1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Коэффициент усиления транзистора составляет 100. Определить зо зов о Рис. 10.21. Схема к примеру 10.11. а. Уравнение схемы. б. Коэффициент стабилизации, если 1 = 2 А. в. Внутреннее сопротивление стабилизатора. г. Выходное напряжение при 1 = 2 А, если К становится равным 35 В. д. Мощность, рассеиваемую парой Дарлингтона при этих условиях.
Решение а. Из (10.23) при !'„, = 10 В имеем й-и — з %'„, 1+ — ' =!ОО 10 В 1+ — = 2000, /1О 000 30 + 2000 — 1,4 = г' (! 01) + 1 ( + ! 'х 4000 Упрощая, получим 10!)'в+ 351ь = 2028 б Это выражение является уравнением схемы. б. Коэффициент стабилизации определялся формулой (10.15) из разд. 10.5.3, как вИ~ = ЦК „— и с)7 !' Д 100.
ГЛАВА )О Напряжение на нагрузке отсутствует, когда 1 = О, Тогда (10.24) имеет вид 101 Рь = 2028 б' $'юь = 20 085 В При полном токе нагрузки 1 = 2 А уравнение схемы имеет вид 101$'ь = 2021,6; $~„ь = 20,016 В, 20,085 — 20,016 0,069. 100 %Я = ' ' 100 = ' = 0,345%. 20,016 20,016 в, Внутреннее сопротивление стабилизатора определяется как д$~И1. Дифференцируя (10.24), имеем сЮ~Ж = 3,5/101 = 0,0346 Ом. ГЛАВА 1О Схемы, питающиеся от стабилизированных источников питания, должны быть защищены от сбоев в работе источника питания.
Одним из возможных сбоев является иеренаиряжение, когда напряжение стабилизатора неожиданно увеличивается. В схемах на рис. 10.21 или 10.22, например, при коротком замыкании регулирующего транзистора вместо 20 В стабилизированного выходного напряжения к нагрузке будет приложено 30 В входного напряжения и в результате электронные устройства могут выйти из строя. Перенапряжение особенно опасно, когда источник питания используется для набора ИС на печатных платах.
ИС обычно достаточно прочны, но они чувствительны к перенапряжению, и сбой в работе источника питания может вывести из строя источники питАния С...„. Входной конденсатор сглаживает переходный процесс в линии между источником питания и стабилизатором. Типичная емкость С,„= 1 мкФ.
С. „ используется для уменьшения переходных выбросов на нагрузке, обусловленных, например, быстрыми переключениями цифровой логики, и имеют типичную емкость 0,1 мкФ или выше. Пользователь выбирает стабилизатор напряжения в первую очередь исходя из значений требуемых напряжений и токов нагрузки. Одним из типичных стабилизаторов напряжения является ЬМ123, выпускаемый фирмой 1Чайопа1 4!8 ГЛАВА !О Принципиальная схеча Вход Требуется, если расстояние между (.М 125 и <Рильтрующим конденсатором больше 10 си '"Выход стабилен при отсутствии нагрузочного конденсатора в резистивных нагрузках МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЪ|Е ПАРАМЕТРЫ ° Диапазон рабочих температур перехода 1.М123 1.М223 1.М323 ° Температурный диапазон хранения ° Допустимая температура выводов (пайка, !О с) ° Срабатывание тепловой защиты — 55...
+ 150'С вЂ” 25 ... Е 150 'С О... + 125 "С вЂ” 65 .. ч- 150'С 300 С 100% для всех приборов Схема соединений упаковка в неталлический корпус Выход Земля (корпус) г О, О В х о Д В д у Порядковый нш ар ЬМ12ЗК 5ТЕЕ1., !.М225К ВТЕЕЬ или (.М525К 5ТЕЕ1. ° Входное напряжение ° Рассеиваемая мощность Рис. 10.26. (Продопхеение.) емли Типичное применение Основной 3-д стабилизатор +Кхх 1М120 Увив+5 В Сея+1- з +3-СГ 1икер~ тО,!мк9 (танталсеый] 20 В Опредеяяется технологией изготовле- ния ЭЛЕН7 !эИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМ323/ЕМ223 ЕМ323 Условия Параметр Единицы Мин. Тип. Макс.
Мин. Тип. Макс. Выходное напряже- Т, = 25'С ние 1'„= 5 В 4,7 5 5,3 4,8 5 5,2 В Выходное напряже- 7,5 В < У,„< ! 5 В ние 0 < 1,„„ < 3 А 4,6 Р < 30 Вт 5,4 4,75 5,25 В Т,=25 С 75В<У <15В Т, = 25 "С У„=7,5В Линейная стабили- зация" 5 25 5 25 мВ 25 100 25 100 мВ Нагрузочная стаби- лизация з' 7,5В<1' <15В !2 20 12 20 мА Ток покоя Напряжение шума Т, = 25'С на выходе 10 Гц < У < < 100 кГц 40 мкВ средне- неквадрат. Допустимый ток Т, = 25'С короткого замыка- У' = 15 В ния У =75В 3 4,5 А 4 5 А 3 4,5 4 5 Стабильность на- пряжения при изме- нении температуры 35 мВ 35 Тепловое сопро- тивление переход— корнуол' 'С/Вт Типичное грименвние !продолжение) регулируемый выход 5- 10 В, стабидиэация 0,1 50 Увых(5В) "Вьбнраетс напряжения Нестабилиэнроеанное *"Выбирается получениен 25мд от Ч зм Принечммл, " Характеристики применимы при — 55 'С < Тт < и ! 50'С для ЕМ!23, при — 25 'С < < Тт < ч- !50'С для ЕМ223 и при 0'С < Тт < Е !25 С для ЕМ323, если толька не указаны другие условия.
Хотя рассеиваемая мощность имеет внутреннее ограничение, характеристики применимы только для Р < 30 Вт. т' Без радиатора тепловое сопротивление корпуса ТО-3 равно - 35 С/Вт. С радиатором тепловое сопротивление может приближаться к значению 2 С!Вт в зависимости от эффективности радиатора. " Назрузочиая и линейная стабилизация, данные в спецификапии, соответствуют постоянной темнервтуре перехода. Импульсное тестирование проводятся при длительности импульса < 1 мс и коэффициенте заполнения < 5рй ГЛАВА ~0 Кроме величин выходного напряжения и тока существует множество других характеристик стабилизатора, не менее важных.
К ним относятся: 1. Входное наиряжение Р;„. Входным напряжением стабилизатора может быть нестабилизированное постоянное напряжение. Обычно оно на 2-3 В вьпце Р;„,„. Максимальное значение входного напряжения также приводится в технических характеристиках. Для 1 М123 оно находится в интервале между 7,5И20 В. 2, Линейная лиабилизация. Это изменение выходного напряжения относительно изменений входного напряжения.
Для ЕМ123, если входное напряжение изменяется от 7,5 до 15 В, типичное изменение выходного напряжения еостлвчяет поименно 5,уй 422 ГЛАЬА ~ должен быть установлен на радиаторе ~ля рассеивания мощности, поглощаемой им. Пример 10.14 Для схемы на рис, 10.28 определить максимальную мощность, которую должен поглощать регулирующий транзистор, Решение Заданное выходное напряжение равно 15 В при 0,5 А. Поэтому — $',„„)1 = 5 В 0,5 А = 2,5 Вт. источники питАния 423 Пример 10.15 Предположим, что схема на рис.
10.29 является стабилизатором 1 М123, работающим при $',„= 15 В и ~',.„= 8 В, Определить а. С„,. б. Коэффициент трансформации трансформатора, если сопротивление трансформатора и монтажа равно 2 Ом. в. Мощность„рассеиваемую стабилизатором. Р~~шГНие~ а. Из технических характеристик 1 М123 видно, что при 5 В на выходе выходной ток равен 3 А. Из (10.27) имеем 424 ГЛАВА 1О ВЫх При размыкании ключа ток, протекающий через катушку индуктивности, ~ (Ключ разонкнут) Рис. 10.30. Основная схема стабилизатора с импульсным регулированием. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Пример 10.1б а. Определить коэффициент заполнения, если входное напряжение стабилизатора с импульсным регулированием равно 50 В, а выходное напряжение будет 15 В.
б. Как долго генератор будет иметь высокий уровень и как долго низкий, если частота генератора равна 20 кГц? Решение а. Из ~10.29) имеем т/Т= ~'.„„/$',„= 0,3, 426 вх +зо в 0,330м ГЛАВА ~О вых В при 0,5А Ф 428 глава ~о Из (10.30) и (10.31), исключая т, получим Л1 = Ъ',„„Т("е'.„— $',„„)1Ь е',„. (10.32) Выходной, или нагрузочный, ток 1,„„должен быть равен среднему току через катушку индуктивности. Тогда 1,„„= 1~,„„!Яь = (1 „+ 1 ы)12 (10.33) или 1,„= 2е'.„„/Я, — 1 ан (10.34) где Л вЂ” сопротивление нагрузки.
Но (10.30) можно записать в виде 1.,„=1 ы+(),„— ).„„)т!Ь. Исключая из этих уравнений1 .„и учитывая, что 1;„„Т= !',„т (из 10.29), имеем 1„ы = е;„„/Л вЂ” Ъ',„„(т — т)/2Ь (10.35) или 1,„= 1~„„(А — )',„„(Р;„— У;„„) Т(21~,„Ь. Для того чтобы использовать зти уравнения, 1,„должен быть положительным. Подстановка 1„,„= О в (10.36) дает ь/л > (е",„— У,„„)Т72у,„. (10.37) Из (10.36) следует, что при увеличении тока нагрузки )',„„остается постоянным, но Я уменьшается, и поэтому 1„,„и 1 „„возрастают, создавая дополнительный ток. Из (10.37) видно, что Я, должно быть меньше максимального значения (в зависимости от Ь), при котором еше возможна стабилизация.
В (83 также показано, что размах напряжения пульсаций определяется как !' = )' „Т (1" Рвм )18ЬСР'„' (10.38) Пример 10.17 Понижаюший источник питания имеет следуюшие параметры: );„= !60 В; 1;„„= 10 В; 1,„„= !0 А; напряжение пульсаций )," (размах) = 20 мВ; 1,„„, „, = =О,! А. Заметим, что е',„— приблизительное значение напряжения, получаемое при прохождении напряжения 117 В, 60 Гц через двухполупериодный выпрямитель и фильтр.
Если частота переключений равна 20 кГц, определить а. Требуемое значение Ьи С. б. Напряжение на управляюшем входе Рнр-транзистора. Решение а. Определим максимальное значение Рп )! = !О В11„,„< ы, —— 1О В/0,1 А = 100 Ом. Из (10.37) имеем Ь> [(У,„— У;„„)Т/2Р'.Д Я. При 20 кГц Т= 50 1О е, тогда 1.> (150/320).50 10 е 100 = 2,34 мГн. Выбор катушки индуктивности 3 мГн будет нормальным. источники питлния 429 Емкость конденсатора можно определить из ~10.38): 20 10 У" 2 ~1 ° 81. С" 1'„„ 10 ~2500 10 '2) 150 3,75 10 С = — з — 3 = — — 48.7 мкФ.
8 160 3 10 ' 20 10 ' 0,077 б. Управляющее напряжение транзистора должно иметь достаточно большое значение для тото, чтобы он входил в насыщение при открытом состоянии и был в режиме отсечки при закрытом состоянии. В режиме отсечки управляющее напряжение транзистора должно быть по крайней мере таким же, как или 160 В. Любое уменьшение этого напряжения будет открывать 430 ГЛАВА 10 замкнут, диод смешен в обратном направлении, поскольку )У,„отрицательно и ток в катушке индуктнвности возрастает. Когда ключ разомкнут, ток катушки чндуктивности протекает через конденсатор и диод, как показано на рисунке, н заряжает конденсатор отрицательным потенциалом.
Независимый импульсный стабилизатор является одним из наиболее эффективных стабилизаторов. На рис. 10.36 приведена полная схема источника питания с таким стабилизатором. Вот краткое изложение принципа его работы: 1. Напряжение сети !20 В, 60 Гц выпрямляется мостовой схемой и поступает на трансформатор. 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
