Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977), страница 139

Прн малых токах значения К могут составлять 10 — 'ж) и менее, а значит, такая схема оказывается практически непригодной. Обычно минимальный рабочий ток стабилнтрона больше базового тока в транзисторе Т,. Поэтому приходится вводить дополнительное смещение в виде токоподводящей цепи Его /с„ показанной на рис. 23-11 пунктиром. Параметры этой цепй выбираются из очевидного соотношения и соответственно характеристического и выходного сопротивлений (гза+га) (1+Рз)+гза анз сь 1 ) р() (23-52) Рнс. 23-12. Двухкаскадный последовательный стабнлизатор со стабилитроиом в змнттерной цепи.

Увеличение /( приводит к уменьшению коэффициента стабилизации: К = " у ."' "' . (23-53) газ+(та+газ) (1+ра) - та+газ+газ/()з Полагая значения параметров прежними, получаем /с 0,45 Ом и К = 300, т. е. в 3 раза хуже, чем при базовом включении. Большее значение К при прочих равных условиях приводит к меньшему допустимому току нагрузки.

Двухкаскадные стабилизаторы с параметрами /с„м„= 0,1 —: 3,5 Ом; К = 200 —: 500 и рабочими токами 0,2 —:-0,5 А являются типовыми для многих устройств. В случае ббльших токов (мощностей) и повышенных требований к стабильности необходимо дальнейшее уменьшение характеристического сопротивления путем увеличения коэффициента усиления Кь Эго достигается либо применением многокаскадвых усилителей вместо одного каскада Т, ~173), либо применением составного транзистора в качестве регу- /~ — унт = /я„мыЕ„/й„.

(23-51) Чтобы избежать применения токоподводяшей цепи, включают стабилнтрон не в базовую, а и эмнттерную цепь усилительного транзистора (рнс. 23-12); эмнттерный ток обычно достаточен для питания стабнлитрона: / „ ) ) /х,„„ (в противном случае следует питать стабилнтрон от выходного напряжения через балластный резистор, см. рнс.

23-13). Недостатком эмиттерного включения является повышенное значение (/г входного сопротивления усилителя /тх=/(акт=газ+(1+Р ) (г.а+г) пирующего транзистора Т,. Последний путь иллюстрируется схемой на рис. 23-13. Здесь составным транзистором (см. б 4-11) является комбннацня транзнсто- ров Т„Т н Тз. Как известно, составные транзнсгоры характеризуются огром- ными значениями ()л; в данном случае рх — рт()э() я может составлять десятки тысяч вместо 30 — 50 для одиночного -Ра Тт транзистора.

Заменяя в формулах (23-48), (23 49) н (23-521, (23-53) нндексы 2 нндексами 4 н подставляя ()з вместо й, легка т, убедиться, что выходные сопротивления уменьшаются, а коэффициенты стабалн- 1 зацнн увелнчнваются в р,()з раз. В такой Яа РЛ -0 схеме значение )(зыз может составлять 1 сотые н тысячные доли ома. Колнчесгво -и! Уз 1 транзисторов в составном транзнсторе па диктуется конкретнымн требованнямн к стабнлнзатору. Резисторы ((згл.

показанные пунктиром, призваны обеспечнть нормальные рабочие режимы составлвощнх транзнс- Л, торов; сопратнвлення этих резисторов выбираются нз соотношенвя Йзт- ", (23-54) ('зт гаага~ — газ где токами (з в г а задаются с учетом тока нагрузки н коэффициентов (). Сопротнвление Яа оценивается нэ формулы (хо-50) прн замене индексов 1 н 2 на 3 н 4, Сле- дует заметить, что приближение Уз -- Уз в формулах (23-50) н (23-54) может прнвестн к заметным ошибкам, так как найряження сгз, прн большнх токах пре- вышают 1 В у германневых транэнсторов в 2 В у кремниевых.

Рнс. ха-!3. Последовательный сш бнлнзатор с составным регулнрую щнм транэнсгором. 23-4. СРАВНЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ Из соотношения (23-ба) следует, что параллельные стабилизаторынечувствительны к перегрузкам по току, так как с увеличением тока 1„ток регулирующего элемента уменьшается. При токах 1„, заметно больших расчетного значения 1„„, регулирующий транзистор запирается. При коротком замыкании на выходе напряжение Ут полностью падает на балластном сопротивлении )1о и регулирующий транзистор оказывается вне опасности. Последовательные стабилизаторы, как следует из соотношения (23-32а), чувствительны к перегрузкам, поскольку ток нагрузки и ток регулирующего элемента возрастают одновременно и в равной степени.

При токах 1„> 1„„,„, усилительный и опорный элементы оказываются запертыми, а регулирующий транзистор работает с максимальным базовым током, определяемым величиной токоотводящего сопротивления и разностью потенциалов (1,— Ом Короткое замыкание на выходе (1/, =. 0) увеличивает базовый ток регулирующего транзистора и напряжение на нем в отношении (1т1((1! — (1з), т. е. обычно в несколько раз. При этом рассеиваемая мощность возрастает на порядок и больше и транзистор неизбежно выходит из строя. Этот недостаток последовательных стабилизаторов заставляет дополнять их схему тем или иным типом защиты И 76). Такая защита при заданном превышении нагрузочного тока над расчетным значением 1„„,„, либо быстро снимает напряжение питании, либо резко уменьшает ток регулирующего транзистора, отключая его базу от токоотводящего резистора. Оригинальный и перспективный метод триггер- + + ной зжциты предЛожен в работе И76).

г Сравнивая выражения (23-9) Р и (23-37), приходим к выводу, что при одном и том же выход- пт + у ьг ном напряжении и .обычных значениях допусков бх = 0,1 — : Ьаз 1 0,2 в последовательных ста- А билизаторах требуется менее высоковольтный транзистор, чем в параллельных. Однако этот вывод не учитывает аварийной рнс. 2ЗЛ4. Послеловательныя стаби- лизатор с использованием интеграль- ситуации, когда на регулиру иоя микросхемы усилители (см. узел ющем транзисторе может в те- 2 на рис. 23-2). чение короткого времени действовать полное напряжение питания. Поэтому практически в обоих типах стабилизаторов ориентируются на одно и то же условие ~l „„в (),„, .

Усилительные транзисторы выбирают из того же условия, что и регулирующий элемент. Сравнивая правые части неравенств (23-16) и (23-40), легко установить, что прн одном и том же токе нагрузки в параллельных стабилизаторах требуются примерно вдвое более сильноточные транзисторы, чем в последовательных. По мощности разница получается еще болыпе. Однако при наличии «гасящего» сопротивления в параллельных стабилизаторах (см.

с. 626) разница в допустимой мош; ности регулирующих элементов делается практически несущественной. Коэффициент полезного действия у последовательных стабилизаторов согласно (23-39) зависит от напряжения (/р „„„, которое не входит в выражение (23-13) для параллельных стабилизаторов. Поэтому однозначное сравнение, строго говоря, невозможно. Однако если положить () „„„= 0 и учесть, что в знаменателе (23-!3) неявно стоит слагаемое (/«Я, («неизменная нагрузка», см. сноску на с. 623), то придем к выводу, что к.

п. д. у последовательных стабилизаторов несомненно вьиив, чвл«у параллельных. Учет напряжения (/р„, если оно не превышает 2 — 3 В, не меняет этого важного вывода. Для дифференциальных параметров определяющим является характеристическое сопротивление 1« . Согласно (23-17) оио в принципе может быть одинаковым у обоих типов с'габилизаторов, если обеспечить одинаковые значения )ьг и Кл Необходимо подчеркнуть, что в современных стабилизаторах усилительная часть, как правило, реализуется в виде одной детали — интегрального усилителя постоянного тока (рис. 23-14).

Следовательно, характеристическое сопротивление определяется именно параметрами втой детали, а не типом стабилизатора Коэффициенты стабилизации-помимо 1г зависят еще от )го и )е~ (см. (23-19а) и (23-43а)1. Практически всегда Р~,л )с„„„что говорит в пользу последовательных стабилизаторов. Однако при решении конкретных задач параллельные стабилизаторы могут быть практически равноценным, а с учетом пере. грузочной способности — даже оптимальным вариантом. 23-5.

ОСОБЕННОСТИ ПРАКТИЧЕСКИХ СХЕМ Регулировка выходного напряжения. Рассмотренные выше стабилизаторы обеспечивают выходное напряжение, близкое я напряжению стабилитрона и имеющее отрицательную Полярность. На практике часто требуется иметь напряжение, отличное от ()х, регулируемое (ступенями или плавно), а также имею- Г ~л' й щее положительную по+ -р + — '" ~" лярность. При всех этих -нйл вариантах основная часть р Р схемы мало меняется, и мы й) остановимся только на тех а) 'изменениях, которые неРнс. 2з-15. Регулировка выходного напря- обходимы в том или ином ження с помощью делителя.