Схема стабилизатора отрицательного напряжения на LM337

Имеется большое разнообразие стабилизаторов положительного напряжения, которые обеспечивают широкий диапазон выходных напряжений и нагрузку по току, в том числе, с защитой. Данная схема предлагает простое решение, позволяющее регулировать напряжение отрицательной полярности.

Основные параметры устройства:

регулируемое постоянное отрицательное напряжение;
диапазон регулировки от -1,5 В до -26 В;
допустимое входное напряжение от -4 В до -40 В;
максимальный ток нагрузки 1,5 А;
встроенная защита от перегрева и короткого замыкания.

Линейный стабилизатор LM317 доступен и позволяет получать точное положительное постоянное напряжение. Между тем ряд схем требует качественного отрицательного напряжения. Это относится к широкому спектру аналоговых схем (фильтры, генераторы, интеграторы, усилители и прочее). Ряд цифровых схем, построенных с применением транзисторов MOSFET и IGBT, также не могут обойтись без него.

Рассматриваемое устройство представляет собой небольшой модуль на базе популярной микросхемы LM337, позволяющий устанавливать выходное напряжение отрицательной полярности в диапазоне от -1,5 В до -26 В. Эти значения удовлетворяют требованиям большинства перечисленных выше схем. Регулировка осуществляется с помощью точного многооборотного подстроечного резистора.

Содержание
1. Как работает стабилизатор отрицательного напряжения
2. Сборка и настройка схемы
3. Перечень элементов устройства
4. Комментарии посетителей по теме статьи

Как работает стабилизатор отрицательного напряжения

Принципиальная схема стабилизатора представлена на рисунке ниже. Входное напряжение подается на выводы разъема J1. Его следует выпрямить и желательно хорошо отфильтровать. Конденсаторы С1 и С2 в основном обеспечивают стабильную работу микросхемы US1, их емкость слишком мала для фильтрации пульсаций. Роль конденсаторов С4 и С5 аналогична, так как они также уменьшают выходное сопротивление устройства в диапазоне более высоких частот.

Напряжение на выходе устанавливается делителем, который образован резистором R1 и подстроечником Р1. R1 устанавливает ток LM337 на уровне 12 мА — то есть несколько больше, чем требует руководство по применению микросхемы, но практика подсказывает, что некоторые экземпляры LM337 могут возбуждаться при использовании рекомендуемого сопротивления R1 (120 Ом).

Увеличение потребления тока на 2,5 мА не создаст существенной проблемы в этой схеме, зато стабильная работа устройства гарантирована. Конденсатор С3 улучшает подавление пульсаций. Роль диода D1 заключается в защите цепи US1 в ситуации, когда входное напряжение внезапно пропадет, а выходное все равно сохраняется, например, при подключении дополнительного конденсатора большой емкости.

Сборка и настройка схемы

Стабилизатор уместился на печатной плате размерами 30×30 мм. Расположение элементов и топология представлены на следующей картинке. По краям модуля предусмотрены четыре отверстия диаметром 3 мм для его крепления.

Сборка устройства очень проста и не создаст проблем даже для начинающих радиолюбителей. Из-за плотного монтажа предлагается начать с резистора R1 и диода D1. Стабилизатор US1 можно припаять на длинных ножках, чтобы его можно было легко прикрутить к радиатору. Собранный модуль представлен на титульном фото.

Необходимо обеспечить, чтобы напряжение на входе не выходило за пределы указанных выше крайних значений. Падение напряжения на микросхеме LM337 составляет порядка 3 В и поэтому на ее входе должно быть не менее 4 В. Высокое напряжение ограничивается на уровне 40 В из условия максимально допустимой разницы потенциалов между входом и выходом микросхемы.

Ток потребления стабилизатора без нагрузки составляет примерно 12,7 мА. Это постоянная величина, независимая как от входного, так и от выходного напряжения. Максимальный выходной ток ограничен используемым линейным стабилизатором и составляет примерно 1,5 А. Поворачивая винт подстроечного резистора Р1 влево, мы получаем более низкое отрицательное напряжение, а при повороте вправо — близкое к 0 В.

Следует обеспечить хорошее охлаждение стабилизатора, прикрутив к нему соответствующий радиатор. Если рассеиваемая мощность не превышает 1 Вт, можно попробовать обойтись без этого компонента, но в большинстве случаев теплоотвод все же потребуется.