Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 68
Текст из файла (страница 68)
101,-). ',::то 1л(1,г7,,) будет положительным и, следовательно, второи член в формуле !31.12) ' будет иметь положительный температурный коэффициент, в то время как ЬЦ, "~,"',Имеет отрицательный температурный коэффициент. Выбором значений Ен й, и )г; '-;-можно обеспечить в этой схеме нулевой температурный коэффициент в широком :::,::дяапазопе изменения температуры перехода. Свое название эти источники получили потому, что суммарное напряжение ',"(31.9) при нулевом значении ТКН равно напряжению запрещенной зоны кремния, ;::.т, е.
примерно 1,22 В. Для изменения значения выходного напряжения можно вос,", 'пользоваться схемой, приведенной на рис. 31.46 На этом принципе выполнен регулируемый прецизионный интегральный ста!.',бклитрон типа 142ВН!9 (аналог микросхемы Т1.431 фирмы Техаз 1пз!гппзеп!з). ;!::Упрощенная схема этой ИМС приведена на рис. 31.6а. Основными элементами ~:.:;,этой ИМС являются источник опорного напряжения, выполненный по схеме :,;::::,~~Ьалс1дар» (рис. 31.56), и операционный усилитель ОУ, позволяющий устанавли::,:-:вать необходимое выходное напряжение при помощи внешнего резистивного !уделителя )1, и Яь как показано на схемах включения !рис.
3!.66), Основные -,' йрактеристики этого интегрального стабилитрона значительно превосходят Характеристики обычных стабилитронов ' температурный коэффициент напряжения 0,0003'У/'С, Раус)ел 7. Источники злскт опнтання глскт онных сг ойсти Х., 2 виол ~',.„м (7м,(1+ )х (772) Рлс.
11.6 Уг|ро~неииая сыма интегрального мабилитроиа 14ЗЕН1Р и услоаное схематическое изображение (а); его схема агглиу ~ения (б) реуулируемое выходное напряжение от 2,5 до 36 В; ° дифференциальное сопротивление 0,2 Ом; ° максимальный ток нагрузки 100мА. Примерно такие же характеристики имеуот г1рецизиоппые интегральные ста.-'.;1 бнлитроны типа 2С!20 и ИС121, выходное напряжение которых равггб,''-:.:. 1,225...1,25В, дифференциальное сопротивление имеет значение 0,2Ом. Темпера-.; турный коэффициент напряжения доходит до 0,0001 "Ае"С. 7еыпературио-стабилизирркиггггые исто тики опорного ггипряыгелиуг содержат интегральный стабилитрон, выполненный по одной из рассмотренных схем,'в '-! прецизионный термостат, управляемый датчиком температуры на переходе база4:;:;:; эмн мер транзистора.
Термостат обеспечивает постоянную температ) ру кристалла,."; интегрального стабилитрона при помощи нагревательной схемы, дополненной'=''.!!'. датчиком температуры. Такие микросхемы имеют температурный козффнцне)п",:, напряжения до 0,000024м С, что па порядок меныле, чем у любого интегршгьногс-',::!;: стабилитропа. Упрощенная структурная схема такого источника опорного напряжения типа':: 2С483 (аналог ИМС 1.М199 фирмы «)х(аг1опа1 Яешусопг)псгогуу) приведена.лгк рис. 31.7 и. Микросхема состоит из следующих функциональных узлов: интегрального сгабилитрона ИС, стабилизатора температуры кристалла и датчика темпера. туры ДТ.
Все перечисленные элементы выполнены па одном кристалле и имегот,'":;;1 глубокую тепловую связь. интегральный стабилнтроп имеет двфференциальное,',.г1 сопротивление меньше 0,5Ом, исключительно низкий уровень шума и исключи. телыю высокую долговременную стабильность. Время выхода на рабочий режим .'; (время разогрева) составляет всего Зс.
Типовая схема включения ИМС приведена. г на рис. 31.7 б. Компенсационные стабилизаторы. Структурная схема компенсационного.стабилизатора напряжения приведена на рис. 31.8а. Выходное напряжение (7„мх ста-, ': билизатора через делитель напряжения ДН подводится к усилителю сигнала рас-.:::.';.:," согласования (сигнала ошибки) УСО, где сравнивается с выходным напряженнем'::,'1~~ 342 Лекция 3).
Стабилизато ы иап яжеввя б) Е„ж9...40В ', а) ис Г(лл Рис. 31 Х Упрогпенная структурная схема температурно стабилизированного ИОН (а) и схема вклщчсьгия ИОН типа тхС483 (б) ':.*'.,г(з'„источника опорного напряжения ИОН. С выхода УСО напряжение ошибки ":::поступает па регулирующий элемент РЭ и изменяет его коэффициент передачи. Уравнение компенсационного стабилизатора можно записать, используя схейу рис. 31.8 а Ка(и„„-К,()„,ж) = и,мх (31.13) ': где 1/е, — - напряжение опорного источника, ((,мк — выходное напрюкение сгабили::;;. затора, К, — - коэффициент передачи делителя напряжения ДН, К, — коэффициент ;! усиления усилителя сигнала рассогласования УСО и регулирующего элемента РЭ.
Из уравнения (31.13) получаем значение напряжения на выходе стабилизатора: (), „жс)„„Кс((1+КоКа). (31.14). Если усиление УСО достаточно велико. то при условии КсК„»1 получаем из (31,14) й.';у и„„ж ((„Укх (31,15) РЭ Рис. 31 8 Упрощенная структурная схема стабилизатора напряжения с'непрермвным регулированием (а) и функпиоиальная схема стабилизатора фиксированного.напряжения (6) Риздсл 7. Источники элеат литания элект нных ст ойств Таким образом, из уравнения (31.15) следует, что выходное напряжение'. компенсационного стабилизатора не зависит от изменения напряжения на входе (/„,,; и пропорционально опорному напряжению.
Иначе говоря, стабильнос1ь выходного ':, напряжения компенсационного стабилизатора зависит только от несгабильностя '„. элементов, включенных в цепь обра~ной связи, и не зависит от нестабильности:, элементов в цепи прямой передачи. В качестве источника опорного напряжения,, обычно используется один из видов параметрических стабилизаторов, рассмотрен-,'; ных ранее. В этом случае применение делителя напряжения ДН позволяет получать ', выходное напряжение, отличное от напряжения опорного источника. К напряжению на входе предъявляются требования такие же, как к напряже- ': нию питания усилителя: оно должно быть больше, чем напряжение на выходе, хотя бы на падение напряжения на регулирующем элементе.
с!ем меньше паденне -". папряжения на регулируюгдем элементе, тем выше будет КПД компенсационного стабилизатора. Поэтому для нормальной работы стабилизатора необходимо выполнение условий По принципу действия компенсационные стабилизаторы делят на две группы: ',':, с непрерывным и импульсным регулированием. Основное различие этих сгабнлл. заторов заключается в режиме работы регулирующего элемента: в стабилизаторах ' " с непрерывным регулированием рсгулирукнций элемент работает в непрерывном режиме (т. е. как регулируемое сопротивление), а в стабилизаторах с импульсным регулирования он работает как ключ. Ксотвасициоииые стабиливатсры с иелрерывиыи рсгулироваиисси.
Упрощеш|ая,'.1 схема компенсационного стабилизатора напряжения с непрерывным регулированием приведена на рис. 31.8б. В этой схеме делитель напряжения ДН выполнен на резис1орах )1, и Рсз. Коэффициент передачи такого делителя /С. ~2/(/ ' Ю Источник опорного напряжения (/,„вьл|олнен на стабилитроне г"г) и гасящем сопротивлении Л„. В качестве стабилитрона можно использовать одну из сгабилитролных ИМС. Усилитель сигнала ошибки УСО выполнен на операционном усилителе ОУ. Регулирутоший элемент построен на транзисторе ГТпо схеме эмиттерного повторителя.
Коэффициент передачи такого регулирующего элемента близок к единице. В соответствии с формулой (31 15) выходное напряжение стабилизатора (/„„,,= (/„„(й, +Я,)Ил Поскольку оно зависит от нестабильности источника опорного напряжения (/„, то не можег бгять стабильнее последнего. Следовательно, если обеспепггь постоянство тока через сгабилитрон, то нестабильность параметрического стабилизатора будет такой же, как и компенсационного. Тем пе менее компенсационный стабилизатор имеет ряд преимуществ по сравнению с параметрическим: выходной ток компенсационного стабилизатора может быть значительно больше и ограничивается возможностями регулирующего элемента; стабилитрон г/Э работает в режиме холостого хода, так как он подключен к высокоомному входу ОУ 344 Лвкчик31 Стабилизато и нап яжепия Кроме опорного напряжения на нестабильность выходного напряжения ': — влияет изменение коэффициента передачи делителя напряжения.
В связи с этим делитель напряжения должен выполняться на резисторах с одинаковым температурным коэффициентом сопротивления. Влияние изменения коэффициента усиления УСО можно практически исключить, если сделать его достаточно большим (больше 1000). Для этого лу ~ше всего подходят операционные усилители. В формулу (31.15) для выходного напряжения компенсационного стабилизатора не входят ток нагрузки 1„и входное напряжение ~/,„. В связи с этим может сложиться впечатление, что выходное сопротивле.
ние и коэффициент нестабильности по напряжению такого стабилизатора равны нулю, поскольку из (31.15) следует, что В действительности же такой результат связан с анализом упрощенной структурной схемы стабилизатора. На самом деле зти параметры отличны от нуля, но имеют достаточно малые значения, например, 11„...„.
доходит до 0,01Ом, Основным недостатком компенсационного стабилизатора с непрерывным :.: ' регулированием является его невысокий КПД. В этом стабилизаторе мощность, 1.-.. потребляемая от источника, больше мощности, отдаваемой в нагрузку Наибольший расход мощности имеет место в регулируюшем элементе, так как напряжение ва нем равно разности (У„-У,,) и через него проходит весь ток нагрузки. Всвязи с этим регулирующий элемент РЭ часто устанавливают на теплоотвод. Интегральные микросхемы стабилизаторов аиаряжсеаия с непрерывным !:., рвгулироваписи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
