ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ Силовые каскады без гальванической развязки между входом и выходом из "Электропитающие устройства электроакустической и кинотехнической аппаратуры " Транзистор пропускает большие токи /к при малом напряжении /к (например, коллекторные характеристики транзисторов большой мощности, приведенные на рис. 7.5, а, где ток /к = 2 А, получаются при /к 3 В). Имеются мощные германиевые транзисторы с током /к 10 А при Ук несколько десятых вольта. Это позволяет конструировать стабилизаторы на очень низкие напряжения (от десятых долей вольта) при сохранении приемлемого к. п. д. [c.258] Допустим, что вследствие изменения значения нагрузочного сопротивления или напряжения i/вх напряжение Увых возросло. Согласно (7.36) это непременно сопровождается уменьшением напряжения между эмиттером и базой и падением базового тока, так как i/эт = = onst. При падении базового тока увеличивается сопротивление транзистора постоянному току (точки / и 2 на рис. 7.5, а) и напряжение на участке коллектор — эмиттер Укср, что способствует уменьшению i/вых практически до номинального значения. [c.259] В полупроводниковом стабилизаторе особенно важно получить малое выходное сопротивление Гвых.стб, так как эти стабилизаторы обычно питают полупроводниковые схемы, у которых сопротивление, нагру-жающ,ее стабилизатор, мало (напряжение питания составляет 1,5...27 В при токах от десятых долей ампера до десяти ампер). [c.259] Сопротивление R(, в схеме стабилизатора меньше, чем в схеме фильтра, так как через него проходит сумма токов базы и стабилитрона. В результате не удается получить Ки большим, а Гвых.стб достаточно низким. Например, в стабилизаторе при /вых 0,8 А и i/вых = 6,0 В можно получить Ки 30—40, а Гвых стб около 0,25 Ом. [c.260] 42) ясно, что степень стабильности i/эт имеет существенное значение, однако нет смысла получать Киэт больше, чем на порядок сравнительно с /С . [c.260] Применив каскад усиления в схеме стабилизатора, можно значительно увеличить /( и уменьшить Гвых-стб (рис. 7.5, г). На этом рисунке УТ/ — регулирующий элемент, а УТ2 — усилительный (управляющий) элемент. Смещающее напряжение на базе транзистора УТ2 состоит из разности между напряжением на нижней части выходного делителя напряжения и эталонным. [c.260] Изменение выходного напряжения Увых компенсируется следующим образом. Допустим, что, вследствие изменения значений нагрузочного сопротивления или напряжения /вх, /вых возросло, тогда возрастает и отрицательный потенциал базы УТ2, что приведет к увеличению тока /ку цепи коллектора УТ2. /ку создаст на резисторе Н большее падение напряжения, в результате чего понизится отрицательный потенциал базы транзистора УТ1 и упадет ток его базы /в.р, а вместе с ним и ток его коллектора /к.р- В результате напряжение /вых восстановится практически до прежнего значения. [c.261] Хуже работает схема, приведенная на рис. 7.5, г, при отклонении от номинала /вых, вследствие изменения входного напряжения /вх, чем при изменении величины В этом случае /вх непосредственно изменяет потенциал базы транзистора УТ1, чем оказывает дестабилизирующее действие. Например, при увеличении /вх, с одной стороны, растет /вых и под действием обратной связи понижается отрицательный потенциал базы УТ1. С другой стороны, за счет прямой параметрической связи возрастает отрицательный потенциал базы УТ1. В результате этого величина /( по входному напряжению может уменьшиться до недопустимо малой величины. [c.261] Действие такой связи показано на рис. 7.6, а. С уменьшением сопротивления резистора Я увеличивается глубина связи (коэффициента деления делителя), кривая /вых двигается по направлению стрелки. Жирная линия соответствует / - оо, а штриховая указывает на пе-рекомпенсацию — б /выx меняет знак и /С падает. [c.261] Помимо этого дестабилизирующего действия, которое сказывается лишь при изменении t/вх, в схеме на рис. 7.5, г есть дестабилизирующий фактор, который проявляется в том, что токи /ку и /вр, проходящие через резистор R, получают под влиянием управляющего каскада приросты разных знаков. [c.262] На рис. 7.5, д в качестве VT2 применен п — р — п транзистор, вследствие чего ток базы /вр является одновременно и током /к,у. Это исключает дестабилизирующее действие за счет разного знака приростов этих токов, как это было в схеме на рис. 7.5, г. Одновременно значительно ослабляется прямое воздействие напряжения i/вх на ток базы /вр, так как ток /ку = /вр почти не зависит от потенциала коллектора, создаваемого t/вх, и определяется током базы VT2. [c.262] Действует схема, показанная на рис. 7.5, д, следующим образом. Возросшее напряжение U ВЫХ увеличивает отрицательный потенциал базы VT2, что вызывает в —р — транзисторе уменьшение тока коллектора /ку. При этом возрастает внутреннее сопротивление VT2 и уменьшается ток базы /вр- Уменьшение тока базы /вр приведет к падению тока коллектора /кр и, значит, к уменьшению V ВЫХ практически до номинального значения. [c.262] Остановимся на назначении конденсаторов С1 и С2 (рис. 7.5, г). Несмотря на то, что схема регулирования представляет собою систему с отрицательной обратной связью, в которой самовозбуждение должно исключаться, тем не менее на некоторых частотах (обычно высоких) стабилизатор склонен к потере устойчивости. Этому способствует большой коэффициент усиления схемы управления и паразитные параметры всей схемы. Для повышения устойчивости стабилизатора применяют коррекцию его амплитудночастотной характеристики конденсатор С/ вносит отрицательную обратную связь в транзистор VT2, а конденсатор С2 практически закорачивает могущие возникнуть высокочастотные паразитные колебания. Обратная связь за счет конденсатора С/ приводит к частотнозависимому уменьшению коэффициента усиления (с повышением частоты усиление падает) и сужению частотной характеристики системы регулирования, а значит к повышению инерционности и ухудшению динамики. Поэтому значение С1 не должно быть большим нескольких тысяч пикофарад. Конденсатор С2 оказывает благоприятное влияние при импульсной нагрузке. В течение длительной паузы он заряжается малым током, а разряжается большим током за короткое время сигнала. Это позволяет существенно уменьшить мощность самого стабилизатора. Емкость С2 иногда выполняют в виде электролитического (работает до частот несколько сотен кГц) и слюдяного, или керамического, работающего на более высоких частотах. [c.262] Величина Ки не связана с коэффициентом усиления регулирующего транзистора р,р. Объясняется это тем, что в отношении напряжения на резисторе R и нагрузочного сопротивления R транзистор VT1 оказывается включенным по схеме эмиттерного повторителя, который, как известно, имеет коэффициент усиления, близкий к единице. [c.263] Подробный анализ показывает, что при достаточно высокой стабильности Ки.Ком 5 1рЯ о ) можно достичь значения Ки порядка нескольких тысяч, т. е. примерно на порядок больше, чем прн малой стабильности Уэт,- Если стабильности (Уэт, на однокаскадном стабилизаторе на элементах Яв, и У02 недостаточно, то его следует усложнить, применив еще один каскад или заменив Яв, высокоомным транзисторным двухполюсником. [c.265] На рис. 7.7 приведены средние ориентировочные значения Гвх и гк в зависимости от тока /к. Для расчета транзисторных стабилизаторов и фильтров следует пользоваться уточненными данными, взятыми иа Подробных справочных материалов или результатов экспериментальных работ. [c.265] Существенно улучшает качественные показатели стабилизатора применение составного транзистора (см. п. 3.4.2 и рис. 3.9). Схема такого стабилизатора на строенном транзисторе приведена на рис. 7.8. Составной транзистор состоит из более мощного регулирующего (проходного) транзистора на рис. 7.8, а — УТЗ на рис. 7.8, б — УТ5 нарис. 7.8, б — кт) на рис. 7.8, г—1/Т2идвух согласующих транзисторов средней мощности на рис. 7.8, а п в — УТ2, на рис. 7.8,6 — УТ4 и на рис. 7.8, г — УТ1 и малой мощности на рис. 7,8, а — УТ1 и на рис. 7.8, б, в и г— УТЗ. Составной транзистор, как это показано в п. 3.4.2 имеет очень большое значение р. Например, в строенном транзисторе р = 15 (большой мощности), р = 50 (средней мощности) и р = 20 (малой мощности) получаем по (3.84) р = 15 50 20 = = 15 000, вместо р = 15 для одиночного проходного мощного транзистора. [c.266] Большое значение Гвх.р в составном транзисторе можно объяснить также тем, что согласуюш,ие транзисторы (рис. 7.8, а) представляют собой каскадную схему включения двух эмиттерных повторителей. Как известно, входное сопротивление эмиттерного повторителя значительно больше его нагрузочного сопротивления. Поэтому такие транзисторы называют согласующими, имея в виду согласование большого выходного сопротивления усилительного транзистора с низким сопротивлением регулирующ,его транзистора. [c.267] Рассмотрим назначение резисторов и Я2 в схеме составного транзистора (рис. 7.8, а). Через них поступают токи, увеличивающ,ие эмиттерные токи в согласуюш,их транзисторах. Такое увеличение необходимо по двум причинам. [c.267] В составном транзисторе Гвх.р возросло почти в 1000 раз. Это позволяет значительно увеличить значение нагрузочного сопротивления Я в управляющем каскаде (рис. 7.8, а) и получить большие значения д,д,у. Ки в таком стабилизаторе достигает нескольких сотен при Гвых.с порядка десятых долей ома. [c.268] Вернуться к основной статье