Интегральный стабилизатор LM317. Индикатор напряжения аккумулятора на LM3914 Цоколёвка микросхемы и транзистора

Микросхема LM3886 относится к семейству Overture, разработанному фирмой "National Semiconductor". С ее помощью можно получить 100 Вт мгновенной пиковой синусоидальной мощности, т.е. 180 Вт звуковой.

Гармонические искажения — не более 0,06% в диапазоне частот 20 Гц...20 кГц. Типичное подавление пульсаций напряжения питания составляет 120 дБ, поэтому конструкция сетевого блока также не представляет никаких проблем.

Отношение сигнал/шум — в диапазоне 98...120 дБ. Таким образом, с помощью этой ИМС можно достичь хорошего качества звуковоспроизведения.

Микросхема LM3886

ИМС имеет следующие системы защиты:

• от перенапряжения;
• от перегрузки (короткого замыкания выхода на "землю" или на питание);
• от перегрева.

Защита от перенапряжения срабатывает при токе нагрузки, превышающем 4 А. Посредством этого можно избавиться от перегрузок, вызываемых индуктивной нагрузкой.

Тепловая защита включается при повышении температуры ЧИПа до 165°С и отключается при ее опускании ниже 155°С.

Принципиальная схема

Принципиальная схема усилителя приведена на рис.1. Схема состоит из ИМС и цепи обратной связи. Громкоговоритель подключается на выход через цепочку R7-L1.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя мощности низкой частоты на микросхеме LM3886 (68 Вт).

Для достижения больших мощностей необходимо высокое напряжение питания, и его должны выдерживать электролитиеские конденсаторы фильтра.

Вывод 8 микросхемы используется для включения режима "Mute". В нормальном режиме работы на него подается через R6 отрицательное напряжение. Величину резистора R6 можно вычислить по формуле:

где I 8 >0,5 мА.

Конструкция и детали

Печатная плата усилителя приведена на рис.2, а схема размещения деталей на ней — на рис.3. Резисторы R7 и R8 мощностью 2 Вт класс точности 1%. Для изготовления выходной индуктивности L1 необходимо намотать 12 витков провода диаметром 0,5...0,6 мм с эмалевой изоляцией на трубку или карандаш такой же толщины, как и R7.

Затем в нее вставляется резистор - так, чтобы он нигде не прикасался к ней(чтобы не повредить изоляцию). Емкость конденсатора C2 можно увеличить для лучшей передачи низких частот.

Глубина обратной связи задается резистором R4. Режим Mute включается при размыкание переключателя S1. Для сетевого трансформатора желательно использовать тороид. Напряжение вторичной обмотки - 2x25 В.

Выпрямительный мостик должен быть рассчитан на номинальный ток — как минимум, 6 А. Выпрямленное напряжение без нагрузки ±35÷38В. Емкость электролитических конденсаторов C5, C4 4700÷10000 мкФ, допустимое напряжение — не меньше 50 В. Конденсаторы желательно зашунтировать плЈночным конденсаторами Јмкости (0,1 - 1 мкФ) в непосредственной близости от выводов микросхемы.

Рис. 2. Печатная плата усилителя на микросхеме LM3886.

Рис. 3. Размещение деталей на печатной плате усилителя.

Внимание! ИМС необходимо установить на радиатор. Внутренняя защита микросхемы эффективна только тогда, когда выделяющееся тепло рассеивается радиатором соответствующих размеров.

Относительно высокое напряжение на оконечных транзисторах (5,2 В) и ток покоя около 38 мА существенно увеличивают теплоотдачу. Размеры радиатора можно определить, руководствуясь графиками на рис.4.

В правой части рисунка приведены графики зависимости выделяющейся мощности от суммарного напряжения (для некоторых значений импеданса громкоговорителей). Этим мощностям соответствуют температуры радиатора Т с. При заданной темпетуре среды Т А, из таблицы в левой части можно определить необходимое тепловое сопротивление радиатора.

Рис. 4. Тепловое сопротивление радиатора.

Пример. Пусть суммарное значение напряжения питания равно 80 В, импеданс громкоговорителя — 8 Ом. По графикам этим значениям соответствует выделяемой мощности Р D =40 Вт, т.е. Т С =102°С. Пусть максимальная температура среды Т А равна 25°С.

Тогда для теплового сопротивления радиатора по таблице получаем 1,9 °/Вт. Если усилитель должен надежно работать при максимальной температуре 40°С, это значение уменьшается до 1,6.

При 50°С будет нужен уже очень большой радиатор (пластина примерно 30x30 см толщиной 5 мм). У современных ребристых или игольчатых радиаторов тепловое сопротивление меньше, чем у гладкой пластины, и можно обойтись гораздо меньшим по размерам радиатором.

Проблему охлаждения можно решить, используя радиатор длиной 150 мм и шиной 95 мм, имеющий 16 ребер. Радиатор на плату необходимо устанавливать обязательно так, чтобы между ребрами могли свободно протекать воздушные потоки. Поэтому он должен располагаться снаружи корпуса на задней стенке. Поскольку корпус и у этой ИМС также находится под напряжением питания, радиатор необходимо изолировать от корпуса усилителя (если он металлический).

Может возникнуть вопрос: поскольку размеры радиатора достаточно велики, не лучше ли использовать для охлаждения небольшой вентилятор?

Однако шум постоянно включенного даже малошумящего вентилятора будет мешать прослушиванию тихих музыкальных пассажей. Некоторые фирмы используют в мощных усилителях вентиляционное охлаждение, однако включение вентилятора происходит при определенном уровне входного сигнала.

Поскольку в этом случае вентилятор не мешает тихим музыкальным мелодиям (отключается), такое решение имеет право на существование. Однако при усилении речи возникают акустические помехи из включения и выключения вентилятора при резком изменении громкости.

Для получения высокого качества звуковоспроизведения, на входы микросхемы должно попадать как можно меньше помех. Поскольку в проводах питания неизбежно имеются большие пульсации тока, которые могут легко передаваться на вход усилителя, входные провода и провода питания должны быть расположены как можно дальше друг от друга.

Блок питания – это непременный атрибут в мастерской радиолюбителя. Я тоже решил собрать себе регулируемый БП, так как надоело каждый раз покупать батарейки или пользоваться случайными адаптерами. Вот его краткая характеристика: БП регулирует выходное напряжение от 1,2 Вольта до 28 Вольт. И обеспечивает нагрузку до 3 А (зависит от трансформатора), что чаще всего достаточно для проверки работоспособности радиолюбительских конструкций. Схема проста, как раз для начинающего радиолюбителя. Собранная на основе дешёвых компонентов - LM317 и КТ819Г .

Схема регулируемого блока питания LM317

Список элементов схемы:

• Стабилизатор LM317
• Т1 - транзистор КТ819Г
• Tr1 - трансформатор силовой
• F1 - предохранитель 0.5А 250В
• Br1 - диодный мост
• D1 - диод 1N5400
  
• LED1 - светодиод любого цвета
  
• C1 - конденсатор электролитический 3300 мкф*43В
  
• C2 - конденсатор керамический 0.1 мкф
  
• C3 - конденсатор электролитический 1 мкф*43В
  
• R1 - сопротивление 18K
  
• R2 - сопротивление 220 Ом
  
• R3 - сопротивление 0.1 Ом*2Вт
  
• Р1 - сопротивление построечное 4.7K

Цоколёвка микросхемы и транзистора

Корпус взял от БП компьютера. Передняя панель изготовленная из текстолита, желательно установить вольтметр на этой панели. Я не установил, потому что пока не нашёл подходящего. Также на передний панели установил зажимы для выходных проводов.

Входную розетку оставил для питания самого БП. Печатная плата сделанная для навесного монтажа транзистора и микросхемы стабилизатора. Их закрепил на общем радиаторе через резиновую прокладку. Радиатор взял солидный (на фото его видно). Его нужно брать как можно больший - для хорошего охлаждения. Всё-таки 3 ампера - это немало!

На основе интегральной микросхемы LM3914 производителя National Semiconductors можно конструировать различные светодиодные индикаторы, имеющие линейную шкалу. Основой LM3914 является 10 компараторов.

Входной сигнал через операционный усилитель подается на инверсные входы компараторов LM3914, а прямые входы их подключены к напряжения. Десять выходов являются выходами компараторов, к которым подключаются светодиоды.

Выбор работы индикации: либо режим «столбик», это когда с изменением уровня входного сигнала меняется количество светящихся светодиодов, либо режим «точка», то есть с изменением уровня сигнала, перемещаясь по линейке светится только один светодиод.

Назначение выводов LM3914:

• 1, 10…18 — выходы.
• 2 — минус питания.
• 3 — плюс источника питания от 3…18 вольт.
• 4 — на данный вывод подается напряжение, величина которого определяет нижний уровень индикации. Допустимый уровень от Uн.min. = 0 до Uн.max. = (Uпит. – 1,5В.)
• 5 — на данный вывод подается входной сигнал.
• 6 — на данный вывод подается напряжение, величина которого определяет верхний уровень индикации. Допустимый уровень от Uв.min. = 0 до Uв.max. = (Uпит. – 1,5В.)
• 7, 8 — выводы для регулирования тока, протекающего через светодиоды.
• 9 — вывод отвечает за режим работы индикации («точка» или «столбик»)

Шаг переключения от одного светодиода к другому автоматически высчитывается микросхемой. Шаг будет равен (Uв. – Uн.)/10.

Алгоритм работы индикатора на микросхеме LM3914

До тех пор, пока на ножке Uвх. сигнал ниже по сравнению с напряжением на выводе Uн., светодиоды не горят. Как только входной сигнал сравняется с Uн. – загорится светодиод HL1. При последующем увеличение сигнала на величину (Uв. – Uн.)/10, в режиме «точка» выключается HL1 и одновременно загорается HL2. В том случае если LM3914 функционирует в режиме «столбик», то при включении HL2, HL1 не гаснет.

Микросхема LM3914 спроектирована для создания светодиодных индикаторов с линейной шкалой, и поэтому резисторы в составе делителя обладают одинаковым сопротивлением. Микросхема имеет источник опорного напряжения в 1,25 вольт. С помощью подключения дополнительно 2-х резисторов можно добиться увеличения опорного напряжения (не более Uпит. — 2 вольта; максимум 12 вольт).

Расчет опорного напряжения можно выполнить по следующей формуле:

Uоп = (R2/R1+1)*1,25В + Iв*R2, где

• R1 — резистор, подключаемый к ножкам 7 и 8 микросхемы LM3914.
• R2 — резистор, подключаемый между ножками 8 и минусом питания схемы.
• Iв – сила тока на ножке 8 микросхемы (около 100 мкА)

Для выбора одного из двух режимов работы нужно сделать следующее:

• Режим «точка» — вывод 9 подключить к минусу питания или оставить неподключенным.
• Режим «столбик» — вывод 9 подсоединить к плюсу питания микросхемы.

Технические характеристики микросхемы LM3914

Стандартная схема подключения входного напряжения на микросхему LM3914

В зависимости от величины входного напряжения Uвх, необходимо подобрать сопротивление R1, при котором будет светиться верхний по шкале светодиод. Данное сопротивление можно вычислить по формуле: R1 = R2(Uвх/1,25 — 1).

Посредством включения резистора R3 можно добиться регулирования тока протекающего через светодиоды.

(1,6 Mb, скачано: 4 020)

• 04.10.2014

  Для Источника питания необходим трансформатор мощностью 80-100Вт с напряжением на вторичной обмотке 2*35-40В с отводом от середины. Транзистор 2N3055 должен быть установлен на достаточно мощный радиатор. Транзистор VT4 используется в цепи питания светодиода (индикатор), при ненадобности индикатора эту цепь можно из схемы исключить. Источник материала — www.eleccircuit.com

• 31.07.2019

  Ранее на странице https://сайт/?p=63088 рассматривался пример создания осциллографа с использованием быстродействующего АЦП TLC5540 с выводом информации на LCD дисплей 84×48 Nokia 5110. На этой странице показан пример аналогичного осциллографа, но с использованием TFT-дисплея SPI 320×240 на контроллере ILI9341C. TLC5540 - представляет собой быстродействующий 8 битный АЦП, который осуществляет преобразование с …

• 20.09.2014

  В полевом транзисторе управление рабочим током осуществляется не током во входной цепи, как в биполярном транзисторе, а воздействием на носители тока электрического поля. От суда и название транзистора «полевой» . Основой полевого транзистора с p-n переходом служит пластина кремния с электропроводностью типа р. Пластину прибора называют затвором. А область типа …

• 29.10.2014

  УНЧ на TDA1516BQ, TDA1516CQ, TDA1518BQ, фирмы Philips выполнены в корпусах SIP2 с 13-и выводами, все представленные микросхемы двух канальные усилители мощности НЧ. TDA1516CQ — рекомендуется использовать только в мостовом включении. Во все представленные микросхемы встроена защита выхода от КЗ и термозащита. Все данные микросхемы необходимо устанавливать на теплоотвод. Параметры Источник …

Представляет собой микросхема LM324 четыре одинаковых по характеристикам операционных усилителя (ОУ), собранных в едином корпусе, работающих от одного источника питания в большом диапазоне напряжений. Каждый операционник имеет в своем составе входной дифференциальный каскад, защиту от КЗ и внутреннюю частотную коррекцию при единичном усилении.

Характеристики и дешевизна этого прибора обеспечивают ее широкое применённые в радиолюбительских схемах и в промышленной электронике. Она отлично подходит для работы в компактных переносных электронных устройствах.

Она производится в корпусах DIP-типа: пластиковом CDIP, керамическом PDIP или SO-типа для поверхностного монтажа: SOIC, TSSOP. Конструктивно устройство имеет 14 выводов. Поэтому, в некоторых технических описаниях, встречается обозначение DIP-14 или SO-14.

Назначение выводов для разных корпусов идентичное: 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 — входы, 1,7,8,14 – выход, 4 – плюс источника питания, 11 – минус источника питания.

Технические характеристики

• Диапазон питающих напряжений U пит. (V cc): однополярный источник: +3…30 В, двухполярный источник: ±1.5…±15 В (V);
• Дифференциальное входное напряжение Uдиф.(V IDR): 32 В (V);
• Входное нап. Uвх. (V ICR) от -0.3…32 В (V);
• Входной ток I ICR (при отрицательном V ICR) 5 мА (mA);
• Входной ток I ICR (при положительном V ICR) 0.4 мА (mA);

Электрические параметры (при U пит. +5 В и T A +25 °C):

• Напряжение смещения на входе Uсм (V IO) от 2…7 мВ (mV);
• Входной ток смещения Iвх.(I IB) от 45…100 нА (nA);
• Выходное нап. Uвых. (Vout): от 0… Uпит. – 1,5 В (V);
• Коэффициент усиление (K): 100 дБ (dB);
• Ширина полосы пропускания (f) 1 МГц;
• Ток потребления без нагрузки I пот. (I CC): не более 700 мкА (µA);
• Разность входных токов (ток сдвига) Iсдв. (I IO) от 5…30 нА (nA);
• Рассеиваемая мощность P Р макс (P tod) зависит от типа корпуса: PDIP 1130 мВ(mW); CDIP 1260 мВ(mW); SOIC 800 мВ(mW).
• Диапазон рабочих температур окружающей среды T A: 0…+70°C;
• Температура хранения T хран. (T str):-65… +150 °C.

Параметры lm324 разных компаний немного отличаются друг от друга, поэтому при разработке своих схем рекомендуется ознакомиться с официальной технической документацией на применяемое устройство от конкретного производителя.

Особенности.

Дифференциальный диапазон входного напряжения достигает напряжения питания. Для lm324 нижний предел диапазона входного синфазного сигнала на 0,3 В ниже, чем V — , а размах выходного напряжения ограничен снизу значением V — . Как на входах, так и на выходе предельное значение состовляет на 1,5 В меньше, чем V +.

Частота единичного усиления fi (от 100 КГц до 30 МГц), это частота на которой коэффициент усиления микросхемы (К) становится равным единице (0 дБ).

Имеет внутреннюю частотной коррекции для единичного усиления.

Диапазон входного синфазного напряжения включает землю.

Длительность короткого замыкания T кз (Tsc) на выходе неограниченна.

Описание работы

Работа микросхемы lm324n основана на функционировании внутри неё одновременно четырех ОУ. Все усилители запитываеются от одного источника питания, имеют инвертирующий, не инвертирующий входы и одни выход. Источник питания может быть однополярным или двухполярным.

Рассмотрим внутреннюю схему одного из операционных усилителей c однополярным питанием. Возьмем её прямо из даташит на LM324.

Функционально каждый операционный усилитель состоит из: дифкаскада, а так же каскадов промежуточного и выходного усиления.

Дифференциальный каскад, выполняет функции усиления разности подаваемых на вход напряжений (V + и V —) и нейтрализации синфазных сигналов. Обеспечивает высокое сопротивление на входе.

Промежуточный каскад обеспечивает балансировку операционника (установку на выходе нулевого напряжения при замкнутых входах), согласование сопротивлений дифференциального и выходного каскадов, а так же частотную коррекцию (защиту от самовозбуждения).

Выходной каскад обеспечивает низкое выходное сопротивление, требуемую мощность в нагрузке, ограничение тока и защиту при коротком замыкании.

Маркировка

Серия LM основана на интегральных микросхемах производства National Semiconductor. Приставка LM изначально означала linear monolithic (линейный, монолитный) и применялась для обозначения усилителей общего назначения (General Purpose) к которым не предъявлялись жестких требований. Цифры “324” указывают на серийный номер микросхемы. «-N», в конце серийника, обозначаются устройства, приобретенные Texas Instruments у National Semiconductor. В сентябре 2011 году National Semiconductor была передана Texas Instruments, которая не изменила приставку LM в своей продукции. Поэтому в настоящее время маркировка LM является кодом производителя Texas Instruments, но её широко используют другие производители при выпуске своих аналогов этой микросхемы.

Микросхемы LM324 и такая же с буквой N имеют одинаковые физические и электрические характеристики. У многих производителей символы “-N” , в конце маркировки, указывает на пластиковый тип корпуса микросхемы — DIP14.

Следует также отметить, что фирмы-производители постоянно совершенствуют свою продукцию. В настоящее время появились превосходящие по ряду функций модификации, например: LM324K, LM324KA с внутренней защитой от электрического разряда (HBM ESD); микромощные LP324 с током потребления 21 мкА; низковольтные LMV324, с напряжением питания от 2,7 В до 5,5 В; LPV324, изготавливаемые по технологии BiCMOS и током потребления 9 мкА и др. Усилители с символом «А» в маркировке, например “ LM324A-N ”, будут иметь лучшие характеристики по V IO по сравнению c другими (без «A»).

Аналог LM324

Список импортных аналогов LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P, российские 1401УД2 и 435УД2.

Сфера применения

Наибольшую популярность LM324 нашел, с применением типовых схем отрицательной обратной связи. Его применяют при создании различных многофункциональных устройств: интеграторах, дифференциаторах, демодуляторах, логарифмических усилителях, сумматорах, суммирующе-вычитающих устройств, амплитудных регуляторах, генераторах и др. В связи с постоянным совершенствованием рассматриваемого устройства, появляются множество различных приборов использующих lm324, например:

• схема датчика движения для освещения;
• схема терморегулятора инкубатора Нептун и дт.

Простая схема усилителя на LM324

Рассмотрим одну из простейших схем на LM324 с отрицательной обратной связью (ООС) -повторитель напряжения. Как правило, изучение темы по ОУ начинают с повторителя напряжения. Эту схему еще называют усилитель у которого имеет коэффициент усиления по напряжению равен единице. В идеале это означает, что операционный усилитель не обеспечивает какого-либо усиления сигнала и напряжение выходного сигнала совпадает с входным. То есть, если 5 В подается на вход операционного усилителя, то 5 В будет на его выходе.

Но это утверждение справедливо для идеального операционного усилителя, а не для рассматриваемого в статье LM324. Так как это не виртуальная, а реальная микросхема ее характеристики отличаются от идеальных. Рассмотрим график зависимости выходного напряжения от входного для lm324.

На графике, в области «A» показано изменение фазы на выходе. Такое может произойти при появлении отрицательного напряжения на входе микросхемы и может привести к нежелательным последствиям – выводу её из строя.

Так же, на графике видно, что напряжение на выходе усилителя растет с увеличением входного. Но оно не может расти бесконечно, и ограничено напряжением питания микросхемы 5 В и особенностями её работы. Так, напряжения на входах незначительно разнятся, через них течёт небольшой по величине ток, поэтому напряжение на выходе будет немного отличаться от подаваемого. На графике, в области “С”, видно предельное выходное напряжение 3.8 В для рассматриваемой схемы усиления, запитанной от 5 В.

На практике, повсеместно приходится работать с активными электронными компонентами, которые имеют достаточно слабый выходной ток. Например, такими как микрофон. Подключение к нему элемента с маленьким сопротивлением приведет к снижению напряжения выходного сигнала, создаваемого с его помощью. В таких случаях можно использовать повторитель напряжения, который имеет большое входное и низкое выходное сопротивление, соответственно не будет уменьшать или искажать подаваемый на вход сигнал.

Повторитель напряжения далеко не самая распространенная типовая схема применения для этой микросхемы. На основе данного ОУ создаются и продолжают совершенствоваться другие типовые решения, на основе которых работают современные электронные устройства.

Схема светодиодной мигалки на lm324

Данная схема довольно проста и позволяет достаточно плавно управлять включением и выключением светодиодов. Мигалка использует дополнительно два транзистора. Стоить обратить внимание что от емкости конденсатора C1 и базового сопротивления резистора R3 будет зависеть скорость переключения.

Безопасность при эксплуатации

Иногда, не все каналы lm324 используются в проекте. Если это так, то неиспользуемые должны быть подключены таким образом, чтобы не влиять на другие. Варианты подключения неиспользуемых каналов смотрите в даташите производителя.

При определенных условиях полярность выходного напряжения может стать инвертированной, что может повредить микросхему. Это характерно в схемах компаратора и повторителя напряжения. Для того, чтобы избежать появление отрицательного напряжения (инверсии фазы) на входе, производители рекомендуют добавлять последовательно на неинвертирующий вход схемы резистор, который будет ограничивать входной ток до 1 мА и ниже. Такая величина входного тока позволит снизит риск повреждения устройства.

Все входы операционных усилителей не должны быть подключены на землю на прямую. Всегда необходимо добавлять некоторое сопротивление, чтобы ограничить ток до 10 мА и меньше. Все входные контакты должны включать диод от входа до Gnd. В схемах с двумя источниками питания, контакт Gnd будет отрицательным. Тем не менее, во время включения, выключения питания или случаях внезапной неисправности по напряжению, вывод Gnd может стать положительным. Если это произойдет, то по заземленному входному контакту потечет большой ток, способный повредить микросхему.

Добавление последовательного резистора от 1 кОм до 10 кОм на входе может избавить ее от поломки.Не допускается подключение к источнику питания с обратной полярностью, так как lm324n может перегреться и выйти из строя.

Производители

Ниже представлены даташит основных производителей lm324.