ivanov-ciganov2 (558065), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Весьма тщательно должна быть выполнена защита транзисторов в стабилизаторе. Транзисторы имеют малую перегрузочную способность и поэтому даже кратковременная перегрузка излишне большим током или напряжением выводит их из строя. Защищать необходимо в первую очередь транзисторы силовой цепи. В стабилизаторе с последовательным включением регулирующего транзистора опасными режимами, вызывающими выход его из а) Рис. 10.21 строя„являются: 1) короткое замыкание на выходе, приводящее к перегрузке по току, и 2) сброс нагрузки, приводящий к повышению напряжения на входе стабилизатора и, следовательно, перегрузке по напряжению. Особенную опасность представляет сброс нагрузки в источниках питания с 1,С-фильтром, стоящим перед стабилизатором, так как переходный процесс в нем связан со значительными перенапряжениями. Схему сравнения и усилитель стабилизатора защищают лишь от повышения напряжения, которое может явиться следствием пробоя силового транзистора в стабилизаторе.
Защита транзисторов с помощью плавких предохранителей неэффективна, так как транзистор выходит из строя раньше, чем сгорает плавкий предохранитель. Если же сделать малой кратность тока срабатывания предохранителя, то он будет иметь вместе с малым временем срабатывания и малую надежность. Поэтому в схемах стабилизаторов в дополнение к предохранителям широко применяют быстродействующие реле, стабилитроиы, защищающие транзисторы от перенапряжений, и специальные транзисторные схемы защиты. Чисто транзисторная схема защиты (рис.
10.22) обеспечивает и самостоятельное восстановление нормального режима после устранения перегрузки. Падение напряжения на защитном резисторе отпирает .нормально запертый транзистор Т, при достижении током нагрузки некоторого значения, зависящего от положения движка переменного резистора гсс. Открывшись, транзистор Т, практически разрывает основную цепь обратной связи (делитель гсм гси, транзистор Т,) и вводит в действие вторую цепь обратной связи (резистор гси. транзистор Т„), которая стабилизируег падение напря>кения на резисторе гс, и, следовательно, ток нагрузки. Таким образом, при уменьшении сопротивления нагрузки стабилизатор превращается в источник тока. Причем отдаваемый им ток не превышает опасной для силового транзистора величины.
В аварийном режиме почти все напряжение источника гасится на транзисторе Т, в он должен выдерживать его, не пробиваясь. В более совершенных схемах защиты в качестве последовательного резистора защиты гс, используют симметрирующий резистор одного из 1Ф Гг Гг Гг параллельных силовых транзисторов. Рис. 10.22 Рис. 10.23 Промышленностью выпускается большое число различных стабилизаторов напряжения в виде микросхем, из которых некоторые представляют собой функционально законченные устройства — стабилизаторы напряжения на фиксированные значения выходного напряжения.
Помимо этого, выпускаются микросхемы, допускающие различные варианты включения. Так, микросхемы серии К142 типа К1ЕН421 и К1ЕН422 (рис. 10.23) могут быть включены как стабилизатор с регулируемым или устанавливаемым выходным напряжением. Для этого к ним подсоединяют внешний делитель напряжения цепи сравнения (резисторы гс, и гсг). При ином включении внешних элементов данные микросхемы могут стать стабилизаторами тока. Если ток„требуемый от стабилизатора больше допустимого для транзистора Т, микросхемы, го па ее основе может быть сделан стабилизатор на повышенный ток. В этом случае подключают дополнительно внешний транзистор, повышающий мощность, который совместно с транзистором Т, образует составной транзистор (рис.
10.24). При выполнении микросхем серии 142 используют все рассмотренные ранее особенности усилителей, способствукицие повышению каче- ства стабилизатора. Полевые транзисторы Т, и Т, являются простейшими стабилизаторами тока. Один из них служит для питания опорного сгабилитрона Д„другой — нагрузкой усилительного транзистора Т,. Усилитель обратной связи является дифференциальным (транзисторы Т, и Тт'1. На базу Т, подается усилнваемое напряжение обратной связи, снимаемое с внешнего делителя Яг и Я,. На базу Т, через эмнттерный повторитель Т5 подается соответствующая доля опорного напряжения.
Диод Дэ является термокомпенсирующим. Транзисторы Т, и Т, можно использовать для построения схемы защиты стабилизатора и схемы включения и выключения по определенной программе, задаваемой командным устройством системы питания. Рис. 10.24 Данные микросхем серии К142 достаточно хорошие. Они обеспечивают нестабильность по входному напряжению, равяую нескольким долям процента на вольт, и нестабильность по току нагрузки, меньшую 1%.
Ток нагрузки до 00 мА. Вариант включеяия микросхемы в стабилизатор, отдающий в нагрузку ток, равный нескольким амперам, приведен на рис. 10.24. В этой схеме помимо повышения мощности осуществляется коррекция переходяого процесса в стабилизаторе. Корректирующим элементом является конденсатор См включенный между входом и выходом усилителя.
Приведенный пример показывает возможность замены усилителя стабилизатора серийной микросхемой. При проектировании стабилизаторов напряжения усилители сигналов обратной связи не рассчитывают, а стремятся применить вместо них готовую микросхему. Поэтому представляет интерес решение следующей задачи: насколько изменятся показатели микросхемы стабилизатора при повышения еемощности? Решение проведем так. Выделим из микросхемы мощный выходной транзистор (см. Т, на рис. 10.23), а всю остальную часть будем рас- сматривать как усилитель с сосчветствукхцимй параметрами Йк и Ау., Через параметры силового транзистора Тх микросхемы ее показатели как стабилизатора напряжения можно выразить на основании (10.51) и (1052): 6/вых = (1 + Л/улу/У с) (1 + Рх)/1661+ 1/Йэ1+ 1/Йху11 ЙЕ1 йе1 + /хе ~ Икэх/бвых+ Йк61 (Г61+ 1/Йху) (10 66) Включив повышающий мощность транзистор Ту, превратим выделенный транзистор Т, в составной с параметрами, ойределяемымн соотношениями (10.62).
Подставив в (10.68) параметры составного транзистора Ту — Т„получим формулы, определяющие показатели стабилизатора с повышенной мощностью: 1+В ~~ээ эх ) ывых Йээу / Ухбу хбу 0 +ау)1 Аеэу — — Ае1 — — ~1 +— Овыху Юкэх Йкэу хбу+1/Йэу Йкэхуву+ыкб у/(хбу+1/Йэу)1 (10.69) хххххх — (гбх + 1/й~х + Гху)/(1 + рх) ВыхОдиая пРоводимость ПРОстей шего стабилизатора напряжения, построенного на выделенном из микросхемы транзисторе Т,.
Этими соотношениями удобно пользоваться при расчете стабилизатора, выполненного в- виде микросхемы. й 10.6. Переходные процессы в схемах стабилизаторов Полученные показатели стабилизаторов определяют статику процессов стабилизации. При проектировании вторичных источников питания необходимо учитывать и динамику процесса ' стабилизации. Наиболее ярко динамические свойства стабилизатора проявляются при изменении тока нагрузки. Связано это с тем, что подводимые к стабилизатору напряжения получаются в результате выпрямлении первичного переменного напряжения. Каждый выпрямитель имеет иа выходе достаточно инерционный фильтр.
Поэтому даже при скачках первичного напряжения снимаемые с фильтров напряжения менякпся медленно и не вызывают интенсивных переходных процессов в стабиЛизаторе. Выходной ток стабилизатора при подключении и отключении нагрузки меняется практически скачком. Достаточно быстрые изменения тока происходят и в процессе работы стабилизатора„ так как радиоустройства потребляют, как правило, быстро меняющийся ток.. Эти быстрые изменения тока могут вызвать интенсивные переходные процессы в стабилизаторе, во время которых выходное напряжение будет колебаться со значительной амплитудой около среднего значения. Эффект стабилизации будет потерян. Для уменьшения воздействия скачков тока нагрузки на стабилизатор, т.
е. гашения переходных процессов„на выход стабилизаторов ставят конденсатор с весьма значительной емкостью. В некоторых случаях стабилизатор, как и всякая система с обратной связью, может самовозбуждаться. При самовозбуждении на выходе стабилизатора без видимой причины возникают колебания напряжения. Гашение этих колебаний в ряде случаев можно достигнуть увеличением емкости конденсатора. Однако чаше для устранения самовозбужцения в схему усилителя включают специальные «успокаивающие» )сС-цепочки.
Величины сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов этих цепочек подбирают таким образом, чтобы стабилизатор не только был устойчив, но и имел удовлетворительный переходнья1 процесс. Поэтому их чаше называют корректирующими цепочками. Таким корректирующим конде(1сатором является С, на рис. 10.24. Для анализа переходных процессов стабилизатор удобно заменить эквивалентной схемой (рис. 10.25, а), содержащей источник напряжения У, выходное сопротивление лФл> й" 7,и„и конденсатор, шунтирую1лг Ф1 щий выход стабилизатора С„. у (И Если единственным дестабилизирующим фактором является п и ащение тока, то схема 4 Рис. 10.25 р Р а) может быть упрощена, как показано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
