ivanov-ciganov2 (558065), страница 41
Текст из файла (страница 41)
=Ди,„1() (11Е). (9.35) Если напряжение питания в два раза больше напряжения стабилитрона, то достигнутая нестабильность в два рава хуже минимальной. Глава Х Линейные стабилизаторы с обратной. связью $ М.1. Определение режима работы транзисторов В схемах стабилизаторов в наиболее тяжелых условиях работают транзисторы, входящие в силовую цепь. Тяжелые условия связаны с тем, что, во-первых, именно в этих элементах гасится избыток мощности источника по отноп1ению к мощности, пстребляемой нагрузкой, и, во-вторых, их режиму работв1 свойственно большое непостоянство падения напряжения и тока. Все остальные элементы схемы стабилизатора могут в принципе питаться от уже застабилизированного напряжения, а протекающий по ним ток невелик. Поэтому к выбору и определению режима транзистора, входящего в силовую цепь стабилизатора, следует подходить особенно тщательно.
Рнс. 10.1 Расчет лк1бой сложной схемы стабилизатора содержит среди про. чих два отличающихся по своей методике этапа. Один из них заключается в том, что на характеристиках нелинейного элемента (силового гранзистора) находится та область, в которой перемещается рабочая ючка (расчет режима). В данном случае широко применяют графиче. .кие методы решения. Когда эта область найдена, можно с той или зной степенью приближения заменить нелинейный элемент линейной .хемой замещения. Другой этап расчета заключается в том, что на 1снове выбранной схемы замещения рассчитывают соотношения между гзменениями выходного напряжения н приращениями дестабнлизи1ующих факторов.
Тут основное применение находят методы расчета гинейных электрических цепей. Из расчета режима можно получить сведения о диапазоне измене1ия напряжений и токов, в которых стабилизатор обеспечивает тре)уемую стабильность, а также о тепловом режиме самого элемента, 1то важно для обеспечения его целостности. Проведем графический 1асчет режима силовой цепи для простейших схем с последовательным 1ключением транзистора (рис. 10.1, а, б). Нестабильность входного напряжения удобно задать двумя нагру- ючными характеристиками источника Е, соответствующими, допу- стим, максимальному Е,„и минимальному Е;„значениям подводимого к выпрямителю переменного напряжения (рис. 10.2, а), Напряжение коллектор — эмиттер силового транзистора Т, (см.
Рис. 10.1) равно разности между входными напряжением Е, и стабилизированным напряжением К Взяв характеристики транзистора, в данном случае зависимость тока коллектора от напряжения коллектор — база при параметре (и, и отложив влево от нулевой ючки напряжение У (ега можно считать в первом приближении постоянным), проведем прямую ОУ (рис. 10.2, б). От этой прямой отложим вправо напряжение Е„считая ток выпрямителя 1, рав-. ным сумме коллекторнога тока У„и тока Х„потребляемого стабилитроном: 1,=1„+1, (10.1) для схемы рис. 1О.1, а и коллекторному току для схемы рис. 10.1, б.
Выполненное построение привело к наложению выходной характеристики источника Е, на характеристики транзистора,' причем оси нервай смещены влево на У и вниз на 1,. Так как ток стабилитрона обычно мал, то приближенно он может считаться нулевым. Если провести две горизонтальные прямые, соответствующие токам 1„ „ и 1„ м (ток нагрузки практически равен току коллектора), то можно определить область (она заштрихована на рис. 10.2, б), в которой перемещается рабочая точка при изменениях входного напряжения и тока нагрузки. На основе приведенною построения можно сделать следующие выводы: 1) получить заданное напряжение У можно н при меньшем напряжении источника Е„так как перемещение 'рабочей области влево еще не приводит к попаданию в нее участка характеристик транзистора, соответствующего насыщению, и он будет работать в активной области„ 2) хотя правый верхний угол рабочей области и не выходит эа нределы, ограничиваемые допустимой мощностью рассеяния на коллектоРе, запас по мощности мал.
Смещение влево рабочей области повы- шает этот запас, так как приводит к уменьшению напряжения на транзисторе; 3) как показывает сравнение напряжения У„, „с максимально допустимым напряжением между коллектором и эмиттером У„,„,„, запас по напряжению достаточен; 4) по полученному диапазону изменения тока базы транзистора, являющегося током нагрузки опорного стабилитрона, можно правильно выбрать тип сгабнлитрона. При оценке изменений тока базы необходимо обратить внимание на то, чтобы выбранный режим получался при положительных токах базы транзистора, так как транзистор в данной схеме работает успешно лишь при открытом эмиттерном переходе. Кроме того, уменьшение напряжения источника Е, возможно лишь тогда, когда он является автономным, т.
е. питает только исследуемый стабилизатор, и и до тех пор, пока левый верхний угол ра- Ю бочей области не подойдет вплотную к участку .характеристики транзистора, Рэ соответствующего насыщению. Проведенное построение рабочей облаь ~4 сти получилось весьма простым, так как выходное напряжение было принято поРг стоянным. Это допущение оправдываегся, так как в результате построений найден такой режим работы транзистора, при Рис. 10.3 котором он успешно выполняет свои функ- ции, т.
е. поддерживает практически постоянным выходное напряжение. Для этого рабочая область должна на характеристиках транзистора целиком помещаться в активной области. В схеме стабилизатора с параллельным включениемрегулируемого сопротивления (рис. 10.3) в отличие от рассмотренной схемы с последовательным включением транзистор используют как двухполюсник, а нетрехполюсник. Это приводит к тому, что на характеристиках транзистора положение рабочей точки при разных входных напряжениях и токах определяется уже не областью, а линией, которую назовем траекторией.
Приближенное определение траектории производится весьма просто при идеальном источнике опорного напряжения, г. е. без учета обратной связи, создаваемой внутренним сопротивлением сгабилитрона. Для приближенного построения траектории рабочей точки разобьем схему на линейную и нелинейную части (рис. 10.4, а). Транзистор находится практически под постоянным напряжением и,=и — В,„. (10.2) Это напряжение и определяет положение траектории на характеристиках транзистора (линия АВ на рис. 10.4, б).
Примерная вольт-амперная характеристика выделенного нелинейного двухполюсника 1„+ 1з + 1„= 1 (~/) в силу сделанных приближений превращается в вертикальную прямую АВ (рис. 10.4, в), при- чем всегда можно считать ток коллектора много большим суммы токов базы транзистора 14 и делителя 1,: 1к~16+1к, (10.3) что позволяет по вертикальной оси откладывать один ток коллектора. На этой характеристике, так же как для стабилитрона, можно найти две граничные точки, соответствующие максимальному и минимальному режимам, и тем самым определить рабочий участок.
Максимальный ток коллектора получится при Е,„и 1„ы, а минимальный при Епип и 1пткх (см. точки 1И и Ф на рис. (0.4, а). гх+хп+хп я, гх и, и„ хх'Г и впх Рис. 10.4 Если в максимальном и минимальном режимах ток коллектора не выходит за допустимые для выбранного транзистора пределы, то стабилизатор будет успешно работать в определенном условиями задачи диапазоне изменений тока нагрузки и входного напряжения. Оценочные формулы для предельных режимов работы транзистора, полученные на основе такого приближенного построения, 1... = (Š— (Ьйк — 1. ((0.4) 1к ип!п = (Епйп — ЙРп — 1пих, (10.5) позволяют в большинстве случаев правильно выбрать транзистор и напряжение Е для заданных пределов изменения тока нагрузки. В заключение следует сделать одно замечание. Характеристики транзистора смещаются при изменении температуры переходов.
Поэтому правильную оценку пригодности выбранного транзистора и его Режима можно вынести только в том случае, если графические построения выполнены и для максимальной, и для минимальной температуры переходов. $ 10.2. Эквивалентные схемы транзисторов- Лля того чтобы воспользоваться аналитическими методами расчета, необходимо вместо характеристик транзистора приьюнять линейные схемы замещения. являясь справедливыми лишь для приращений токов и напряжений, они позволяют рассчитать сами от- 110.0) выделяется в коллекторном переходе транзистора и отводится в окружакхцую среду через корпус транзистора и радиатор (теплоотвод). Г1ревышение температуры коллекторного перехода по сравнению с температурой корпуса транзистора пропорционально тепловому сопротивлению транзистора, которое в данном случае удобнее назвать тепловым сопротивлением переход — корпус )г, „„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
