Лекции 7-8 - Конспекты (1095376), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В этих схемах применения, как и в других, они обладаютследующими преимуществами:1. Ток управления, требуемый для низкого прямого падения напряжения,близок к нулю, в то время как биполярные приборы требуют сотнимиллиампер.2.
Внутренний обратно включаемый диод в МОП транзисторе защищаетприбор, когда он обратно смещён, в то время как биполярные транзисторынуждаются в дополнительном компоненте.3.РезистивныехарактеристикисиловогоМОПтранзистораболееподходят для линейных стабилизаторов с низким падением.Биполярныетранзисторыведутсебякакисточникпостоянногофиксированного напряжения, включенный последовательно с источникомизменяемого напряжения.Это устанавливает предел минимального падения напряжения настабилизаторе, равный величине фиксированного напряжения (например 0,25 Вдля 2N3055A). Так как 2N3055A требует большого базового тока, то можетиспользоваться транзистор Дарлингтона, например, TIP100, что ещё большеувеличивает напряжения на транзисторе TIP100 на величину примерно 0,7 В.4.
Так как силовые МОП транзисторы – это приборы на основныхносителях, они не имеют времени накопления. Это важно, так как схемыприменения с низким падением напряжения требуют работы вблизи областинасыщения биполярного транзистора. Отклик схемы в виде переходногопроцесса поэтому лучше, чем у стабилизатора с биполярным транзистором.45Электропитание РЭАГлава 65. Биполярные стабилизаторы с низким падением напряжения имеюткоэффициент усиления больше единицы и поэтому более неустойчивы, чемстабилизаторы с низким падением на МОП транзисторах, которые стабильнынезависимо от условий благодаря своему коэффициенту усиления, меньшемуединицы.6. МОП транзисторы могут выдерживать во время переходных процессовтока 4-х кратную перегрузку по току, в то время как биполярные транзисторы –не более чем 1,5-кратную.Единственнымнедостатком,которыйимеютсиловыеn-МОПтранзисторы, когда они используются как ключ верхнего плеча, заключается втом, что для них требуется смещение примерно на 10 В выше положительнойшины электропитания.
Однако благодаря тому, что входные запускающие токималы, источник смещения может создаваться из самого ИЭП.Схема стабилизатора отрицательного напряжения на рисунке 6.24использует транзистор IRFD020 в 4-х выводном HEXDIP корпусе и при 1 Аимеет падение напряжения порядка 150 мВ, в то время как 2N3055 при 1Абудут иметь падение 0,3 В. Управляющим элементом является TL431,используемый как регулируемый параллельный стабилизатор. Если выходноенапряжение стремится к возрастанию, ток стокавызывает снижениенапряжения затвора, позволяя выходу оставаться стабильным. Простоеограничениетокаможетбытьдостигнуто,используядополнительных компонентов, как показано на рисунке 6.25.Рисунок 6.24 – Стабилизатор отрицательного напряжения46несколькоЭлектропитание РЭАГлава 6Рисунок 6.25 – Стабилизатор с защитой от короткого замыкания в нагрузке6.6 Стабилизаторы токаСтабилизаторытоканаходятпреимущественноеприменениевустройствах, предназначенных для возбуждения постоянного магнитного поля.Для работы ламп бегущей волны, клистронов и т.д.
применяют фокусирующиекатушки" (соленоиды), обмотки которых выполнены из медного провода. Длянормальной работы этих приборов необходимо постоянство магнитного поля и,следовательно, постоянство тока в обмотке соленоида. При отсутствиистабилизации ток в соленоиде может изменяться как вследствие колебаниянапряжения питающей сети, так и из-за изменения сопротивления обмоткисоленоида, вызванного изменением температуры этой обмотки под действиемпротекающего по ней тока или изменением температуры окружающей среды.Также стабилизаторы тока находят применение в зарядных устройствахаккумуляторов, в светодиодной технике и газоразрядных лампах.
Кроме того,стабилизаторы тока широко применяют в составе ИМС для задания токаусилительных и преобразовательных каскадов. В этом случае их обычноназывают "генераторами тока".Особенностью стабилизаторов тока является их большое выходноесопротивление. Это позволяет исключить влияние входного напряжения исопротивления нагрузки на величину выходного тока.В простейшем случае в качестве генератора тока может служитьисточник напряжения и резистор. Такую схему часто применяют для47Электропитание РЭАГлава 6электропитания индикаторного светодиода. В качестве недостатка такой схемыможно назвать необходимость применения высокого напряжения на входе.Только в этом случае удаётся применить достаточно высокоомный резистор идобиться приемлемой стабильности тока.
При этом на резисторе выделяетсямощность P I 2 R , что при больших токах может оказаться неприемлемым.На рисунке 6.26а показана схема стабилизатора тока на биполярномтранзисторе, а на рисунке 6.26б – на полевом транзисторе. Резистор R3 истабилитрон VD1 образуют параметрический стабилизатор постоянногонапряжения.а)б)Рисунок 6.26 – Стабилизаторы тока на биполярном (а) и полевом (б)транзисторахРассмотрим принцип работы стабилизатора тока. К нестабильности токачерез нагрузку может приводить как изменение сопротивления нагрузки, так иизменение входного напряжения. Предположим, что сопротивление нагрузкиостаётся неизменным, а увеличивается входное напряжение.
Если бы никакихизменений не происходило с транзистором, то ток через RН увеличился бы. Врезультате этого увеличится ток, протекающий через резисторы R1, R2, а,следовательно, и напряжение на этих резисторах. Напряжение на стабилитронеравно сумме напряжений на резисторах R1, R2 и на переходе база-эмиттертранзисторанаправлении).(переходбаза-эмиттерНапряжениенатранзисторастабилитронепривключенизменениивпрямомвходногонапряжения остаётся практически неизменным, значит, напряжение на48Электропитание РЭАГлава 6переходе база-эмиттер транзистора уменьшится и увеличится сопротивлениемежду выводами эмиттер-коллектор транзистора. Ток, протекающий черезколлектор-эмиттер транзистора и резистор нагрузки, будет уменьшаться,стремясь к своему первоначальному значению. Таким образом, будетобеспечиваться стабилизация тока.Пусть теперь остаётся неизменным входное напряжение, а увеличиваетсясопротивление нагрузки.
Если бы никаких изменений в этом случае непроисходило с транзистором, то ток нагрузки уменьшился бы. При уменьшениитока нагрузки уменьшится ток, протекающий через резисторы R1, R2 инапряжение на этих резисторах уменьшится. В результате увеличитсянапряжение между базой и эмиттером транзистора и ток коллекторатранзистораувеличится.Токнагрузкибудетстремитьсяксвоемупервоначальному значению, никогда его не достигая.
Для увеличениястабильности тока в качестве транзистора VT1 используют составнойтранзистор.Очень простыми получаются стабилизаторы постоянного тока сиспользованием полевых транзисторов. Ток нагрузки протекает через резисторR1. Ток, протекающий в цепи: плюс источника, сток-затвор полевоготранзистора, резистор RН, минус источника, очень мал, так как переход стокзатвор транзистора смещён в обратном направлении. Напряжение на резистореR1 имеет полярность плюс слева, минус справа. Потенциал затвора равенпотенциалу правого вывода резистора R1, следовательно, потенциал затвораотносительно истока будет отрицательным. При уменьшении сопротивлениянагрузки ток через резистор R1 стремится увеличиться, в результате чегопотенциал затвора относительно истока становится более отрицательным – итранзисторзакрываетсявбо́ льшейстепени.Прибо́ льшемзакрытиитранзистора VT1 ток через нагрузку уменьшается, стремясь к своемупервоначальному значению.49Электропитание РЭАГлава 6Для стабилизации токов силой 0,5-5 А и более применима практическаясхема, приведённая на рисунке 6.27 Главный её элемент – это мощныйтранзистор.
Диодный стабилизатор тока стабилизирует напряжение нарезисторе 180 Ом и на базе транзистора КТ818. Изменением резистора R1 от 0,2до10 Ом изменяется ток, поступающий в нагрузку. С помощью этой схемыможно получить ток, ограниченный максимальным током транзистора илимаксимальнымтокомвходногоисточника.Применениедиодногостабилизатора тока с наиболее возможным номинальным током стабилизацииулучшает стабильность выходного тока схемы, но при этом нельзя забывать оминимально возможном напряжении работы диодного стабилизатора тока.Изменение резистора R1 на 1-2 Ом значительно меняет величину выходноготока схемы. Этот резистор должен иметь большую мощность рассеяния тепла,изменение сопротивления из-за нагрева приведёт к отклонению выходного токаот заданного значения.
Резистор R1 лучше собрать из нескольких параллельновключенных мощных резисторов. Резисторы, применённые в схеме, должныиметь минимальное отклонение сопротивления при изменении температуры.При построении регулируемого источника стабильного тока или для точнойнастройки выходного тока резистор 180 Ом можно заменить переменным. ДляулучшениястабильноститокатранзисторКТ818усиливаетсявторымтранзистором ме́ ньшей мощности. Транзисторы соединяются по схемесоставноготранзистора.Прииспользованиисоставноготранзистораминимальное напряжение стабилизации увеличивается.Рисунок 6.27 – Стабилизатор тока на мощном транзисторе50Электропитание РЭАГлава 6Стабилизаторы тока отличаются от стабилизаторов напряжения тем, чтосигнал в цепи ОС поступает от датчика тока, включенного в цепь токанагрузки.
Поэтому для реализации стабилизаторов тока применяют такиераспространённые ИМС как 142ЕН5 (LM7805) или LM317. На рисунке 6.28приведена схема стабилизатора тока на ИМС LM317.Рисунок 6.28 – Схема стабилизатора тока на ИМС LM317Датчиком тока является резистор R1 и на нём стабилизатор поддерживаетнеизменным напряжение а, следовательно, ток в нагрузке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
