Стабилизированные источники питания

главная\р.л. конструкции\источники питания\...

Стабилизированные источники питания

Электронные стабилизаторы напряжения чаще всего используются в качестве источников питания различной радиоаппаратуры. В большинстве случаев вполне достаточно поддерживать питающее напряжение постоянным с точностью до 1%. Поскольку в электросети напряжение отклоняется от номинального обычно не более чем на 20%, достаточен коэффициент стабилизации, равный 20. Такое низкое значение коэффициента стабилизации можно получить от любой простейшей схемы. Тем не менее, усложнение схемы стабилизатора, приводящее к возрастанию коэффициента стабилизации в 10-100 раз, во многих случаях оказывается очень полезным, поскольку одновременно улучшаются другие характеристики стабилизатора. Прежде всего, уменьшается уровень пульсации выпрямленного напряжения на выходе стабилизатора. Стабилизатор работает как очень эффективный сглаживающий фильтр. Чем больше коэффициент стабилизации, тем меньше пульсации Одновременно резко уменьшается внутреннее сопротивление стабилизатора. Таким образом, добавив в схему стабилизатора один-два транзистора и улучшив его характеристики, можно в схеме выпрямителя ограничиться простейшим сглаживающим фильтром, состоящим из одного конденсатора, а из схемы питаемой аппаратуры исключить целый ряд дополнительных сглаживающих и развязывающих фильтров. В результате возрастает суммарный к.п.д., уменьшаются габариты. В некоторых случаях удорожание, связанное с применением более сложного стабилизатора, может полностью и даже с избытком окупиться за счет упрощения других цепей схемы. Показанная на рис 40 схема электронного стабилизатора обладает исключительно высокими параметрами. Ее коэффициент стабилизации может доходить до 10000 при внутреннем сопротивлении менее 0,001 Ом и величине пульсации на выходе около 70 мкВ. Нестабильность выходного напряжения данного стабилизатора вызывается в основном температурным дрейфом напряжения стабилитрона и в меньшей мере температурной зависимостью характеристик первого транзистора. Для увеличения температурной стабильности необходимо вместо одного транзистора Т1 использовать обычный дифференциальный усилитель на двух транзисторах и более высококачественный стабилитрон. Измененная часть схемы показана на рис. 41.

Высокие параметры схемы на рис. 40 получаются за счет того, что все транзисторы включены по схеме с общим эмиттером, дающей, как известно, максимально возможный коэффициент усиления. Кроме того, стабилизированным напряжением питается стабилитрон и первые два каскада усиления, а в остальных двух каскадах применена схема межкаскадного соединения, при которой изменение питающего напряжения не вызывает изменения тока. Наконец, с целью исключения влияния на работу стабилизатора падения напряжения на соединительных проводниках в схеме используется особый способ соединения, показанный на схеме. Между выделенными точками действует очень низкое динамическое сопротивление, и к этим точкам необходимо подключать различные нагрузки. Если стабилизатор изготовлен как отдельный универсальный источник питания, то в качестве этих точек необходимо взять выходные зажимы. Характерной особенностью рассматриваемой схемы является свойство автозащиты от перегрузок током и коротких замыканий на выходе. Нетрудно видеть, что если напряжение на выходе равно нулю, что соответствует короткому замыканию, то ток через транзисторы T1 - T4 течь не может. Если выход разомкнут, то схема стабилизатора имеет два устойчивых состояния, либо транзисторы отперты, и схема осуществляет стабилизацию напряжения либо они заперты и напряжение на выходе равно нулю. Для перевода схемы из запертого состояния в отпертое служит резистор, соединяющий эмиттер транзистора Т4 с его коллектором. Сопротивление этого резистора необходимо экспериментально подобрать так, чтобы происходило выключение стабилизатора при максимальном токе нагрузки. На коэффициент стабилизации и пульсации выходного напряжения этот резистор практического влияния не оказывает, так как выходное сопротивление стабилизатора менее 0,001 Ом и на это сопротивление подается ток со входа через запускающий резистор. При увеличении тока нагрузки выше некоторого предела (для данной схемы равного 500 мА), определяемого сопротивлением резистора, соединяющего коллектор третьего транзистора и базу четвертого, происходит переход транзистора Т3 в режим насыщения. Напряжение на выходе начинает падать, и при некотором значении тока нагрузки скачком происходит переход в непроводящее состояние. Обратный переход в проводящее состояние также происходит скачкообразно после увеличения сопротивления нагрузки до нормального значения. При необходимости значительно увеличить ток нагрузки наиболее рационально ввести в схему стабилизатора еще один, более мощный транзистор, соединенный с транзистором T4 по схеме составного транзистора. Так, с добавочным транзистором типа П210Б легко получить ток нагрузки до 6 А при выходном напряжении 12 В. Остальные параметры стабилизатора при этом существенно не ухудшаются. Основная неприятность, с которой можно встретиться при налаживании схемы электронного стабилизатора, это самовозбуждение на высоких частотах. По существу, рассматриваемый стабилизатор является усилителем с очень глубокой отрицательной обратной связью. За счет фазовых сдвигов на высоких частотах отрицательная обратная связь может перейти в положительную и привести к самовозбуждению. Для уменьшения возможности самовозбуждения выход стабилизатора шунтируется конденсатором достаточно большой емкости. Кроме того, иногда помогает замена низкочастотных транзисторов высокочастотными и наоборот. Наконец, высокочастотную генерацию можно сорвать, соединив конденсатором небольшой емкости промежуток коллектор - база второго транзистора.

Г.П.Петин
Транзисторные усилители, генераторы и стабилизаторы
Москва, Издательство "Энергия", 1978, стр.46-48

Глас народа






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.