Лекции 7-8 - Конспекты (1095376), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Сопротивлениедатчика тока много меньше сопротивления нагрузки. Падение напряжения надатчикесоответствуетвыходномунапряжениюкомпенсационногостабилизатора. Схема, приведённая на рисунке 6.28, прекрасно подходит какдля электропитания светодиодов, так и для зарядных устройств аккумуляторов.Среди прочего интегральные стабилитроны типа TL431 используют какстабилизаторы тока (рисунок 6.29).

Ток нагрузки протекает через резистор R2.Как только напряжение на резисторе превысит 2,5 В, ток через ИМС и резисторR1 возрастёт. Напряжение на нагрузке уменьшится до такого значения, прикотором напряжение на входе управления ИМС установится равным 2,5 В.Стабилизируемый ток задаётся резистором R2, сопротивление которогоопределяют какR2 2,5,IН(6.32)где 2,5 В – падение напряжения на резисторе, а IН – ток через нагрузку, которыйопределяется возможностями транзистора VT1.51Электропитание РЭАГлава 6Зная напряжение Uвх и максимальный ток нагрузки IН, подсчитываютсопротивление резистора R1 какR1 U вх  2,5.IН(6.33)Рисунок 6.29 – Схема стабилизатора тока на ИМС TL4316.7 Основы расчёта линейных стабилизаторов напряженияРассмотримметодику расчётатипового линейного стабилизаторанапряжения, приведённого на рисунке 6.30.Исходными данными, необходимыми для расчёта, являются:- номинальное, минимальное и максимальное значения выходногонапряжения (Uвых, Uвых_мин и Uвых_макс соответственно);- максимальный и минимальный токи нагрузки (IН_макс и IН_минсоответственно);- коэффициент стабилизации KU;- внутреннее сопротивление Ri;- амплитуда пульсации Uвых~;- пределы изменения входного напряжения;- пределы изменения температуры окружающей среды.На основании анализа исходных данных для расчёта стабилизаторарешается вопрос о возможности применения либо схем с ИМС, либо схем надискретных элементах.52Электропитание РЭАГлава 6Следует помнить, что применимость ИМС не ограничивается типовымизначениями токов.

При необходимости обеспечения больших токов нагрузкиИМС дополняются внешними транзисторами.Рисунок 6.30 – Схема линейного ИЭП1. Расчёт входного напряженияЗначение минимального входного напряжения Uвх_мин определяют примаксимальном выходном напряжении Uвых_макс и максимальном токе нагрузки.Используют выражение:U вх _ мин  U вых _ макс  U си _ мин  U вх ~  U R _ защ ,(6.34)где Uси_мин – минимальное напряжение сток-исток регулирующего транзистора,при котором возможна работа схемы; U вх~   0,05...0,10  U вых _ макс  U си _ мин  –амплитуда пульсации входного напряжения.

В интегральных стабилизаторахнапряжения значение Uси_мин определяется по справочным данным. Напряжениена резисторе токовой защиты равно 0,7 В.Таким образом,U вх U вх _ мин1   мин,U вх _ макс  U вх 1   мин  ,(6.35)(6.36)где αмин – относительное отклонение сети в сторону уменьшения; αмакс –относительное отклонение сети в сторону увеличения.53Электропитание РЭАГлава 6Для рассматриваемого случая, учитывая, что Uси_мин = 1 В, Uвх_мин = 28,2 В.Тогда,учитывая,что мин   макс  0,1 ,U вх  31,3 ВполучимиU вх _ макс  34,4 В .2.

Максимальное значение тока стока Iс_макс регулирующего транзисторавычисляют какI с _ макс  I Н _ макс  I вн ,(6.37)где Iвн – ток, потребляемый схемой управления. Значение Iвн равно 5…10 мАдля схем, реализованных на дискретных элементах, и 2…3 мА для схем,выполненных в интегральном исполнении. Для рассматриваемого случаяI с _ макс  1,01 А .3. Находят максимальное напряжение на входе стабилизатора Uˊвх_макс приминимальном токе нагрузки IН_мин и максимальное напряжение на переходесток-исток регулирующего транзистора в установившемся режиме:U вх _ макс  U вх _ макс   I Н _ макс  I Н _ мин   R0 ,(6.38)U с _ макс  U вх _ макс  U вых _ мин .(6.39)Значение внутреннего сопротивления R0 выпрямителя принимаютравным0,1U вхI Н _ максприёмкостномсглаживающемфильтренавходестабилизатора.4.

Определяют максимальное значение мощности Pтр, рассеиваемойрегулирующим транзистором:Pтр  U вх _ макс  U вых _ мин   I c _ макс ,(6.40)Для рассматриваемого случая Pтр  32 Вт .5. По найденным значениям тока, напряжения и мощности выбирают типрегулирующего транзистора. При выборе типа транзистора следует учитывать,что в переходных режимах работы стабилизатора ток и напряжение могутзначительно превышать расчётные.54Электропитание РЭАГлава 6При подключении стабилизатора к питающей сети постоянного тока впервый момент времени напряжение сток-исток регулирующего транзисторадостигает значения Uвх_макс, а ток – (1,5…2)Iс_макс.

Поэтому надо выбиратьрегулирующий транзистор так, чтобы его максимально допустимые параметрыпревышали значения Uвх_макс и (1,5…2)Iс_макс.Выбрав по численным значениям силы тока и падению напряжения типрегулирующеготранзистора,определяютдопустимуюмаксимальнуюмощность Pмакс, которую он может рассеять без теплоотвода (по справочнымданным).Если рассчитанная мощность Pмакс окажется меньше допустимогомаксимального значения мощности Pтр, то надо либо выбрать более мощныйтранзистор, либо разместить транзистор на теплоотвод.Вслучаепримененияинтегральныхстабилизаторовнапряжениянеобходимо, чтобы Uˊвх_макс не превышало, соответственно, нормированногозначения Uвх_макс для выбранного типа ИМС.В рассматриваемом случае можно применить полевой транзистор2П769А.

Он имеет следующие характеристики: Uси =100 В, Ic = 8 А, Pрас =50 Вт.6.Определяютсопротивлениярезистороввыходногоделителянапряжения. Для этого задаются силой тока делителя Iдел, равной 2…5 мА.Определяют максимальный и минимальный коэффициенты передачиделителя: макс  мин U эт _ максU вых _ минU эт _ минU вых _ макс,(6.41).(6.42)ТогдаRдел U вых _ минI дел; R 4   мин  Rдел ; R3  1   макс   Rдел .55(6.43)Электропитание РЭАГлава 67. Определяют сопротивление резистора схемы защиты от превышениятока:R2 U R2,2 I Н _ макс(6.44)В рассматриваемом случае R2 = 0,35 Ом.6.8 Шумы в линейных стабилизаторахРанее упоминалось, что при неизменном выходном токе и отсутствиипульсации входного напряжения стабилизатор обычно "шумит" в диапазоне от10 Гц до 100 кГц, генерируя на выходе напряжение от 50 до 500 мкВ.Собственно шумами в электронике называют тепловой, дробовой ифликкер-шум.

Их основными источниками являются активные элементы(транзисторы и диоды) и резисторы. Линейный стабилизатор являетсяисточником именно таких шумов.Линейный стабилизатор является аналоговой цепью. Его шумы можноописать двумя характеристиками.Одна из них – спектральная плотность шумов, которая представляетсобой кривую зависимости приведённого напряжения шумов мкВ / Гц отчастоты.Другойхарактеристикойявляетсяшум,приведённыйквыходустабилизатора, измеряемый в мкВ. Это значение спектральной плотности шума,измеренной в диапазоне частот.

Если этот диапазон достаточно широк,рассматриваемая характеристика является очень удобным инструментомоценки и сравнения уровня шумов.Источники шумов находятся внутри стабилизатора, однако для удобстварасчётов и анализа все шумы приводятся к его выходу. Термин "приводятся"означает, что шум каждого источника с входа усилителя нужно умножить накоэффициент передачи замкнутой цепи ОС (Uвых/Uоп).56Электропитание РЭАГлава 6На рисунке 6.31 изображена упрощённая схема линейного стабилизаторас источниками шумов. Среди них:- ИОН;- делитель напряжения;- входной каскад операционного усилителя.Рисунок 6.31 – Функциональная схема линейного стабилизатораОсновным источником шумов в стабилизаторе обычно является ИОН.

Вомногих случаях уменьшить уровень шумов можно с помощью фильтра нижнихчастот (ФНЧ). Этот же фильтр используют для подавления пульсаций. Частотасреза выбирается внутри диапазона от 1 до 500 Гц таким образом, чтобыподавить все шумы ИОН. Отрицательным эффектом применения RC-фильтровявляется значительное увеличение времени заряда ИОН и, как следствие,времени включения стабилизатора. Эти проблемы можно избежать, еслииспользовать малошумящие стабилизаторы со встроенной цепью быстрогозаряда.

Некоторые фирмы сейчас такие предлагают.Другим значительным источником шумов является делитель напряжения.Он генерирует тепловой шум мощностьюPш  4kTR ,(6.45)где k – постоянная Больцмана, T – температура, R – сопротивление.Делительнапряженияподключеннепосредственноквходудифференциального усилителя, поэтому шум делителя усиливается всей петлёй57Электропитание РЭАГлава 6ОС стабилизатора. Чтобы снизить эти шумы – достаточно уменьшитьсопротивление резисторов.

Характеристики

Список файлов лекций