promel (967628), страница 71
Текст из файла (страница 71)
В схеме рис. 5.15, б регулирующий элемент включен повледователь етс 'льно с нагрузкой. Стабилизация напряжения нагрузки осуществлятсл путем изменения напряжения на регулирующем элементе. Ток р'гулирующего элемента здесь равен току нагрузки. аых соответствии в рассмотренным принцип действия компенсационсоп пг стабилизаторов постоянного напряжения основан на изменении злеме противления регулирующего элемента.
Наличие регулирующего и'ига обусловливает неизбежные потери энергии в отабилизаторе. 309 Оценим оба типа стабилизаторов по мощности потерь. При этом бр исходить из одинаковых условий работы по У,„, У„и 1„. Мощноать, теряемая в схеме рис. 5.51, а, складывается из пот в резисторе )сб и регулирующем элементе и составляет (У,„— ()и Х (1„+ Ур) + У„У или (ӄ— Уп)!„+ У,„1. В схеме Рис, 5 1, мощность теряется в регулйрующем засмейте. Она равна (У,:. — П„)т'„, т. е. меньше, чем в предыдущей схеме, на величину у, Таким образом, энергетические показатели, в частности к. й„ последовательных стабилизаторов, более высокие (особенно при роком диапазонеизменения 1,), чем параллельных.
Это является г ной причиной того, что последовательные стабилизаторы нашли и большее применение в практике. Из преимуществ параллельных . билизаторов следует указать их некритичность к перегрузкам по т,' 1„, в частности коротким замыканиям выходной цепи. Последова ные стабилизаторы требуют устройств защиты регулирующего мента при перегрузках по току. Принципиальная схема компенсационного стабилизатора нап жения последовательного типа приведена на рис.
5.16, а. Транзи а) Рис. б.!6. Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа (а); способ регулирования выходного напряжения (б); составной транзистор н схеме стабилизатора (в) 310 Пк 'хвт Хбв хвхвл + д'к , (' + к (э~2 262 (5.53) ДЕ "в„, Гб„бкппг — СООтВЕтСтВЕННО ВХОДНОЕ, баЗОВОЕ И КОЛЛЕКтОРНОЕ о"ротивлеиия транзистора Т;, А =! + — к + — '' — поправочи твхв хвхввв про о""ый коэффициент, учитывающий влияние динамического сочепи ро™аления стабилитрона г и сопротивлений делителя в базовой Л пи транзистора Т,. 311 Т служит регулиру2ощим элементом, а усилитель постоянного тока 'покаскадный) выполнен на транзисторе Т,. Источником опорного ввп пряжения является стабилитрон Д, включенный в цепь эмиттера 2РВ визистора Т,.
Резистор 11 (показан пунктиром) используют для вм ,вода стабилитрона на рабочий участок характеристики, если ток 1,2 вивистора Тв мал. Резисторы )22, 1(2 являются элементами входного лителя напряжения. Напряжение между базой и эмиттером тран- ~~2 ,„„,р Т, У„, = и„— Увк Лд+ Пв Силовая цепь стабилизатора, включающая источник питания, рвизистор Т, и нагрузку 112, представляет собой усилительный „вскад на транзисторе Т, с общим коллектором, в котором ӄ— ввпряжение питания, Уб, — входное, а Ук — выходное напряжеяия (У =- Ущ — Уб„). Для получения требуемого напряжения 21„необходимо, чтобы напряжение на выходе усилителя (Ук, = Ущ) было близко к напряжению У„. Для этого питание коллекторной пепи транзистора Т, осуществляют от отдельного источника — Як.
Усилитель постоянного тока при этом обеспечивает соответствие необходимого напряжения Укв напряжению его входной цепи У,. Указанные соображения положены в основу расчета элементов схемы по заданным параметрам У„, 1„номинального режима. Стабилизирующее действие схемы обусловлено наличием в ией глубокой о т р и и а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я з и по приращениям выходного напряжения У„. Предположим, что под действием уменьшения напряжения У,х напряжение У„(здесь и далее имеются в виду абсолютные значения явпряжений) стало меньше номинального.
Снижение напряжения У„вызывает уменьшение напряжения на базе Уб, и напряжения У „ траНЗИСтОра Т„а СЛЕдОВатЕЛЬНО, ЕГО ТОКОВ !Вв И 1к,. УМЕНЬШЕНИЕ тока 1„, приводит к меньшему падению напряжения на резисторе )2„ в увеличению напряжений Уб, и Уб„транзистора Т,. Вследствие увеличения напряжения Уб„напряжение Ук„транзистора Тв уменьшается, повышая тем самым почти до прежней величины напряжение У,. Подобно рассмотренному осуществляется компенсация изменевия напряжения У„при увеличении У„.
а также при изменениях тока нагрузки. Коэффициент с т а б и л и з а и и и стабилизатора находят из соотношения Выходное сопротивление стабилизаторав пер приближении (без учета влияния усилителя в цепи обратной свя. можно оценить по сопротивлению транзистора Т~ со стороны зм тера. Приняв Уг„= сопз(, имеем Д,, = гм + гс,1(1 + 5,), составляет достаточно малую величину.
Поскольку усилитель соз ет в схеме отрицательную обратную связь по напряжению, выход' сопротивление получается еще меньше. Для его расчета можно пользоваться выражением (5. Числовое значение коэффициента атабилизации стабилизат находится в пределах нескольких сотен, а выходное сопротивле' составляет десятые н сотые доли ома.
При разработке стабилизатора часто ставится задача регули. вания его выходного напряжения У,. Возможность регулирова' напряжения можно показать, выразив напряжение У„схемы че' параметры входной цепи усилитсля: УБ = 1ч Ж + Йг) + 1сРп (5., Элементы входного делителя обычно выбирают доататочно низ омными, обеспечивающими выполнение условия 1а » 1с,.
Это обходимо для оелабления влияния изменяющегося в процеаее ра ' схемы тока 16, нз напряжение Увм а следовательно, на коэффици стабилизации стабилизатора. С учетом сказанного вторым чл в выражении (5.55) можно пренебречь. Тогда получим у 1 (я +г ) у ~х+~л И~ =(У..+У„,,) ~+~ =У,. л+~ . (5. л~ ~ л~ Таким образом, задачу регулирования напряжения решают тем изменения соотношения плеч выходного делителя, что реала ется введением во входную цепь усилителя потенциометра (риа. 5.16, б). Пределы регулирования напряжения при этом со лают: Ун так Уоп ' э (5: Я~ (5, й,+Р,, Если, например, принять У, = (О В, 11~ 300 Ом, Я, = ЗбО: и Яс., = 240 Ом, то выходное напряжение стабилизатора можно гулировать в диапазоне от 5 до 15 В. Напряжение У, стабилизатора связано с н а п р я ж е н и я.
входной цепи транзистора Т, соотношением У„=ӄ— У„,=У„,— Уем (5 312 ели ( ад + «д !д«п«г Соотношение (5.60) позволяет сделать ряд важных выводов о работе стабилизатора и возможностях его применения. С этой целью ассмотрим два режима работы стабилизатора: О, = чаг, //„= сопзд (1„= сопз!) и О„сопз(, //, = чаг (1„= чаг). При изменении входного напряжения величина О, стабилизатора заменяется незначительно. Поэтому можно считать, что приращение напряжения АО,„будет скомпенсировано «оответствующим увеличением или уменьшением напряжения О„„транзиетора Т,.
//ри условии 1„= /, = сопз1 ето вызовет в конечном итоге изменение тока бгзьд (и коллектора) регулирующего транзистора посредством изменения тока /„, усилителя, протекающего через резивтор /с„. Напрямеддие О, будет тем стабильнее, чем меньшему значению ЛО, будет соответствовать необходимое изменение тока /„„т. е. чем выше будет хсэффициент усиления усилителя. Повышение коэффициента усиления в рассматриваемой схеме достигается увеличением коэффициента ()г и сопРотивлениЯ /ч„.
Увеличение сопРотивлениЯ /С„пРи этом требует повышения напряжения питания Е„усилителя. В условиях изменякчцегося тока нагрузки ток базы регулирующего транзиетора /в, изменяется пропорционально /„, так как /в, = = /«/(1 + Рд). Поскольку напряжение Овм мало (доли вольта), режиму стабилизации напряжения О, согласно выражению (5.60) соответствует почти неизменная сумма токов /ад+ 1«м Это означает, что с уменьшением тока 1, ток 1„, увеличивается на величину, на которую уменьшился ток /е,. При изменении нагрузочного тока от 1, а, „„ до нуля ток /„г изменяетвя от некоторого минимального значения / «т«« / н «~а« ~«га «до — + /«г „— = /м,„.
Таким образом, транзис! -!- зд !-!- Рд тор Т, в схеме рис. 5.16, а необходимо выбирать на коллекторный ток„ близкий к максимальному току базы регулирующего дранзиетора. С увеличением тока 1, транзисторы Т„Т, выбираются на большие коллекторные токи. Однако использование раевматриваемой схемы при 1„> 200+ 300 мА неэффективно из-за трудностей в обеспечении высоких значений коэффициента усиления уаилителя, а следовательно, и коэффициента «табилизацин.
Причина заключается в амнуждеыном уменьшении сопротивления й„(ввиду больших значе"ий /т и 1„,), а также в малых значениях коэффициента 6 мощных транзисторов. задачу уменьшения тока базы регулирующего транзистора прн "ереходе к большим токам нагрузки решают заменой его в стабилизаторе е о а т а в н ы м т р а н з и в т о р о м (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
