Miniaturowy stabilizator impulsowy

Przy obniżaniu napięcia, gdy różnica pomiędzy napięciem wejściowym a wyjściowym jest duża, stabilizatory liniowe generują znaczne straty mocy.

Konieczne jest stosowanie dużych radiatorów, co podwyższa koszt i wymiary gotowego zasilacza. Przykładowo, przy prądzie 500 mA, zasilaniu 24 V i napięciu wyjściowym 4 V konieczne jest oddanie 10 W mocy, co wymaga pokaźnego radiatora. Sprawność takiego układu wynosi zaledwie ok. 16%.

W przypadku stabilizatora impulsowego, przy sprawności na poziomie 80...90%, nie tylko zmniejsza się tracona moc, ale także prąd pobierany ze źródła. W tym konkretnym przypadku spadnie do około 110...120 mA zależnie od sprawności stabilizatora.

Budowa i działanie

Układ stabilizatora jest typową aplikacją MC34063 (rysunek 1). Nie jest to najwydajniejszy stabilizator, ale bardzo popularny i tani. Bez dodatkowych elementów potrafi dostarczyć do obciążenia prąd 500 mA. Napięcie wyjściowe ustalają elementy R13 i R14. Rezystor R11 ogranicza prąd wyjściowy do wartości 500 mA, wartości bezpiecznej dla układu U1.

Rysunek 1. Schemat układu

Uwagę mogą zwrócić wartości kondensatorów wejściowego i wyjściowych. Jak już było napisane, duży nacisk położono na wymiary PCB. Z tego powodu kondensatory wyjściowe mają małą wartość. W przypadku konieczności pobierania większego prądu należy dolutować dodatkowy kondensator na wyjściu. W tym celu na wyjściu przewidziano dodatkowe miejsce na wlutowanie elementu THT. Mała pojemność wejściowa C9 wynika z tego, że wejściowe napięcie zmienne systemu DCC ma kształt prostokąta. W przypadku zasilania napięciem sinusoidalnym należy dolutować zewnętrzny kondensator. Do tego celu na płytce przewidziano stosowne pola lutownicze.

Użycie diod Schottky’ego w mostku prostowniczym nie jest przypadkowe. Sygnał DCC ma częstotliwości ok. 10 kHz i popularne diody prostownicze pracują na granicy swych możliwości.

Montaż i uruchomienie

Schemat płytki został pokazany na rysunku 2.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów

Zmontowany stabilizator pokazuje fotografia tytułowa, natomiast fotografia 1 układ zamontowany w wagonie z drzwiami odsuwanymi serwomechanizmem.

Fotografia 1. Układ zamontowany w wagonie z drzwiami odsuwanymi serwomechanizmem

Płytka stabilizatora znajduje się z lewej strony i jest umieszczona pionowo. PCB po prawej stronie to dekoder dźwiękowy w wykonaniu homemade. W niewidocznej części po prawej znajduje się kondensator UPS z układem „łagodnego” ładowania i „diodą idealną” zbudowaną na tranzystorze MOSFET.

Wymiary płytki można zmniejszyć przez odcięcie diod mostka prostowniczego. W takiej sytuacji stabilizator zasilany jest z napięcia dostępnego w dekoderze DCC.

Sas, EP
sas@elportal.pl