Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Проектирование вторичных источников питания. Проектирование ВИП с выходом на постоянном токе: Учебное пособие

Голосов: 8

Излагаются методики расчета вторичных источников питания с выходом на постоянном токе: выпрямителей, стабилизаторов с непрерывным и импульсным регулированием, трансформаторных конверторов. Приводятся методики расчета сглаживающих фильтров, выбора средств защиты ВИП от сверхтоков и перенапряжений. Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 2103, 2101, обучающихся как по очной, так и по очно-дистантной, вечерней и заочной формам обучения.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
    ãäå Up, Uäîï – ðåàëüíûé è äîïóñòèìûé óðîâåíü ïîìåõ íà âõîäå.Ïðè
ýòîì áûâàåò äîñòàòî÷íî íà âõîä äàò÷èêà òîêà ïîäêëþ÷èòü R-C-ôèëüòð
ñ ïîñòîÿííîé âðåìåíè Òô=0,005–0,01 ñ.




                                                              51


                            6. ÑÒÀÁÈËÈÇÀÒÎÐÛ
   Ñòàáèëèçàòîðû ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà ïàðàìåòðè÷åñêèå è êîìïåíñà-
öèîííûå. Ïàðàìåòðè÷åñêèå ñòàáèëèçàòîðû íàïðÿæåíèÿ âûïîëíÿþò-
ñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì íåëèíåéíûõ ýëåìåíòîâ, êîòîðûå èìåþò âîëüò-
àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó, óäîâëåòâîðÿùóþ óñëîâèþ U = ñonst.
   Êîìïåíñàöèîííûå ñòàáèëèçàòîðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé çàìêíóòóþ
ñèñòåìó ñ èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòîì, â êîòîðîé ñòàáèëèçèðóåìàÿ
âåëè÷èíà (íàïðÿæåíèå íàãðóçêè) ñðàâíèâàåòñÿ ñ ýòàëîííîé, è âûðà-
áàòûâàåòñÿ ñèãíàë ðàññîãëàñîâàíèÿ. Ýòîò ñèãíàë çàòåì ïðåîáðàçóåò-
ñÿ, óñèëèâàåòñÿ è ïîñòóïàåò íà ðåãóëèðóþùèé ýëåìåíò, èçìåíÿÿ åãî
ñîñòîÿíèå òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïîääåðæèâàòü ñòàáèëèçèðóåìîå çíà-
÷åíèå íàïðÿæåíèÿ ñ òðåáóåìîé òî÷íîñòüþ.

     6.1. ÏÀÐÀÌÅÒÐÈ×ÅÑÊÈÉ ÑÒÀÁÈËÈÇÀÒÎÐ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß

                     Îñíîâíûå ñîîòíîøåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà
   Ãëàâíûì ïðè ðàñ÷åòå ñòàáèëèçàòîðà ÿâëÿþòñÿ âûáîð òèïà ñòàáè-
ëèòðîíà íà íàïðÿæåíèå íàãðóçêè Ucò=Uí è îáåñïå÷åíèå óñëîâèé åãî
ðàáîòû, ïðè êîòîðûõ èçìåíÿþùèéñÿ â ïðîöåññå ðàáîòû òîê ñòàáè-
ëèòðîíà Icò íå âûõîäèë áû çà ïðåäåëû ðàáî÷åãî ó÷àñòêà, ò. å. íå áûë
ìåíüøå Icò min è áîëüøå Icò max, (ðèñ. 39, à, á) [4].
                                                      I
     à)                                á)   Uñò
               Id
                                                                    U
      +                          Uí
                                             1            Iñò min
               Rá      VD
               Iñò          Ií    Rí
          Ud


      –
                                            2             Iñò max




               Ðèñ. 39. Ñõåìà ïàðàìåòðè÷åñêîãî ñòàáèëèçàòîðà è
                âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñòàáèëèòðîíà

52


  Îñíîâíûå ñîîòíîøåíèÿ äëÿ òîêîâ è íàïðÿæåíèé â ñòàáèëèçàòîðå
ïîëó÷èì, âîñïîëüçîâàâøèñü ïåðâûì è âòîðûì çàêîíàìè Êèðõãîôà
                       Id = Ií + Icò,                    (29)
                         Ud = UR + Uí,                         (30)
                                á
ãäå UR = ( Ií + Icò ) Rá.
       á
   Íà îñíîâàíèè ñîîòíîøåíèé (29), (30) äëÿ òîêà ñòàáèëèòðîíà ìîæíî
çàïèñàòü
                                Ud − U í U í
                      Iñò =             −    .                 (31)
                                  Rá      Rí
   Íàïðÿæåíèå Uí, îïðåäåëÿåìîå íàïðÿæåíèåì Ucò, èçìåíÿåòñÿ íå-
çíà÷èòåëüíî, â ñâÿçè ñ ÷åì åãî ìîæíî ñ÷èòàòü íåèçìåííûì. Òîãäà â
óñëîâèÿõ èçìåíåíèÿ òîêà íàãðóçêè (ñîïðîòèâëåíèÿ Rí) è íàïðÿæå-
íèÿ Ud òîê Icò áóäåò èçìåíÿòüñÿ îò íåêîòîðîãî ìèíèìàëüíîãî çíà÷å-
íèÿ Icò min äî ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ Icò max.
   Ìèíèìàëüíîìó çíà÷åíèþ òîêà Icò min, ñîãëàñíî âûðàæåíèþ (31),
áóäóò ñîîòâåòñòâîâàòü ìèíèìàëüíûå çíà÷åíèÿ Ud min è Rí min, à ìàê-
ñèìàëüíîìó çíà÷åíèþ òîêà Icò max – ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ Ud màõ è
Rí màõ. Ðàñ÷åò ñòàáèëèçàòîðà ñâîäèòñÿ ê òîìó, ÷òîáû âûáðàòü âåëè-
÷èíó ñîïðîòèâëåíèÿ Rá, ïðè êîòîðîé ÷åðåç ñòàáèëèòðîí ïðîòåêàë
áû òîê Icò min, ñîîòâåòñòâóþùèé íà÷àëó åãî ðàáî÷åé õàðàêòåðèñòèêè.
Äëÿ ýòîãî äîëæíî áûòü
                                    Ud min − Uí
                         Rá =                              ,
                                Iñò min + Uí Rí min

                                 Ud max − Uí        Uí
                    Iñò max =                  −          .
                                      Rá           Rí max
   Òîê Icò max, ïðîòåêàþùèé ÷åðåç ñòàáèëèòðîí â ïðîöåññå ðàáîòû
ñõåìû, ó÷èòûâàþò âûáîðîì òèïà ñòàáèëèòðîíà ïî òîêó èñõîäÿ èç
òîãî, ÷òîáû òîê Icò max íå ïðåâûøàë ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîãî çíà-
÷åíèÿ òîêà ÷åðåç ñòàáèëèòðîí.
   Ìàêñèìàëüíûå ìîùíîñòè, ðàññåèâàåìûå â ñòàáèëèòðîíå è ðåçèñ-
òîðå Rá, ðàññ÷èòûâàþò ïî ôîðìóëàì
                         Pcò max = Uñò Iñò max,                (32)

                                  (Ud max − Uñò )
                                                   2

                   PRá   max    =                      .       (33)
                                        Rá


                                                                 53


   Òàêèì îáðàçîì, â ïðîöåññå ðàáîòû ñòàáèëèçàòîðà íàïðÿæåíèå íà
íàãðóçêå îïðåäåëÿåòñÿ íàïðÿæåíèåì íà ñòàáèëèòðîíå, ñîîòâåòñòâó-
þùèì âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêå ïðèáîðà. Èçìåíåíèå íàïðÿ-
æåíèÿ íà íàãðóçêå õàðàêòåðèçóåòñÿ èçìåíåíèåì íàïðÿæåíèÿ íà ñòà-
áèëèòðîíå ïðè èçìåíåíèè òîêà Icò, ò. å. îïðåäåëÿåòñÿ åãî äèôôåðåí-
öèàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì rä. Ïîêàçàòåëåì êà÷åñòâà ñòàáèëèçàöèè
íàïðÿæåíèÿ ñëóæèò êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçàöèè kcò, ïîêàçûâàþ-
ùèé âî ñêîëüêî ðàç îòíîñèòåëüíîå ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âû-
õîäå ñòàáèëèçàòîðà ìåíüøå âûçâàâøåãî åãî îòíîñèòåëüíîãî ïðèðà-
ùåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå
                                   ∆Ud Uí
                          kñò =              .                     (34)
                                   Ud ∆Uí
   Ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ñòàáèëèçàòîðà ∆Uí ñâÿçàíî
ñ ïðèðàùåíèåì âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ñîîòíîøåíèåì

                        ∆Uí =
                                     (
                                ∆Ud rä Rí        ).
                                  Rá + r R                         (35)
                                       ä í

   Ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî Rí >>rä è Rá >>rä, ñîîòíîøåíèå (35) ìîæíî
çàïèñàòü â âèäå
                                    ∆Ud rä
                          ∆U í =             .                     (36)
                                     Rá
   Ïîäñòàíîâêîé (36) â (34) ïîëó÷àåì âûðàæåíèå äëÿ êîýôôèöèåíòà
ñòàáèëèçàöèè ïàðàìåòðè÷åñêîãî ñòàáèëèçàòîðà íàïðÿæåíèÿ
                                   Uí Rá
                           kñò =         .                         (37)
                                   Ud rä
   Îáû÷íî îí íå ïðåâûøàåò 20–50.
   Äðóãèì ïàðàìåòðîì ñòàáèëèçàòîðà ÿâëÿåòñÿ åãî âûõîäíîå ñîïðîòèâ-
ëåíèå Râûõ. Äëÿ ñòàáèëèçàòîðîâ ðàññìîòðåííîãî òèïà Râûõ = rä || Rá ≈ rä.

       6.2. ÊÎÌÏÅÍÑÀÖÈÎÍÍÛÅ ÑÒÀÁÈËÈÇÀÒÎÐÛ
Ñ ÐÅÃÓËÈÐÓÞÙÈÌ ÝËÅÌÅÍÒÎÌ ÍÅÏÐÅÐÛÂÍÎÃÎ ÄÅÉÑÒÂÈß
  Êîìïåíñàöèîííûå ñòàáèëèçàòîðû (ðèñ. 40, à) âûïîëíÿþòñÿ ñ îò-
ðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ è ïîýòîìó ïðåäñòàâëÿþò çàìêíóòóþ
ÑÀÐ. Êîìïåíñàöèîííûå ñòàáèëèçàòîðû âûïîëíÿþòñÿ áåç ôèçè÷åñ-
êîé ðåàëèçàöèè èçìåðèòåëüíîãî è óñèëèòåëüíîãî ýëåìåíòîâ [6].
  Êîìïåíñàöèîííûé ñòàáèëèçàòîð ñîñòîèò èç äâóõ ÷àñòåé: ïàðàìåò-
ðè÷åñêîãî ñòàáèëèçàòîðà Rá è VÄ, ñîçäàþùåãî îïîðíîå íàïðÿæåíèå

54


Uîï, è ðåãóëèðóþùåãî òðàíçèñòîðà VÒ, êîòîðûé ñîâìåùàåò â ñåáå è
ôóíêöèè óñèëèòåëüíîãî ýëåìåíòà.
 à)                                      á)            rê       αrêIý        rý
                     VT

             Rá         Uýá         Id                                  rá        Rí
                                                           R1
Uâõ Iá+Iñò                    Uí    Rí                                       Uí
               Uîï      VD
                                                                        rä
                        Iñò


             Ðèñ. 40. Ñõåìà êîìïåíñàöèîííîãî ñòàáèëèçàòîðà

    êà÷åñòâå èçìåðèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ èñïîëüçóþòñÿ ð-n-ïåðåõîä
ýìèòòåð-áàçà, ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè Rí è êðåìíèåâûé ñòàáèëèò-
ðîí VÄ. Ïðè íîðìàëüíîì ðåæèìå, êîãäà îòñóòñòâóåò äåñòàáèëèçà-
öèÿ, ðåæèì ðàáîòû ðåãóëèðóþùåãî òðàíçèñòîðàVÒ âûáèðàåòñÿ òà-
êèì îáðàçîì, ÷òîáû îí áûë íå ïîëíîñòüþ îòêðûò íàïðÿæåíèåì ñìå-
ùåíèÿ ýìèòòåð-áàçà, êîòîðîå îáû÷íî ñîñòàâëÿåò âåëè÷èíó ïîðÿäêà
0,3 Â. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïðè ýòîì ðàâíî îäíîìó íàïðÿæåíèþ
Uîï. Åñëè ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì âõîäíîå íàïðÿæåíèå èçìåíèòñÿ,
òî ñîîòâåòñòâåííî èçìåíèòñÿ è íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ýìèòòåð-áàçû,
÷òî ïðèâåäåò ê èçìåíåíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ ðåãóëèðóþùåãî òðàíçèñ-
òîðà òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû âûõîäíîå íàïðÿæåíèå “ñòàëî” íåèçìåí-
íûì.
   Ìàêñèìàëüíûé òîê íàãðóçêè ñòàáèëèçàòîðà îïðåäåëÿåòñÿ ìèíè-
ìàëüíî äîïóñòèìûì òîêîì ñòàáèëèòðîíà. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî
÷åðåç áàëëàñòíîå ñîïðîòèâëåíèå äîëæåí ïðîòåêàòü ïðèáëèçèòåëüíî
ïîñòîÿííûé òîê, ðàâíûé ñóììå òîêîâ áàçû òðàíçèñòîðà è ñòàáèëèò-
ðîíà. Ïîýòîìó ñ óâåëè÷åíèåì íàãðóçêè òîê áàçû ðàñòåò, à òîê ñòàáè-
ëèòðîíà óìåíüøàåòñÿ, è, åñëè ýòîò òîê ñòàíåò ìåíüøå ìèíèìàëüíî
äîïóñòèìîãî, ñòàáèëèçàöèÿ íàðóøèòñÿ.
   Àíàëîãè÷íî ìèíèìàëüíûé òîê íàãðóçêè îïðåäåëÿåòñÿ ìàêñèìàëüíî
äîïóñòèìûì òîêîì ñòàáèëèòðîíà. Òàêèì îáðàçîì,
                     Ií max            I
                            + Iñò min = í min + Iñò max,                          (38)
                        β                β

ãäå β - êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è òðàíçèñòîðà ïî òîêó.
   Åñëè Ií min=0, òî Ií max = β (Iñò max – Iñò min), ò. å. ìàêñèìàëüíûé òîê
íàãðóçêè çàâèñèò îò êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ðåãóëèðóþùåãî òðàíçèñòîðà
β è ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîãî èçìåíåíèÿ ðàáî÷åãî òîêà ñòàáèëèòðîíà.

                                                                                    55


   Ñ öåëüþ óâåëè÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà β, à ñëåäîâàòåëüíî, è âåëè÷è-
íû Id max, ðåêîìåíäóåòñÿ âêëþ÷àòü ñîñòàâíîé òðàíçèñòîð.
   Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà ðàññìàòðèâàåìîãî ñòàáèëèçàòîðà ïðèâåäåíà
íà ðèñ. 40, á.  íåé ñòàáèëèòðîí ïðåäñòàâëåí äèíàìè÷åñêèì ñîïðî-
òèâëåíèåì rä.
   Èç ðàñ÷åòà ýòîé ñõåìû êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçàöèè è âûõîäíîå ñî-
ïðîòèâëåíèå ïîëó÷àþòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíûìè ñîîòâåòñòâåííî
                                        rê           Uí
                   kñò ≈                                 ;
                              rä + rá + rý (β + 1) Uâõ
                                                  
                                                                       (39)

                    Râûõ ≈ (rä + rá ) (1 − α ) + rý ,                  (40)


          Iê
ãäå α =      – êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è òîêà.
          Iý
   Êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçàöèè ïðîñòåéøåãî òðàíçèñòîðíîãî ñòàáè-
ëèçàòîðà òîãî æå ïîðÿäêà, ÷òî è ïàðàìåòðè÷åñêîãî.
      Ñ öåëüþ óâåëè÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ñòàáèëèçàöèè ïðèìåíÿþò
óñèëèòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè.
   Â ýòîé ñõåìå (ðèñ. 41) íàïðÿæåíèå íà ðåçèñòîðå R2 äåëèòåëÿ R1-
R2 ñðàâíèâàåòñÿ ñ îïîðíûì ñèãíàëîì Uîï, ñíèìàåìîãî ñî ñòàáèëèçà-
òîðà VÄ. Ðàçíîñòíûé ñèãíàë Uýá2 óñèëèâàåòñÿ òðàíçèñòîðîì VÒ2 è
ïîäàåòñÿ íà áàçó òðàíçèñòîðà VÒ1, èçìåíÿÿ åãî ñîïðîòèâëåíèå.

                              Uêý                            Id

                                        I           Rï
                        VT1                                       Uí
                                 ZýId   Rê
                                                            R1
                                                     Iýá2
                           Iá1          V2
                                         T                        Rí
                  Uâõ

                                             Uýá2   σUí     R2
                           Uîï
                                        VD

Ðèñ. 41. Ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà ñ ïîâûøåííûì êîýôôèöèåíòì ñòàáèëèçàöèè

  Êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçàöèè ýòîãî ñòàáèëèçàòîðà îïðåäåëÿåòñÿ èç
îáùåãî åãî âûðàæåíèÿ.
                                    dUâõUí dUâõ
                        kñò =              =     λ,                    (41)
                                    dUíUâõ   dUí

56


          Uí
ãäå λ =       .
          Uâõ
   Åñëè òîê áàçû Iá2 òðàíçèñòîðà VÒ2 çíà÷èòåëüíî ìåíüøå òîêà
äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ, à òîê áàçû òðàíçèñòîðà VÒ1 ìåíüøå òîêà Iê2,
òî äëÿ ñòàòè÷åñêîãî ðåæèìà ñïðàâåäëèâî óðàâíåíèå
                                         R2
                      Uîï + Uýá2 =             Uí = σUí .       (42)
                                       R1 + R2
  Îòêóäà
                              Uýá2 = σ Uí – Uîï,                (43)
            R2
ãäå σ =           .
          R1 + R2
   Íàïðÿæåíèå íà íàãðóçî÷íîì ðåçèñòîðå Rê óñèëèòåëÿ ïîñòîÿííîãî
òîêà
                      UR = Rê I = Uâõ – Uí – rý Id.             (44)
                         ê

   Òàêèì îáðàçîì, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ÓÏÒ ïî íàïðÿæåíèþ ñ
ó÷åòîì âûðàæåíèé (42),(43),(44) áóäåò ðàâåí
                              URêUí        Uâõ − Uí − rý Id
                      kó2 =            =                    .   (45)
                               Uýá2          σUí − Uîï
  Èç (45), ó÷èòûâàÿ, ÷òî Êó2 σ >> 1, ïîëó÷èì
                                 Uâõ Uîï rý Id
                         Uí =        +   −       .              (46)
                                 k σ
                                  ó2   σ   kó2 σ
   Ïðîäèôôåðåíöèðîâàâ âûðàæåíèå (46) ïî íàïðÿæåíèþ Uâõ, ïîëà-
ãàÿ Id = const, Uîï = const ïîëó÷èì
                                 dUâõ
                                      = kó2 σ.                  (47)
                                 dUí
   Ïîñëå ïîäñòàíîâêè (47) â (41) êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçàöèè âûðà-
çèòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:
                                 k = kó2σλ.
                                  ñò                            (48)
   Ïðîäèôôåðåíöèðîâàâ âûðàæåíèå (46) ïî òîêó Id, ïîëàãàÿ Uâõ = const,
Uîï = const, ïîëó÷èì çíà÷åíèå âûõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
                                       dUí   r
                              Râûõ =       = ý .                (49)
                                       dId  kó2 σ

                                                                  57


   Ñ ó÷åòîì âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëåíèÿ râ èñòî÷íèêà íàïðÿæåíèÿ
íà âõîäå
                                  r + rý
                         Râûõ =   â
                                         .                  (50)
                                   kó2 σ
   Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ñòàáèëèçàòîðà kcò è Râûõ òåì ëó÷øå, ÷åì
áîëüøå êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ, êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ
ïðèáëèçèòåëüíî êàê
                                   R
                           β2 =     ê
                                       ,                    (51)
                                  Râõ2
ãäå β2 – êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ òðàíçèñòîðà VÒ2; Râõ2 – åãî âõîäíîå
ñîïðîòèâëåíèå, îïðåäåëÿåìîå âûðàæåíèåì
                    Râõ2 = rý2 + rá2 (1 − α2 ) ,            (52)

         Iê2
ãäå α 2 =     – êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è òîêà òðàíçèñòîðà VT2.
         I ý2
   Òàêèì îáðàçîì, äëÿ óâåëè÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ñòàáèëèçàöèè ñòà-
áèëèçàòîðà íåîáõîäèìî âûáðàòü òðàíçèñòîðû óñèëèòåëüíîãî êàñêà-
äà ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì β è îòíîñèòåëüíî áîëüøèì ñîïðîòèâ-
ëåíèåì íàãðóçêè Rê.
   Â ðàññìàòðèâàåìîé ñõåìå ñîïðîòèâëåíèå Rê ÿâëÿåòñÿ îáùèì äëÿ
êîëëåêòîðíîé öåïè òðàíçèñòîðà VÒ2 è áàçîâîé öåïè òðàíçèñòîðà
VÒ1. Â ðåçóëüòàòå â ñòàáèëèçàòîðå ñóùåñòâóåò ïîëîæèòåëüíàÿ îá-
ðàòíàÿ ñâÿçü ïî âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ, óõóäøàþùàÿ êîýôôèöèåíò
ñòàáèëèçàöèè.
   Äëÿ óñòðàíåíèÿ âëèÿíèÿ ýòîé ñâÿçè ââîäèòñÿ îòðèöàòåëüíàÿ îá-
ðàòíàÿ ñâÿçü ïî âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ íåïîñðåäñòâåííî íà áàçó òðàí-
çèñòîðà VÒ2 ñ ïîìîùüþ ïåðåìåííîãî ðåçèñòîðà Rï (ïîêàçàí ïóíêòè-
ðîì). Âåëè÷èíà íåîáõîäèìîãî ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàíàâëèâàåòñÿ ïóòåì
ðåãóëèðîâàíèÿ. Ïðèáëèçèòåëüíî
                                  (
                      Rï ≈ R1σ kó2 − 1 .     )              (53)
   Ñ öåëüþ çíà÷èòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ êîýôôèöèåíòà ñòàáèëèçàöèè
ïðèìåíÿþò ïèòàíèå òðàíçèñòîðà óñèëèòåëüíîãî êàñêàäà îò îòäåëü-
íîãî ñòàáèëèçèðîâàííîãî èñòî÷íèêà (ðèñ. 42)
   Äëÿ óìåíüøåíèÿ âûõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñòàáèëèçàòîðà ïðè-
ìåíÿþò ñõåìû ñ äîïîëíèòåëüíîé ïîëîæèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ
ïî òîêó íàãðóçêè (ðèñ. 43).  ýòîì ñëó÷àå âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå
ïðîïîðöèîíàëüíî íàïðÿæåíèþ ìåæäó ýìèòòåðîì è áàçîé òðàíçèñòî-
ðà, êîòîðîå â ñâîþ î÷åðåäü çàâèñèò îò ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R3.
58


         Rá

               VD2                            VT1
  Uâõ2               Rê
         VT1                            Rê
                                                     R1
                           R1                                  Rí
                                  Uâõ        V2
                                              T

     Uâõ1      V2
                T                                    R2         Ií
                                        Uîï
                           R2                             R3
                     VD1


 Ðèñ. 42. Ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà       Ðèñ. 43. Ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà
 ñ äâóìÿ èñòî÷íèêàìè ïèòàíèÿ      ñ ïîëîæèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ
                                          ïî òîêó íàãðóçêè

   Òàêèì îáðàçîì, èçìåíÿÿ ñîïðîòèâëåíèå R3, ìîæíî èçìåíÿòü âû-
õîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ïðàêòè÷åñêè äî íóëÿ è äàæå ñäåëàòü åãî îòðè-
öàòåëüíûì.
   Ñòàáèëèçàòîðû òîêà àíàëîãè÷íû ðàññìîòðåííûì ñòàáèëèçàòîðàì
íàïðÿæåíèÿ, ðàçíèöà çàêëþ÷àåòñÿ ëèøü â òîì, ÷òî âìåñòî ðåçèñòî-
ðà R1 ñòàâèòñÿ íàãðóçêà Rí.
    ýòîì ñëó÷àå íàïðÿæåíèå íà ðåçèñòîðå R2 áóäåò ïðîïîðöèîíàëü-
íî òîêó íàãðóçêè, ïîýòîìó â ñòàáèëèçàòîðå áóäåò îñóùåñòâëÿòüñÿ
ñòàáèëèçàöèÿ òîêà.

     6.3. ÑÕÅÌÀ ÊÎÌÏÅÍÑÀÖÈÎÍÍÎÃÎ ÑÒÀÁÈËÈÇÀÒÎÐÀ
              Ñ ÎÏÅÐÀÖÈÎÍÍÛÌ ÓÑÈËÈÒÅËÅÌ
   Â ðàññìîòðåííûõ âûøå ñõåìàõ ÓÏÒ áûë âûïîëíåí íà òðàíçèñòî-
ðå. Êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçàöèè ìîæåò áûòü ïîâûøåí ïóòåì ïðèìå-
íåíèÿ îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ
âìåñòî òðàíçèñòîðà [4].
   Íàïðÿæåíèå íà íàãðóçêå îïðå-
äåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì
                                                                VT1
       Uí = [ 1 + R1/R2 ] Uîï.      Uâõ
   Îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü (ðèñ. 44)      Uîï
                                                 R1
âêëþ÷åí ïî ñõåìå íåèíâåðòèðóþùå-
                                                    R2
ãî óñèëèòåëÿ ñ ÎÎÑ ïî íàïðÿæåíèþ,
âûõîäíîé òîê êîòîðîãî óñèëèâàåò-
                                                             Uí
ñÿ ýìèòòåðíûì ïîâòîðèòåëåì íà                                    Rí
òðàíçèñòîðå VÒ1. Ïèòàíèå îïåðà-
öèîííîãî óñèëèòåëÿ îñóùåñòâëÿåò- Ðèñ. 44. Ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà ñ
ñÿ íå ñèììåòðè÷íûìè îòíîñèòåëü-         îïåðàöèîííûì óñèëèòåëåì

                                                                    59


íî çåìëè íàïðÿæåíèÿìè, êàê îáû÷íî, à îäíîïîëÿðíûì ïîëîæè-
òåëüíûì íàïðÿæåíèåì. Ýòî íàêëàäûâàåò îãðàíè÷åíèå íà äîïóñòè-
ìûé äèàïàçîí âõîäíûõ è âûõîäíûõ ñèãíàëîâ, êîòîðûå ìîãóò áûòü
òîëüêî ïîëîæèòåëüíûìè. Äëÿ ñõåì èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ òàêîå îã-
ðàíè÷åíèå íå èãðàåò ðîëè, ïîýòîìó îò èñïîëüçîâàíèÿ îòðèöàòåëü-
íîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ ìîæíî îòêà-
çàòüñÿ.
   Åùå îäíî ïðåèìóùåñòâî ïîäîáíîé ñõåìû ñîñòîèò â òîì, ÷òî ïîëî-
æèòåëüíîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ÎÓ ìîæíî óäâîèòü, íå îïàñàÿñü ïðå-
âûñèòü åãî ïðåäåëüíî äîïóñòèìûõ ïàðàìåòðîâ. Òàêèì îáðàçîì, ñòàí-
äàðòíûå ÎÓ ìîæíî èñïîëüçîâàòü â ñõåìàõ ñòàáèëèçàòîðîâ ñ âûõîä-
íûì íàïðÿæåíèåì ïî÷òè äî 30 Â.
   Íàëè÷èå ïîëîæèòåëüíîãî ïîòåíöèàëà äëÿ ïèòàíèÿ ÎÓ òàêæå íå
îáÿçàòåëüíî, åñëè èñïîëüçîâàòü äëÿ ýòèõ öåëåé âõîäíîå íåñòàáèëè-
çèðîâàííîå íàïðÿæåíèå Uâõ.
   Êîëåáàíèÿ ýòîãî íàïðÿæåíèÿ ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿþò íà ñòàáèëü-
íîñòü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, òàê êàê äðåéô âûõîäíîãî íàïðÿæå-
íèÿ, âûçûâàåìûé èçìåíåíèåì íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ, â ÎÓ êðàéíå
ìàë.

            6.4. ÎÃÐÀÍÈ×ÅÍÈÅ ÂÛÕÎÄÍÎÃÎ ÒÎÊÀ
   Èíòåãðàëüíûå ÎÓ èìåþò âñòðîåííûå ñõåìû îãðàíè÷åíèÿ âûõîä-
íîãî òîêà, ïîýòîìó òîê áàçû òðàíçèñòîðà VT1, (ðèñ. 44), îãðàíè÷åí
âåëè÷èíîé Iá max = 10–20 ìÀ. Ïî ýòîé ïðè÷èíå âåëè÷èíà âûõîäíîãî
òîêà ñòàáèëèçàòîðà îãðàíè÷åíà çíà÷åíèåì
                           Ií max = β Iá màx,
ãäå β – êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ òðàíçèñòîðà ïî òîêó.
   Ïîñêîëüêó âåëè÷èíà β èìååò ñóùåñòâåííûé ðàçáðîñ è ðàñòåò ñ
óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû, òàêîé êîñâåííûé ñïîñîá îãðàíè÷åíèÿ
âûõîäíîãî òîêà ÿâëÿåòñÿ íå ýôôåêòèâíûì.
   Ýôôåêòèâíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ðåãóëèðóþùåãî
ïàðàìåòðà âåëè÷èíó ôàêòè÷åñêîãî âûõîäíîãî òîêà ñòàáèëèçàòîðà.
   Ýòî ðåøåíèå ðåàëèçîâàíî â ñòàáèëèçàòîðå, ñõåìà êîòîðîãî ïðèâå-
äåíà íà ðèñ. 45. Ñõåìà ñòàáèëèçàòîðà äîïîëíåíà ðåçèñòîðîì R3 è
òðàíçèñòîðîì VT2.
   Åñëè ∆UR3 > 0,6 Â, òî òðàíçèñòîð VT2 îòêðîåòñÿ è ïðåäîòâðàòèò
äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå áàçîâîãî òîêà òðàíçèñòîðà VT1. Âåëè÷èíà
âûõîäíîãî òîêà ñòàáèëèçàòîðà îãðàíè÷åíà óðîâíåì
                                   0,6
                        Ií max ≈       .                    (54)
                                   R3

60



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика