LM317 сглаживает, но не стабилизирует

Умножитель емкости является хорошо известной схемой источника питания. Он не стабилизирует напряжение, а уменьшает пульсации и шумы, отслеживая при этом на выходе некоторую долю входного напряжения (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Стандартный «умножитель емкости».

Делитель напряжения R1/R2 определяет значение V_OUT (ниже напряжения базы на величину напряжения на переходе база-эмиттер) и должен выбираться с учетом максимальных пульсаций при минимальном V_IN.

Если напряжение V_IN стабилизированное, то схема может использоваться исключительно для снижения низкоуровневых шумов. В этом случае требуется только один резистор, если необходимо минимизировать падение напряжения (Рисунок 2).

Рисунок 2.	Умножитель с минимальным падением напряжения снижает шумы.

Считается, что влияние конденсатора фильтра умножается на величину бета транзистора. Однако при больших выходных токах это может привести к необходимости использования конденсаторов большей емкости и большему, чем хотелось бы, рассеянию в резистивном делителе, чтобы обеспечить достаточный базовый ток. Здесь могут помочь транзисторы Дарлингтона, но за счет большего падения напряжения.

Эта статья демонстрирует альтернативный подход к реализации умножителя емкости. (Я предполагаю, что это уже могло быть сделано раньше (возможно, даже до того, как я разработал свою версию около 1983 года), но поиск не выявил предшественников).

Схема «переворачивает» стандартное подключение регулируемого стабилизатора LM317 (Рисунок 3). Обычно вывод ADJ подключается к делителю напряжения V_OUT, и LM317 стабилизирует напряжение V_OUT, поддерживая его на 1.25 В выше напряжения V_ADJ.

Рисунок 3.	Умножитель емкости на основе микросхемы LM317.

Здесь же V_ADJ – это отфильтрованная часть V_IN. Напряжение V_OUT будет на 1.25 В больше, чем V_ADJ:

Если V_IN содержит пульсации/шум, используйте в формуле среднее значение напряжения.

Обратите внимание, что на микросхеме 317 падает 3 В, поэтому V_OUT должно быть более чем на 3 В ниже самого низкого входного напряжения V_IN (включая пульсации). Также следует учитывать, что минимальная нагрузка выхода V_OUT составляет 10 мА, а ток смещения через вывод ADJ (источником которого является V_IN) может достигать 100 мкА, поэтому сопротивление R1||R2 не должно быть слишком большим.

Конечно, существуют и более эффективные способы выполнения описанной здесь функции, но я решил, что этой схемой стоит поделиться. Используйте ее как есть или улучшите по своему вкусу.

В свое время я использовал эту конструкцию для очистки плохо стабилизированного и шумного выходного напряжения импульсного преобразователя, одновременно снижая напряжение. От этого источника питался дисплей на электронно-лучевой трубке, который ранее донимал визуальными артефактами.

Материалы по теме

1. Datasheet Fairchild LM317