1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Рис. 10.7. Зависимость отношения У /У„ от ыЯгС дпя однопопупериодного и двухпопупериодного выпрямителей с параллель- ным вмкостным фильтром. При построе- нии графиков сопротивпение бралось в омах, а емкость-в фарадах 12). ГЛАВА 1О (10.12) Так как г = $~ япаг, (10.12) можно записать 1' япа~ ~ = вС$' солсо~+ И3 А (10.13) ф« «« ' , «« ' «." «« ' „„«« тока, больший ток должен протекать через диод, когда он является проводником тока. В большинстве регулируемых схем диод пропускает максимальный ток, как только он открывается, и затем этот ток падает до О. Когда диод открыт (если пренебречь падением напряжения на диоде), ток через него определяется уравнением ~ = Сйю~й~+ 1'7Я. источники питАния 399 агсф со ЯС = агсф 3,77 = 75', Е, = 180" — 75 = 105".
в. При включении диода его ток можно определить из (10.13)„как ~' = со С ~' соя а ( + Г яп со~/ А. Мы уже определили, что в точке включения угол равен 15". Поэтому г = 377 10 10 0,965+ 10/100 0,26, !' = 0,365 А + 0,026 А = 0,391 А, В момент открывания диода большая часть тока (0,365 А) идет на заряд конденсатора. 400 ГЛАВА !О Решение Если нагрузочный резистор отсутствует, конденсатор зарядится до 1/ и это напряжение будет оставаться на нем. Поэтому 1/ы = ~'„, и К,„„— $'~~ 10 — 6,3 о р ° 100 = 100 = 58 70// $/ ~ 63 Большое значение /о Я показывает, что стабилизация этой схемы плохая.
Если сопротивление, или нагрузка, схемы сохраняется постоянным в то время, как емкость конденсатора увеличивается, коэффициент пульсаций и /л Р ~/~яеньп1а~д Гся' Однако кве7$я~леьлцР, Рьнсо( Ги цитат 1?маРт ~~РРлит4Р,,-.;,-.- 401 ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ вЂ” Рис. 10.11. Г-образный фильтр. Минимальное значение индуктивности должно определяться из условия постдаицого птют~чслиия, трал,, Оно,,члригит от,гоптюти~п~,ноя пззиет:.;.;.-,,;,.":..., 404 ГЛАВА 10 жалению, эти стабилизаторы также рассеивают мощность, и их КПД можно выразить соотношением т~ = Р,/Р„„, (10.1б) Простейшим типом стабилизатора является стабилизатор на стабилитро- где Р~ — мощность в нагрузке, а Р,„— суммарная мощность, потребляемая стабилизатором и нагрузкой.
Несмотря на дополнительное потребление мощности, стабилизаторы применяются в большинстве электронных схем. 405 источники питания рассеяние мошности, делать это необходимо. Сопротивление Я, должно быть по возможности большим, чтобы уменьшить напряжение, подаваемое на нагрузку.
Значение Я, должно выбираться из условия выполнения следуюшего неравенства; $',„Я, /(Я, + Я,) > !' . Если неравенство не выполняется, то падение напряжения на нагрузке будет меньше !' и ток стабилитрона, а следовательно, и стабилизация напряжения отсутствует. Из неравенства можно получить максимальное сопротивление Я,: Я, ( Р;„ — )е)/'е' ) Я, . (10.
18) Пример 10.8 В схеме на рис. 10.16,6 номинальное напряжение стабилитрона 1О В и сопротивление нагрузки равно 1О Ом. Если постоянное входное напряжение изменяется между 15 и 20 В, определить а. Оптимальное сопротивление Я,. б. Токи при е",„= 15 В. в. Токи при $;„= 20 В. г. КПД для каждого случая. Решение а. Для определения Я, воспользуемся (!0.18): Яь(Р;„— $~е) 10 (15 — 10) я,< ''* = 5 Ом. 1; 10 б. При 1;„= 15 В ток в Я, равен 1, = (е',„— $~е)/Ят = (15  — 10 В)/5 Ом = 1 А. Ток нагрузки также равен 1 А, и стабилитрон находится только на границе включения. В практических схемах Я, должно быть немного уменьшено для получения некоторого тока через стабилитрон.
в. При е,"„ = 20 В 1, = 2 А. Теперь и через нагрузку, и через стабилитрон протекает ток ! А. Стабилитрон должен выдерживать ток 1 А и рассеивать мошность 10 Вт, поэтому, возможно, потребуется радиатор. г. При определении КПД учтем, что напряжение на нагрузке, а следовательно, и ток нагрузки постоянны. Тогда Р„= !'1, = !О В ! А = 1О Вт. Если 1',„=15В,тоР,„=15В 1А=15Вт,и т! = 10 Вт/! 5 Вт = 66,7'Ъ. Если Г,„=20В, то Р,„=20В 2А=40 Вт и т( = !0 Вт/40 Вт = 25'Уо. Как видим, значение КПД сильно зависит от входного напряжения.
В рассматриваемом случае на нагрузке рассеивается 10 Вт; следовательно, резистор Я, должен рассеивать остальные 30 Вт. Поэтому он должен иметь большие размеры и подвергаться принудительному охлаждению. ГЛАВА 1О В схеме к примеру 10.8 предполагался идеальный стабилитрон. Для точного анализа необходимо рассмотреть вторичные эффекты„присущие стабилитрону. Они вызывают небольшие изменения напряжения стабилитрона и выходного напряжения. Одним из вторичных эффектов является динамическое соиротивление стабилитрона. Стабилитрон можно представить источником неизменяемого постоянного напряжения, имеющим небольшое внутреннее сопротивление.
При увеличении тока стабилитрона падение напряжения на этом сопротивлении также увеличивается. К сожалению, мощностные схемы характеризуются большими токами и незначительными нагрузочными сопротивлениями, В источники питлния Следовательно, при нагревании на 40 "С выходное напряжение изменяется на 220 мВ. Для многих практических схем такое большое изменение недопустимо. Чтобы решить эту проблему, некоторые изготовители выпускают стабилитроны с температурной компенсацией, имеющие очень низкий температурный коэффициент.
Стабилизатор на стабилитроне прост и недорог, и в некоторых схемах он используется, но ему присуши недостатки, перечисленные ниже. гллвл !о нагрузка. Нестабилизированный источник питания обычно состоит нз трансформатора для понижения переменного напряжения сети, мостового выпрямителя и фильтруюшего конденсатора большей емкости. Последовательный регулируюший элемент выполняется на мошном транзисторе или мошной паре Дарлингтона, через него протекает ток нагрузки. Нагрузкой может быть мотор, усилитель или другая электронная схема.
На рис. 10.18 она представлена резистором. Управляюшими элементами (показаны голубым цветом) являются элемент считывания, опорный элемент, компаратор и усилитель. Элементом считывания обычно служит типичная схема делителя напряжения, с выхода которого снимается фиксированная часть напряжения нагрузки. Опорный элемент создает неизменяемое постоянное напряжение. Обычно для этой цели применяется стабилитрон. Любое отклонение выходного напряжения элемента считывания от опорного напряжения обнаруживается комцаратором, усиливается усилителем и подается для управления последовательным регулируюшим элементом таким образом, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным.
Как видим, схема работает по принципу схемы с обратной связью (см. гл, 8): изменение номинального выходного напряжения поступает обратно на вход, и входное напряжение регулируется таким образом, что изменения сводятся к минимуму. На рис. 10.19 показаны два типа распространенных стабилизаторов напряжения. В последовательном стабилизаторе (рис. 1О.!9,а) использован одиночный транзистор со стабилитроном в цепи эмиттера для создания опорного напряжения.
Схема на рис. 10.19,б построена на дифференциальном усилителе (см. разд. 6.9). Опорное напряжение, задаваемое стабилитроном, подается на базу одного транзистора, а выходное напряжение схемы считывания †базу другого. Изменение напряжения считывания усиливается дифференциальным усилителем и воздействует на регулирующий транзистор. В обеих схемах регулируюший транзистор подключается к нагрузке по схеме эмиттерного повторителя, резистивный делитель используется в качестве элемента считывания и стабилитрон — в качестве опорно~о элемента. И в той, и в другой схеме ток через стабилитрон много меньше, чем в стабилизаторах на стабилитроне. В дифференциальном усилителе этот ток практически постоянен, но даже в последовательном стабилизаторе его изменение незначительно.
Пример 10.10 В схеме на рис. !0.19, а или б опорное напряжение У„= 1О В и Я, = =!О кОм. Определить сопротивление Я,, если напряжение на нагрузке (У„) равно 15 В; 20 В; 25 В. Решение И в той, и в другой схеме выходное напряжение резистивного делителя снимается с й, и должно быть равно опорному напряжению, т.е. 10 В. Если пренебречь базовыми токами транзистора (что приемлемо в первом приближении), то можно считать, что напряжение делителя формируется только й, и ~~2' и = )ь)(2/Ф1 + н2)' Из этого соотношения получаем: если 1' =!5 В, то А, = 5 кОм; если 1' = 20 В, то А, = 10 кОм и, наконец, если 1' = 25 В, то 11, = 15 кОм.
Рассмотренный пример показывает, что выходное напряжение можно регулировать изменением А,. Заметим также, что при опорном напряжении 10 В 4!! источники питания Соотношение (10.23) является уравнением схемы. Оно имеет вид А!' + + В1 = С, где А, В, С-постоянные, зависящие от параметров схемы. Если уравнение задано в такой форме, оно объясняет пользователю все о работе схемы. Для одиночного транзистора $'ве - 0,7 В, а )зг„колеблется от 20 до 100. Для пары Дарлингтона К ж 1,4 В, а Ьг„может иметь значение в несколько тысяч. Пример 10.!1 В схеме на рис. 10.21 коэффициент усиления пары Дарлингтона, согласно техническим характеристикам, равен 4000 и К = 1,4 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
