Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 50
Текст из файла (страница 50)
13.1, б). Увеличить сопротивление Кб можно лишь повысив напряжение (~,„, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению величины Ксп Поэтому коэффипиент стабилизации параметрических стабилизаторов напряжения не превышает 50. Для повышения величины К можно применять каскадное включение стабилитронов. Параметрические стабилизаторы напряжения просты и надежны, однако обладают существенными недостатками, главными из которых являются невозможность регулировки выходного напряжения и малое значение коэффициента стабилизации, особенно при больших токах нагрузки (1„> 2„п,„).
8 13.2. КОМПЕНСАЦИОННЪ|Е СТАБИЛИЗАТОРЫ Высокое качество стабилизации напряжения можно получить при использовании компенсационных стабилизаторов. представляющих собой автоматические регуляторы, в которых фактическое выходное напряжение сравнивается с эталонным (опорным) напряжением. Возникающий при этом сигнал рассогласования усиливается и воздействует на регулирующий элемент и (13.13) 1 Квв«звл = Кв«к втз (13.! 4) а) Р .
13.г 323 стабилизатора таким образом, чтобы выходное напряжение стремилось достичь эталонного уровня. В качестве 22сточника опорного напряжения обычно используют параметрический стабилизатор, работающий с малыми токами нагрузки, реже— гальванические батареи. Рассмотрим структурную схему стабилизатора последовательного типа (рнс. 13.2, а), в которой регулирующий элемент РЭ включен последовательно с нагрузкой и играет роль управляемого балластного сопротивления. Разностный сигнал рассогласования (/„— (.т, формируемый источником опорного напряжения ИОН и нагрузкой, поступает на вход усилителя постоянного тока У, усиливается и воздействует на регулирующий элемент РЭ. При положительном сигнале рассогласования (Г „— (1 > О) внутреннее сопротивление РЭ возрастает и падение напряжения 1,', на нем увеличивается.
Поскольку РЭ и нагрузка включены последовательно, при увеличении (7рв выхолное напряжение уменьшается, стремясь к значению (т Г1ри отрицательном сигнале рассогласования ((1„— С«, с О), наоборот, внутреннее сопротивление РЭ и падение напряжения на нем уменьшаются, что приводит к возрастанию выходного напряжения Г/„. Принципиальная схема транзисторного компенсационного стабилизатора последовательного типа приведена на рис.
132, б. Роль ретулирующево элемента в этой схеме иврает транзистор Т,. С ростом величины ( С',„~ выходное напряжение возрастает по абсолютному значеншо, созлавая сигнал рассогласования ('б, па входе уснл2теля постоянного тока, выполненното на транзисторе Тз. Ток коллектора транзистора Тз возрастает, а потенциал его коллектора становится более положительным относптельно «зсмлив. Напряжение база — змиттср транзистора Т, уменьшается, что приводит к возрастанию внутреннего сопротивления этого транзистора и падению напряжения на нем.
Выколи ос напряжение при этом уменьшается. стремясь к прежнему значению. Ступенчатую регулировку выходного напряжения люжно осуществить, используя опорное напряжение, снимаемое с цепочки последовательно включенных стабилитронов. Плавная регулировка обычно производится с помощью делителя напряжения К„кл, К„включенного в выходную цепь стабилизатора таким образом, как показано на рис. 13.2, б. Если пренебречь падением напрюкения на эмиттерном пере- холе транзистора Т„то в этом случае выходное напряжение стабилизатора Г в - (Гоп 1 ГШ+ '" (К, + Кв). (13.9) Кз+ Кл/ Ток через делитель Г„к выбирают обычно на порядок выше, чем ток базы транзистора Тз.
Дальнейшее увеличение тока делителя за счет снижения сопротивлений К,, Кз, К, нецелесообразно, так как приводит к существенному уменьшению к. п. д. схемы. Тогда выражение (13.9) принимает вил ГГ„()оо 1 + Если в схеме рис. 13.2, б базу транзистора Т, подключить непосредственно к выходу стабилизатора, то выполняется равенство (/ = (Г„; коэффициент стабилизации и выходное сопротивление при этом определяются выражениями 1131 К (13.11) ( вк Кл+ Квк.я (гтз+ Кл)(1 + 2тз) + гб2 1 (К К ) (13 12) й .и+ Очевидно, что коэффициент стабилизации и выходное сопротивление стабилизатора с делителем на выходе (рис. 13.2, б) можно записать следующим образом: Г «т пм КотКтвл где К,,= Кз + Кз (1оп — — множитель, обусговленный к,+к,+к, и„ влиянием делителя на козффидиент стабилизации К найденный при (1,„= (т'„.
Таким образом, лелитель напряжения в схеме стабилизатора 1рис. 13.2,о) уменьшает коэффициент стабилизации схемы и повышает выходное сопротивление стаоилизатора. В настоящее время получили распросграненце схемы стабилизаторов напряжения, выполненные на основе операционных усилителей (ОУ). Простейшая схема стабилизатора напряжения на ОУ, используемая при малых токах нагрузки, изображена на рнс. 1З.З. Напряжение на выходе схемы 1'К,, (13.15) 1,К, остается постоянным прн изменении сопротивления нагрузки сс„.
Для получения опорного напряжения Н„„использован параметрический стабилизатор напряжения, состоящий из резистора цз и стабилитроиа Д. Изменяя сопротивление в цепи обратной связи Н ., можно регулировать выходное напряжение схемы. При больших токах нагрузки используют компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа на ОУ, схема которого приведена на рис. 13.4. В настоящее время выпускают также интегральные стабилизаторы напрюкення компенсационного типа. В качестве источника опорного напряьчення в схемах интегральных стабилизаторов кроме сгабилнтронов используется транзистор, включенный по схеме каскада ОБ и работающий как генератор стабильного тока. Регулирующий элемент обычно представляет собой составной транзистор, состоящий из двух или нескольких отдельных транзисторов, число которых определяется требованиями, предъявляемыми к стабилизатору.
Усилительным элементом схемы интегрального стабилизатора является операционный усилитель или в некоторых случаях просто лифференпиачьный каскад. Рис. 13.4 Рис. 13.3 324 и Рис. 13.б их Рис. 13,3 Рис. 13.7 На рис. 135 приведена основная схема включения гибридного интегрального стабилизатора типа 275ЕН6А, позволяющая стабилизировать на выходе положительное напряжение 6 В. Навесной резистор И, включается в пепь защиты стабилизатора от короткого замыкания нагрузки.
Его сопротивление зависит от значения допустимого тока нагрузки 1 „ и определяется по формуле Во~С = 11бэ Рнии, где 11м — — 0,5 —:0,7 В. Конденсаторы Сь Сх устраняют самовозбуждение стабилизатора, и их подбирают при использовании стабилизатора на практике. Выходное напряжение можно ре~улировать с помощью внешних сопротивлений, подключаемых к выводу 14. Стабилизаторы отрипатсльного напряжения этой же серии отличаются от стабилизаторов положительного напряжения другим типом электропроводности транзисторов. На рис.
13.6 приведена основная схема включения стабилизатора типа 275ЕН7А, позволяющая стабилизировать отрицательное выхолное напряжение — 6 В. Основная схема включения полупроводникового стабилизатора типа 142ЕН1Б приведена на рис, 13.7. Внешний резистор К, включен в цепь защиты схемы от короткого замыкания нагрузки. Конленсатор С, опрелеляет время восстановления номинального режима при импульсном изменении нагрузки и вход- где ПРИМЕРЫ Пинах + ~впав н. ер 2 = — 14 В.
Решение Полагая 1лел = 20 1е2 = 20 — = 2 мА, 12 Р2 получим ного напряжения. Емкость конденсатора С, составляет в реальных схемах примерно 10 пФ. Конденсатор Сз позволяет уменьшить выброс выходного напряжения при импульсном изменении нагрузки и входного напряжения. 13.1. Рассчитать компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа (см. рис. 13.2, 6), удовлетворяющий следующим условиям: входное напряжение 11 = — 24 В, нестабильность входного напряжения МУ,„= +2 В„максимальный ток нагрузки 1н, = 1,5 А, коэффициент стабилизации К„> 1О', напряжение источника питания базовой цепи регулирующего транзистора Ел = -30 В.
Предусмотреть плавную регулировку выходного напряжения в пределах от -12 да — 16 В. 1. Определим максимальное напряжение каллектор— эмпттер регулирующего транзистора Т,: ~эк ~авх = 1хвх + АКа 11ээ лэп = 1 вхввх ! «еэп = — 14 В. 2. Определим максимальную л2ошность, рассеиваемую ьа транзисторе Т,: Рк, а = 17„э,,1„~~ = 21 Вт. 3. По даннзам расчсеа п. 1 и 2 выбираем тргнзпстор Т„ для которога 1'кэеавх < !'кпахэоэ 1«! 1«пах < 1«.
~ л» Рк, х<рк, „,„. Этны условиям удовлетворяет транзистор типа П2163 с параметрами: 1,'к, -„„, = — 35 В, 1к„а„= 7,5 А, Рк. =24 Вт, )э<30, г„;=6 кОм. 4. Для сазллпия опориого нахлрэькс2шя б'нн вы<берем сз абилитрон типа Д814А с параметрами П„= Па, = — 8 В„К = 6 Ом, 1„«„и = 20 мА. 5. Опреде.ш, максимальное напра«ение коллектор — змиттер усилительна а транзистора Т2: 1'вс«ах ! ивах <и 6. 1!с еалч из условия 1э'„з„а„< П„,„х,„выбираем в качестве усилительного ж;емента транзистор типа П416 с достаточно ВЫСО2ЗМ Казффнецхситаы уенасиия Па тОКу 02 = 90 —:250. 7. Полагая, что 1кз рл 1„= 1О мА < Тт,, найдем сопротив- ление балластного резистора: Ка= "' =0,6 кОм, ! 1'н ер ~ен ! 1ех.нем 1э2 8 Уеитывая что1л«=1«2+1ы 1ы =1 11!32+ Ц 48мА определим сопротивление Кв = !Ео 11 = 240 Ом, 1ы + 1пз обеспечиваюшее нормальную работу схемы при полном токе нагрузки 1н = 1« 9.
Определим сопротивление резисторов делителя К„К2, Кз. Условилюя считать, что если движок потенциометра К2 стоит в крайнем верхнем положении, то выходное напряжение стабилизатора имеет заданное по условию минимальное значе- ние 11н . В крайнем никнем положении движка выходное напряжение максимально. Тогда можно записать уравнения ! и„„ь — и„! = 1„.К„ ! 17о„! = 1,К2, ! ~ип~вх ~-~оп ! 1лел «К1 + К2)' нпнл ои ! !11 . — 11, 1лел \вх ~ ои! — К2=2 кОм, 1 ! ~~оп ! Кз = — = 3,9 кОм. 1«ех 10. Записав формулу (1ЗЛЗ) в виде Поп яке П,. К.+К ~ получим Кон, = ЗОО, Полученное значение коэффициента стабилизации меньше заданного.
Для повышения коэффициента стабилизации включим в цепь регулирующего элемента дополнительный транзистор Т„образующий с транзистором Т, схему составного транзистора. Так как ток коллектора Т', равен току базы Т„ т. е. 1„= 1'„, = /н/(31, то транзистор Т', выбираем из условий ! (7ьхпоп ! ~ ! (/нэпах 1' кэпи ! /кэ = /нппх/Рх < Р«1«оп Этим условиям удовлетворяет транзистор типа МП20А с параметрами (3'= Юкь150,!и, = 50 мА, Решение Для повышения коэффициента стабилизации схемы резистор К„, определяющий базовый ток регулирующего транзистора Т„подключается к стабильному источнику напряжения — Ее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
