|
| |
|
Слаботочка Книги ТИПОВЫЕ РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (Продолжение) Рис. 25. Переходная нагрузочная характеристика дляи1085 aVouT. В Iqut.А Cadj= 1 мкф Cn= 1 мкф Соит= ЮмкФ (танталовый) I I L  t, мкс Рис. 26. Переходная линейная характеристика для LT1083 aVouT. В Vin, В 150 100 50 О -50 -100
100 t, мкс 5)42а0гб Рис. 27. Переходная линейная характеристика для LT1084 iVouT, В Vin. В 60 40 20 О -20 -40
100 t, мкс S142402? Рис. 28. Переходная линейная характеристика для LT1085 iVouT. мВ VlN.B
100 t, мкс ЗАМЕЧАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ Трехвыводные регулируемые стабилизаторы положительного напряжения серии LT1083/84/85 достаточно удобны и имеют все функции защиты, необходимые в высокоточных стабилизаторах напряжения. Они имеют: защиту от короткого замыкания, защиту от выхода из области безопасной работы, а также тепловую защиту, которая выключает стабилизатор при температуре превышающей 165С. Стабилизаторы этой серии, совместимы по выводам с более старыми трехвыводными стабилизаторами, но предлагают работу с более низкими падениями напряжения и более точными допусками на опорное напряжение. Далее, зависимость опорного напряжения от температуры улучшена по сравнению с более старыми типами стабилизаторов. Единственное отличие от более старых стабилизаторов при использовании стабилизаторов серии LT1083 заключается в том, что они для стабильной работы, требуют обязательного подключения конденсатора на выходе. СТАБИЛЬНОСТЬ Конструирование схемы, с применением приборов серии LT1083, требует использования конденсатора на выходе для компенсации частотных характеристик устройства. Для всех эксплуатационных режимов, подключение к выходу дополнительного электролитического алюминиевого конденсатора емкостью 150 мкф, или танталового конденсатора емкостью 22 мкФ гарантирует стабильность. Обычно, с прибором LT1083 используются конденсаторы намного меньшей емкости. Существует много различных типов конденсаторов с разными характеристиками. Эти конденсаторы отличаются величинами допуска (иногда до ±100%), эквивалентного последовательного сопротивления, и температурного коэффициента емкости. В данном случае гарантирует стабильность емкость величиной 150 мкФ или 22 мкф. При шунтировании вывода регулирования ADJ, для улучшения подавления пульсаций требуется увеличить емкость конденсатора на выходе. Алюминиевый конденсатор емкостью 150 мкФ, или танталовый конденсатор емкостью 22 мкф подходит для всех случаев шунтирования вывода ADJ. Без шунтирования вывода ADJ можно использовать конденсаторы меньшей емкости с такими же хорошими результатами. В таблице ниже показано, какие приблизительно необходимы конденсаторы, чтобы гарантировать стабильность. Рекомендуемые значения емкостей конденсаторов 
Обычно, на выходе многих стабилизаторов используются конденсаторы величиной порядка 100 мкФ, чтобы гарантировать хорошую переходную характеристику при больших изменениях тока нагрузки. Емкость конденсатора на выходе может быть увеличена беспредельно, и при больших значениях улучшаются стабильность и переходная характеристика стабилизаторов серии LT1083. Другая проблема, которая может возникать в монолитных интегральных стабилизаторах - генерация, связанная с работой схемы ограничения выходного тока. Это может происходить, потому что, при ограничении выходного тока, схема защиты от выхода из области безопасной работы создает на выходе отрицательный импеданс. Схема защиты от выхода из области безопасной работы уменьшает ограничение выходного тока, так как увеличивается напряжение вход-выход. Это эквивалентно наличию отрицательного сопротивления, так как увеличение напряжения вызывает уменьшение тока. Наличие отрицательного сопротивления во время действия схемы ограничения выходного тока не является уникальным свойством серии LT1083, оно присутствует у всех мощных интегральных стабилизаторов. Величина отрицательного сопротивления - функция того, как быстро сворачивается выходной ток и как увеличивается напряжение вход/выход. Это отрицательное сопротивление может взаимодействовать с емкостями или индуктивностями на входе, вызывая генерацию во время действия схемы ограничения выходного тока, В зависимости от значения последовательного сопротивления, полная схема источника питания может оказаться нестабильной. Эта проблема схемотехники не обязательно легко разрешима; однако она не вызывает никаких проблем связанных с работой микросхемы стабилизатора и обычно игнорируется. ЗАЩИТНЫЕ ДИОДЫ При нормальной работе, приборы серии LT1083 не нуждаются ни в каких защитных диодах. Более старые регулируемые стабилизаторы требуют защитных диодов включенных между выводом регулирования и выходом и между выходом и входом, чтобы предотвратить разрушение. Внутренние токи через вывод регулирования LT1083 ограничены внутренними резисторами. Поэтому, даже с конденсаторами на выводе регулирования, для гарантии безопасности устройства во время короткого замыкания защитные диоды не нужны. Рис. 29. Схема включения защитного диода D1 1N4002 1 (необязателен) LTt083 Cadj 10.0 SU2AP01 - I Т -О Vout Соит 150.0 Диоды между входом и выходом обычно не требуются. Внутренний диод между выводами входа и выхода в приборах серии LT1083 может выдержать в течении микросекунды токи от 50 до 100 А, Даже с большими емкостями на выходе, очень трудно получить такие значения токов при нормальной работе. Только при высоких значениях емкости конденсатора на выходе, типа 1000...5000 мкф и при мгновенном закорачивании входа на землю, могут произойти повреждения. Применение схемы автоматического шунтирования на входе LT1083 может вызывать большие токи, и тогда рекоме1 дуется включать диод между выходом и входом. Нормальные циклы работы источника питания или даже подключения и отключения от работающей системы не будут производить ток, достаточно большой, чтобы вызвать какое-нибудь повреждение. Цепь регулировки можно питать от напряжения ±25 В относительно выхода без какой-нибудь деградации устройства. Конечно, как и в любом интегральном стабилизаторе, превышение максимальной разности напряжений вход-выход разрушает внутренний транзистор, и ни одна из схем защиты не предотвратит этого. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСЛЕ ПЕРЕГРУЗКИ Подобно любому из интегральных стабилизаторов, микросхема LT1083 имеет защиту от выхода из области безопасной работы. Схема защиты от выхода из области безопасной работы уменьшает ограничение тока, поскольку напряжение вход-выход увеличивается и сохраняет мощный транзистор внутри области безопасной работы при всех значениях напряжения вход/выход. В приборе LT1083 защита разработана так, чтобы обеспечить некоторый выходной ток при всех значениях напряжения вход-выход до поломки устройства. При включении питания, поскольку входное напряжение растет, выходное напряжение следует за входным, позволяя запустить стабилизатор с очень большими нагрузками. Во время запуска, хотя выходное напряжение повышается, разность напряжений вход-выход остается маленькой, позволяя стабилизатору пропускать большие выходные токи. При высоких входных напряжениях, появляется проблема заключенная в том, что прекращение короткого замыкания на выходе не вызывает появления выходного напряжения. Более старые стабилизаторы, типа серии 78хх, также обнаруживают такое свойство, так что это не уникально для LT1083. Проблема наступает при большой нагрузке, когда входное напряжение велико, а выходное напряжение мало, в момент после прекращения короткого замыкания на выходе. Линия нагрузки при зтом может пересекать кривую выходного тока в двух точках. Если зто случится, получатся две устойчивых рабочих точки для стабилизатора. В таких случаях, напряжение на входе источника питания должно быть снижено до ноля и поднято снова, чтобы получить нормальное значение выходного напряжения. Рис. 30. Основная схема включения регулируемого стабилизатора LT1083 Iadj 50 мкА Vout = Vref (l+ ~) + IadjR2 Vref t -О Vqut ПОДАВЛЕНИЕ НЕСТАБИЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ Типичные зависимости для коэффициента подавления нестабильности напряжения питания (пульсаций) отражают состояние для зашунтированного вывода регулирования ADJ. Эти кривые будут истинны для всех значений выходного напряжения. Для надежного шунтирования, и подавления пульсаций, приближающегося к поквзанным значениям, импеданс конденсатора на выводе ADJ, на частоте пульсации должен равняться значению R1, (обычно 100... 120 Ом). Требуемая величина емкости - функция частоты пульсации входа. При частоте пульсаций 120 Гц емкость конденсатора должна быть 13 мкф, если R1 = 100 Ом. При 10 кГц необходимо только 0.16 мкф. Для схем без шунтирующего конденсатора, коэффициент подавления нестабильности напряжения питания будет функцией выходного напряжения. Пульсации на выходе увеличиваются как отношение выходного напряжения к опорному напряжению [Vqut/Vref)- Например, при выходном Vqut = 5 В и \/ref= 1-25 В, и пульсация на выходе увеличивается без шунтирующего конденсатора в 4 раза (отношение равно 5/1.25). Козффициент подавления нестабильности напряжения питания будет уменьшаться на 12 дБ от значения, показанного на типовой кривой. ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ Микросхема LT1083 выдает опорное напряжение 1.25 В приложенное между выходом и выводом ADJ (См. Рис. 31). Резистор R1, помещенный между зтими двумя выводами, позволяет постоянному току, который течет через R1 и через R2, устанавливать выходное напряжение. Обычно зтот ток - указанный минимальный ток нагрузки равный 10 мА. Так как величина Iaqj очень мала и постоянна, по сравнению с током через R1, она вызывает небольшую ошибку и обычно игнорируется. НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ПОТОКУ Из-за того, что микросхема LT1083 - трехвыводное устройство, невозможно обеспечить истинную стабилизацию на удаленной нагрузке. Нестабильность по току будет увеличена сопротивлением провода, соединяющего стабилизатор и нагрузку. Данные в спецификациях для нестабильности по току измеряются на выводах корпуса. Хотя зто может быть не очевидно сразу, лучшее значение нестабильности по току получается, когда верхний резистор делителя, (R1), не связан непосредственно с нагрузкой. Это иллюстрируется на Рис. 31. Если бы R1 был связан с нафузкой, зффективное сопротивление между стабилизатором и нагрузкой было бы: ]Я2 + Я11 Я1 где Яр зто паразитное сопротивление линии. При подключении, показанном на Рис. 31, отношение сопротивлений делителя не надо умножать на Яр. Величина Яр равна приблизительно 0.004 Ом на фут(0.013 Омхм), при использовании провода #16 (1.29 мм). Это приводит к падению 4 мВ/фут (13 мВ/м) при токе нагрузки 1 А, так что важно делать положительный выход стабилизатора как можно короче и использовать толстый провод или широкую дорожку на печатной плате. Рис. 31. Схема включения для уменьшения нестабильности по току LT1083 (паразитное сопротивление Rp проводов) □-SV- R1 подсоединяется R1 у корпуса ИС 120 R2 120 R2 подсоединяется к нагрузке виглроз ТЕПЛОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ Серия стабилизаторов LT1083 имеет внутреннюю схему тепловой защиты, сконструированную, чтобы защищать устройство в условиях перегрузки. Однако, при нормальной работе на непрерывную нагрузку, не должны превышаться максимальные значения температуры кристалла. Необходимо тщательно рассмотреть все источники теплового сопротивления от кристалла до окружающей среды. Это включает в себя: тепловое сопротивление кристалл-корпус, корпус-радиатор, и тепловое сопротивление радиатора непосредственно. Новые спецификации теплового сопротивления приведены, чтобы более точно отразить температуру устройства и гарантировать безопасные рабочие температуры. В таблице на стр. 130 указано отдельно тепловое сопротивление и максимальная температура кристалла для управляющей схемы и для регулирующего транзистора. Спецификации предыдущих стабилизаторов, с единственным значением теплового сопротивления кристалл-кор- пус, использовали среднее чирло из двух величин, приводимых здесь и поэтому могли бы иметь чрезмерные температуры кристалла при некоторых условиях окружающей среды и теплового сопротивления радиатора. Чтобы избежать этого, вычисления должны быть сделаны для обоих тепловых сопротивлений. Тепловое сопротивление кристалл-корпус определяется от кристалла микросхемы до нижней поверхности корпуса. Это - путь самого низкого сопротивления для потока тепла. Требуется хороший монтаж, чтобы гарантировать максимально возможный тепловой поток от этой области корпуса к радиатору. Настоятельно рекомендуется применение теплопроводной пасты между корпусом и радиатором. Если корпус устройства должен быть злектрически изолирован, может быть использована теплопроводная прокладка, необходимо только учесть добавочный вклад в тепловое сопротивление. Заметим, что металлические части корпуса всех устройств в этой серии электрически связаны с выходом. Например, при использовании прибора LT1083CK (корпус ТО-3, коммерческий температурный диапазон) можно предположить: Максимальны неизменные значения 1/,л/ = 9В.1/шг=5В, W = 6[A], r = 75*C,0 s= 1 ГС/Вт], Oc-HS= 0.2 [-С/Вт] для корпуса с К-суффиксом и теплопроводной пастой. Рассеивание мощности при зтих условиях равно: PD = (V -VouT)IouT = 24r [Вт] Температура кристалла будет равна: Tj--Ta + Pd [Qhs +Qc-hs+ Qjc) Для управляющей схемы: Tj = 75*С + 24 [Вт] (1 [-С/Вт] + 0.2 [С/Вт] + 0.6 [С/Вт]) = = 118 [-С] 118С < 125С = Tj (max) (Управляющая схема. К-суффикс) Для регулирующего транзистора: rj = 75*С + 24 [Вт] (Г [С/Вт] +0.2 [С/Вт] + 1.6 [С/Вт]) = = 142 [С] 142*С < 150*С = rj(max) (Регулирующий транзистор, К-суффикс) В обоих случаях температура кристалла ниже максимальных значений для соответствующих частей схемы, что обеспечивает надежную работу.  СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ Рис. 32. Типовая схема включения V,n2:6.5Bc>  :io.o д. к О обеспечивает стабильность. О 5В, 7.5А 10.0 (танталовый) 1 1 SI42M01 интегральные микросхемы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [39] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||