Экономичный регулятор напряжения, одним из недостатков типовых стабилизаторов напряжения является то, что входное напряжение должно быть на 2,5–3 В выше выходного напряжения. Это делает эти регуляторы не очень пригодными для питания от батарей. Если, например, выходное напряжение составляет 5В, батарея 9 В может быть разряжена до 7,5В или около этого. Кроме того, большинство этих регуляторов потребляют ток около 2 мА.
Представленный экономичный регулятор напряжения более экономичен он потребляет ток около 300 мкА, а разница между его входом и выходом составляет всего 100–200 мВ. На принципиальной схеме T1 включен в виде последовательного регулятора, что означает, что разница между входным напряжением и выходным ограничены всего лишь насыщением транзистора. Следовательно, батарея на 9В может быть разряжена примерно до 5В, что является значительным улучшением по сравнению с обычными стабилизаторами. Диоды D1 -D2 -D3, или подходящий стабилитрон (D 4), в сочетании с R5 и P1, образует источник опорного напряжения.
Конструкция источника опорного напряжения, очевидно, имеет первостепенное значение. Ток через светодиоды или стабилитрон составляет порядка 100 мкА. Это означает, что падение напряжения на стабилитроне 5,1В составляет всего 4,3В, а на каждом светодиоде всего около 1,43В. Для требуемого выходного напряжения 4,8В три светодиода оказались очень эффективными, в то время как стабилитрон нет. Вполне возможно, что в случае использования стабилитрона, попробуйте один с номиналом 4,7В. Однако, если требуется выходное напряжение 5В, необходимо тщательно выбрать стабилитрон.
Когда напряжение батареи падает до уровня, при котором оно лишь незначительно превышает требуемое выходное напряжение, T1 и T2 ведут себя стабильно. Дальнейшее падение напряжения батареи приведет к быстрому падению напряжения на коллекторе Т2 до 0В, поскольку Т2 пытается заставить Т1 работать жестко. Большое падение потенциала коллектора Т2 может использоваться для управления индикатором разрежённости батареи.
Это может быть сделано тремя способами, как показано на схемах.
Когда цепь подключена между точками А и В, транзистор Т4 будет обычно заперт делителем R6-R7a. Если затем напряжение в точке «В» внезапно падает, Т4 открывается, после чего диод D5 указывает, что батарея почти разряжена. После того как регулятор собран, подключите его к источнику питания через мультиметр, настроенный на диапазон мА, и установите потенциометр P1 примерно в среднее положение.
Медленно поворачивайте P1, пока не получите желаемое выходное напряжение. Если при выходном напряжении 4,8 В регулятор потребляет ток более 250–300 мкА, три светодиода должны быть заменены и подобраны. В предложенной схеме экономичный регулятор напряжения может обеспечить ток до 25 мА. От новой 9-вольтовой батарее рассеиваемая мощность транзистора T1 не превышает 100 мВт. Если входное напряжение выше, может потребоваться установить транзистор на подходящий радиатор или заменить его на более подходящий транзистор, например, типа BD138.