книги / Проектирование источников электропитания устройств связи
..pdf
|
|
|
|
/ к1з макс ' |
/ Э13 макс —Л512ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
0,0045 + |
|
13 |
= |
0,0075 а = |
7,5 ма; |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
^ к . э13 макс = |
"к. э12 макс “ |
^к. э11 макс = |
^ ,2 |
в ; |
|
|
|||||||||||||
|
|
^к13 макс = |
|
|
э13 макс^к13 макс = 12,2-0,0075 = |
0,092 вт. |
|
||||||||||||||||
По |
величинам Л м з м а к с , |
^ „ э |
13 макс, |
Рк 1з макс |
в качестве |
Г 13 |
выбираем |
||||||||||||||||
транзистор |
типа |
МП 14. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Основные |
данные |
транзистора |
МП14: |
(Змин= 20; |
/к макс =0,02 fl; |
£/кэмакс = |
|||||||||||||||||
= 20 в. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из |
(5.36) |
найдем |
Япред.* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Р |
о |
— |
|
А. макс |
|
|
Акр. макс |
- |
85 — 40 |
■= |
0,225 вт. |
|
|||||||||
|
|
|
пред ^ |
|
|
|
|
,Rtt |
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
||||
А . макс = |
85°С; |
Rt = |
|
20Q°C/em (табл. |
5.3); |
Рк1змакс меньше Р Пред. |
|
|
|||||||||||||||
Определяем |
ток |
/в 13 |
макс.' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
/ 6 1 3 макс = |
|
7э13 макс |
|
0 |
0075 |
|
0.00037 а = |
0,37 жа. |
|
|
|||||||||||
|
|
■ I |
|
|
= - 1—— = |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Pl3MHH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так |
как |
/ б 1змакс |
меньше |
|
(0,3ч-0,б) ма, |
число |
транзисторов, |
входящих в |
|||||||||||||||
составной, |
равно трем. |
|
|
и |
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Расчет схемы сравнения |
У П Т . |
Выбираем |
схему |
сравнения |
рис. 5.15в. |
||||||||||||||||||
Определяем величину UопТ 5 Щ 7 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
^ОП < |
£/вых. |
|
|
- |
(2 - 3) в = |
12 - |
3 = |
9 9 . |
|
|
|
||||||||
В качестве источника опорного напряжения выбираем стабилитрон типа |
|||||||||||||||||||||||
Д818Б. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/'к у макс. |
|
|
|
|
|
|
|||
2 . Определяем «величины /к у макс и |
|
|
|
|
|
UKэ у макс, |
|||||||||||||||||
Задаемся |
/ к у макс = Р к у макс = 0,005 а = |
5 ма. |
Определяем |
||||||||||||||||||||
U ' K э у макс из (5.44): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и.к. э. у. макс |
= и: |
|
|
|
|
= |
^вых. макс "" ^сп мин — 13 — 7,65 — 5,35 в. |
||||||||||||||||
~к. э. у. макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Из |
(5.45) |
найдем |
|
Я к у макс: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рк. у. макс |
P R . у. макс |
Ас. у. макс ^Ас. э. у. макс ~ |
5 |
10 |
-5,35 — 0,027 в т . |
||||||||||||||||||
По |
величинам |
|
Як у макс, |
|
|
/ к у макс, |
|
^ к э у м а к с , |
Я 7к у макс, |
Рк у макс> |
|||||||||||||
U'„ э макс |
выбираем |
в |
качестве |
Гу |
«и |
Гу |
тра«нзисторы |
типа |
М(Ш4. |
Основные |
|||||||||||||
данные МП 14 приведены ранее |
при выборе транзистора Г1 3. |
|
|
|
|||||||||||||||||||
Из (5.36) определяем величину Яцрсд для Гу |
и Гу! |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
л |
|
|
А . макс |
|
Акр. мин |
|
88 40 |
|
|
вт ’ |
|
||||||||||
|
|
Рпред — |
|
|
|
|
^ |
|
|
|
|
|
— |
|
200 |
|
|
^ |
|
||||
Так как Рпред больше |
|
Як у макс, |
транзисторы |
Ту |
и |
Ту выбраны |
правильно. |
||||||||||||||||
Из |
(5.46) |
определяем величину R*: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ис, |
|
|
|
|
|
7,65 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
2/„ |
|
|
|
|
|
|
|
—т = 7 6 5 ом. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к— |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
жк. у. макс |
|
2-5-10 |
|
|
|
|
|
|
|
Выбираем резистор тина ПКВ-0,5— 760 ом.
3. Так как нагрузкой усилителя является змиттерный повторитель, необхо димо выбрать транзистор Т2, диод Дз, рассчитать величины сопротивлений ре
зисторов Яэ |
и Дгз. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Исходя |
из |
величины ^ к эп м и п = 4 б, «выбираем |
в качестве Дз два |
последо |
|||||||||||
вательно включенных диода типа Д226 с |
прямым |
падением напряжения, |
рав |
||||||||||||
ным 1 в. Суммарное падение напряжения на двух диодах |
£/дз = 2 в. |
|
|
||||||||||||
Из |
(5.47) определяем величину Дгз-‘ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
^ОМИН--- УДЗ |
19 — 2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Дгз — |
IДЗ мин |
-----------Г = 3400 ом. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
50-10- 3 |
|
|
|
|
|
|||
/д з мин принимаем равным 60*.10~3 а. (Принимаем /?гзв 3,3 кож |
|
|
|||||||||||||
Определяем максимальную мощность, рассеиваемую на резисторе Rrз.* |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
(^омаксмакс |
^Дз)2 |
|
(2 4 ,2 —-2) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
ягз = |
|
|
R H |
|
= |
3 .3 1 0 3 |
= 0>15 в,п |
|
|
||
В качестве ЯГз выбираем резистор типа |
ОМЛТ-05 — 3,3 ком. |
|
|
||||||||||||
Из |
(5.48) определяем величину Д'э: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
яэ = |
t/дз — (0.2-=-0.5) |
|
2 — 0,5 |
|
300 ом. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
---------— = |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
лк. у. макс |
|
5 • 10 |
3 |
|
|
|
|
|
В качестве Д'э выбираем резистор типа |
ОМЛТ-0,5 — 300 ом. Выбираем |
тип |
|||||||||||||
транзистора Т2, исходя из следующих величин: |
|
|
|
|
|
||||||||||
/кгмакс = |
/к. у. макс = |
^-10 |
a; UK Э2 Макс = |
^ к . э11 макс |
^ДЗ = ^2,2 |
2 = |
|
||||||||
= 10,2 |
б; |
ЯК2 макс = |
^к, э2 макс А<2 макс = |
10 ,2 *5* 10 |
3 = 0 ,0 5 1 б/Я. |
|
|
||||||||
В качестве Т2 выбираем транзистор я-р-я-типа МП37А. Основные данные |
|||||||||||||||
транзистора |
МП37А: UKэ макс = 20 б; / к макс = 0,02 а\ рг мип= 25. |
|
|
||||||||||||
Из |
(5.36) |
определяем |
Япред.' |
|
|
ос |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
/ |
_/ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Р пред — |
п. макс |
*окр. макс |
|
|
|
|
= 0,225 впг. |
|
|
|||
|
|
|
|
^ |
|
|
200 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Значение |
Рк 2 |
макс |
не |
превышает |
Рпред. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4. Из |
(5.49) определим «величину Rri: |
|
12 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Лп = |
^вых. мин |
^СТ1 макс |
|
|
= 1 0 0 0 ом\ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
/СТ1 мин |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 10>-3 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
/ CT1 МИН — / 1MHH — 3 10 |
3 а . |
|
|
|
||||
Принимаем Rn = \ |
ком. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
_ |
|
( ^вых. макс |
^ст1 мин)2 |
(1 3 - 7 .6 5 )* |
|
|
|||||||
|
|
Ряп “ |
|
|
Яи |
|
|
~ |
Ы08 |
= 0,028 впг, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
В |
качестве Rn |
выбираем резистор О М Л Т -0,5 — 1 ком. |
|
|
|||||||||||
Из |
(5.50) |
определяем |
ток / ст i макс-* |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
у ст1 макс — |
^вых. макс |
|
|
1 3 - 7 , 6 5 |
= 0,00535 а\ |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
• — j—j-Q3— |
|
|
/ с и макс — 5,35 ма < Iхмакс — 33 ма.
5. Величину Un у не рассчитываем, так как в данной схеме дополнительный источник питания отсутствует.
6. Принимаем / Дел='5 ма.
Из (5.51) |
определяем аМин, амак |
|
|
|
|
|
|
|
U СТ1 МИН |
|
|
|
|
|
|
О^МИН— * и.вых. макс |
|
|
|
|
|
|
а макс — " ^ст! макс |
- ^ - 0 . 7 5 . |
|
||
|
|
Uпипе. мин |
|
|
|
|
Из (5.52) |
определяем Ядел-’ |
|
12 |
|
|
|
|
|
и* |
|
2400 ом. |
||
|
|
Ядел — |
|
/л—3 = |
||
|
|
/дел |
5-10“ |
|
|
|
Из (5.53) |
и (5.55) находим величины сопротивлений Ru R2, Rn: |
|||||
|
|
Я2< а минЯдел = |
0,59-2400 = |
1420 ом, |
||
выбираем |
резистор типа ПТМН-05 — 1,4 ком-, |
|
|
|||
|
|
/?1 < (1 — Опаке) Ядел = 0 |
— 0.75) 2400 = |
600 ом, |
||
выбираем |
резистор типа ПТМН-0,5 — 600 ом; |
|
|
|||
|
|
Rn > Ядел — Я 2 — Ях = 2400 — 1400 — 600 = |
400 ом, |
|||
выбираем |
резистор типа ППБ-1 ■— 430.. ом. |
|
|
|
||
Расчет термокомпенсации. Из табл. П5.2 определяем .максимальный темпе |
||||||
ратурный |
коэффициент стабилитрона |
Д818Б, у Ст 1 |
макс = — 1,8 мв/°С. Из (5.58) |
|||
определим максимальный температурный коэффициент стабилизатора умакс: |
||||||
|
|
У ш х (YCTX макс |
Y6. у. мин + |
У б,у . макс) ^ |
||
|
|
Умакс= |
*/ст1 макс |
|
|
12,6 ( — 1,8 + 1,9 — 2,5)
■= — 3,4 мв/°С.
“9
Полученное значение температурного коэффициента меньше заданного, по
этому термокомпенсацил не |
нужна. |
|
|
|
О п р е д е л е н и е |
о с н о в н ы х |
п а р а м е т р о в |
с т а б и л и з а т о р а . |
1. Определение коэффициента стабилизации и внутреннего сопротивления. Опре деляем из (5.60):
Дет = Ир Ду « Чосл ^77*- = |
200-41 -0,66 ■1 ^ |
= 3200. |
||||
цР -из табл. 5.4 равно: |
|
UQ |
|
|
21,2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
НдхИхгМ-хз |
|
|
|
||
Ир = ---------;---------;---------« М-11= 200. |
||||||
ИтхИаг + М12М13 + Нах^хз |
|
|
|
|||
Ни определяем из табл. 5.6 для транзистора П210. |
|
|
||||
Определяем величину Ку .из табл. 5.5: |
|
|
|
|||
ЯУ= - |
ЗуЯк |
|
20-4,1 |
1-3 = 41; |
||
|
|
|
|
|||
2 + |
Sy |
Pv'у. мин |
2 +' |
18-10 |
|
|
20- 20 |
|
|||||
R K = ЯЕХ, с = |
Явххз + ЯвхХ2 Рхзмин + |
ЯвхХХ РхгминРхзмнн = |
||||
= 2 0 0 + |
1 5 -2 0 + 10-18-20 = 4100 |
ом. |
|
|||
Величину а определим |
из табл. 5.5: |
|
|
|
|
|
|
|
Uстх |
8,3 |
|
|
|
|
а = —^ = —^- = 0,66; |
|
|
|||
|
|
Uon |
12,6 |
|
|
|
^/стх —'^стх мин + Ucri макс __ 7 , 6 5 + 9 |
= 8,Зв. |
|||||
|
|
2 |
~ ~ |
2 |
|
|
Внутреннее сопротивление rf определяем .из /(5.59):
Г(~= |
1 |
1 |
|
= 0,0046 ом; |
SpKy ос япар 8*41 *0,66*1 |
|
|||
|
|
|
||
|
____ §п |
8 |
8 |
а/в; |
|
S p ~ l + S nR6 |
= — = |
||
|
1 |
|
|
Яб =°; Sn = 8 Ф-
2. Амплитуду пульсации 'выходного напряжения определим из (5.61):
Ць^вых |
1.7*12.6 |
|
^ВЫХ-~ |
= 0 ,1 7 -10—3 в; |
|
G A V - 2 \ , \ |
||
K J U 0 |
=/Гст = 6 -1 03.
3.Найдем величины г)Мин, Л из (5.62):
|
U |
|
12 |
^ |
Лмии == |
^вых мин |
= OQ 9 |
||
77 |
|
— 0,52; |
||
|
^омакс |
|
|
|
|
^вых |
1 2 |
, 6 |
|
Л = — — = ^7 |
- 7; = 0 ,5 9 5 . |
|||
|
г/. |
21.2 |
|
|
4. Определим величину емкости Сп из /(5.63): |
||||
Он >• 0,23р1Х |
4.6-10- |
0,23*20 |
= 1600 мкф. |
|
Г'2 я /а и |
3 *2-3,14-106 |
Выбираем два конденсатора типа К-50-ЗБ— 1000 'мкф— 25 в. Схема рассчитанного стабилизатора приведена на рис. 5.24.
Рис. 5.24. Принципиальная схема транзисторного стабилиза тора напряжения на выходное напряжение 1 2 , 6 в и ток на грузки \ а
5.5. ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Отличительной чертой всех импульсных стабилиза торов напряжения по сравнению с линейными стабилизаторами яв ляется работа регулирующего транзистора в режиме переключения.
Работа транзистора в режиме переключения характеризуется быстрым переходом рабочей точки из области отсечки в область «насыщения. При этом мощность, рассеиваемая на регулирующем транзисторе, во много раз меньше, чем при его работе в линейном режиме. Работа регулирующего транзистора в режиме переключе ния позволяет повысить коэффициент использования самого тран зистора, повысить кпд стабилизатора и уменьшить его габариты.
Наиболее распространены |
два |
типа |
|
|
||||
^импульсных |
'стабилизаторов: стабили |
|
|
|||||
заторы с широтно-импульсной модуля |
|
|
||||||
цией и |релеЙ1ные стабилизаторы или |
|
|
||||||
<стабилизаторы с двухлозиционным ре |
|
|
||||||
гулированием |
(рис. 5.25). |
|
|
|
Рте. |
5.25. Структура ая схе |
||
В стабилизаторах с широтно-им- |
ма .импульсного стабилиза |
|||||||
/пульоной |
модуляцией |
в |
качестве |
тора |
лостоя1Н1ИОпо напря |
|||
-импульсного |
элемента |
использует |
жения: |
|||||
ся |
генерятор, |
длительность |
импульса |
1 — |
регулирующий транзистор; |
|||
2 — фильтр; 3 — импульсный |
||||||||
•или |
паузы |
|
■которого |
изменяется в |
элемент; 4 — схема сравнения |
|||
зависимости |
|
от постоянного |
сиг |
|
|
нала, поступающего на вход импульсного элемента е вы хода схемы сравнения. Принцип действия стабилизатора с широт но-импульсной модуляцией заключается в следующем: постоянное напряжение U0 от выпрямителя или от аккумуляторной батареи подается на регулирующий транзистор, а затем через фильтр на выход стабилизатора. Выходное напряжение стабилизатора приво дится к опорному напряжению, сравнивается с ним, а затем сиг нал разности подается на вход устройства, преобразующего сиг нал постоянного тока в импульсы определенной длительности. Длительность импульсов изменяется пропорционально сигналу раз ности между опорным и измеряемым напряжениями. С устрой ства, преобразующего постоянный ток в импульсы, сигнал посту пает на регулирующий транзистор.
Регулирующий транзистор периодически переключается, и сред нее значение напряжения на выходе фильтра зависит от скваж ности импульсов. При изменении напряжения на выходе стабили затора изменяется сигнал постоянного тока, а следовательно, и скважность импульсов регулирующего транзистора, и среднее зна чение выходного напряжения возвращается к первоначальному значению.
Принцип действия релейных или двухпозиционных стабилиза торов несколько отличается от принципа действия стабилизаторов с широтно-импульсной модуляцией. В релейных стабилизаторах в качестве импульсного элемента применяется триггер, который, в свою очередь, управляет регулирующим транзистором. При подаче постоянного напряжения на вход стабилизатора в первый момент регулирующий транзистор открыт и напряжение на выходе стаби лизатора увеличивается. Соответственно растет сигнал на выходе схемы сравнения. При определенной величине выходного напря-
жения величина сигнала на выходе схемы сравнения станет доста точной для срабатывания триггера. Триггер срабатывает и закры вает регулирующий транзистор. Напряжение на выходе стабили затора начинает снижаться, что вызывает уменьшение сигнала на выходе схемы сравнения. При определенной величине сигнала на выходе схемы сравнения триггер вновь срабатывает и открывает регулирующий транзистор. Напряжение на выходе стабилизатора начинает увеличиваться. Выходное напряжение будет увеличивать ся до тех пор, пока триггер вновь не закроет регулирующий транзи стор. Таким образом процесс будет повторяться. Изменение входно го напряжения или тока нагрузки стабилизатора приведет к измене нию скважности импульсов регулирующего транзистора и к изме нению частоты его переключения, а среднее значение выходного напряжения будет поддерживаться неизменным с определенной степенью точности.
Стабилизаторы первого и второго типа отличны в следующем. В стабилизаторах первого типа частота переключения регулиющего транзистора постоянна, в стабилизаторах второго типа ча стота зависит от изменения тока нагрузки и входного напряже ния. Пульсация выходного напряжения в стабилизаторах первого типа принципиально может быть равна нулю, так как импульсный элемент управляется постоянной составляющей сигнала схемы
сравнения.
Пульсация на выходе стабилизаторов второго типа принципи ально не может быть равной нулю, так как периодическое пере ключение триггера возможно только при периодическом изменении выходного напряжения.
Одним из основных недостатков стабилизаторов первого типа является их малое быстродействие. При питании таких стабилиза торов от выпрямителя входная пульсация напряжения уменьшает ся стабилизатором незначительно, и поэтому его фильтр при ходится рассчитывать на низкочастотную составляющую пуль сации.
Недостатком стабилизаторов второго типа является зависи мость частоты переключения от изменения напряжения сети и то ка нагрузки. Необходимо отметить, что в релейных стабилизаторах можно устранить указанный недостаток. Для этого от внешнего генератора на вход усилителя или непосредственно триггера по дается переменный сигнал. Если амплитуда переменного сигнала превышает пороги срабатывания триггера, то при определенных условиях происходит синхронизация стабилизатора и он работает
врежиме широтно-импульсной модуляции.
Вэтом случае при изменении входного напряжения или тока нагрузки частота остается неизменной, а изменяется скважность
импульсов регулирующего транзистора.
На рис. 5.26, 5.27 изображены схемы релейных стабилизаторов напряжения. Основное отличие схем заключается в различных ре
жимах работы. Стабилизатор рис. 5.26 работает в обычном режи ме, а стабилизатор рис. 5.27 работает в режиме широтно-импульс ной модуляции. Рассмотрим более подробно работу этих схем. Стабилизатор рис. 5.26 состоит из составного регулирующего тран
зистора |
(Гц, |
Г12); |
фильтра |
|
|
||||
(Lb Сн, Д2); схемы сравне- |
|
|
|||||||
ния |
и усилителя |
постоянно |
|
|
|||||
го тока |
(Rь Ru, R2, Ди |
RTU |
|
|
|||||
Ту, |
Ry)\ |
триггера |
|
на |
тун |
|
|
||
нельном диоде Д3 и транзи- |
|
|
|||||||
сторе Т4; промежуточного |
|
|
|||||||
усилителя (Г3, /?4, / ^ т р а н |
|
|
|||||||
зистора |
Т2, предназначенно |
|
|
||||||
го для запирания |
регулиру |
|
|
||||||
ющего транзистора; цепочки |
|
|
|||||||
/?э, |
Ci, |
необходимой |
для |
|
|
||||
увеличения частоты автоко |
Р|ИС* 5.26. Схема релейного стабилизатора |
||||||||
лебаний |
стабилизатора |
И |
|||||||
элементов Re, |
Язап, |
Д4 , С3ап, |
|
|
|||||
необходимых |
для |
|
надежно |
|
|
||||
го включения |
и |
запирания |
|
|
|||||
регулирующего |
|
транзи |
|
|
|||||
стора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ве |
В данной схеме в качест |
|
|
||||||
импульсного |
|
элемента |
|
|
|||||
используется триггер на тун |
|
|
|||||||
нельном |
диоде и транзисто |
|
|
||||||
ре. Как показано .в [13, 23], |
|
|
|||||||
в таких |
схемах |
можно ис |
|
|
|||||
пользовать триггер |
на тран |
|
|
||||||
зисторах |
(триггер |
Шмитта), |
|
|
|||||
одн-ако |
применение тригге |
|
|
||||||
ра на туннельном диоде поз |
Рис. 5.27. Схема стабилизатора .постоян |
||||||||
воляет |
улучшить |
фронты |
ного напряжения, (работающего 0 режи |
||||||
управляющих |
импульсов |
и |
ме широтно-шгпулюной модуляции |
||||||
уменьшить число элементов. |
|
|
|||||||
|
На рис. 5.28 изображены графики выходного напряжения ста |
||||||||
билизатора, токов |
и напряжений транзистора Тп и диода Д 2 и |
||||||||
тока в дросселе Дрь |
|
|
|
|
|||||
|
Рассмотрим принцип действия схемы рис. 5.26. На вход стаби |
||||||||
лизатора подается |
постоянное напряжение U0. В момент времени |
||||||||
t = 0 напряжение на выходе стабилизатора |
уменьшается до величи |
||||||||
ны срабатывания триггера (Т4Дз)-Триггер |
срабатывает, и ток кол |
||||||||
лектора Т4 скачком |
уменьшается до нуля. При этом закрываются |
||||||||
транзисторы Г3 и Т > транзисторы Ti2, 7\i |
открываются, а емкость |
Сэап заряжается через сопротивление /?6- Напряжение на входе фильтра (в точках А, Б) скачком увеличивается до напряжения U0, диод Д2 закрывается, и ток /д2падает до нуля. Ток коллектора ре
гулирующего транзистора Гп, а соответственно и ток дросселя на чинают увеличиваться. Напряжение на выходе стабилизатора умень
шается до |
момента, пока ток |
в дросселе не |
станет |
равным току |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузки |
/н, |
'а |
затем |
на- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'чиннет «расти. При увели- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чаши |
выходного на пря- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
женин |
увеличивается |
по- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лож!Ителыный потенцинл |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
базе |
транзистора |
Ту. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ток |
базы, |
а |
следователь |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
но-, |
и |
ток коллектора |
Ту |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
увеличиваются. |
времени tx |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
момент |
||||||
|
|
|
|
|
г______ |
|
|
|
напряжение |
на |
.выходе |
||||||
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
ста'б1ИЛ1И13ато-р-а |
доотигает |
||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
величины |
t/вых+ AU'rp /а, |
|||||||||
икэп |
' |
1 |
|
|
|
; |
* |
||||||||||
|
“T“ |
|
|
|
|
а ток |
коллектора Ту дос |
||||||||||
|
|
Uo |
|
|
|
|
i |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тигает величины тока сра- |
|||||||||
|
|
1 t |
1I |
|
1 |
|
|
il |
- t- |
||||||||
|
|
1 |
|
1 |
■баты-вания триггера. Триг |
||||||||||||
% |
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
|
гер |
срабатывает, |
и |
ток |
||||||
___ |
1 |
1 |
|
l |
|
||||||||||||
1дшкс |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
коллектора |
Г4 |
скачком |
|||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
n s ] |
|
увел1ич1и*в-а1ется |
до макои- |
|||||||
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
iM-ал ьного |
знач-ения. |
|
|||||||
|
‘ |
1 |
|
|
I |
' |
Т2 |
||||||||||
иД2 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Транзисторы |
Г3 и |
||||||||||
~т~ |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
открываютея. |
|
Емкость |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С3ап через транзистор Т2 |
||||||||
|
J o |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
i |
i |
i |
1 |
I |
' |
|
t |
подключается |
между |
ба |
|||||
ад |
|
|
зой и |
эмиттером |
транзи |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1н |
|
|
|
|
! |
—V |
'■__ ! |
|
сторов Т12, Тц, и |
они зак |
|||||||
|
|
|
|
|
рываются. |
В |
интервале |
||||||||||
|
----- i _ d — i _ X — l _ I — 1------- |
||||||||||||||||
О |
|
|
|
|
|
|
|
t |
t\-r~t2 ток коллектора |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
транзистора Тц равен ну |
|||||||
Рис. 5.28. Графики напряжения -и токов ■релей |
лю, -а дроссель разряжа- |
||||||||||||||||
ного стабилизатора |
постояшого |
.напряжения |
-ется |
через |
диод |
Д 2. |
На- |
||||||||||
билизатора |
|
|
|
|
|
|
|
-пряжащие на выходе ста- |
|||||||||
вначале увеличивается, пока ток в дросселе Др\ боль |
ше тока иагруэюи, и затем начинает уменьшаться.
При уменьшении выходного напряжения уменьшается положи тельное напряжение на базе транзистора Ту и его токи базы и коллектора уменьшаются. В момент t2 'напряжение на выходе
уменьшилось до величины UDb,х—AUrp/a, а ток коллектора Ту уменьшился до величины тока отпускания триггера. Триггер сра батывает, транзисторы Т4, Т3, Т2 закрываются, а транзисторы Т\2> Т\\ открываются. Вновь начинает увеличиваться ток коллектора регулирующего транзистора Тц, а соответственно и ток дросселя Др\. Таким образом, процесс непрерывно повторяется.
При изменении входного напряжения или тока нагрузки изме няется скважность импульсов регулирующего транзистора, а сред-
нее значение UBhlx выходного -напряжения остается неизменным с определенной степенью точности.
Как видно из принципа действия схемы, стабилизаторы данно го типа работают в -режиме устойчивых автоколебаний.
Основным недостатком, ограничивающим область применения релейных стабилизаторов, является относительно большая ампли туда пульсации выходного напряжения. Амплитуда пульсации вы ходного напряжения зависит от величины порогов срабатывания триггера, коэффициента усиления усилителя и от коэффициента затухания фильтра стабилизатора. Повышение резонансной часто ты фильтра при постоянных уровнях порогов срабатывания триг гера, постоянных значениях коэффициента усиления усилителя и коэффициента затухания фильтра стабилизатора вызывает пропор циональное увеличение частоты автоколебаний, не изменяя вели чины пульсации выходного напряжения.
Коэффициент затухания фильтра повышается увеличением ин дуктивности дросселя, при соответствующем уменьшении емкости фильтра (из условия постоянства резонансной частоты фильтра). При больших значениях коэффициента затухания резко возра стают габариты стабилизатора. Однако даже при нулевых порогах срабатывания триггера, бесконечном коэффициенте усиления уси лителя и достаточно большом коэффициенте затухания не удает ся получить малую амплитуду пульсации.
Как известно из теории релейных систем автоматического ре гулирования, повышение частоты автоколебаний при неизменных параметрах фильтра, фиксированных порогах срабатывания триг гера и неизменном коэффициенте усиления усилителя может быть достигнуто введением дополнительных ускоряющих элементов. В качестве такого ускоряющего элемента в данной схеме исполь зуется цепочка, состоящая из емкости Схи сопротивления Лэ. Зна чительное увеличение частоты автоколебаний стабилизатора при тех же параметрах фильтра, усилителя и триггера приводит к зна чительному уменьшению амплитуды пульсации.
Схема стабилизатора рис. 5.27 по составу элементов мало чем отличается от схемы рис. 5.26. Основное отличие заключается в том, что вместо сопротивления /?3ап в схеме установлены диоды Дъ. Использование в схеме запирания диодов позволяет ограничить напряжение на емкости Сзап. Кроме того, при изменении входно го напряжения амплитуда напряжения на емкости С 3ап изменяет ся незначительно. Постоянство амплитуды запирающего напряже ния особенно важно, если в качестве регулирующих применяются высокочастотные транзисторы, у которых обратное напряжение ба за—эмиттер мало и строго ограничено по величине.
В отличие от схемы рис. 5.26, данный стабилизатор работает в режиме широтно-импульсной модуляции. На вход усилителя через разделительный конденсатор от внешнего источника подается пе ременный сигнал. Форма сигнала может быть пилообразной или синусоидальной.
Рассмотрим принцип действия схемы рис. 5.27 при пилообраз ном переменном воздействии. На рис. 5.29 изображены графики,
|
|
|
поясняющие работу |
релейного |
||||||
|
|
|
•стабилизатора |
IB р-ежим-е ши- |
||||||
|
|
|
ротно-импульаной модуляции. |
|||||||
|
|
|
На |
базу |
усилительного |
тран |
||||
|
|
|
зистора подаются внешний пи |
|||||||
|
|
|
лообразный |
сигнал и постоян |
||||||
|
|
|
ное «смещение £/омi >с дели1теля |
|||||||
|
|
|
Ru Ru, R2. 'В .момент |
t\ |
наир я- |
|||||
|
|
|
жение |
на |
базе ус1илитель1ного |
|||||
|
|
|
транзистора |
достигает величи |
||||||
|
|
|
ны, при «которой ток коллекто |
|||||||
|
|
|
ра |
Ту |
равен |
току срабатыва |
||||
|
|
|
ния триггера. Триггер срабаты |
|||||||
|
|
|
вает, транзисторы Т4, Г3, Т2 от |
|||||||
|
|
|
крываются, а Г12, Т\\ закрыва |
|||||||
|
|
|
ются. |
Напряжение |
на |
входе |
||||
|
|
|
фильтр,a |
U аб |
CKaHKOM |
умень |
||||
|
|
|
шается до нуля. В -момент вре |
|||||||
|
|
|
мени t2 пилообразное напряже |
|||||||
Рис. 5.29. |
Графики |
|
ние |
на |
базе |
транзистора Ту |
||||
Н'а.щр.яжш1кй |
уменьшилось до величины, при |
|||||||||
U(i'7= f ( t ) |
и иАБ=/(Т) |
стабилизатора |
которой ток коллектора |
усили |
||||||
натряжения, работающего в режиме |
тельного |
транзистора |
стал ра |
|||||||
широтно^|И1М1пулбоной модуляции |
вен |
току |
отпускания |
триггера. |
||||||
торы ТГи Т3, Т2 закрываются, а Тi2 |
Триггер |
срабатывает, |
транзис |
|||||||
Тц открываются. Напряжение на |
входе фильтра вновь скачком увеличивается до величины входного напряжения U0\. Таким образом, триггер, а соответственно и ре гулирующий транзистор непрерывно переключаются за счет внеш
н ег о .п ерем ен н ого сигнала!.
Предположим, напряжение на входе стабилизатора увеличилось до величины ^У02. При этом напряжение смещения на базе усили тельного транзистора увеличилось до величины UCM2. ‘Как видно из графиков рис. 5.29, увеличение смещения увеличивает время открытого состояния транзисторов Г4, Г3, Т2. Время открытого со стояния транзистора Т12у Ти при этом уменьшается. Соответствен но уменьшается длительность импульса на входе фильтра, а сред нее значение выходного напряжения возвращается к первоначаль ному значению с определенной степенью точности.
Расчет импульсных стабилизаторов постоянного напряжения.
Исходные данные, необходимые для расчета: U\(в) — напряжение питающей сети; $(гц) — частота тока сети; амакс, amm — величины относительных отклонений напряжения сети как в сторону увели
чения, так и в сторону уменьшения; |
UBUX(e) — номинальное значе |
||
ние |
выходного напряжения |
стабилизатора; |
Uвыхмакс(в), |
Uпыхмин(Ч) — пределы регулирования выходного напряжения ста