Источник питания отвечает всем требованиям автомобильного стандарта ISO

Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2016

Изображенная на Рисунке 1 схема напряжение аккумуляторной батареи 12 В понижает до 5 В. Состоящий из горстки компонентов источник может без громоздких супрессоров противостоять любым броскам напряжения, характерным для условий эксплуатации устройств автоэлектроники и перечисленным в документе ISO 7637-1 Международной организации по стандартизации (ISO). В нормальном режиме работы резистор R₃ подключен к общему выводу через выходной транзистор порта микроконтроллера. В режиме ожидания R₃ остается оторванным от «земли», и ток, потребляемый источником питания, уменьшается примерно с 2.8 приблизительно до 160 мкА, а выходное напряжение падает приблизительно до 3.5 В. Если дежурный режим вашему приложению не требуется, удалите резистор R₃, а сопротивление R₅ сделайте равным 220 Ом. При использовании в качестве D₁ наиболее распространенных приборов с напряжением стабилизации 4.3 В сопротивление резистора R₅ должно выбираться равным 120 Ом. Заменив D₂ стабилитроном с напряжением стабилизации 36 В, вы можете использовать эту схему в 24-вольтовых системах.

Рисунок 1.	По степени устойчивости к перенапряжениям этот автомобильный стабилизатор соответствует требованиям стандарта ISO 7637-1.​

При увеличении напряжения ток, идущий через стабилитрон D₁ и базу транзистора Q₃, увеличивается, вследствие чего открывающийся сильнее Q₂ уменьшает напряжение затвор-исток транзистора Q₁. Если входное напряжение превысит 19 В, стабилитрон D₂ начнет проводить ток, и транзистор Q₂ выключит MOSFET Q₁. Это позволяет схеме без повреждений выдерживать постоянную перегрузку по напряжению вплоть до 200 В. Благодаря емкости Миллера транзистора Q₁, он работает как быстрый интегратор, обеспечивая устойчивость системы. Если вы удалите из схемы стабилитрон D₂, транзистор Q₃ потребуется заменить высоковольтным прибором, таким, например, как MMBTA42.

Если стабилитрон D₂ исключить из схемы, находиться в условиях перегрузки продолжительное время она уже не сможет из-за перегрева MOSFET Q₁. Это, однако, не помешает схеме выдерживать все описанные в ISO 7637-1 импульсные помехи, включая длительные, которые возникают при сбросе нагрузки. Удалять D₂ вы должны лишь в том случае, если емкости конденсатора C₁ не хватает для сохранения выходного напряжения в течение действия длительных переходных помех, а поддержание этого напряжения важно для приложения.

Дополнительным преимуществом этой схемы по сравнению с большинством интегральных стабилизаторов является то, что она способна пропускать втекающий ток через D₁ и Q₃. Эта особенность позволяет с помощью диодов полностью защитить входы микроконтроллера. Припаяв MOSFET в корпусе D-Pack к полигону печатной платы площадью 1 см², вы сможете забирать от схемы ток нагрузки 300 мА при входном напряжении от 10 до 16 В, или 150 мА при входном напряжении от 20 до 32 В. Чем больше площадь теплоотвода, тем выше будут допустимые токи.

Материалы по теме