లీనియర్ వోల్టేజ్ స్టెబిలైజర్లు — ప్రయోజనం, ప్రాథమిక పారామితులు మరియు స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్లు

బహుశా నేడు, స్థిరమైన స్థిరమైన వోల్టేజ్ యొక్క కనీసం ఒక మూలం లేకుండా ఎలక్ట్రానిక్ బోర్డు చేయలేము. మరియు చాలా తరచుగా మైక్రో సర్క్యూట్ల రూపంలో లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లు అటువంటి మూలాల వలె పనిచేస్తాయి. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌తో రెక్టిఫైయర్ కాకుండా, వోల్టేజ్ ఒక విధంగా లేదా మరొకటి లోడ్ కరెంట్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు వివిధ కారణాల వల్ల కొద్దిగా మారవచ్చు, ఇంటిగ్రేటెడ్ మైక్రో సర్క్యూట్ - స్టెబిలైజర్ (రెగ్యులేటర్) ఖచ్చితంగా నిర్వచించిన పరిధిలో స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను అందించగలదు. లోడ్ ప్రవాహాలు.

ఈ మైక్రోసర్క్యూట్‌లు ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ లేదా బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల ఆధారంగా నిర్మించబడ్డాయి, అవి యాక్టివ్ మోడ్‌లో నిరంతరం పనిచేస్తాయి. రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్సిస్టర్‌తో పాటు, లీనియర్ స్టెబిలైజర్ యొక్క మైక్రో సర్క్యూట్ యొక్క క్రిస్టల్‌పై నియంత్రణ సర్క్యూట్ కూడా వ్యవస్థాపించబడింది.

చారిత్రాత్మకంగా, మైక్రో సర్క్యూట్ల రూపంలో ఇటువంటి స్టెబిలైజర్లను తయారు చేయడం సాధ్యమయ్యే ముందు, పారామితుల ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం యొక్క సమస్యను పరిష్కరించే ప్రశ్న ఉంది, ఎందుకంటే ఆపరేషన్ సమయంలో వేడి చేయడంతో, మైక్రో సర్క్యూట్ నోడ్ల పారామితులు మారుతాయి.

1967లో అమెరికన్ ఎలక్ట్రానిక్స్ ఇంజనీర్ రాబర్ట్ విడ్లార్ ఒక స్టెబిలైజర్ సర్క్యూట్‌ను ప్రతిపాదించినప్పుడు, క్రమబద్ధీకరించని ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ సోర్స్ మరియు లోడ్ మధ్య రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్సిస్టర్ అనుసంధానించబడి ఉంటుంది మరియు ఉష్ణోగ్రత-పరిహారం కలిగిన రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌తో ఎర్రర్ యాంప్లిఫైయర్ ఉంటుంది. నియంత్రణ సర్క్యూట్. ఫలితంగా, మార్కెట్లో లీనియర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ స్టెబిలైజర్‌ల ప్రజాదరణ వేగంగా పెరిగింది.

దిగువ ఫోటోను చూడండి. లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ (LM310 లేదా 142ENxx వంటివి) యొక్క సరళీకృత రేఖాచిత్రం ఇక్కడ చూపబడింది. ఈ పథకంలో, నాన్-ఇన్వర్టింగ్ నెగటివ్-వోల్టేజ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్, దాని అవుట్‌పుట్ కరెంట్‌ని ఉపయోగించి, రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్సిస్టర్ VT1 యొక్క అన్‌లాకింగ్ స్థాయిని నియంత్రిస్తుంది, ఇది ఒక సాధారణ కలెక్టర్ - ఎమిటర్ ఫాలోయర్‌తో సర్క్యూట్‌లో కనెక్ట్ చేయబడింది.

op-amp కూడా యూనిపోలార్ పాజిటివ్ వోల్టేజ్ రూపంలో ఇన్‌పుట్ సోర్స్ ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది. మరియు ప్రతికూల వోల్టేజ్ ఇక్కడ సరఫరాకు తగినది కానప్పటికీ, op-amp యొక్క సరఫరా వోల్టేజ్ సమస్యలు లేకుండా, ఓవర్‌లోడ్ లేదా నష్టానికి భయపడకుండా రెట్టింపు అవుతుంది.

ముగింపు ఏమిటంటే, లోతైన ప్రతికూల అభిప్రాయం ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క అస్థిరతను తటస్థీకరిస్తుంది, ఈ సర్క్యూట్లో దీని విలువ 30 వోల్ట్లకు చేరుకుంటుంది. కాబట్టి, చిప్ మోడల్‌పై ఆధారపడి స్థిర అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లు 1.2 నుండి 27 వోల్ట్ల వరకు ఉంటాయి.

స్టెబిలైజర్ మైక్రో సర్క్యూట్ సాంప్రదాయకంగా మూడు పిన్‌లను కలిగి ఉంటుంది: ఇన్‌పుట్, సాధారణ మరియు అవుట్‌పుట్.సూచన వోల్టేజ్‌ని పొందేందుకు మైక్రో సర్క్యూట్‌లో భాగంగా డిఫరెన్షియల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క సాధారణ సర్క్యూట్‌ను ఫిగర్ చూపిస్తుంది జెనర్ డయోడ్ వర్తించబడింది.

తక్కువ-వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లలో, విడ్లార్ తన మొదటి లీనియర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ రెగ్యులేటర్, LM109లో మొదట ప్రతిపాదించినట్లుగా, వోల్టేజ్ సూచన అంతరంలో పొందబడుతుంది. రెసిస్టర్లు R1 మరియు R2 యొక్క ప్రతికూల ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్‌లో డివైడర్ వ్యవస్థాపించబడింది, దీని చర్య ద్వారా అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ Uout = Uvd (1 + R2 / R1) సూత్రానికి అనుగుణంగా రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

స్టెబిలైజర్‌లో నిర్మించిన రెసిస్టర్ R3 మరియు ట్రాన్సిస్టర్ VT2 అవుట్‌పుట్ కరెంట్‌ను పరిమితం చేయడానికి ఉపయోగపడతాయి, కాబట్టి కరెంట్ లిమిటింగ్ రెసిస్టర్‌పై వోల్టేజ్ 0.6 వోల్ట్‌లను మించి ఉంటే, అప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ VT2 వెంటనే తెరవబడుతుంది, ఇది ప్రధాన నియంత్రణ ట్రాన్సిస్టర్ VT1 యొక్క బేస్ కరెంట్‌ను కలిగిస్తుంది. పరిమితం. స్టెబిలైజర్ యొక్క సాధారణ ఆపరేషన్ మోడ్‌లో అవుట్‌పుట్ కరెంట్ 0.6 / R3కి పరిమితం చేయబడిందని ఇది మారుతుంది. రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా వెదజల్లబడే శక్తి ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు 0.6 (Uin — Uout) / R3కి సమానంగా ఉంటుంది.

కొన్ని కారణాల వల్ల ఇంటిగ్రేటెడ్ స్టెబిలైజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద షార్ట్ సర్క్యూట్ సంభవించినట్లయితే, క్రిస్టల్‌పై వెదజల్లబడిన శక్తిని మునుపటిలా వదిలివేయకూడదు, వోల్టేజ్ వ్యత్యాసానికి అనులోమానుపాతంలో మరియు రెసిస్టర్ R3 నిరోధకతకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అందువల్ల, సర్క్యూట్ రక్షిత అంశాలను కలిగి ఉంటుంది - జెనర్ డయోడ్ VD2 మరియు రెసిస్టర్ R5, దీని ఆపరేషన్ వోల్టేజ్ Uin -Uoutలో వ్యత్యాసాన్ని బట్టి ప్రస్తుత రక్షణ స్థాయిని సెట్ చేస్తుంది.

పై గ్రాఫ్‌లో, గరిష్ట అవుట్‌పుట్ కరెంట్ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుందని మీరు చూడవచ్చు, తద్వారా లీనియర్ స్టెబిలైజర్ యొక్క మైక్రో సర్క్యూట్ విశ్వసనీయంగా ఓవర్‌లోడ్ నుండి రక్షించబడుతుంది.వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం Uin-Uout జెనర్ డయోడ్ VD2 యొక్క స్థిరీకరణ వోల్టేజ్‌ను మించిపోయినప్పుడు, రెసిస్టర్‌లు R4 మరియు R5 యొక్క డివైడర్ ట్రాన్సిస్టర్ VT2 యొక్క బేస్‌లో తగినంత కరెంట్‌ను ఆపివేస్తుంది, ఇది బేస్ కరెంట్ పరిమితిని కలిగిస్తుంది. రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్సిస్టర్ VT1 పెంచడానికి.

ADP3303 వంటి లీనియర్ రెగ్యులేటర్‌ల యొక్క తాజా మోడల్‌లు, స్ఫటికాన్ని 165 ° Cకి వేడి చేసినప్పుడు అవుట్‌పుట్ కరెంట్ బాగా పడిపోయినప్పుడు థర్మల్ ఓవర్‌లోడ్ రక్షణతో అమర్చబడి ఉంటాయి. పై రేఖాచిత్రంలో కెపాసిటర్ ఫ్రీక్వెన్సీని సమం చేయడానికి అవసరం.

మార్గం ద్వారా, కెపాసిటర్ల గురించి. మైక్రో సర్క్యూట్ యొక్క అంతర్గత సర్క్యూట్ల యొక్క తప్పుడు క్రియాశీలతను నివారించడానికి ఇంటిగ్రేటెడ్ స్టెబిలైజర్ల యొక్క ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్కు 100 nf కనీస సామర్థ్యంతో కెపాసిటర్లను కనెక్ట్ చేయడం ఆచారం. ఇంతలో, REG103 వంటి క్యాప్‌లెస్ స్టెబిలైజర్‌లు అని పిలవబడేవి ఉన్నాయి, దీని కోసం ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వద్ద స్టెబిలైజింగ్ కెపాసిటర్‌లను ఇన్‌స్టాల్ చేయవలసిన అవసరం లేదు.

స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్తో లీనియర్ స్టెబిలైజర్లతో పాటు, స్థిరీకరణ కోసం సర్దుబాటు చేయగల అవుట్పుట్ వోల్టేజ్తో స్టెబిలైజర్లు కూడా ఉన్నాయి. వాటిలో, రెసిస్టర్లు R1 మరియు R2 యొక్క డివైడర్ లేదు, మరియు ట్రాన్సిస్టర్ VT4 యొక్క బేస్ 142EN4 చిప్‌లో వంటి బాహ్య డివైడర్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి చిప్ యొక్క ప్రత్యేక లెగ్‌కి తీసుకురాబడుతుంది.

మరింత ఆధునిక స్టెబిలైజర్లు, దీనిలో నియంత్రణ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రస్తుత వినియోగం LM317 వంటి అనేక పదుల మైక్రోఅంప్‌లకు తగ్గించబడుతుంది, కేవలం మూడు పిన్‌లు మాత్రమే ఉన్నాయి.నిజం చెప్పాలంటే, ఈ రోజు TPS70151 వంటి హై-ప్రెసిషన్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌లు కూడా ఉన్నాయని మేము గమనించాము, ఇది అనేక అదనపు పిన్‌ల ఉనికి కారణంగా, కనెక్ట్ చేసే వైర్లు, లోడ్ డిశ్చార్జ్ కంట్రోల్ మొదలైన వాటికి వోల్టేజ్ డ్రాప్ రక్షణను వర్తింపజేయడం సాధ్యం చేస్తుంది. .

పైన మేము సాధారణ తీగకు సంబంధించి సానుకూల వోల్టేజ్ స్టెబిలైజర్ల గురించి మాట్లాడాము. ప్రతికూల వోల్టేజ్‌లను స్థిరీకరించడానికి ఇలాంటి పథకాలు కూడా ఉపయోగించబడతాయి, సాధారణ పాయింట్ నుండి ఇన్‌పుట్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను గాల్వానికల్‌గా వేరు చేయడానికి మాత్రమే సరిపోతుంది. అవుట్‌పుట్ పిన్ అప్పుడు కామన్ అవుట్‌పుట్ పాయింట్‌కి కనెక్ట్ చేయబడుతుంది మరియు నెగటివ్ అవుట్‌పుట్ పాయింట్ స్టెబిలైజర్ చిప్ యొక్క కామన్ పాయింట్‌కి కనెక్ట్ చేయబడిన ఇన్‌పుట్ మైనస్ పాయింట్ అవుతుంది. 1168ENxx వంటి ప్రతికూల ధ్రువణ వోల్టేజ్ నియంత్రకాలు చాలా సౌకర్యవంతంగా ఉంటాయి.

ఒకేసారి రెండు వోల్టేజ్‌లను (పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ పోలారిటీ) పొందడం అవసరమైతే, ఈ ప్రయోజనం కోసం ఒకే సమయంలో సుష్టంగా స్థిరీకరించబడిన సానుకూల మరియు ప్రతికూల వోల్టేజ్‌ను ఇచ్చే ప్రత్యేక స్టెబిలైజర్‌లు ఉన్నాయి, సానుకూల మరియు ప్రతికూల ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లను వర్తింపజేస్తే సరిపోతుంది. ఇన్‌పుట్‌లకు. అటువంటి బైపోలార్ స్టెబిలైజర్ యొక్క ఉదాహరణ KR142EN6.

పైన ఉన్న బొమ్మ దాని యొక్క సరళీకృత రేఖాచిత్రం. ఇక్కడ, అవకలన యాంప్లిఫైయర్ # 2 ట్రాన్సిస్టర్ VT2ని నడుపుతుంది, కాబట్టి సమానత్వం -UoutR1 / (R1 + R3) = -Uop గమనించబడుతుంది. మరియు యాంప్లిఫైయర్ #1 ట్రాన్సిస్టర్ VT1ని నియంత్రిస్తుంది, తద్వారా రెసిస్టర్లు R2 మరియు R4 జంక్షన్ వద్ద సంభావ్యత సున్నాగా ఉంటుంది. అదే సమయంలో రెసిస్టర్లు R2 మరియు R4 సమానంగా ఉంటే, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ (పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్) సుష్టంగా ఉంటుంది.

రెండు (పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్) అవుట్పుట్ వోల్టేజీల మధ్య సంతులనం యొక్క స్వతంత్ర సర్దుబాటు కోసం, మీరు మైక్రో సర్క్యూట్ యొక్క ప్రత్యేక పిన్స్కు అదనపు ట్రిమ్మింగ్ రెసిస్టర్లను కనెక్ట్ చేయవచ్చు.

పై లీనియర్ రెగ్యులేటరీ సర్క్యూట్‌ల యొక్క అతి చిన్న వోల్టేజ్ డ్రాప్ లక్షణం 3 వోల్ట్లు. బ్యాటరీ లేదా బ్యాటరీతో నడిచే పరికరాలకు ఇది చాలా ఎక్కువ మరియు వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను తగ్గించడం సాధారణంగా కోరదగినది. ఈ ప్రయోజనం కోసం, అవుట్‌పుట్ ట్రాన్సిస్టర్ pnp రకంగా తయారు చేయబడింది, తద్వారా అవకలన దశ యొక్క కలెక్టర్ కరెంట్ రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్సిస్టర్ VT1 యొక్క బేస్ కరెంట్‌తో ఏకకాలంలో ఉంటుంది. కనిష్ట వోల్టేజ్ డ్రాప్ ఇప్పుడు 1 వోల్ట్ క్రమంలో ఉంటుంది.

ప్రతికూల వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లు కనిష్ట డ్రూప్‌తో ఇదే పద్ధతిలో పనిచేస్తాయి. ఉదాహరణకు, 1170ENxx సిరీస్ రెగ్యులేటర్‌లు సుమారు 0.6 వోల్ట్‌ల వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను కలిగి ఉంటాయి మరియు TO-92 కేస్‌లో 100 mA వరకు లోడ్ కరెంట్‌ల వద్ద తయారు చేసినప్పుడు వేడెక్కడం లేదు. స్టెబిలైజర్ 1.2 mA కంటే ఎక్కువ వినియోగించదు.

ఇటువంటి స్టెబిలైజర్లు తక్కువ డ్రూప్గా వర్గీకరించబడ్డాయి. MAX8865 చిప్ వంటి MOSFET-ఆధారిత రెగ్యులేటర్‌లపై (1 mA చిప్ కరెంట్ వినియోగంలో దాదాపు 55 mV) తక్కువ వోల్టేజ్ తగ్గుదల కూడా సాధించబడుతుంది.

స్టాండ్‌బై మోడ్‌లో పరికరాల విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి కొన్ని స్టెబిలైజర్ మోడల్‌లు షట్‌డౌన్ పిన్‌లతో అమర్చబడి ఉంటాయి - ఈ పిన్‌కు లాజిక్ స్థాయిని వర్తింపజేసినప్పుడు, స్టెబిలైజర్ వినియోగం దాదాపు సున్నాకి తగ్గించబడుతుంది (లైన్ LT176x).

ఇంటిగ్రల్ లీనియర్ స్టెబిలైజర్ల గురించి మాట్లాడుతూ, వారు వారి లక్షణాలను, అలాగే డైనమిక్ మరియు ఖచ్చితమైన పారామితులను గమనిస్తారు.

ఖచ్చితత్వ పారామితులు స్థిరీకరణ కారకం, అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ సెట్టింగ్ ఖచ్చితత్వం, అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ మరియు వోల్టేజ్ ఉష్ణోగ్రత గుణకం. ఈ పారామీటర్లలో ప్రతి ఒక్కటి డాక్యుమెంటేషన్‌లో జాబితా చేయబడింది; అవి ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ మరియు క్రిస్టల్ యొక్క ప్రస్తుత ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క ఖచ్చితత్వానికి సంబంధించినవి.

లోడ్ కరెంట్ మరియు ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క విభిన్న పౌనఃపున్యాల కోసం అలల సప్రెషన్ రేషియో మరియు అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ వంటి డైనమిక్ పారామితులు సెట్ చేయబడ్డాయి.

ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ పరిధి, రేటెడ్ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్, గరిష్ట లోడ్ కరెంట్, గరిష్ఠ శక్తి వెదజల్లడం, గరిష్ట లోడ్ కరెంట్‌లో గరిష్ట ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం వంటి పనితీరు లక్షణాలు, నో-లోడ్ కరెంట్, ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత పరిధి, ఈ పారామితులన్నీ ఒకటి ఎంపికపై ప్రభావం చూపుతాయి లేదా మరొకటి. నిర్దిష్ట సర్క్యూట్ కోసం స్టెబిలైజర్.

లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ల లక్షణాలు

లీనియర్ స్టెబిలైజర్‌లతో సహా విలక్షణమైన మరియు అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన సర్క్యూట్‌లు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

స్థిరమైన అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌తో లీనియర్ స్టెబిలైజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను పెంచడం అవసరమైతే, సాధారణ టెర్మినల్‌కు జెనర్ డయోడ్ సిరీస్‌లో జోడించబడుతుంది:

అనుమతించదగిన అవుట్‌పుట్ కరెంట్‌ను పెంచడానికి, మరింత శక్తివంతమైన ట్రాన్సిస్టర్ స్టెబిలైజర్‌తో సమాంతరంగా అనుసంధానించబడి, మైక్రో సర్క్యూట్‌లోని రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను మిశ్రమ ట్రాన్సిస్టర్‌లో భాగంగా మారుస్తుంది:

కరెంట్‌ను స్థిరీకరించడం అవసరమైతే, కింది పథకం ప్రకారం వోల్టేజ్ స్టెబిలైజర్ ఆన్ చేయబడింది.

ఈ సందర్భంలో, నిరోధకం అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ స్థిరీకరణ వోల్టేజ్కి సమానంగా ఉంటుంది, ఇది స్థిరీకరణ వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉంటే గణనీయమైన నష్టాలకు దారి తీస్తుంది.ఈ విషయంలో, 1.2 వోల్ట్ల కోసం KR142EN12 వంటి అత్యల్ప అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ కోసం స్టెబిలైజర్‌ను ఎంచుకోవడం మరింత సముచితంగా ఉంటుంది.