Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 46
Текст из файла (страница 46)
На базу Т„подается усиливаемое напряжение обратной связи, снимаемое с внешнего делителя /с! и /сх. На базу Т, через эмиттерный повторитель Т, подается соответствующая доля опорного напряжения. Диод Лв является термокомпенсирующнм. Транзисторы Т, и Т, можно использовать для построения схемы защиты стабилизатора и схемы включения и выключения по определенной программе, задаваемой командным устройством системы питания. Данные микросхем серии К142 достаточно хорошие.
Они обеспечивают нестабильность по входному напряжению, равную нескольким долям процента на вольт, и нестабильность по току нагрузки, меньшую ! вхв. Ток нагрузки до 50 мЛ. Вариант включения микросхемы в стабилизатор, отдающий в нагрузку ток, равный нескольким амперам, приведен на рис. !0.24. В этой схеме помимо повышения мощности осуществляется коррекция переходного процесса в стабилизаторе. Корректирующим элемеятом является конденсатор С„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 микросхелхыстабилизатора при повышенииеемощности? Решение проведем так, Выделим из микросхемы мощный выходной транзистор (см. Т, на рис. 10.23), а всю остальную часть будем рас- сматрнвать как усилитель с соответствующими параметрами дву и Ау. Через параметры силового транзистора Т, микросхемы ее показатели как стабилизатора напряжения можно выразить на основании (10.5!) и (10 52): = (1 + й/у/!у!Ух) (1 + ()!)/гсгбх+ 1/йхвх+ 1/йхвух! /бе! = /бе! +/бе! дкэх/бвых+ Ыкб! (гбх+ 1/иву) (10 68) Включив повышающий мощность транзистор Ту, превратим выделенный транзистор Т, в составной с параметрами, ойредеу!немыми соотношениями (10.62).
Подставив в (10.68) параметры составного транзистора Ту — Т„получим формулы, определяющие показатели стабилизатора с повышенной мощностью; !+()у выху вы! ! =6 ыных Екэу / Екбу хбу (! +!)у) !2е!у — — /ге! — ! 1 + ынэ!!у Екэ! ! Екэу хбу+ )/Иэу ) У= ИкэхИэн+Икб х/(хбн+ '/яву)1! /бе! =/бе! 1 + дэбхан!(! + 6!) бв ! = (гм + )укэ! + г„,)/(1+()!) — выходная проводимость простейшего стабилизатора напряжения, построенного на выделенном из микросхемы транзисторе Т,. Этими соотношениями удобно пользоваться при расчете стабилизатора, выполненного в виде микросхемы. Полученные показатели стабилизаторов определяют статику процессов стабилизации. При проектировании вторичных источников питания необходимо учитывать и динамику процесса от а бил и за ци и. Наиболее ярко динамические свойства стабилизатора проявляются при изменении тока нагрузки.
Овязано это с тем, что подводимые к стабилизатору напряжения получаются в результате выпрямлении первичного переменного напряжения. Каждыи выпрямитель ил!еет на выходе достаточно инерционньш фильтр. Поэтому даже при скачках . еппичного напряженая снимаемые с фильтров напряжения менякп ся медленно и не вызывают интенсивных переходных процессов в стабнлн!заторе.
Выходной ток стабилизатора прн 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 среднегозначении. Эффект стабилизации будет потерян. Р 7.„„и конденсатор, шунтирую. б )д//»/ щий выход стабилизатора С„.
у гл/ с г Если единственным дестабиг«« лизирующим фактором является п и ащение тока, то схема хгк» /„ « Р Р а) может быть упрощена, как показано на рис. 10.25, б. На основе этой эквивалентной схемы изменение выходного напряжения может быть найдено из операторного уравнения б(/(р) =а(р)/[) „„„(р)+рс„1 (10.
70) где /!(/ (р) и Л! (р) — изображения изменений выходного напряжен>>я и тою нагрузки; У,„» (р) — операторная выходная проводимость ста. билизатора. Рассмотрим пример анализа переходных процессов в стабилизаторе. Для этого определим характер процесса установления тока нагрузки в стабилизаторе с последовательным включением силового транзистора (см.
Рис. 10.13). Статическая выходная проводимость такого стабилизатора [ранее была определена выражением (10.51)1: ()+!)) ( + у»у с) бя»/к»+ > гс+ г;+ ) /я» гс+ гг+ )/я» Второй вариант приведенной формулы удобен для того, чтобы перейти к операторной выходной проводимости.
При этом переходе следует учесть, что проводимость д, в эквивалентной схеме транзистора силовой цепи шуитирована емкостью С„определяющей инерционность транзистора. Ток вь>ходного генератора д,))(/с» в Р раз превышает ту часть входного тока, которая протекает по проводимости д„ а часть входного тока, протекающая через емкость С» транзистора, не усиливается. Это и учитывается в выражении [)д„которос при замене сс, на у, = д, + рС, ие должно меняться.
4 Рис. !0.25 2И Для уменьшения воздействия скачков тока нагрузки иа стабилизатор, т. е. гашения переходных процессов, иа 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 чаще для устранения самовозбуждеиия 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 переходный процесс. Поэтому их чаще называют корректирующими цесючками, Таким корректирующим конденсатором является С, на рис. 10.24. Для анализа переходных процессов стабилизатор удобно заменить эквивалентной схемой (рис. !0.25, п), содержащей источник напряжения (/, выходное соп отивление Помимо инерционности транзистора в исследуемой схеме учтем инерционность усилителя.
В первом приближении влияние корректирующего конденсатора С, (см. Рис, !0,24) на показатели усилителя можно учесть путем введения постоянной времени т,„пропорциональной емкости конденсатора С,, в операторный коэффициент передачи, т. е.
принять (10.71) /гх (р) = йт/(! + р.ст) Подставив у, (р) вместо д, и /гт (р) вместо й„в равенство (10.51), получим операторную выходную проводимость стабилизатора У„„» (р) = 6„„«(! -1-арт,) (! + рс>/!с)/(! + рт,)(1+ р'с,). (10.72) Здесь = С (гс + г«)/1 ! + д, (гс + г, )1 — постоянная времени »» транзистора; и = 1! + д, (га + г,)1/((! + ())д, (~с + г«), — ко ф. фициент, /с = ! 4- !>/с/с»У« — коэффициент усиления.
Операторное уравнение, описывающее поведение стабилизатора, в данном случае примет вид д/ (и) () + рт„) () + рт,) (10,73) лиО»=- —, „„,„, „„,„„,> где т, = С„/б,„„— постоянная времени стабилизатора. Характер переходных процессов определяется корнями характеристического уравнения (!+ар« ) (1+ртг//с)+рт,(1+рт ) (1-!-рт )=О.
(10.74) П оведем анализ в упрощенном варианте, приняв и = О. Тогда Р характеристическое уравнение примет вид ! + и (тс//с+т,) + р'т«(т, +тс) + р'т;с,т„= О. (!О.?5) Оно имеет третью степень комплексной переменной р. Для уравнения третьей с>епени условия устойчивости, т. е, условия получения корней с отрицательной действительной частью, заключаются в том, чтобы, во-первых, все коэффициенты были положительны и, во-вторых, произведение коэффициентов, стоящих при переменной р в первой и во второй с>епенях, было больц>е произведения коэффициентов, стоящих при переменной р в третьей и нулевой степенях. Первое условие в данном случае выполняется всегда, а второе с,т,с„ (тт/й + т,) т, (т, + т ) (10.76) может нарушаться Будем считать, что варьируемыми параметрами являются постоянные времени т, и тс н найдем из (10.76) их соотношение, определяющее устойчивость стабилизатора: т,/т„) (тс/т,) [ ! /(1 + т,/т,) — 1/й ).
(10. 77) При малой емкости конденсатора С„, шунтирующего выход стабилизатора, условие (10.77) может не выполняться, так как величина постоянной времени т, получается малой. Для устойчивости стабилн- эи штора необходимо прц положительной правой части (10.77) выбрать емкосзь ко/гденсазора С„больше некоторой критической вслцчцны /1(ожцо поступить ц иначе. Изл:ецяп емкость конденсатора С,, получить такое значение постоянной времени т,, что правая часть (10.77) станет равной нулю илц даже отрицательной. В этом случае условие устойчивости будет выполняться прц любой емкости коцдец. сатора С„. Функция отношения двух постоянных врел/они тг//т„стоящая в правой части (10.77), увеличивается при росте отношении тг/т, зт нуля до тт/т, = — )/% Лальнейший рост отношения тг/т, приводит к уменьшению правой части и при тт/т, = /г — 1 она становится равной нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
