М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Этот способ может повлечь за собой значительную потерю мощности и потре- Стабилизаторы напряжения 223 бовать дорогих мощных стабилитронов. К счастью, имеется более элегантное решение проблемы источников питания, дающих большой ток. Мы уже видели, что эмиттерный повторитель может применяться лля уменьшения выходного сопротивления простого потенциометра (рис.
9.16 и 9.17). Если эмитгерный повторитель добавить к простому стабилизатору со стабилитроном, то доступный выходной ток возрастает в число раз, равное коэффициенту усиления тока транзистора. На рис. 9.24 показана такая схема. Транзистор Вг'г50 (аналог КТ630à — Прим. перев.) выбран потому, что способен рассеивать мощность 800 мВт, а при использовании с радиатором — 1,5 Вт. Напряжение стабилитрона 2), выбрано в соответствии с требуемым выходным напряжением, которое будет приблизительно на 0,7 В меньше, чем напряжение на стабилитроне из-за падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора.
Сопротивление резистора Я, (1 кОм) выбрано в предположении,что разность между входным и выходным напряжениями составляет около 1О В,при этом обеспечивается ток диода, равный приблизительно 10 мА. Диод может быть стандартным с мощностью рассеяния 400 мВт. Максимально допустимый выходной ток ограничен, главным образом, мощностью рассеяния транзистора Вг т'50; при падении напряжения на нем Рис 9.24.
Стабилизаюр со стабилитроиом и змитгсриым повторителем. приблизительно 10 В выходной ток должен быть ограничен величиной 80 мА, чтобы ибежать превышения допустимой мощности. Меньшее падение напряжения на транзисторе позволит выдавать ббльшие токи. На рис. 9.25 показана довольно мощная специализированная схема, которая обеспечивает напряжение 7,5 В для работы батарейной магнитолы от 12- вольтового автомобильного аккумулятора. Здесь потребовался мощный транзистор 2Х3055, чтобы рассеивать мощность около 3 Вт; радиатор при такой мощности не обязателен, но если для размещения схемы используется металлическая коробка или шасси, то транзистор 2Х3055 удобно установить именно там, чтобы уменьшить рабочую температуру.
Выходное напряжение можно изменить применяя различные стабилитроны. Например, замена стабилитрона ВХ т'88 на другой с напряжением пробоя 3,6 В дает выходное напряжение 3 В, подходящее для %айопап'а (марка плеера — Прим. перев.). При использовании этих простейших последовательных стабилизаторов особое внимание должно быть обращено на недопущение короткого замыкания на выходе. Если транзистор был испорчен так, что между коллектором и эмиттером у него короткое замыкание, то все входное напряжение 224 Источники питания и управление мощностью к цв иаиэив Рнс. 9.25.
Практическая схема стабилизатора лля питания кассетного магнитофона от 12-аольтоаого автомобильного аппарата. окажется приложенным к выходу и, возможно, вызовет катастрофические последствия в питаемой схеме. Промышленные схемы обычно включают в себя датчик повышения напряжения на выходе, подключенный к тиристорному устройству, которое быстро шунтирует шину питания, сводя выходное напряжение к нулю прежде, чем оно достигнет опасного уровня.
9,10.б Улуюшение стабилизации с помощью усилителя рассогласования Комбинация стабилитрона и эмиттерного повторителя дает заметное улучшение нагрузочной способности по сравнению с одним стабилитроном, но коэффициент нестабильности не улучшается. Кроме того, тот факт, что у рассмотренных до сих пор стабилизаторов выходное напряжение фиксировано, может оказаться недостатком во многих применениях. Стабильность напряжения можно повысить еше больше путем введения в схему усилителя для сравнения опорного напряжения стабилитрона с определенной частью выходного напряжения. Такая схема, обеспечиваюшая также регулировку выходного напряжения, показана на рис.
9.26. Здесь усилитель напряжения на транзисторе Тз с резистором Я, в качестве коллекторной нагрузки служит источником сигнала для эмиттерного повторителя на транзисторе Тг Напряжение на эмитгере транзистора Т, поддерживается постоянным с помошью стабилитрона Рг Потенциометр Я, и резистор Я„подводят определенную часть выходного напряжения к базе транзистора Тг Поскольку потенциал эмиттера транзистора ?; зафиксирован стабилитроном, схема сама регулирует выходное напряжения до тех пор, пока напряжение на базе транзистора Т, не превысит напряжение сгабилитрона на 0,6 В (падение напряжение на переходе базаэмитгер).
Выходное напряжение можно изменять с помошью регулировочного потенциометра Я,, устанавливая различные коэффициенты обратной связи. В связи с тем, что ток стабилитрона в схеме на рис. 9.26 почти не зависит от тока нагрузки, нагрузочная характеристика схем этого типа может быть очень хорошей. Коэффициент нестабильности все еше ограничен конечным сопротивлением стабилитрона и может быть несколько улучшен путем подключения резистора Я, к стабилизированному выходу, а не к нестабилизированному вхо- Сглабилизатары нанрязгсения 225 ду, как показано на рисунке. Дальнейшего улучшения можно достичь, заменив транзистор Т, на дифференпиальный усилитель (например, на интегральную схему 741) и применяя в эмиперном повторителе схему Дарлинпона вместо одиночного транзистора Тг Дифференциальный усилитель практически исключает температурный дрейф напряжения, в то время как схема Дарлинпона в еще большей степени уменьшает выходное сопротивление.
Стабилизатор такого типа с усилителем рассогласования можно рассматривать просто как усилитель постоянного напряжения с очень стабильным входным напряжением, которое обеспечивается стабилитроном, и с коэффипиентом отрипательной обратной связи,8, который задается делителем напряжения на выходе (резисторы Я, и Я, на рис.
9,2б). На рис. 9.27 схематически изображено такое устройство с усилителем рассогласования; в этой схемеб = й /(7? +к ), Если А, очень велико, то согласно теории обратной связи, рассмотренной в параграфе 4.3, имеем: лв ((биль(кв Рнс. 9.?6. Стабилизатор с усилителем рассогласования. к( г l к Рис. 9.27. Схема стабилизированного мощного источника питания, ряссмзтриввемяя клк усилитель с стрипятельной обратной связью.
15 Зак. 4729. 226 Источники питания и управление могцностью и г (Я„+2?г) оа$ ~ гьг н 1 Нестабилизированное входное напряжение играет роль источника питания для усилителя. Изменение напряжения этого источника не повлияет на величину напряжения И н если А, настолько велико, что справедливо приведенное выше соотношение, и если уш строго фиксировано. 9. 70. 7 Стабилизаторы и уменьшение пульсаций Применение стабилизатора напряжения весьма благотворно влияет на уменьшение пульсаций источника.
Поскольку пульсации представляют собой не что иное, как быстрое периодическое изменение напряжения, они подвергаются точно такой же стабилизации, как и продолжительные изменения напряжения. Поэтому, относительная величина пульсаций уменьшается в число раз, равное коэффициенту стабилизации стабилизатора Стабилизатор вида, показанного на рис.
9.27, может дать еше большее уменьшение пульсаций, если параллельно резистору )т„подсоединить конденсатор большой емкости (обычно 10 мкФ), возврашая, таким образом, пульсации целиком на вход усилителя 1,8 = 1) В схеме со стабилитроном и эмиттерным повторителем (рис. 9.24) для дополнительного уменыления пульсаций полезно параллельно стабилитрону подключить конденсатор емкостью 680 мкФ. Благодаря усилению тока эмиттерным повторителем это эквивалентно добавлению к накапливаюшему конденсатору дополнительного конденсатора, имеющего емкость много тысяч микрофарад. 9.!О.В Стабилитрон как прецизионный источник опорного напрязкения Стабильность источника питания определяется практически только его опорным напряжением.
Мы уже видели, что стабилнтрон из-за конечного внутреннего сопротивления дает постоянное выходное напряжение только при постоянном токе, протекаюшем через него. Для получения постоянного тока имеется два обычных способа: использовать второй диод в качестве предварительного стабилизатора или применить транзистор в качестве источника стабильного тока. Схема предварительного стабилизатора показана на рис. 9.28, где стабилизатор на 10-вольтовом диоде играет роль стабилизирован- Рис. 9.28. Источник стабильного опорного напряжения с прелварительным стабилизатором.
Стабилизаторы напряжения 227 ного источника для стабилизатора на диоде с опорным напряжением 5,6 В. Поэтому в последнем диоде течет почти постоянный ток, не зависящий от изменений входного напряжения. На рис. 9.29. приведена схема Вильямса «с двойным колыюм» (ппя оу гвю), в которой изящно использованы биполярные транзисторы в качестве источников постоянного тока для стабилитронов. Напряжение на базе транзистора Т, поддерживается равным 5,6 В, поэтому его эмиттерный ток устанавливается таким, чтобы напряжение на эмипере было 5,6 — 0,6 = 5,0 В; таким образом, эмитгерный ток транзистора Т, равен 5,0 /470 А, или приблизительно 1О мА. Коллекторный ток транзистора Т,, примерно равный току эмитгера, течет в Рис. 9 29.
Схема источника эталонного напряжения «с лвойным кольном», в которой транзисторы играют роль источников стабильного тока. сгабилитрон 27н который, в свою очередь, определяет напряжение на базе Тг Это приводит к тому, что транзистор Т, обеспечивает протекание постоянного тока 10 мА через стабилитрон 22г А этот стабилитрон играет роль источника опорного напряжения, которое подается на базу транзистора Тг У большинства стабилитронов напряжение пробоя изменяется с температурой.
Диоды с напряжением пробоя менее 5 В функпионируют в основном за счет туннельного эффекта и обладают отрипательным температурным коэффипиентом, то есть у них напряжение пробоя уменьшается с ростом температуры. При напряжениях больше 6 В в пробое доминирует лавинный эффект и температурный коэффипиент при этом положителен, то есть напряжение пробоя увеличивается с ростом температуры. Возникает вопрос: что происходит между этими двумя режимами, где пробой является комбинапией этих двух механизмов. Ответ состоит в том, что могут быть созданы диоды с напряжением пробоя около 5,6 В или 6,2 В, действительно имеющие очень малые температурные коэффициенты„если применить такие ли- 228 Источники питания и управление мощностью оды в схемах, подобных тем, что приведены на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
