Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001), страница 11

Определяем необходимое входное напряжение Увх = Увых + В (1 + 1вых) = 5+ 500(12,5+ 12,5)10 з = 17,5 В. 4. Определяем коэффициент стабилизации 1в»И» Во+ «.ст ст— Увх «ст — 1 (125+125) 10-з 500! 500+25 ы 17,5 25 5. Находим нестабильность выходного напряжения Уст2 Уст! Увх2 У«х! ~ 10 ~1 67 сх Увы» бс»Увк «сст 2.3.2. Компенсапионные стабилизаторы Компенсационный стабилизатор является устройством автоматического регулирования выходной величины. Стабилизатор напряжения поддерживает напряжение на нагрузке в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока.

По сравнению с параметрическими стабилизаторами компенсационные отличаются большими выходными токами, меньшими выходными сопротивлениями, большими коэффициентами стабилизации. В состав компенсационного стабилизатора напряжения обычно входят следующие устройства: регулирующий компонент, устройство измерения, усилитель постоянного тока. Регулирующий компонент РК включается последовательно (рис. 2.17,а) или параллельно (рис. 2.17,5) нагрузке, В основном используются стабилизаторы с последовательным РК благодаря высокому коэффициенту стабилизации и более высокому КПД. Стабилизаторы с параллельным РК используются в схемах с перегрузками по току и короткими замыканиями в нагрузке.

Некоторые виды нагрузок (например, операционные усилители) требуют двухполярного стабилизированного напряжения. На рис. 2.18 показана схема с двухполярным выходом, в которой стабилизация напряжений Увых! и Увыхг осуществляется так, что их разность при имеющей место нестабильности поддерживается неизменной. Устройство измерения УИ выполняется обычно в виде резистивного делителя напряжения, с которого снимается часть напряжения и подается на усилитель постоянного тока УЕТ, где сравнивается с опорным напряжением. При низком выходном напряжении (менее 5 В) на У17Т может подаваться полное значение выходного напряжения стабилизатора, Сигнал рассогласования усиливается УЛТ и поступает на регулирующий компонент, изменяя его сопротивление.

При повышении входного напряжения или снижении тока нагрузки выходное напряжение растет и приводит к увеличению сигнала обратной связи, сравниваемого с Рис. 2.17. Структурные схемы стабилизаторов напряжения с последовательным (а) и параллельным (б) включением регулирующего компонента бгаа г! утг и, утг УРК эйа — УКЭ1 нас + Уэб2 УРК асс = УКЭ1аас + Уэбэ + Уэб2~ УРК пйа — УКЭЗ нас. УРК пйа — Убэ2 + УКЭ1 пас — Улоп; Улоп Р Убэ2 + УКЭ1 паа Укэ2 ° УРк аиа = Убэг + Укэг 63 опорным напряжением.

В результате срав- РЛ нения в УттТ вырабатывается сигнал уп- равления, который приводит к повыше- 9211 ут1т гИ ьгсцг нию сопротивления регулирующего компонента и, следовательно, уменьшению выходного напряжения. При этом выходи„уит 11 г ное напРЯжение не опУскаетсн ниже опРеггг деленного уровня, т.е. устанавливается в РЛ заданном интервале значений. Сигнал обратной связи с выхода ста- билизатора содержит также'информацию Рис. 2.18. Ст кт нзя С у у - о переменной со авляющей выходного схема стабилизатора напряжения с двухполярным выходом напРЯженип поэтомУ Ре"Улируюцгий ком- понент снижает уровень пульсаций на выходе стабилизатора.

Благодаря этому свойству стабилизатор непрерывного действия называют активным фильтром, который отличается от пассивного наличием полупроводниковых компонентов. В зависимости от тока нагрузки в качестве регулирующего компонента используется один или несколько транзисторов. На рис. 2.19 показаны схемы регулирующих компонентов, отличающиеся числом транзисторов и их соединением. Минимальное падение напряжения УРк ь, на рис.

2.19,а определяется зависимостью где Укэга~ — напряжение коллектор-змиттер транзистора ЧТ1 в режиме насыщения; У,бг — напряжение эмиттер-база транзистора г'Т2. Для регулирующего компонента на рис. 2.19,бсправедливо где У,бз — напряжение эмиттер-база транзистора к'ТЗ. В схемах стаБилизаторов на рис. 2.19,в,г,е используется дополнительный источник напряжения Уд о, благодаря чему снижается минимальное падение напряжения. Для схемы на рис.

2.19,в имеем Уг.К а = УКЭг а с + У бв Дпя СХЕМЫ На рИС. 2.19,г УРК пйа ОПрЕдЕЛяЕтея ЗаВИСИМОСтЬЮ В схеме регулирующего компонента с дополнительной симметрией и стабилизатором тока СТ на рис. 2.19сж имеем соотношение Ряс. 2да. Регулирующие компоненты на транзисторах: составные нв двух транзисторах (а,д) и составные нв трех транзисторах (б-г, е-э) В данном случае уменьшение Урк гаы достигается благодаря тому, что при дополнительной симметрии напряжение насыщения Укэг„с меньша напряжения база-эмиттер Убог.

Включение в схему стабилизатора дополнительного источника напряжения и стаБилизатора тока (рис. 2.19,з) уменьшает падение напряжения, минимальное значение которого при этом должно соблюдаться условие Цдда ьи Рнс. 2.20. Схема сравнения с одним транэисторои и одним дополнительным источником Рнс.

э.зз. Схема сравнения с одним транзистором и двумя дополнительными источниками 64 При выполнении указанного условия напряжение Ургг „„.„можно уменьшить до значения, близкого к Укэгнвв. Усилитель постоянного тока может выполняться вместе с устройством измерения в виде одного узла. На рис. 2.20 показана простая схема УПТ, содержащая один транзистор УТ1, делитель выходного напряжения ПЗ, Я4, Яб, источник опорного напряжения (стабилитрон х'хх1) и дополнительный источник напряжения Уд н для обеспечения необходимого режима работы транзистора ЧТ1. Напряжение к коллектору тран-' зистора может подаваться не от дополнительного источника, а с выхода стабилизатора напряжения. Выходное напряжение У ых в рассматриваемой схеме выше опорного У „.

Если необходимо получить выходное напряжение ниже опорного, то может быть использована схема с двумя дополнительными источниками Удвн1 и Унвнз (Рис 2.21). В стабилизаторах напряжения в качестве УПТ находят применение операционные усилители. Это позволяет повысить коэффициент стабилизации по сравнению с однокаскадными УПТ. В качестве примера на рис. 2.22 приведена схема стабилизатора с операционным усилителем типа К153УТ1. Особенностью схемы является наличие входного делителя напряжения Я1, Я2, напряжение с которого через диод подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Такое схемное решение применено для обеспечения надежного включения стабилизатора в режим стабилизации при подаче входного напряжения.

В некоторых случаях сбой имеет место в процессе включения в связи с тем, что при достаточно большом напряжении смещения операционного усилителя его выходной каскад входит в режим насыщения и его выходное напряжение не превышает десятых долей вольта. Это напряжение ниже уровня, необходимого для открывания транзистора регулирующего компонента,.

Рне. з.зз. Схема компенсационного стабилизатора напряжения на базе операционного усилителя Сопротивления входного делителя напряжения выбирают из условия Увх нннхвз Увх хнах х вз ) Ух'01 ывх + Усм гнвх~ ( Унн вх~ г2г + хтг Ж+ Лг где Умп1 „— максимальное падение напряжения на диоде У01; У х ы и У,х вх — минимальное и максимальное входные напряжения стабилизатора; У, „, „— максимальное напряжение смещения операционного усилителя; Унн,х — напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя при номинальном режиме стабилизатора. Диод 1г,01 выбирают с малым значением обратного тока.

Операционные усилители применяются в основном э источниках электропитания с выходным напряжением свыше 30 В, так как интегральные стабилизаторы на такие напряжения не выпускаются. На рис. 2.23 приведена схема стабилизатора напряжения непрерывного действия с выходным напряжением 150 В, который используется в устройстве с телевизионным индикатором. На вход схемы подается выпрямленное напряжение, которое сглаживается фильтром Ы, С2, Сб, С7. Регулирующий компонент содержит силовой ЧТ4 (2Т845А) и 'согласующий 1гТЗ 12Т506А) транзисторы. Усилитель постоянного тока содержит микросхему РА1 (140УД7), транзистор ЧТ6 (27506А), резисторы П7 и П12. Резистор Я7 снижает мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора УТ6.

Резистор 212 ограничивает выходной ток микросхемы 17А1. Источник стабильного тока выполнен на компонентах УТ1 (27506А), РТ2 127505А), 1гП1, ЧР2 (2Д522Б), П2, 24, Яб. Транзистор ЧТ1 обеспечивает отключение стабилизатора при перегрузке по току. Первоначальный запуск стабилизатора выполняют конденсатор С1, резистор П1 и схема повторного запуска.

Включенное состояние транзистора УТ1 после запуска стабилизатора сохраняется благодаря прохождению тока по цепи ЯЗ, Яб. Схема повторного запуска стабилизатора содержит компоненты 1гТ6, ЧТ7 (27313Б), ГТ8 (27312Б), 1гсхЗ ~2Д522Б), СЗ, Я8, 210, П11, П13, Я14, Я17. При увеличении тока через Рис.