Интегральные стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением широко применяются для построения стабилизированных источников напряжения и тока. За рубежом наибольшее распространение получила серия недорогих микросхем 78XX. Отечественные элементы составляют серию 142, включающую стабилизатор КР142ЕН5А (КРЕН5А).
Особенности микросхемы КРЕН5Б
Часть особенностей микросхемы КР142ЕН5А характерна для всей линейки (КР)142:
- фиксированное выходное напряжение;
- минимум дополнительных необходимых элементов при стандартной схеме включения.
Особенностями серии также считается наличие защит «на борту»:
- От сверхтока.
- От перегрева кристалла (срабатывает при Т=+165±10 град.С).
- От короткого замыкания.
Среди других микросхем серии КРЕН5А выделяется:
- напряжением стабилизации +5 вольт (как и у КРЕН5В);
- предельным током в 3 ампера;
- корпусом КТ28-2 (аналогом импортного TO-220).
Максимальный ток от микросхемы можно получить только при установке на радиатор.
Параметры микросхемы
В таблице приведены предельные и электрические характеристики микросхемы КРЕН5А при температуре окружающей среды +25±10 град С.
| Предельные характеристики | |||
|---|---|---|---|
| Параметр | Значение | Размерность | Условия тестирования |
| Входное напряжение | 15 | вольт | Tкорпуса от минус 45 до +100 град.С, разность напряжений между входом и выходом 2,5..10 вольт |
| 20 | вольт | Tкорпуса от минус 45 до +100 град.С, Ррас≤Ррас.макс | |
| Статический потенциал пробоя | 2000 | вольт | |
| Выходной ток | 2 | ампер | Tкорпуса от минус 45 до +100 град.С, Ррас≤Ррас.макс |
| 3 | ампер | Tкорпуса от минус 20 до +40 град.С, Ррас≤Ррас.макс | |
| Предельная рассеиваемая мощность | 10 (с теплоотводом) | ватт | Tкорпуса от минус 45 до +70 град.С |
| 5 (с теплоотводом) | ватт | Tкорпуса=+100 град.С | |
| 1,5 (без теплоотвода) | ватт | Tкорпуса от минус 45 до +70 град.С | |
| Диапазон рабочих температур окружающей среды | минус 45..+100 | град.С | |
| Электрические характеристики | |||
| Параметр | Значение | Размерность | Условия тестирования |
| Выходное напряжение | 4,9..5,1 | вольт | Uвх=10 В, ток нагрузки 10 мА |
| Минимальное падение напряжение между входом и выходом | 2,5 | вольт | |
| Ток собственного потребления | до 10 | миллиампер | Uвх=15 В |
| Нестабильность по напряжению | не более 0,05 | процентов на вольт | Uвх =15 В, выходной ток 10 мА |
| Изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки | не более 99 | милливольт | Uвх=8,3 В, Iвых=0,01..1,5 А |
| Дрейф выходного напряжения (за 500 ч) | менее 1,5 | процентов | Uвх=15 В, выходной ток 500 мА, Ткорпуса=100 град.С |
Содержание драгметаллов в микросхеме КР142ЕН5А составляет 0,0726 граммов серебра в 1000 экземпляров. Помимо этого, в состав одной микросхемы входит 1,5 грамм меди.
Корпус и расположение выводов
КР142ЕН5А выпускается в корпусе КТ28-2 (аналог зарубежного TO-220). Корпус оснащен тремя выводами:
- 17 – вход;
- 8 – общий;
- 2 – выход.
Кроме того, микросхема имеет теплоотводящий лепесток. Он может отводить тепло от внутренних структур элемента как непосредственно в окружающую среду, так и к внешнему радиатору, для крепления к которому винтом предусмотрено отверстие.
Теплоотводящая пластина электрически соединена с общим выводом микросхемы. Это означает, что нет необходимости изолировать стабилизатор от радиатора. Кроме того, это позволяет использовать лепесток для контакта с общей шиной устройства (рекомендация завода-изготовителя).
Если теплоотвод в конкретной схеме не предусмотрен, через отверстие можно крепить микросхему непосредственно к печатной плате (при установке в горизонтальном положении). Производитель в даташите рекомендует монтировать КР142ЕН5А не более двух раз, демонтировать не более одного.
Встречается микросхема в планарном корпусе 4116.4-2. Она обозначается, как К142ЕН5А, ее электрические параметры аналогичны. В таком исполнении имеется дополнительный вывод 11, который никуда не подключен.
Аналоги и варианты замены
Подобрать прямой импортный аналог для КРЕН5А сложно. Проблема в допустимом токе в 3 ампера. Самый мощный пятивольтовый стабилизатор зарубежной серии L78M05CV (в аналогичном корпусе и совпадающей цоколевкой) допускает выходной ток не более 2 А. Если этого достаточно в конкретной схеме, то непосредственная замена возможна. Если нет – придётся добавлять внешний транзистор для увеличения выходного тока.
Если двух ампер выходного тока достаточно, можно применить и отечественную микросхему КРЕН5В.
Применение и практические схемы включения
Базовая схема включения КРЕН5А, приведенная на рисунке, характерная для практически всех интегральных стабилизаторов с фиксированным напряжением в трехвыводном исполнении. Для ее реализации потребуется всего два дополнительных элемента – один конденсатор на вход, один на выход (на рисунке указаны минимальные ёмкости для этих элементов). Конденсаторы нужны для исключения возбуждения стабилизатора.
Более того, функцию входного конденсатора может выполнять выходной конденсатор фильтра (его емкость обычно на несколько порядков выше минимальной). Однако для этого должны выполняться два условия:
- длина соединительных проводников от конденсатора до входа КРЕН5А не должна быть более 70 мм;
- эти проводники должны быть неразрывными (не содержать размыкающихся контактов).
Если хотя бы одно из условий не выполняется, придется устанавливать входной конденсатор в непосредственной близости от микросхемы.
Если надо повысить выходное напряжение, можно добавить в схему стабилитрон. Его напряжение стабилизации сложится с напряжением КРЕН5А и на выходе будет Uвых=5В+Uст, где Uст – напряжение стабилизации стабилитрона. Например, для указанного на схеме элемента КС175 с Uст=7,5 вольт, выходной уровень составит Uвых=5В+7,5В=12,5 вольт.
Параметры выходного напряжения (температурная нестабильность и т.п.) будут зависеть и от параметров стабилитрона.
Если надо увеличить нагрузочную способность микросхемы, к ней надо добавить внешний транзистор (на рисунке схема слева). При этом минимальное падение напряжения между входом и выходом стабилизатора увеличивается на величину падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора. Схема имеет недостаток – при замыкании в нагрузке ток в ней будет ограничен только статическим коэффициентом передачи тока транзистора и мощностью источника, и может достичь значительных величин. По этой причине надо принять меры по ограничению этого тока (схема справа). В данном случае для этой цели введена цепочка R2VD1.
Приведенными схемами применение микросхемы КРЕН5А, конечно, не ограничивается. Производитель приводит и другие типовые схемы с использованием этого линейного стабилизатора. Важно лишь не выходить за пределы характеристик, заложенных разработчиком.
