8.10 Σταθεροποίηση με ολοκληρωμένο κύκλωμα
Γενικά, τα δυο βασικά μέρη ενός εξελιγμένου σταθεροποιητή είναι το στοιχείο που δίνει την τάση αναφοράς και ο ελεγχόμενος ενισχυτής τάσης. Τα μέρη αυτά μπορουν ευκολα να συνδυαστουν μέσα σε ένα ολοκληρωμένο κυκλωμα με αποτέλεσμα να έχουμε πάρα πολυ καλή σταθεροποίηση και μικρό όγκο.
Στο εμπόριο υπάρχουν σταθεροποιητές τάσης με ολοκληρωμένο κυκλωμα (IC) για πολλές εφαρμογές και δίνουν σταθεροποίηση από 0.01 έως 1%. Συνήθως, το ολοκληρωμένο περιέχει έναν ενισχυτή ρύθμισης και μια δίοδο Zener στο ίδιο ολοκληρωμένο. Συχνά το τρανζίστορ δεν περιέχεται μέσα στο ολοκληρωμένο κύκλωμα για να μη δημιουργούνται μεγάλες αλλαγές της τάσης V και του ρεύματος IL λόγω θερμοκρασίας. Οι αλλαγές αυτές θα είχαν σαν αποτέλεσμα μεγάλο σφάλμα σταθεροποίησης.
Πολλά ολοκληρωμένα κυκλώματα σταθεροποίησης έχουν σχεδιαστεί για συγκεκριμένες σταθερές τάσεις εξόδου, π.χ. 5 V για λογικά κυκλώματα η 15 V για τελεστικους ενισχυτές. Το Σχ.8.20 δείχνει ένα τέτοιο κυκλωμα, το MVR5V, για σταθεροποίηση της τάσης εξόδου του στα 5 V dc. Το μέγιστο δυνατό ρεύμα φόρτου είναι 600 mA και το ποσοστό σταθεροποίησης, S = (ΔVi / ΔVo) x 100, είναι 1%.
Οι πυκνωτές απόζευξης C2 και C3 χρησιμοποιούνται για να έχει το κυκλωμα χαμηλή συνθετη αντίσταση εξόδου σ' όλες τις συχνότητες. Σημειώστε, ότι η συνθετη αντίσταση εξόδου όλων των σταθεροποιητών αυξάνει στις υψηλές συχνότητες, ενώ η ενίσχυση του ρυθμιστικού ενισχυτή (σφάλματος) ελαττώνεται. Ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής C2 έχει χαμηλή αντίσταση στη μέση περιοχή των υψηλών συχνοτήτων, ενώ ο πυκνωτής C3 (πολυστερίνης ή κεραμικός) δρα στις υψηλές συχνότητες ώστε να ελαττώνει την αντίσταση εξοδου στην περιοχή αυτή.
Με το MVR5V πρέπει να χρησιμοποιήσουμε εξωτερικό απαγωγέα θερμότητας αν θέλουμε να το αξιοποιήσουμε στην περιοχή του μέγιστου ρευματος των 600 mA που έχει τη δυνατότητα να δώσει. Αν το ρεύμα του φόρτου είναι κάτω από 100 mA ο πυκνωτής C1 μπορεί να γίνει 1000 μΡ ο μετασχηματιστής μπορεί να γίνει ο κλασσικός μετασχηματιστής των 6.3 V και δε χρειάζεται απαγωγέα θερμότητας.
Αν θέλουμε τάση εξόδου 12 V θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) MVR12V. Η τάση εισόδου πρέπει να είναι τουλάχιστον 14.5 V. Το MVR15V δίνει τάση εξόδου 15 V με τάση εισόδου τουλάχιστον 17.5 V. Η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση εισόδου για το MVR12V και MVR15V είναι 27 V και για το MVR5V είναι 20 V.
Το Σχ.8.21 δείχνει μια παραλλαγή του κυκλώματος του Σχ.8.20 με την οποία μπορουμε να έχουμε ρυθμιζόμενη σταθεροποιημένη τάση εξόδου. Το κύκλωμα χρησιμοποιεί το MVR5V, αλλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και άλλα IC ώστε να έχουμε μεγαλύτερη περιοχή ρύθμισης της τάσης εξόδου. O σταθεροποιητής MVR5V διατηρεί σταθερή τάση 5V στα άκρα της αντίστασης R1 και μέσω του διαιρέτη τάσης R1 και R2, η τάση εξόδου δίνεται απο τη σχέση:
Αρα, με μεταβολή της αντίστασης του ποτενσιομέτρου R2, μπορούμε να ρυθμίζουμε κατά βούληση τη σταθεροποιημένη τάση εξόδου Vo.
Το Σχ.8.22 δείχνει ένα βασικό IC κύκλωμα σταθεροποίησης τάσης, το μΑ723 (ή το L123), που δίνει στην έξοδό του ρυθμιζόμενη τάση εξόδου από 7 V έως 27 V. To μΑ723 έχει τα εξής συστατικά μέρη:
1. Μια δίοδο Zener αναφοράς. Η δίοδος αυτή τροφοδοτείται από μια πηγή σταθερού ρεύματος. Η δίοδος περιλαμβάνεται ο' ένα ενισχυτή με ανασυζευξη που χρησιμεύει για να υποβιβάζει την αντίσταση εξόδου.
2. Έναν ενισχυτή σφάλματος. Τόσο η αναστρέφουσα είσοδος όσο και η μη αναστρέφουσα έχουν δικους τους εξωτερικούς ακροδέκετες. O πυκνωτής αντιστάθμισης CC, υποβιβάζει την ενίσχυση στις υψηλές συχνότητες για να αποφύγουμε την αστάθεια στις συχνότητες αυτές.
3. Έναν ενισχυτή ακόλουθου τάσης μέσης ισχύος, με το Τ1. Το τρανζίστορ αυτό περιορίζει την ισχυ απωλειών του ρυθμιστή, που αντιστοιχεί στο μέγιστο (600 mA) στην περίπτωση αυτή. Αυτό το όριο όμως μπορεί να αυξηθεί αν χρησιμοποιήσουμε εξωτερική αντίσταση.
4. Ένα τρανζίστορ, Τ2, περιορισμού ρεύματος. Το τρανζίστορ αυτό «διακρίνει» τη διαφορά δυναμικου στα άκρα της αντίσταση RSC και αρχίζει να άγει όταν αυτή φθάσει τα 0.6 V. Καθώς άγει το Τ2, βραχυκυκλώνει την επαφή βάσης εκπομπου του ακόλουθου τάσης και τον κάνει αδρανή κόβοντας την τάση τροφοδοσίας του.
Μια άλλη κατηγορία μονολιθικών IC κυκλωμάτων είναι οι σειρές 78ΧΧ και 79ΧΧ οι οποίες δίνουν στην έξοδό τους σταθεροποιημένη τάση. Η μεν πρώτη σειρά, 78ΧΧ, δίνει στην έξοδό της σταθεροποιημένες θετικές τάσεις, η δε δεύτερη, η σειρά 79ΧΧ, δίνει αρνητική σταθεροποιημένη τάση.
Τα ολοκληρωμένα αυτά κυκλώματα έχουν τρεις ακροδέκτες, που είναι ο ακροδέκτης της εισόδου, της εξόδου και ο κοινός. Οι μονάδες αυτές μπορούν να συνδεθούν σ' ένα κύκλωμα χωρίς να χρειάζεται να συνδέσουμε εξωτερικά άλλα επιπρόσθετα υλικά εκτός από τους πυκνωτές εισόδου εξόδου για το φιλτράρισμα της τάσης εξόδου του ανορθωτή.
Το Σχ.8.23 δείχνει τη μορφή του ολοκληρωμένου κυκλώματος σε βάση KC. Οι δυο επόμενοι αριθμοί του κώδικα δείχνουν τη σταθεροποιημένη τάση εξόδου, π.χ. το 7805 σημαίνει ότι το IC δίνει στην έξοδό του σταθεροποιημένη τάση +5 V, ενώ το 7905 δίνει -5 V. Ομοίως, το 7812 δείνει + 12 V, ενώ το 7915 δίνει -15 V.
Το Σχ.8.24 είναι το πλήρες κύκλωμα ενός τροφοδοτικού +5 V για τροφοδοσία ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
To Σχ.8.25 δείχνει το πλήρες κύκλωμα ενός τροφοδοτικού ±15 V για τροφοδοσία γραμμικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
