Схемы шим регуляторов

Пошаговая сборка аналоговой схемы

Построение цепи начинаем с установки перемычек на микросхему. Используя паяльник, замыкаем между собой следующие контакты таймера: 2 и 6, 4 и 8.

Дальше, руководствуясь направлением движения электронов, распаиваем на переменном резисторе «плечи» диодного моста (проход тока в одну сторону). Номиналы диодов подобраны из имеющихся в наличие, недорогих. Можно заменить их любыми другими – это практически не повлияет на работу схемы.

Во избежание короткого замыкания и перегорания микросхемы при выкручивании переменного резистора в крайнее положение, ставим по питанию шунтирующее сопротивление в 1 кОм (контакты 7-8).

Поскольку NE555 выступает в роли генератора пилы, для получения схемы с заданной частотой, длительностью импульса и паузой, осталось подобрать резистор и конденсатор. Неслышных 18 кГц нам даст конденсатор 4,7 нФ, но такое малое значение емкости вызовет перекос плеч при работе микросхемы. Ставим оптимальную в 0,1 мкФ (контакты 1-2).

Избежать противного «пищания» схемы и подтянуть выход к высокому уровню можно чем-то низкоомным, например резистором 47-51 Ом.

Осталось подключить питание и нагрузку. Схема рассчитана на входное напряжение бортовой сети автомобиля 12V постоянного тока, но для наглядной демонстрации вполне запустится и от 9V батареи. Подключаем ее на вход микросхемы, соблюдая полярность (плюс на 8 ножку, минус на 1 ножку).

Осталось разобраться с нагрузкой. Как видно из графика, при понижении переменным резистором выходного напряжения до 6V пила на выходе (ножки 1-3) сохранилась, то есть NE555 в данной схеме и генератор пилы и компаратор одновременно. Ваш таймер работает в а-стабильном режиме и имеет коэффициент заполнения меньше 50%.

Модуль выдерживает 6-9 А проходного постоянного тока, так что при минимальных потерях можно подключить к нему как светодиодную полосу в автомобиле, так и маломощный двигатель, который и дым развеет и лицо в жару обдует. Примерно так:

Или так:

Сделай сам лабораторный импульсный блок питания. Часть 3. ЛБП на таймерах 555

Таймеры так же заслуживают внимания в деле строительства лабораторных источников питания. Обладая универсальностью, хорошими нагрузочными свойствами и работая в достаточно широком диапазоне частот, таймеры, как нельзя лучше подходят для создания простых импульсных ЛБП. Отсюда, видимо, и любовь создателей наиболее популярных серий ШИ-регуляторов к «таймерным» задающим генераторам, ведь, как известно, времязадающая часть серии 38ХХ и многих семейств прочих производителей, включая легендарный Viper, выполнена именно на таком генераторе.

В отличии от своих более специфичных собратьев по «импульсно-силовому» цеху, знаменитый таймер 555 (КР1006ВИ — в отечественной номенклатуре) менее привередлив к условиям запуска, работая в диапазоне напряжений 3-18В, и не менее универсален, что позволяет на базе этой простой микросхемы создать самодостаточное «ядро» управления импульсным ЛБП с ничуть не худшими параметрами, чем на специализированных микросхемах.

Схема 6

На схеме 6 приведен несложный вариант импульсно-линейного концепта на таймере 555. Как видно, в схеме использованы практически все те же самые ключевые узлы и цепи регулировки, поэтому отдельно и вновь описывать их не имеет особого смысла.

Схема включения таймера так же не имеет секретов. Обращу внимание лишь на то, как организовано регулирование выходного напряжения. Выводы 5 и 6 таймера являются разнопролярными входами дифференциального каскада встроенного компаратора. На прямом входе (вывод 6) компаратора при помощи R3, C4 и разрядного транзистора, встроенного в таймер, формируется треугольное напряжение, уровень которого сравнивается с напряжением на инверсном входе компаратора (вывод 5).

Чем ниже уровень напряжения на инверсном входе (которое первоначально образовано встроенным делителем напряжения), тем ранее во времени происходит опрокидывание выхода (вывод 3) таймера в «0», тем короче выходной положительный импульс, тем меньшее время силовой ключ VT3 находится в открытом состоянии, насыщая контур L1-C6, тем меньше выходное напряжение ЛБП. Увеличивая напряжение на выводе 5, получаем обратную картину. В данном случае, применительно к схеме 6 и 7, управление напряжением на выводе 5 таймера осуществляется оптроном IC1. При достижении на входе/выходе DA2 некоторого падения напряжения (2,9-3,3В приблизительно, зависит от типа оптрона, резистора R5), светодиод оптрона зажигается, провоцируя отпирание собственного транзистора, который, в свою очередь, обесточивает инверсный вход встроенного компаратора таймера. Выход таймера опрокидывается в «0», запирая силовой ключ VT3 (запирая драйвер VT1 в схеме 7).

Замечания по схеме. Для нормального функционирования данного ЛБП, ключ которого выполнен на мощном полевом транзисторе, не стоит пренебрегать наличием стабилизатора на VT1, т.к. в противном случае, качество управляющих импульсов может быть ухудшено из-за относительно больших импульсных токов в момент заряда затвора ПТ. Это замечание справедливо и для других схем (предыдущих и последующих, где этот стабилизатор «прописан»), описанных в данной статье.

Схема 7

Схема 7 является прототипом схемы 1 и ничего нового сказать о макете ЛБП, показанном на схеме 7, я не могу. Испытывался этот вариант при тех же входных напряжениях, способен обеспечить те же выходные параметры (в условиях, ограниченных макетной сборкой), что и прототип, построенный на семействе микросхем 38ХХ.

Схема 8

Простейший вариант импульсного ЛБП с применением таймера изображен на схеме 8. Никаких особенностей, если не считать, что в качестве элемента, следящего за напряжением в средней точке делителя P1-R8, применен маломощный полевой транзистор КП501А, который справляется со многими задачами в приведенных схемах лучше своих биполярных собратьев. Он же гораздо дешевле своих зарубежных прототипов.

Осциллограммы

На осциллограммах 1-4 показаны ШИ и релейные режимы в зависимости от регулировок выходного напряжения при практически нулевой нагрузке. Видно, что при смещении диапазона регулировки в сторону низких напряжений, ШИ-регулирование сочетается с релейным. Такой режим характерен для всех приведенных в статье схем.Осциллограмма 1Осциллограмма 2Осциллограмма 3Осциллограмма 4

Фотки

На Рис1, 2 показан участок макетки, на которой отрабатывались схемы ЛБП. Несмотря на несвойственный для силовых импульсных устройств монтаж, монтируемые схемы выдавали заявленные результаты.

Продолжение следует!

Константин (riswel)

Россия, г. Калининград

C детства — музыка и электро/радио-техника. Перепаял множество схем самых различных по разным поводам и просто, — для интереса, — и своих, и чужих.

За 18 лет работы в Северо-Западном Телекоме изготовил много различных стендов для проверки различного ремонтируемого оборудования. Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов.

Более 30-ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.ч. — электропитающего. С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой.

Почему я здесь? Да потому, что здесь все — такие же, как я. Здесь много для меня интересного, поскольку я не силен в аудио-технике, а хотелось бы иметь больший опыт именно в этом направлении.

ШИМ стабилизатор напряжения

Источники питания

Вашему вниманию представлена схема ШИМ стабилизатора напряжения, собранная на основе таймера NE 555 (отечественный аналог КР1006ВИ1).

Рис. 1 Схема ШИМ стабилизатора напряжения

Принципиальная схема стабилизатора приведена на рис.1.Генератор на DA1 (NE 555), аналогичный описанному в , работает по фазо-импульсному принципу, т.к. ширина импульса остается неизменной и равной сотням микросекунд, а изменяется только расстояние между двумя импульсами (фаза). В связи с малым потребляемым током микросхемы (5…10 мА), я почти в 5 раз увеличил сопротивление R4, что облегчило его тепловой режим. Ключевой каскад на VT2, VT1 собран по схеме “общий эмиттер — общий коллектор”, что свело до минимума падение напряжения на VT1. В усилителе мощности применено всего 2 транзистора, т.к. высокий выходной ток микросхемы (согласно равный 200 мА) позволяет непосредственно управлять мощными транзисторами без эмиттерного повторителя. Резистор R5 необходим для исключения сквозного тока через переходы эмиттер-база VT1 и коллектор-

Рис.2

эмиттер VT2, которые у открытых транзисторов включены как два диода. Из-за сравнительно малого быстродействия данной схемы пришлось понизить частоту генератора (увеличив емкость С1). Входное напряжение должно быть максимально возможным, но не превышать 40…50 В. Сопротивление резистора R8 можно вычислить по формуле

Так, если входное напряжение равно 40 В, а на выходе оно должно изменяться в пределах 0…25 В, то сопротивление R8 примерно равно 6 кОм. Наиболее существенный недостаток импульсных стабилизаторов по сравнению с линейными заключается в том, что из-за импульсного режима работы на выходе наблюдается высокий коэффициент пульсаций (“свист”), уничтожить который очень трудно. Можно посоветовать последовательно с фильтром L1-C3 включить еще один аналогичный фильтр.

Наиболее существенное преимущество данной схемы — высокий КПД, и при токе нагрузки до 200 мА радиатор на VT1 не нужен. Чертеж печатной платы стабилизатора приведен на рис.2. Плата с помощью припаянного к ней транзистора VT1 крепится к радиатору, однако ее можно прикрепить к шасси и отдельно от транзистора. Длина соединяющих проводов в этом случае не должна превышать 10…15 см. Резистор R7

— импортный, переменный, вместо него можно использовать подстроечный или переменный, который располагается вне платы. Длина проводов в этом случае не критична. Дроссель L1 намотан на кольце с внешним диаметром 10…15 мм проводом d=0,6…0,8 мм до заполнения, дроссель дополнительного фильтра — тем же проводом на катушке от трансформатора, число витков должно быть максимальным. Транзистор VT2 — любой средней мощности (КТ602, КТ817Б…Г).Конденсатор С1 —лучше пленочный (с малой утечкой). Дроссель L1 желательно залить парафином, т.к. он довольно громко “свистит”.

А.КОЛДУНОВ

Читайте также: Импульсный стабилизатор напряжения

Литература

1. Граф Р. Электронные схемы. 1300 примеров. — М.: Мир, 1989, С.375.

2. Дудник Ю. ИМС аналоговых таймеров AS 555N, AS 556N. — РЛ, 1998, N1, С.40.

Регуляторы постоянного напряжения на таймере 555

Схемы источников питания

материалы в категории

Две простенькие схемы регуляторов постоянного напряжения на основе ШИМ-контроллеров.

В первой схеме применена микросхема MC34063A или MC33063A

Во второй схеме применен распространенная микросхема-таймер NE555 ( отечественный аналог КР1006ВИ1).

Обе схемы содержат микросхемы с большим выходным током, что позволяет использовать практически любые полевые транзисторы с любой паразитной ёмкостью затвора. При токе нагрузки до 0,1А нагрузку можно включать непосредственно на выходы микросхем, не используя полевые транзисторы.

Для полного открытия канала силового полевого транзистора на его затворе должно быть напряжение не менее 12 … 15 В, поэтому напряжение питания всех ранее рассмотренных схем не должно быть меньше 12 … 15 В. Если требуется регулировать меньшее напряжение, например 0 … 6 В для регулировки яркости переносных фонарей, вместо полевых транзисторов можно использовать биполярные NPN транзисторы, предназначенные для работы в ключевых схемах и имеющие очень малое падение напряжения в открытом состоянии.

При токах нагрузки до 1А хорошо подходит транзистор КТ630А, а при больших токах ( до 10А, 30В) просто идеален КТ863А, В. В цепь базы транзисторов необходимо включить токоограничительный резистор сопротивлением 150 … 510 Ом. Все схемы , описанные в разделе, позволяют регулировать напряжение значительно большее 12 В. Для этого требуется обеспечить напряжение 12 … 15 В для питания ШИМ схемы регулирования, а полевой транзистор выбрать соответственно требуемому напряжению и току нагрузки.

Автор Кравцов В.Н. http://kravitnik.narod.ru/Обсудить на форуме

Похожий материал: Схема для регулировки яркости фар

cxema.org — Мощный шокер на 555 таймере

Мощный шокер на 555 таймере

Шокер состоит из обратноходового импульсного преобразователя, нагруженного на 4-х каскадный умножитель. Источником питания служат две аккумуляторные батареи Varta 6F22 9V, 250 mAh (Крона).

Преобразователь выполнен на микросхеме таймера NE555, нагруженной мощным полевым транзистором IRL3705. Частота преобразования 60кГц.

Трансформатор взят от старого импульсного блока питания.

Первичная обмотка — 12 витков провода диаметром 0,47мм. Вторичная – 800 витков провода диаметром 0,1мм. Через каждые 100 витков проложена изоляция несколькими слоями прозрачного скотча. В обмотку готового трансформатора капнул немного масла.

На выходе умножителя, в разрыв плюсового провода установлен дополнительный самодельный разрядник, выполненный из старого предохранителя. Разрядник позволяет работать шокеру, когда его штыри соприкасаются с голым телом пациента. Потребляемый схемой ток – 2А (потребляемая мощность – 36Вт).

Фонарик выполнен на трёх сверхярких светодиодах подключенных последовательно через гасящее сопротивление. Фонарик потребляет ток 25мА (0,45Вт). Шокер собран в самодельном корпусе, состоящем из 6 текстолитовых пластин склеенных эпоксидной смолой.

После сборки умножитель и высоковольтные выводы трансформатора залил парафином. Планировал установить 7 сверхярких светодиода, но крайние 4 сгорали, я их убрал.

40Вт лампочка горит больше чем в пол накала. 25Вт лампа горит ярче, чем от сети. Мощность шокера около 30Вт.

• < Назад
• Вперёд >

Простой ШИМ-регулятор на таймере NE555

Широтно-импульсной модуляция (ШИМ) ши­роко используется в самых разнообразных схе­мах от различных импульсных блоков питания (ИБП) до схем управления яркостью, контрастнос­тью, громкостью и другими параметрами телеви­зоров, мониторов и другой РЭА (радиоэлектрон­ной аппаратурой), а также для управления силой тока и мощностью потребления таких электриче­ских нагрузок, как лампы накаливания, электро­двигатели, светодиоды и нагревательные прибо­ры. Заметим также, что усилители, работающие в режиме класса О преобразуют усиливаемый ана­логовый сигнал в ШИМ-сигнал и после его усиле­ния производят обратное преобразование.В этой статье рассказано о том, что представ­ляет собой простейший ШИМ-регулятор на базе микросхемы таймера NE555, собрать который всего за 2-3 часа может даже новичок.

Хочу напомнить начинающим радиолюбите­лям, что представляет собой широтно-модулированный сигнал ШИМ (рис.1). ШИМ-сигнал — это импульсный сигнал, в котором длительность импульсов (длительность паузы и скважность тоже) определяется мгно­венным значением на­пряжения модулирую­щего сигнала или значе­нием управляющего на­пряжения (для ШИМ-регуляторов). Как правило, чем больше длительность, тем меньше пауза.

Рис. 1

ШИМ-сигналы формируются в, так называе­мых широтно-импульсных модуляторах. Замечу, что в некоторых устройствах, например, в ИБП, узлы, формирующие и использующие ШИМ-сигналы, называют ШИМ-контроллерами. Устройст­ва предназначенные для ручной регулировки мощности потребляемой нагрузкой, использую­щие ШИМ, называют ШИМ-регулятограми.

На практике можно встретить ШИМ-сигналы, частота которых неизменна, и такие, частота ко­торых «гуляет» в зависимости от длительности импульса. На рис.1 показаны ШИМ-сигналы, ча­стота и период повторения импульсов которых неизменны.

Сигнал ШИМ может быть преобразован в ана­логовый сигнал, а в импульсных блоках питания в стабильное постоянное напряжение, с помощью ИС или LС фильтра.

На рис. 1а изображен ШИМ-сигнал с малой скважностью (импульс большой длительности, а пауза — малой). Этот сигнал имеет постоянную составляющую, которая может быть определена на графике методом «равенства площадей» по­ложительной и отрицательной части периода. На графиках рис. 1 а, б она изображена горизонтальной пунктирной линией. В нижней части рис. 1а показано как будет выглядеть этот сигнал после фильтра. При хорошем сглаживании в идеале по­сле фильтра для такого ШИМ-сигнала будет фор­мироваться практически постоянное напряжение близкое по величине к постоянной составляю­щей исходного ШИМ-сигнала. На рис. 1а оно бу­дет достаточно велико.

На рис. 1б изображен ШИМ-сигнал с большой скважностью (импульс небольшой длительности, а пауза достаточно велика). Такой сигнал имеет небольшую постоянную составляющую. Это зна­чит, что после сглаживания получится небольшое по величине постоянное напряжение.

Методы получения ШИМ-сигналов весьма разнообразны. Один из них — это ШИМ на базе таймера NE555. Его используют, обычно, в ре­гуляторах мощности потребления осветитель­ных и нагревательных приборов, а также регу­ляторах скорости электродвигателей постоян­ного тока, например, в микродрели для сверле­ния плат.

На рис.2 приведена принципиальная схема ШИМ-регулятора для управления яркостью све­чения LED-светильника на 20-ти сверхярких све­тодиодах. Схема самого светильника размещена на этом рисунке справа.

Рис. 2

ШИМ-регулятор на микросхеме таймера DA1 NE555 представляет собой мультивибратор с разделёнными цепями заряда и разряда время- задающего конденсатора (емкости). Причем, ес­ли при регулировке потенциометром Р1 увеличи­вается длительность выходного импульса, то на такой же промежуток времени уменьшается дли­тельность паузы и наоборот.

Функциональное назначение основных деталей схемы

Назначение наиболее важных деталей «обвяз­ки» микросхемы DА1:

• С1, С2, С3 — конденсаторы времязадающий цепи (см. ниже);
• R1, R7, левая часть потенциометра Р1 — рези­сторы времязадающей цепи, задающие дли­тельность импульса;
• R1, R8, правая часть потенциометра Р1 — ре­зисторы времязадающей цепи, задающие длительность паузы между импульсами;
• VD1, VD2 — разделительные диоды времязадающих цепей для раздельного формирова­ния длительностей импульса и паузы;
• С4 — блокирует неиспользуемый вывод 5 (CON) таймера DA1 по переменному напря­жению («наводке»);
• R6 — подтягивающий резистор по входу сбро­са, вывод 4.

Частоту работы ШИМ-регулятора DA1 NE555 в этой схеме можно определить по формуле:

где С — емкость времязадающий цепи. Емкость времязадающий цепи переключается перемычками J1 и J2 и может быть равной:

• С3 = 1000 пф, если обе перемычки J1 и J2 от­ключены. В этом случае частота генератора ШИМ приблизительно равна 7,1 кГц.
• С3 + С1 = 3200 пФ, если перемычка J1 замкну­та, a J2 разомкнута. В этом случае частота ге­нератора ШИМ приблизительно равна 2,2 кГц.
• С2 + С1 = 11000 пФ, если перемычка J1 разомк­нута, a J2 замкнута. В этом случае частота гене­ратора ШИМ приблизительно равна 650 Гц.
• С3 + С2 + С1 = 13200 пф, если обе перемычки J1 и J2 замкнуты. В этом случае частота гене­ратора ШИМ приблизительно равна 540 Гц. Заметим, что от номинального сопротивления резистора R1 будут зависеть минимальная и мак­симальная скважности импульсов на выходе ШИМ.

Работа схемы

Работу схемы рис.2 будем рассматривать с момента, когда времязадающая емкость разря­жена, а внутренний транзисторный ключ микро­схемы, открытый коллектор которого выведен на вывод 7 (DIS) микросхемы, заперт, а на выходе 3 (QUT) будет низкий потенциал. При этом, время­задающая емкость (С3, С1, С2) будет заряжаться по цепи: плюс источника питания (верхний по схеме вывод разъема Х3) — R1 — разделительный диод VD1 — R7 — левая часть потенциометра Р1 — емкость времязадающий цепи — корпус.

Нарастающее напряжение с заряжающейся времязадающей емкости приложено ко входу порогового устройства выводу 6 (THR). Как только оно достигнет максимума (2/3 напряже­ния питания), на выходе 3 (QUT) напряжение возрастет скачком практически до напряжения питания. Кроме того, откроется внутренний транзисторный ключ микросхемы, который за­мыкает вывод 7 (DIS — discharge переводится как разряд) на корпус. Емкость времязадающий це­пи начинает разряжаться через: правую часть потенциометра Р1 — R8 — DA11 — VD2 — выводы 7 (DIS) и 1 (GND) DA1.

Когда времязадающая емкость разрядится до напряжения равного 1/3 напряжения питания, на выводе 3 (QUT) появится высокий потенциал, а внутренний транзисторный ключ микросхемы закроется, отключив вывод 7 (DIS) от корпуса. На­чинается заряд емкости времязадающей цепи. Процесс повторяется вновь.

Импульсный сигнал с вывода 3 (QUT) DA1 че­рез делитель напряжения R2, R4 поступает на транзисторный ключ VT1, который обеспечивает включение и выключение нагрузки (в данном слу­чае светодиодного светильника.

Выходной ключ необходим для подключения ШИМ-регулятору относительно мощных нагру­зок, т.к. таймер NE555 может обеспечить выход­ного тока не более 200 мА. Для оптимальной ра­боты таймера без перегрева, его максимальное значение следует ограничить величиной 100 мА, что можно осуществить изменением (увеличени­ем) номинала резистора R2.

В качестве транзисторного ключа VT1, в зави­симости от мощности (тока потребления) подключаемой на­грузки и величины напряжения пита­ния, можно ис­пользовать обыч­ные биполярные n-p-n транзисто­ры: BD135, TIP41, 2SD882, 2N3055 или аналогичные им, а также составные n-p-n транзисторы (транзисторы Дарлингтона): TIP122, BD681, BDW93 и т.п. VT1 устанавливается на теплоотвод.

Предохранители F1 и F2 выбирают исходя из силы тока потребления нагрузкой. Они должны быть рассчитаны на ток, который приблизитель­но в три раза больше тока нагрузки. Предохрани­тели защищают транзистор и источник питания от перегрузки, хотя вполне допустимо один из них и даже оба из схемы исключить.

Диоды D5, D6 и D7, работая как стабисторы, ог­раничивают напряжение на базе VT1. При исполь­зовании обычных биполярных транзисторов ис­пользуются два последовательно включенных ди­ода, а в случае применения составного транзисто­ра — три. Резистор ООС R5 также защищает VT1 от перегрузки, ограничивая его коллекторный ток.

Как указывалось ранние, вместо светодиодно­го светильника к выходу ШИМ-регулятора можно подключать минидрель для сверления плат. На хо­лостом ходу сопротивление ее электродвигателя имеет ярко выраженную индуктивную составляю­щую. Сопротивление индуктивного характера имеют также реле, тяговые электромагниты и т.п. Для защиты транзистора от бросков ЭДС самоин­дукции при включении нагрузки индуктивного ха­рактера установлен снабберный (демпферный) диод VD4. Для подобных и активных нагрузок удо­бен светодиодный индикатор HL1 (с балластным резистором R3). Его яркость свечения пропорци­ональна току (мощности) в нагрузке.

Авторы: Петр Петров, г. София (Болгария), Игорь Безверхний, г. Киев (Украина)
Источник: Радиоаматор №10/2017

ПРОЕКТ №33: Простые конструкции на MOSFET-транзисторах

• 1. Регулятор напряжения
• 2. Симметричный мультивибратор
• 3. Стабилизатор напряжения
• 4. Усилитель НЧ

Возникла идея выполнить несколько опытов по реализации простых конструкций на MOSFET-транзисторах с индуцированным каналом N-типа. Попробую. Возможно, что-то станет основой для будущих проектов моих студентов.
1. Регулятор напряжения
на биполярном транзисторе:
или

и на MOSFETe:
Схемы, как видим, практически, одинаковые.

На вход регулятора подано напряжение:

Напряжение на выходе (R в нижнем положении):

Напряжение на выходе (R в верхнем положении):
Разница между Uвх и Uвых равна падению напряжения на транзисторе:
12,95 – 11,41 =1,54 В.
Как видно, Uвых плавно меняется от 0 до 11,41 В, но его увеличение начинается не с крайнего нижнего положения движка R, а после поворота на некоторый угол (≈ 880 Ом), т.е. когда напряжение на затворе достигнет величины, необходимой для создания (индуцирования) канала проводимости – отпирания транзистора.
Угол поворота есть, но на выходе 0 В:

Угол поворота движка резистора несколько увеличился, увеличилось напряжение на затворе, начинается рост Uвых:

Средний угол поворота:

Максимальный угол поворота:
Регулятор работает вполне нормально. Правда, никакого выигрыша по сравнению с регулятором на биполярном транзисторе, не получится. Закон Ома никто не отменил и на кривой кобыле не объехал. Закон Джоуля-Ленца – аналогично. Поэтому нагрев будет тем больше, чем больше разница между Uвх и Uвых, и чем больше ток. Величина тока зависит от мощности трансформатора и параметров вторичной обмотки. Короче: детка за репку, бабка за детку и далее по тексту (в том смысле, что одно цепляется за друное).
2. Симметричный мультивибратор
Когда-то я посвятил небольшой цикл мультивибратору на биполярных транзисторах (см. «Мультивибратор» в разделе РАДИОбиблиотека). Напомню стандартную схему симметричного мультивибратора:

Там же приводится пример мультивибратора на ПОЛЕВЫХ транзисторах:
ВНИМАНИЕ! В данном случае НЕТ ПРЯМОЙ ЗАМЕНЫ биполярных транзисторов полевыми. Частотозадающие цепочки и нагрузка ВКЛЮЧАЮТСЯ ИНАЧЕ!
Далее цитата:
В данном мультивибраторе использованы отечественные полевые n-канальные транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом. Внутри корпуса между выводами затвора и истока стоит защитный стабилитрон, который защищает транзистор при неумелом обращении. Конечно, не на 100%.
Частота переключения мультивибратора 2 Гц. Она задаётся, как обычно, С1, С2, R1, R2. Нагрузка — лампы накаливания EL1, EL2.
Резисторы, включенные между стоком и затвором транзисторов, обеспечивают «мягкий» пуск мультивибратора, но, одновременно, несколько «затягивают» выключение транзисторов.
Вместо ламп накаливания нагрузкой в цепях стоков могут служить светодиоды с дополнительными резисторами или телефоны типа ТК-47. В этом случае, разумеется, мультивибратор должен работать в области звуковых частот. Если используется один капсюль, то в цепь стока другого транзистора надо включить резистор сопротивлением 100-200 Ом.
Резисторы R1 и R2 можно составить из нескольких, соединённых последовательно, или, если таковых не найдётся, использовать конденсаторы большей ёмкости.
Конденсаторы могут быть неполярные керамические, либо плёночные, например, серий КМ-5, КМ-6, К73-17. Лампы накаливания на напряжение 6В и ток до 100 мА. Вместо транзисторов указанной серии, которые рассчитаны на постоянный ток до 180 мА, можно применить более мощные ключи КР1064КТ1 или КР1014КТ1. В случае использования более мощной нагрузки, например, автомобильных ламп, следует применить другие транзисторы, например, КП744Г, рассчитанные на ток до 9А. В этом случае между затвором и истоком следует установить защитные стабилитроны на напряжение 8-10В (катодом — к затвору) — КС191Ж или аналогичные. При больших токах стока транзисторы придётся установить на теплоотводы.
Налаживание мультивибратора сводится к подбору конденсаторов для получения желаемой частоты. Для работы на звуковых частотах ёмкости должны быть в пределах 300-600 пФ. Если же оставить конденсаторы указанной на схеме ёмкости, то сопротивление резисторов придётся значительно уменьшить, вплоть до 40-50 кОм.
При использовании мультивибратора в качестве узла в разрабатываемой конструкции, между проводами питания следует включить блокировочный конденсатор 0,1-100 мкФ.
Мультивибратор работоспособен при напряжении питания 3-10В (с соответствующей нагрузкой).
Конец цитаты.
У меня нет отечественных полевых КП501А, в которых имеется встроенный стабилитрон между Истоком и Затвором. Да и нагрузкой моего мультивибратора будут автомобильные лампы.
В следующей схеме применены буржуйские МДП-транзисторы:

При указанных номиналах С и R частота мультивибратора около 1 Гц. При использовании переменных резисторов (нужен ОДИН сдвоенный!) частота регулируется в широких пределах. Если лампы заменить динамиками, а ёмкости С1 и С2 уменьшить в десятки раз, то можно получить колебания звуковой частоты.
Стабилитроны (любые на 8-10 В) служат для предотвращения пробоя транзисторов.
Если нужна только одна нагрузка, то лампу EL1, например, нужно заменить резистором на 100-500 Ом.
Транзисторы – любые аналогичные. При мощной нагрузке их надо ставить на радиаторы.
Я применю МОП-транзисторы FS10UM-5:
.
Тип транзистора: MOSFET с индуцированным каналом N-типа
Максимальная рассеиваемая мощность (Pd): 90 W
Предельно допустимое напряжение сток-исток (Uds): 250 V
Предельно допустимое напряжение затвор-исток (Ugs): 30 V
Максимально допустимый постоянный ток стока (Id): 10 A
Сопротивление сток-исток открытого транзистора (Rds): 0.4 Ohm
Тип корпуса: TO-220
Как видно из фрагмента Datasheet’а, этот транзистор не имеет встроенного стабилитрона.

Мои детальки: лампочки 12В х 5Вт, конденсаторы 1мкФ, резисторы 820к, стабилитроны Д814В:

Мультивибратор спаян «IN STEREO»:

Подал напряжение непосредственно с диодного моста – загорелась EL1 и всё. Никаких пульсаций. Схема спаяна верно, обрывов, замыканий нет, все детали исправны. В чём дело? Я даже хотел заменить FS10UM-5 на К1808 и отсоединил радиаторы, но возникли мысли: 1) ежели сгладить пульсации после моста? 2) так ли уж нужны стабилитроны при напряжении питания около ±14В?
Я удалил стабилитроны и подключил параллельно ± диодного моста электролит 1000мк Х 40В:

Включил трансформатор в сеть и мультивибратор тут же заработал:

Пульсации действительно происходят с частотой ≈1 Гц.
Чтобы прояснить ситуацию, решил вернуть стабилитроны на место и тут обнаружил, что один из них был Д818В (это хорошо видно на 2-м фото), а у них, по сравнению с Д814В, анод и катод – наоборот. Надо быть внимательнее! Я впаял ОБА стабилитрона Д814Б:

Без сглаживающего конденсатора в момент включения может быть:
или
т.е. один транзистор открывается, и лампа EL2 светится ярко, а второй – частично, нить накала EL1 еле тлеет; или наоборот, это уж как повезёт.
Но мультивибратор НЕ ЗАПУСКАЕТСЯ.
Вывод: питать мультивибратор на MOSFET’ах надо от батареек, аккумуляторов или от блока питания с простейшим сглаживающим фильтром.
И тут я подумал: а может и на биролярных будет то же самое?! Но проверять не стал.
К сожалению, я не нашёл у себя сдвоенного переменника даже на 100 кОм, поэтому оперативно порегулировать частоту не получилось. Но цель опыта достигнута: мультивибратор на MOSFET’ах с индуцированным каналом N-типа РАБОТАЕТ.
Кстати, 40-минутное «моргание» лампочек никак не сказалось на температуре транзисторов, хотя они без радиаторов. Значит 5 Вт для этих транзисторов – мелочь.
И ещё одно. Я не применял никаких особых мер при пайке полевых транзисторов, но, не смотря на это, ни один из них статикой пробит не был.
3. Стабилизатор напряжения
Сначала процитирую источник, слегка подкорректировав текст (ПТ – полевой транзистор, БП – блок питания).
Начало цитаты:
В литературе неоднократно описывались различные схемы стабилизаторов к БП. В этой статье автор приводит описание аналогового стабилизатора напряжения для БП повышенной мощности. В схеме стабилизатора напряжения удалось значительно улучшить параметры, применив в качестве силового элемента мощный переключающий ПТ.
В основном, при построении сильноточных стабилизаторов напряжения, радиолюбители используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключающий ПТ, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор. Схема одного из вариантов такого стабилизатора:
В нём применен мощный ПТ IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечивает ток до 30А при температуре корпуса до 100°С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5…3 В. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт. Микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431) управляет ПТ. Работает стабилизатор следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13 В (эффективное значение). Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе С1 большой емкости (обычно несколько десятков тысяч мкФ) выделяется постоянное напряжение около 16 В.
Оно поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор. Часть выходного напряжения через делитель R2R3 подается на вход микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления «ву» микросхемы DA1 не достигнет порогового – около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе мощного транзистора, т. е. частично закрывая его, и устройство входит в режим стабилизации. Конденсатор СЗ ускоряет выход стабилизатора на рабочий режим. Значение выходного напряжения можно установить в пределах от 2,5 до 30 В подбором резистора R2, значение которого может изменяться в широких пределах. Конденсаторы С1, С2 и С4 обеспечивают устойчивую работу стабилизатора.
Для описанного варианта стабилизатора минимальное падение напряжения на регулирующем мощном транзисторе VT1 составляет 2,5…3 В, хотя потенциально этот транзистор может работать при напряжении сток-исток, близком к нулю. Обусловлен данный недостаток тем, что управляющее напряжение на затвор поступает из цепи стока, поэтому при меньшем значении падения напряжения на нём транзистор открываться не будет, ведь на затворе открытого транзистора должно быть положительное напряжение относительно истока.
Чтобы уменьшить падение напряжения на регулирующем транзисторе, цепь его затвора целесообразно питать от отдельного выпрямителя с напряжением на 5… 7 В больше, чем выходное напряжение стабилизатора. Если нет возможности сделать дополнительный выпрямитель, то в устройство можно ввести дополнительный диод и конденсатор:

Эффект от такой простой доработки может быть большим. Дело в том, что напряжение, поступающее на сток транзистора, является пульсирующим, имеет значительную переменную составляющую, которая увеличивается при увеличении потребляемого тока. Благодаря диоду VD2 и конденсатору С5 напряжение на затворе будет примерно равно пиковому значению пульсирующего, т.е. может быть на несколько вольт больше, чем среднее или минимальное. Поэтому стабилизатор оказывается работоспособным при меньшем среднем напряжении сток-исток.
Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к выпрямительному мосту:

В этом случае напряжение на конденсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2 будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при максимальном токе. При необходимости плавной регулировки выходного напряжения постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроечным. Значение выходного напряжения можно определить по формуле: Uвых=2,5(1+R2/R3).
Детали
В устройстве допустимо применитьлюбой подходящий транзистор. Если использовать, к примеру, IRF840, то минимальное значение управляющего напряжения на затворе будет составлять 4,5… 5В. Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы — МЛТ, С2-33, Р1-4. Диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока.
Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможностей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод. Примененный транзистор предназначен для установки на радиатор с помощью пайки. В этом случае целесообразно использовать промежуточную медную пластину толщиной несколько миллиметров, к которой припаивают транзистор и на которой можно установить остальные детали.
Затем, после окончания монтажа, пластину можно разместить на радиаторе. Пайки при этом уже не требуется, поскольку пластина будет иметь большую площадь теплового контакта с радиатором.
Если применить для поверхностного монтажа микросхему DA1 типа TL431С, резисторы типа Р1-12 и соответствующие чип-конденсаторы, то их можно разместить на печатной плате:
из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плату припаивают к выводам транзистора и приклеивают к упомянутой медной пластине клеем. В качестве такой пластины можно использовать, например, корпус с фланцем от испорченного мощного биполярного транзистора, скажем, КТ827, применив при этом навесной монтаж.
Настройка
Налаживание стабилизатора сводится к установке требуемого значения выходного напряжения. Надо обязательно проверить устройство на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов. Для этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам С1, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ с выводами минимальной длины. Размещаются эти конденсаторы как можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме DA1.
И. Нечаев
Литература:
1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы InternationalRectifier. — Радио, 2001, №5, с. 45.
2.И. Нечаев. Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. — Радио, 2003, № 5, с. 53,54.
Конец цитаты.
Я буду делать стабилизатор по схеме:
Поставлю мост VD1 D5SBA60 600В/6А; диод VD2 RGP15J; транзистор VT1 K1531; DA1 (регулируемый стабилитрон) TL431C; конденсаторы С1 1000мк Х 50В, С2 здесь совершенно ни к чему, С3 4,7мк Х 50В, С4 680мк Х 35В, С5 100мк Х 30В; резисторы R1 470 Ом, R2 переменный 20к, R3 3,6к.

Детали:
Стабилизатор буду делать на плате (без макетирования) старым способом – прорезыванием изолирующих дорожек между полигонами. Преимущество этого способа при изготовлении простых плат – быстрота. И экологичность:-)) разумеется.
Эскиз платы:

Кстати нашёлся подходящий кусок двухстороннего фольгированного текстолита:

С одной стороны фольгу пришлось просто содрать:

Дорожки прорезаны:

Плата залужена:

Детали распаяны:

В качестве нагрузки использую мультивибратор. Напряжение на выходе стабилизатора минимально:

Среднее:

Максимальное:

Стабилизатор на MOSFET-транзисторе работает, причём я не подбирал транзистор по каким-то параметрам. При переменном напряжении на выходе трансформатора около 13 В диапазон регулировки Uвых стабилизатора составляет 2,6…12,5 В. Это нормально. Мой транзистор не установлен на радиатор, но это весьма желательно, поскольку пальцем ощутим его нагрев.
После установки на теплоотвод транзистор стал чувствовать себя гораздо комфортнее:
На вход моста я подал ~30 В, что позволило повысить Uвых и регулировать его в более широком диапазоне.
4. Усилитель НЧ
Следуя принципу «от простого», я не буду пытаться собрать УНЧ на MOSFET’ах мощностью в десятки и сотни Ватт.
В сети я быстро нашёл два, подходящих для моих опытов, варианта:
1-ый по адресу: http://amplif.ru/publ/usilitel_na_polevom_tranzistore_klass_a/1-1-0-119

2-ой по адресу: https://www.youtube.com/watch?v=nhTzc8eSNRY

IRF511 у меня нет, зато в достаточном количестве имеются IRF630, и я решил попробовать 2-й вариант.
Хотя, вполне возможно, что и в 1-м варианте IRF630 тоже будет работать. Однако я не провожу тут научное исследование, а просто пробую МОСФЕТы в несложных конструкциях.
Детальки:
Транзистор IRFS630; резисторы МЛТ-1 Вт: 1,3к+1к=2,3к; 470 Ом; 1 Ом; конденсаторы 100мк Х25В, 2200мк Х 35В, 470мк Х 25В.
УНЧ распаян в пространстве (в 3D, в STEREO):

Подан ВХОДной сигнал с нетбука, ВЫХОД на отечественный динамик 10ГДШ-2 4 Ом, питание от стабилизатора на МОСФЕТе:
Усилитель работает. Звук не очень громкий (на слух 300-400 мВт), но особых искажений не слышно. Опыт успешно завершён.
Итак, простые конструкции на MOSFET’ах оказались вполне рабочими. Возможно, что несколько позже я сделаю кое-что не совсем простое, но это будет другой проект и другая история.
©SEkorp, 20 октябрь 2017