистора VT1, в обход резистора, можно взять резистор R4 и на 5Ватт.
Указанные выше компоненты составляют ядро схемы, всё остальное — дополнительные элементы для улучшения стабильности и обеспечения некоторых защит.
Конденсатор C2 (керамический 1-10 мкФ) – припаивается параллельно переменному резистору и улучшает стабильность регулировки.Чтобы при разряде конденсатора C2 защитить микросхему LM317 ставится диод D2. Они вместе с диодом D1 защищают микросхему и транзистор от обратного тока. Диод D3 служит для защиты схемы от ЭДС самоиндукции при питании электродвигателей. Конденсаторы C4 (электролитический 35В 470-1000 мкФ) и C5 (керамический 1-10 мкФ) образуют входной фильтр, а конденсаторы C1 (электролитический 35В 1000-3300 мкФ) и C3 (керамический 1-10 мкФ) образуют выходной фильтр. Резистор R5 на 10к Ом (мощность любая) создает небольшую нагрузку для стабильности работы схемы на холостом ходу и помогает быстрее разрядить конденсаторы в случае отключения питания схемы.
Процесс сборки:
Сначала всё собрал навесным монтажом и протестировал. 
Далее спаял схему на макетной плате в виде модуля. 
Добавил небольшой радиатор. 
С таким радиатором схема может долго работать только на небольших токах. Для того, чтобы схема работала долго на полную мощность нужен более массивный радиатор. 
LM317 и транзистор можно крепить на радиатор без изолирующих прокладок, т.к. по схеме эти выводы (выход LM317 и коллектор транзистора) соединены.
Протестировал готовый модуль и проверил характеристики. 
В целом схема мне понравилась: довольно простая и ток можно получить приличный. Не хватает только защит от КЗ и по току. Ну и кончено КПД не высокий и тепла выделяет не мало. Но это особенность всех подобных линейных схем, которая лично меня не очень беспокоит.
Всем спасибо за внимание! Надеюсь, статья была для Вас полезной.