Евгений Михеев писал(а):как работает этот стабилизатор?
Так в двух словах не опишешь!
Когда-то очень давно, в бытность учёбы в военном училище, изучали мы одну схемку. На лампах, разумеется. И вот думал я... Нафига там столько деталей в этой схеме? Схема представляла собой... ну, назовём это АРУ, с глубокой обратной связью, почти серво. И стояла в этой обратной связи неведома на тот момент для меня зверушка, под названием "токовая стабилизация". Сейчас бы я назвал это - источником тока. Тогда это меня не впечатлило. Только немного странным казалась точность работы этой обратной связи, точность передачи ошибки на усилитель ошибки.
Потом радиотехнические знания начали постепенно забываться, замещаться компьютерными, потом сетевыми, потом Интернет... К моменту возвращения интереса к радиолюбительству, я понял, что в большинстве современных схем, достойных интереса с точки зрения качества, применяются токовые технологии. Первой ласточкой были схемы JH, потом Wright-а, потом уже пошли разборки более сложных схем... Где-то лет 5-6 назад я наткнулся на SSHV (саласовский шунт-регулятор). И поразился тому, что в его идее был тот же самый метод сохранения ошибки для усилителя ошибки, что и в ламповой схеме 60-х, кажется, годов. Только реализация, к сожалению, подкачала. С тех пор я втихую применял этот метод во многих конструкциях, включая выходной каскад фонокорректора Романа, свой собственный шунт-регулятор (здесь похвалиться нечем - нигде его не применил), блок питания для seurf...
Года 3-4 назад в рассылке Linear я увидел впервые интегральное исполнение этого метода. Оно было дополнено раздельным с выходным каскадом усилителем ошибки и защитными цепями, которых так не хватало, например, в LM317. Собственно, я и заинтересовался этим только тогда, когда увидел L200, применяемые Андреем Кислуном.
Вкратце всё это выглядит следующим образом. Традиционный "трёхногий" регулятор, чтобы получить управляющее напряжение вынужден ориентироваться на обычный резистивный делитель: один резистор включен между выходом и управляющим выводом, второй - между управляющим выводом и противоположной шиной питания. Ток, который протекает через эти резисторы, определяет падение напряжения, соответственно, измеряя это напряжение на резисторе между выходом и управляющим выводом можно регулировать напряжение на выходе. Понятно, что внутри регулятора имеется усилитель ошибки, стоящий в жёсткой отрицательной обратной связи. Беда в том, что изменения напряжения на шинах питания уменьшаются ровно на величину этого самого резистивного делителя. Конечно, это можно компенсировать увеличением усиления, но вместе с полезной составляющей усиливается также шум, а временной сдвиг за счёт внутренних реактивностей требует стабилизирующего конденсатора на выходе, препятствующего самовозбуждению. Для улучшения этой характеристики используют конденсаторы, шунтирующие по переменному току резистор между управляющим выводом и противоположной шиной питания, иногда используют стабилитроны с низким внутренним сопротивлением, иногда - эталонные источники опорного напряжения. Но, к несчастью, эти усложнения лишь упрощают жизнь регулятору, внутреннее усиление они не изменяют, соответственно, проблемы шумов тоже. Применённый регулятор в данной схеме использует другой метод. Внутри находится источник тока, который имеет собственный вывод. Если между ним и выводом подключить резистор, то на нём будет выделяться напряжение, равное (по закону Ома) U=I*R. Источник тока имеет гигантское сопротивление (порядка 10МОм), соответственно любой резистор, подключенный с ним последовательно, хоть и будет образовывать делитель, но его "затухание" будет приближаться к единице. Кроме того, все составляющие источника тока - полупроводниковые элементы, крайне высокочастотные. Реактивности минимизированы, стабильность - высокая, шумы - практически нулевые. Сравнить все эти параметры можно посмотрев в datasheet. Если я скажу, что внутри усилитель ошибки можно представить, как ОУ, оба входа которого заземлены, то Вы поймёте всю прелесть этого решения.
Побочным эффектом такой конструкции являются ещё несколько очевидных плюсов, одним из которых является возможность создать источник питания с регулировкой напряжения от 0В. Обычный трёхногий регулятор имеет, как правило, 1,2-1,25В без специальных ухищрений. Это напряжение требуется для питания внутренней схемы усиления. Кроме того, через резистор, задающий напряжение протекает только ток источника тока, в котором применены все возможные ухищрения по стабилизации. Точность такого решения очень велика! У "трёхногих" регуляторов через резистор, определяющий напряжение, протекают два тока, один из которых является током питания внутреннего усилителя, не очень стабилен к тому же.
У LT3083 есть ещё одна особенность, связанная с тем, что регулирующий элемент представляет собой обычный транзистор. Это позволяет уменьшить напряжение на элементе с обычных для трёхногих регуляторов 1-1,2В до 0,35В. Это означает, что в ряде случаев LT3083 придётся рассеивать до 4-х раз меньше мощности при том же токе. Естественно, внутренняя схема не сможет питаться от такого напряжения. Для того, чтобы питание внутренней схемы не мешало достижению столь малого напряжения на регуляторе, используется отдельный вход, питающий саму схему. Потребление этого входа на порядки ниже потребления нагрузкой, поэтому и нагрев от повышенного напряжения на этом входе несравним с нагревом от тока потребления нагрузкой.
Таким образом получаем очень много плюсов и лишь один минус - сложность в применении. Ток через вывод источника тока - крайне маленький (50 мкА). Это накладывает серьёзные ограничения на топологию дорожек вокруг этого вывода (токи утечки могут быть сравнимы с током источника тока, приводя к ошибкам выходного напряжения). В связи с этим я крайне рекомендую пайку регулятора и ближних к нему элементов осуществлять с минимальным количеством флюса и припоя, не допускать затекания флюса под тело конденсаторов и резисторов, тщательно отмывать эту область от остатков флюса. После отмывки неплохо бы покрыть её лаком.