Нестандартная схема понижающего преобразователя напряжения
Luca Bruno
Спомощью изображенной на Рисунке 1 схемы вы можете получить стабилизированное пониженное напряжение, например, 5 В, из более высокого выпрямленного синусоидального напряжения, не используя излучающих помехи DC/DC преобразователей или рассеивающих большую мощность гасящих резисторов. В рассматриваемом примере для питания приложения требуется постоянное напряжение 5 В, однако с выхода трансформатора на двухполупериодный мостовой выпрямитель поступает напряжение 18 В AC.
В течение фазы заряда два электролитических конденсатора одинаковой емкости С1 и С2 включены последовательно через смещенные в прямом направлении диоды D1 и D2 и получают зарядный ток. Р-канальный MOSFET обогащенного типа IRF9530 (Q1) остается закрытым из-за небольшого положительного смещения на затворе, создаваемого прямым падением напряжения на стабилитроне D4. Каждый из конденсаторов заряжается примерно до половины пикового значения выпрямленного напряжения за вычетом падений напряжения на диодах D1 и D2.
Рисунок 1. В этой нестандартной схеме понижающего преобразователя конденсаторы С1 и С2 заряжаются
последовательно, а разряжаются параллельно, снижая напряжение, прикладываемое к входу регулятора IC1.В начале фазы разряда диод D1 смещается в обратном направлении, и конденсатор С2 разряжается через нагрузку, которой для него является регулятор напряжения IС1. Далее анодное напряжение диода D1 продолжает уменьшаться, напряжение затвор-исток транзистора Q1 становится отрицательным, и транзистор открывается, давая возможность конденсатору С1 разряжаться на нагрузку через смещенный в прямом направлении диод D3. По сути, два конденсатора заряжаются последовательно, а разряжаются на нагрузку параллельно, уменьшая вдвое выпрямленное напряжение и напряжение пульсаций на входе микросхемы IС1. Стабилитрон D4 защищает транзистор Q1 во время разряда конденсатора С1, ограничивая напряжение между его затвором и истоком.
Для того чтобы схема работала надлежащим образом, через нее должен протекать небольшой ток нагрузки. Обычно для этого хватает собственного тока, потребляемого микросхемой регулятора. В противном случае конденсатор С2 будет заряжаться до пикового значения выходного напряжения диодного моста D5. Емкости конденсаторов С1 и С2, а также параметры остальных компонентов зависят от требуемого максимального тока нагрузки. Сопротивления резисторов R1 и R2 некритичны. Обратите внимание, что Q1 работает как ключ, поэтому, выбрав транзистор с низким сопротивлением открытого канала, вы ограничите мощность, рассеиваемую схемой.
Материалы по теме:
1. Datasheet IRF9530
2. Datasheet Texas Instruments LM7805
EDN
Радиолоцман-июнь 2017