Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 41

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

 

дон

-

 

—1—

_

 

 

Rh

Рис. 9.29 - Структурні схеми компенсаційних стабілізаторів паралельного (а) та послідовного (б) типу

На схемах позначено: РЕ - регулюючий елемент; П - підсилювач постійного струму; ДОН - джерело опорної напруги Uon; Rg - баласт­ний опір; Rh - навантаження.

Стабілізатори працюють таким чином.

На вхід підсилювача Пподається напруга dU=U-U (напруга роз-узгодження), що після підсилення керує опором РЕ таким чином, щоб підтримувати напругу на виході стабілізатора незмінною. Для стабілізатора паралельного типу маємо

Uh = Uex - Rg (Jh + Ip) = const. Надлишок напруги падає тут на Rg. Для стабілізатора послідовного типу -

Uн = Uex -1H RPE = const. Надлишок напруги в цій схемі падає на РЕ. Споживана потужність стабілізатора паралельного типу:

P = (Uex - Uh )(Ip + Ih ) + UhIp = Ih (Uex - Uh ) + Uex Ip. (9.85)

Для стабілізатора послідовного типу -

uex

vt

Рис. 9.30 - Простий компенсаційний стабілізатор

Pi =(Uex -UH%. (9.86)

Стабілізатор послідовного типу є більш економічним та ефективним і тому набув широкого використання.

Найпростіший компенсаційний ста­білізатор послідовного типу можна побу­дувати на основі параметричного стабі­лізатора на стабілітроні та емітерного по-вторювача, як це показано на рис. 9.30. Тут емітерний повторювач забезпечує

+

+

ппідсилення потужності (за рахунок підсилення струму) параметрично­го стабілізатора.

Uex

AUpE

R1

VT1

■ЧИН'

/К2

R2

VT2

42? VD1

R3

V

UR4 Чїї

R5

До речі, якщо замість стабілітрона до схеми ввес­ти конденсатор, отримає­мо активний ємнісний фільтр, ефективна ємність якого перевищує встанов­лену у b разів (b - кое­фіцієнт підсилення тран­зистора за струмом у схемі

з СЕ).

Схема більш складного і потужнішого компенса­ційного стабілізатора по-    Рис. 9.31 - Компенсаційний стабілізатор слідовного типу, що забез-        послідовного типу з регульованою печує можливість регулю- вихідною напругою

вання вихідної напруги (напруги на навантаженні), наведена на рис. 9.31. Тут регулюючим елементом є транзистор VT1, а підсилювач сигналу зворотного зв'язку - VT2. За джерело опорної напруги править параметричний стабілізатор, виконаний на стабілітроні VD1 та резис­торі R2.

Дільник напруги на резисторах R3 - R5 з коефіцієнтом ділення k є датчиком сигналу зворотного зв'язку.

Підсилювач сигналу розузгодження VT2 під дією напруги AU = kUH - Ucm змінює опір VT1 таким чином, щоб підтримувати напругу на навантаженні незмінною:

U н =U-AU

PE

const.

(9.87)

Припустимо, що Uex зростає і це повинно призвести до зростання UB. Тоді також зростає AU = kUH - Ucm, що викликає зростання ко­лекторного струму VT21 та зменшення базового струму VT1, оскільки Іб\ = (І\ -1 к 2 ). Опір VT1 зростає, а значить зростає і падіння напруги на ньому AUPE, а Uн = Uex - AUPE = const - залишається незмінним.

Таким чином, стабільність вихідної напруги підтримується завдяки негативному зворотному зв'язку.

Змінюючи положення регулятора резистора R4, можна змінювати ви­хідну напругу UB.

При AU 0 kUH = Ucm; U

U r

k -• (9.88)

Коефіцієнт стабілізації такого стабілізатора може сягати Кст>1000.

Зараз широко використовують стабілізатори напруги компенсацій­ного типу у інтегральному виконанні з потужністю до 100 Вт. Окрім надзвичайно якісного виконання основної функції (стабілізації напруги), вони, за рахунок введення до складу мікросхеми додаткових вузлів, забезпечують також захист від короткого замикання у навантаженні та від перевантаження (від перевищення температури корпусу). Маючи у своєму складі кілька десятків елементів, такі стабілізатори розміщуються у корпусі звичайного потужного транзистора. Випускаються ІМС ста­білізаторів як з фіксованими значеннями вихідної напруги, так і з можли­вістю її регулювання за допомогою зовнішнього резисторного дільника.

9.9. Стабілізатори ctpvmv

часто виникає необхідність стабілізації значення не напруги на на­вантаженні, а його струму (наприклад, при заряді акумуляторних бата­рей, в електрохімічних реакторах і т.п.).

Оскільки реально ми маємо справу з джерелами напруги, постає проблема перетворення джерела напруги у джерело струму.

2 \

Рис. 9.32 - ВАХ стабілізаторів струму (1, 2) і напруги (3, 4)

на рис. 9.32 зображені вал стабілізаторів (джерел) напруги та струму.

На рисунку позначено:

1 - ВАЛ ідеального джерела струму;

2 - ВАЛ реального джерела струму;

3 - ВАЛ ідеального джерела напруги;

4 - ВАЛ реального джерела напруги.

1

3

4

Прикладом малопотужного ста­білізатора струму може служити схема, наведена на рис. 9.33.

Значення струму у навантаженні Ін тут визначається значеннями на­пруги стабілізації Ucm стабілітрона VD і опору резистора RE. Вона ста­новить:

Ucm UI

-. (9.89)

RH

VT

Re

Рис. 9.33 - Стабілізатор струму

Це забезпечується тим, що, як відомо, струм колектора біполярного транзистора визначається зна­ченнями струму його бази і коефіцієнта підсилення за струмом, але не залежить від напруги у силовому колі - між колектором і емітером у наведеному прикладі, а отже, і від величини опору навантаження у колі колектора (див. вихідні ВАЛ біполярного транзистора на рис. 2.16,б).

Особливою ефективністю при перетворенні джерела напруги у джерело струму із забезпеченням великої потужності відзначаються електромагнітні (індуктивно-ємнісні) перетворювачі - схеми Бушеро. Регулювання в них відбувається на стороні змінного струму (виходячи із суті побудови перетворювача, що, звичайно, може бути використаний для живлення навантажень змінного струму).

Найпростішим прикладом індуктивно-ємнісного перетворювача є по-

слідовний LC-контур, схема якого зображена на рис. 9.34.

За певних умов ця схема є пере­творювачем джерела напруги у джерело струму, коли струм наван­таження Ін не залежить від опору навантаження а зумовлюється лише значенням вхідної напруги U .

вх

l

u

і2

c Ін

V

Рис. 9.34 - найпростіший індуктивно-ємнісний перетворювач

Знайдемо ці умови:

Z і =       Z 2 =-j —;

(9.90)

1

H

127В

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

1і

Z о

Z о = Z і +

Z н Z 2  = Z і Z 2 + Z н (Z і + Z 2),

j    =     11Z 2 =

Z н + Z 2

UZ 2

Z 2 + Z н

U

Z2 + Z н   Zo(Z2 + Z н)

Z і + Z- (z і + z 2)

Z 2

Умова перетворення у джерело струму Z і + Z 2 = 0 або a>L

іоді

н

U Z і

(9.91)

(9.92)

(9.93)

coC

Ця схема - ідеальний перетворювач за умови відсутності активних втрат у LC-контурі.

Оскільки насправді активні втрати досить суттєві, використовують більш складні схеми індуктивно-ємнісних перетворювачів. Одна з про­мислових схем зображена на рис. 9.35. Вона складається із стабілі­затора змінної напруги, двох магнітозв'язаних дроселів L та L2 (ко­тушки цих дроселів розміщені на одному магнітопроводі і мають одна­кову кількість витків), конденсатора С та трансформатора TV.

M

Рис. 9.35 - Промислова схема індуктивно-ємнісного перетворювача Умова, за якої схема перетворює джерело напруги у джерело струму:

& Zопт

COL (1 + K3e) (9.94)

1          t U - коли T = -

(°Ci Zonm

Коефіцієнт зв'язку Кзв=0,8 ,0,9 відображає ступінь електромагнітного

зв'язку дроселів L1 і L2.

Ця схема є джерелом струму, якщо

Zu < Zonm , (9.95)

де Z'H = n2Zn зведений до первинного кола трансформатора опір на­вантаження;

n=w1/w2 коефіцієнт трансформації трансформатора. Підбираючи n, можна досягти виконання умови

n2ZH <oLi (1 + K3e). (9.96)

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка