книги / Проектирование источников электропитания устройств связи

увеличивается падение напряжения на нижнем плече сравниваю­ щего делителя. Разность напряжений, снимаемых со стабилитрона Ц\ и нижнего плеча делителя Ru, прикладывается к базе усили­ тельного транзистора Ту. Отрицательный потенциал на базе уси­ лительного транзистора Ту увеличивается, а ток базы транзистора Ту возрастает. Увеличение тока базы транзистора Ту приведет к увеличению его (коллекторного тока. Токи базы транзисторов Ti3, Тц и Тц уменьшаются, напряжения коллектор — эмиттер Та, Та, Тц возрастают, а выходное напряжение стабилизатора UВЫх умень­ шается до первоначального значения с определенной степенью точ­ ности. Принцип действия схем рис. 5.156, в аналогичен принципу действия схемы рис. 5.15а.

;В стабилизаторах (рис. 5Лба, б, в) в качестве регулирующего элемента используется составной транзистор. Он представляет со­ бой каскадное соединение нескольких транзисторов.

При расчетах транзисторы, входящие в составной, обычно за­ меняют одним транзистором с эквивалентными параметрами.

При больших напряжениях и токах нагрузки стабилизатора приходится использовать последовательное и параллельное вклю­ чения регулирующих транзисторов (рис. 5.16а, б). С повышением

Рис. 5.16. Схемы включения регулирующих транзисторов: о) параллельного, б) последовательного

температуры коллекторного перехода транзистора Тц, возрастает обратный коллекторный ток /ко, текущий от базы « коллектору.

При уменьшении тока нагрузки стабилизатора суммарный ток базы транзистора Тц уменьшается, а следовательно, уменьшается и ток эмиттера Та- При некотором значении тока нагрузки ток базы Тц, а следовательно, и ток эмиттера Та. станут равными нулю и нормальная работа схемы нарушается.

Для того чтобы обеспечить нормальную работу схемы при мак­ симальной температуре и минимальном токе нагрузки, в схему вводят резистор R3. Ток через резистор R3 при максимальной тем­ пературе коллекторного перехода должен быть больше разности

максимального значения /кои и величины /б и мин. Назначение ре­ зистора /?з аналогично.

Схема рис. б. 15а применяется, если выходное напряжение боль­ ше опорного. В схеме источник опорного напряжения включен в цепь эмиттера усилительного транзистора Гу. В качестве источника опорного напряжения в транзисторных стабилизаторах обычно используются одноили двухкаекадные параметрические стабили­ заторы на кремниевых стабилитронах (ДО-

Сравнивающий делитель состоит из резисторов Ru R2 и пе­ ременного резистора Ru, предназначенного для регулировки вы­ ходного напряжения. Для увеличения коэффициента передачи де­ лителя по переменной составляющей (для уменьшения пульсации) его верхнее плечо шунтируют емкостью Ci.

Схема (рис. 5.156) применяется, если выходное напряжение меньше опорного. В этой схеме минус источника опорного напря­ жения подключен -к плюсу -стабилизатора, а сравнивающий дели­ тель (Ri, Rib R2) питается от суммарного напряжения (С/Вых+

+ U o n ) .

Стабилизатор с дифференциальным усилителем постоянного тока (рис. 5.15а) используется, если выходное напряжение боль­ ше напряжения опорного.

В стабилизаторах с дифференциальным усилителем, в отличие от схем рис. 5.1ба, б компенсируется температурный дрейф напря­ жений базы — эмиттер транзисторов Ту и Т .

Кроме того, в отличие от схемы рис. 5.15а, источник опорного напряжения включен в базу транзистора 74', что позволяет умень­

шить нестабильность из-за влияния динамического сопротивления опорного источника.

Напряжение питания УПТ оказывает значительное влияние на стабильность выходного напряжения. При питании УПТ непосред­ ственно от входного напряжения стабилизатора (точка б подклю­ чена к точке а рис. 5.17а) изменения напряжения U0 приводят к значительным изменениям тока коллектора усилительного тран­ зистора Тщччо, в свою очередь, уменьшает стабильность выходного напряжения.

В связи с этим УПТ питают от дополнительного стабилизиро­ ванного источника питания. В качестве такого источника широко применяются'параметрические стабилизаторы на кремниевых ста­ билитронах. На рис. 5.176 показана схема включения такого ис­ точника.

Если использование дополнительного источника для питания УПТ невозможно, например, при питании стабилизатора от акку­ муляторной батареи, используют схему рис. 5.17а.

В этой схеме для стабилизации тока усилителя в качестве на­ грузки транзистора Ту используется эмиттерный повторитель, со­ стоящий из транзистора Г2 и резистора R '3. Так как выходное на­

пряжение эмиттерного повторителя равно напряжению -стабили-

где U0~ — амплитуда пульсации на входе стабилизатора: «*|(0,05-Т-0,1)'(£/Вых мако+ t/кэ11 мин); UK3 ц мин= 1,5—г-2 в ДЛЯ Г©рМЭниевых транзисторов и 4-ь8 в для кремниевых транзисторов.

Если коллекторной нагрузкой усилителя является эмиттерный повторитель (см. рис. 5.17в), то, выбрав ориентировочно тип диода

3. Найдем максимальное напряжение на входе стабилизатора макс макс при минимальном токе нагрузки / кмин и определим

максимальное напряжение коллектор — эмиттер транзистора Тц —

Uкз 11 макс*

■Величину внутреннего сопротивления выпрямителя /о можно принять ориентировочно равной"(0,05-н0,1)£/о//нмакс-

4. Величину максимальной мощности, рассеиваемой на регули­ рующем транзисторе Тц—Ркнмакс, найдем из выражения

расчетные величины t/кэИмакс, /к Н макс и Рк 11 макс должны быть меньше предельных значений, указанных в справочнике. Опреде­ ляем величину предельной мощности, которую может рассеять вы­ бранный транзистор без радиатора:

тор. Зная тип/транзистора Тп и величину его максимальной мощ­ ности Рк и макс, выбираем стандартный радиатор по тепловым ха­ рактеристикам, приведенным в приложении.

tn макс-

Если Тц ,не проходит по току или мощности ни с одним радиа­ тором, указанным в приложении П6, необходимо использовать параллельное включение транзисторов (см. рис. 5.16а). При парал­ лельном включении транзисторов для выравнивания токов в эмит­

теры Тц, Тц включают резисторы ЯеВеличина Яб=(0,5-г- -г-1)лпар//кимакс, где «пар — число параллельно включенных тран­ зисторов. В качестве Яб необходимо использовать точные резисто­ ры с допуском .не более 2%, например резисторы типа ПТМК или типа УЛИ.

Если Т ц не проходит по максимальному напряжению коллек­ тор—эмиттер, необходимо использовать последовательное включе­ ние двух или нескольких транзисторов (см. рис. 5.166). Для сим­ метрии коллекторных напряжений транзисторы шунтируются дели­ телем, состоящим из резисторов R. 'Величину сопротивления рези­

Ориентировочно принимаем h с^ОДч-О.б ма. При параллельном

личины Uo, г/омакс Uк и макс и проверить, не превышает ли £/к mi маь-<- предельной величины, указанной в справочнике для выбранных

транзисторов Т ц и Т и. При последовательном соединении также необходимо пересчитать-величины £/омин, Uo, Романс, учитывая, что Uoмин увеличивается на и кэц тт. При параллельном и (последова­ тельном включениях транзисторов радиатор выбирается на мощ­ ность Ркимакс/n, где п — число транзисторов, включенных парал­ лельно или последовательно.

6. Зная входные напряжения стабилизатора Uaym„, Uo, f/омакс. максимальный и минимальный токи, /о—Л< и макс, /о мин=Д мин, по­ требляемые стабилизатором от выпрямителя, и пульсацию на входе стабилизатора t/o~, произведем расчет выпрямителя по ме­ тодике, изложенной в гл. 3. Из расчета определим величину его внутреннего сопротивления г0. Из .выражений (5.33), (5.34) уточ­ ним величины Uoмакс макс И t/цоН макс-

7. Количество транзисторов, входящих в составной, зависит от максимальной величины тока транзистора Т ц — /к и макс и тока коллектора Ту — / ку. Их число должно быть таким, чтобы ток базы составного транзистора /бс был на порядок меньше тока коллектора усилительного транзистора /ку. Так как в качестве Ту

минимальный и максимальный токи базы транзистора Тц:

максимальное значение тока эмиттера транзистора:

максимальную величину мощности, рассеиваемую транзисто­ ром Т12-*

из справочника тип транзистора Тi2. При последовательном соеди­ нении регулирующих транзисторов (см. рис. 5.166) расчет коли­ чества транзисторов, входящих в составной, ведут .на одну группу (Тн, Ti2). Ток через резистор Rb—Im равен току /д3.

Сопротивление резистора /?4 (см. рис. 5.166) определяется из выражения (UBUXМип+ ^кэ имин)//д4.

Из (5.36) определяем предельную величину мощности Япред, ко­ торую может рассеять транзистор Ti2 без радиатора «при Лшрмакс-

венство Рпред> At 13 макс. Если это неравенство не выполняется, вы­ бираем более мощный транзистор.

Определяем максимальный ток базы транзистора Тп — Лиз макс-'

Iб 13 макс ^ А 13 макс/PlSмин-

Если величина h 13макс^ (0,34-0,5) на, то количество транзи­

Для схемы рис. 5.16б величина опорного напряжения может быть как больше, так и меньше выходного напряжения.

Определив величину опорного напряжения из приложения П5.2 или из справочника, выбираем тип кремниевого стабилитрона Mt и определяем его основные параметры: гц(ом) — динамическое со­ противление; UcTiMm(e), Ucт 1макс(в) — минимальное и макси­ мальное значения напряжения стабилизации; уСт 1макс(лш/°С) — максимальный температурный коэффициент; минимальный и мак­ симальный ТОКИ через стабилитрон— Амин, А максС-Ма).

В схеме рис. 5.15в желательно использовать стабилитроны с малым температурным дрейфом (типа Д818), так как в данной схеме температурный уход напряжений база — эмиттер транзисто­

ров Т7, Ту скомпенсирован.

В схемах рис. 5.15 возможно последовательное включение ста­ билитронов. В этом случае Uст увеличиваются в п раз, где п — число стабилитронов, включенных последовательно.

2. Задаемся максимальным током коллектора усилительного транзистора Гу: /Кумакс~|('2-;-5) ма. В схеме рис. 5.15в токи кол­

лектора Гу и Гу должны быть одинаковы: /Ку=Аку= (2-Н5) ма. Определяем максимальное напряжение коллектор — эмиттер

транзистора Гу; для схемы рис. 5.15а

^к.э.у.макс ^ ^вых.макс ^AT I MHH

для схемы рис. 5.156

(5.44)

^ к . 9.у.макс ^ ^вы

для схемы рис. 5.15в

Определяем максимальную мощность, рассеиваемую транзис­ тором Гу: