Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Транзистор Т„ входящий в составной, можно рассматривать и как оконечный дополнительный каскад усиле. ввр Я 2 ния усилителя, но объединение его с основным силовым транзи- и) р/ стором облегчает расчет. Так, объединив транзисторы Рис. !0.16 Т, и Т, в один эквивалентный, получим для элементов его моделирующей схемы (действовать при этом можно так же, как и прн выводе (!0.20)) следующие значения: гб гб2 и (1 + иг) (1 + гг) 1 1/Ыэ 1/йэг+ (1 + рг) (гбг+ 1/йэг) йкэ йко+йвэг (1 + ()2) й бэгбг/(! + гбэйвэ) и 6 йкбг+ +йкэД1+)! )+йкбгф1+гбгйэг) (1+() )).
(!0.62)) В этих формулах параметры без индекса относятся к составному транзистору, а параметры с индексами 1 н 2 — к первому и второму транзисторам соответственно. В приведенной схеме составной транзистор образован из транзисторов с одним типом электропроводности. Аналогичную схему можно собрать и из транзисторов с разными типами электропроводности (рис. !0.17). Она обладает аналогичными свойствами. Объединив два транзистора в один эквивалентный и рассчитав величины элементов его моделирующей схемы, получим Вб Гбг Ыкб йкб2 йэ Квг В !)2 ( + Г1) 2 + бгйкэ2+ (йКэг+йКбг+ Гбгйкэгйвбг)/йэг! (1 + Рэ) Мккк+а(б! + кбэбвквгякбэ! Ыкв йкэг + 1 э гбгйкэг+ (якэг+вкбэ+ вбэйкэгвэкбэ)/вэг (10.
63) У эквивалентного транзистора эмпттер совпадает с эмиттером Тг, база с базой Т„ а коллектор с эмиттером Т,. 207 В некоторых случаях ради уменьшения числа мощных силовых транзисторов применяют параллельное соединение резистора и транзистора (рис. 10.18). Данный способ приводит к ухудшению дифференциальных показателей стабилизатора. Однако, подняв усиление в цепи о ратной связи, можно легко сколщенсировать увеличение некоторых нестабильностей.
При расчетах силовой цепи параллельный резистор Я объединяется с проводимостью д. силового транзистора. П иэ оследний вариант схемы силовой цепи нз нескольких транзисторов (рис. 10.19) представляет собой последовательное включение двух (или более) транзисторов. Подобное соединение прпмепя в в я юг ысоковольтных стабилизаторах, когда разница в напряжениях Е и (т получается большей, чем допустимое для одного транзистора напряжение между коллектором и эмиттером. тт т; Рис.
1О 17 Рис. 10.18 Рис. 10.19 Обеспечение равномерного распределения общего напряжения Š— (т между двумя последовательными транзисторами достигается путем подключения базы транзистора Т, к средней точке делителя напряжения Яо Ди. Так как у биполярных транзисторов ()с, имеет величину меньше вольта, то распределение напряжения между транзисторами не болыпе, чем на вольт, будет отличаться от распределения напряжения между резисторами. Если ток, протекающий по делителю езпс > напряжения, много больше тока базы транзистора Т, н сопротивле р ~ торов одинаковы, то напряжение (т„, на транзисторах практиче- ния ски одинаковы.
С увеличением сопротивлений резисторов Я> и Ди неравномерность распределения напряжения возрастает. Эту неравномерность можно определить из следующего соотношения: ии„— и„„= И„!),У„ (10. 64) где !л' сопротивление резисторов Р и Д . В в 1 2 двух последних вариантах силовой цепи величина сопротивления резисторов, шунтирующих транзисторы, определяет минимальный ток стабилизатора, так как при полностью запертых транзисторах весь ток шунта протекает ио нагрузке стабилизатора. в 10.5.
Схемы усилителей и цепей сравнения линейных стабилизаторов Среди усилительных схем наиболее простой является схема рис. 10.20, а, которая содержит однокаскадный усилитель (транзистор Ти) в цепи обратной связи. Р!сточник входного напряжения Е, используется и для питания усилителя. Источник опорного напряже- 208 ния (стабилнтрои Д,) получает питание со стороны выходного напряжения, что обеспечивает ббльшую стабильность Е,.
Резистор переменного сопротивления, включенный в цепь делителя цепи сравнении, необходим для регулировки и точной установки величины выходного напряжения. Самым существенным недостатком данной схемы является невысокая стабильность по входному напряжению из-за прямой связи базы силового транзистора с источником Е, т, через резистор >лэ . Воспользовавшись результатами исследования схемы рис. !0.13 и отметив, что в данном случае источник Еи заменяет Е,, получим в 17 соответствии с (10.52) и (!0.55) интересующую нас величину, как сумму йа, >т, и иеэ. й„= (й„, + №)/(! + йэй и№).
(10.65) т, Так как по величине коэффициент № сравним с един|щей, то значение тга, пот т г лучается относительно болыиим. Из схем рис, 10.20, а — в лучпше е показатели имеют схемы рнс. 10.20, б, в. В первой из них вместо резистора !лэ >7, включен стабилизатор тока на транзисторе Ти, а во второй применен дополнительный источник Е,. Стабилизатор т, 'г> тока благодаря большому выходному сопротивлению уменьшает величину №эь а в схеме с дополнительным источником, т> и который подсоединен к выходу стабилизатора, внешняя прямая связь отсутствует.
Схемы стабилизаторов рис. 10.20, б,в применяют для получения выходного напряжения больше 8 †В. Связано это с неудобством выбора низковольтного стабилитрона для получения стабильного опорного напряжения. Низковольтные стабилитроны обладают большим внутренним сопротивлением и худшей температурной стабильностью. В схемах рис. 10.20 выходное напряжение гсегда больше опорного, так как для цепи, проходящей через промежуток эмиттер †ба силового транзистора, промежуток коллектор †эмитт усилительного транзистора и опорный источник, получаем (у = — и,и, + (т„.
+ (т,и. (!0.66) Напряжение на выходе меныпе опорного лиожно получить в схеме рис. 10.21, а, в которой источник опорного напряжения (стабплитрон Д,) подключен к дополнительному источнику питания Е,. Для этой схемы (10. 67! и = — и„+ииэи Прп высокостабильпых стабилитронах хорошую температурпу!о стабильность выходного напряжения обеспечивает схема рпс. 10.21, б, в которой применен дифференциальный усилитель на транзисторах Т„ и Ти. Опорный сгибал!!трон включен в базовую цепь Т„а сигнал обратной связи подан па базу Т,. Изменение температуры транзисторов Т„п Т, в одинаковой степени смешает их рабочие точки и дестабилизирующее изменение напряжения на коллекторе Ти не возникает.
Весьма тщательно должна быть выполнена зашита транзисторов в стабилизаторе. Транзисторы имеют малую перегрузочную способность и поэтому даже кратковременная перегрузка излишне большим током или напряженнем выводит нх из строя. Зицнщать необходимо в первую очередь транзисторы силовой цепи. В стабилизаторе с последовательным включением регулирующего транзистора опасными режимами, вызывающими выход его из нагрузки некоторого значения, зависящего от положения днижка переменного резистора 1с„. Открывшись, транзистор Т, практически разрывает основную цепь обратной связи (делитель Рм й„транзистор Т,) и вводит в дейсзвие нторую цепь обратной связи (резистор Тхм транзистор Т,), которая стабилизирует падение напряжения на резисторе ки 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, и он должен выдерживать его, не пробиваясь. В более совершенных схемах защиты в качестве последовательного резистора защиты Й, используют симметрирующпй резистор одного из т 0 параллельных силовых транзисторов. Рис.
10.2! строя, являются: 1) короткое замыкание на выходе, приводящее к перегрузке по току, и 2) сброс нагрузки, приводящий к повьппению напряжения иа входе стабилизатора и, следовательно, перегрузке по напряжению. Особенную опасность представляет сброс нагрузки в источниках питания с ~С-фильтром, стоящим перед стабилизатором, так как переходный процесс в нем связан со значительными перепапряжениялщ. 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 оп будет иметь вместе с малым временем срабатывания и малую надежность. Поэтому в схемах стабилизаторов в дополнение к предохранителям широко применяют быстродействующие реле, стабилитроны, защищающие транзисторы от перенапряжений, и специальные транзисторные схемы защиты. Чисто транзисторная схема зашиты (рис. 10.22) обеспечивает и самостоятельное восстановление нормального режима после устранения перегрузки. Падение напряжения на защитном резисторе отпирает нормально запертый транзистор Ти при достижении током 2!О Рис. 10.22 Рис.
!0.23 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 К!ЕН421 и К!ЕН422 (рнс. 10.23) могут быть включены как стабилизатор с регулируемым илн устанавливаемым выходным напряжением. Для этого к ним подсоединяют внешний делитель напряжения цепи сравнения (резисторы й, и 1с,). При ином включении внешних элементов данные микросхемы могут стать стабилизаторами тока. Если ток, требуемый от стабилизатора болыпе допустимого для транзистора Т, микросхемы, то на 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 (ряс.
!0.24). При выполнении микросхем серии !42 использу1ог все рассмотренные ранее особенности усилителей, способствующие повышению качества стабилизатора. 2!1 (10.69) 0 10.6. Переходные процессы в схемах стабилизаторов Рис. )0.24 2!2 2!3 Полевые транзисторы Т, и Тв являются простейшими стабилизаторами тока. Один из них служит для питания опорного стабилитрона Л,, другой — нагрузкой усилительного транзистора Тн. Усилптель обратной связи является дифференциальным (транзисторы Т„и Ту).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
