Мощный шунтовой регулятор на основе биполярного транзистора и микросхемы ИОН

Некоторые источники опорного напряжения (ИОН) можно использовать в качестве шунтовых регуляторов, либо соединив вместе вход и выход, либо оставив вход неподключенным. Однако выходные токи этих устройств очень малы, и в типичном случае ограничены значением 10 мА. Стандартные стабилитроны выполняют ту же функцию и могут работать с мощностями примерно до ватта, но их серьезным недостатком является высокое последовательное сопротивление.

Источник опорного напряжения AD584 вместе с внешним проходным транзистором, таким как NTE244, позволяет синтезировать шунтовые регуляторы, способные выдерживать мощность до 50 Вт. Схема, показанная на Рисунке 1, может использоваться для ограничения бросков сильноточных импульсов большой длительности или в качестве плавающей последовательной цепи гашения напряжения.

Рисунок 1.	Мощный шунтовой регулятор.

Микросхема AD584 сочетает в себе прецизионный ИОН на основе ширины запрещенной зоны кремния, усилитель ошибки и цепь обратной связи. Прямой доступ к входу ИОН позволяет заместить внутреннюю обратную связь внешним проходным транзистором и внешней цепью обратной связи. Результатом является стабильное напряжение между клеммами V₊ и V_–. R₁₃ и R_EB задают нужное смещение для микросхемы AD584. Блокировочные конденсаторы 10 нФ и 0.1 мкФ обеспечивают устойчивость работы схемы.

R_SCALE можно найти из формулы:

где V_BG = 1.22 В – напряжение на резисторе R_BG.

Согласно техническому описанию, внутренние резисторы обратной связи микросхемы AD584 имеют сопротивления 36 кОм и 12 кОм, а требуемое напряжение на выводе 3 равно V_– + 2.5 В. Таким образом, R₁₃ можно найти из формулы:

где V_EB – напряжение на резисторе R_EB. Эта формула упрощается до:

Для транзистора NTE244 V_EB = 1.5 В, и формула принимает вид:

График на Рисунке 2 показывает результаты для пяти значений выходного напряжения. Схема без проблем пропускает ток 5 А при пониженных напряжениях или выдерживает от 50 до 60 Вт при более высоких выходных напряжениях, разумеется, при условии надлежащего отвода тепла и снижения температуры силового устройства NTE244. Обратите внимание, что схема стабилизирует напряжение намного лучше, чем стабилитрон, работая в гораздо более широком диапазоне токов.

Рисунок 2.	Сравнение характеристик стабилитрона и синтезированного шунтового регулятора.

Материалы по теме

1. Datasheet Analog Devices AD584
2. Datasheet NTE Electronics NTE244
3. Datasheet Vishay 1N5235B