книги / Проектирование источников электропитания устройств связи

превышающую Д/б он, 5ц. В интервале восстановление диода Д2 ток *Д2 меняет знак. Амплитуда отрицательного выброса тока диода не

диода Дг равен обратному току, напряжение аКэп равно напряже­ нию насыщения, а напряжение на диоде адг равно входному {/0.

В момент /3 на базу транзистора Ти подается запирающее на­ пряжение, ток базы Т\\ меняет свое направление, а ток коллектора начинает уменьшаться с задержкой на время рассасывания избы­ точной концентрации неосновных носителей в базе.

на диоде равно минимальной величине. Начиная с момента време­

где Д(/др« (0,074-0,009)1/Вых — падение напряжения на активном сопротивлении дросселя; Uкэпнас — напряжение коллектор—эмит­ тер в режиме насыщения; Vm — падение напряжения на сопротив­ лении Ri\ Uo^ — амплитуда пульсации на входе стабилизатора; и 0и^ — амплитуда пульсации на входе стабилизатора из-за им-

пульсного характера тока коллектора транзистора; умакс — макси­

но равна 0,5-ь-1 в, для кремниевых — 2ч-3 в. 'Величина 'UR7 прибли­

щего транзистора /о мин. В стабилизаторах, работающих в режиме широтно-импульсной модуляции, частота переключения постоян­ на: fo~fo мин= /о макс- В стабилизаторах релейного типа частота из­ меняется при изменении входного напряжения. При изменении тока нагрузки частота переключения в стабилизаторах релейного типа изменяется незначительно.

Определяем максимальное и уточняем минимальное значения относительной длительности импульса транзистора:

и максимальную частоту переключения регулирующего транзисто­ ра /о макс*

рог срабатывания триггера, приведенный ко входу усилителя (Гу);

Как видно из (5.69), частота переключения будет максимальной при максимальном значении входного напряжения. 'Величина /о макс не должна превышать предельную частоту элементов, используе­ мых в схеме стабилизатора. Если частота ;/омакс превышает пре­ дельную величину, необходимо увеличить f/омип и соответственно пересчитать величину т. В этом случае изменения частоты при из­ менении входного напряжения будут меньше.

3. Определяем величину индуктивности дросселя Др\—L\ и ве­ личину емкости Си. В стабилизаторах, работающих в режиме ши-

ротно-импульсной модуляции, для двойной амплитуды пульсации выходного напряжения можно записать выражение

Рис. 5.32. Зависимость амплитуды пульсации от величины выходного иагиряжения в ста1билизаторах с широтно-импульсной модулящией \(Uo2 > U o i )

величина пульсации будет «иметь место при ^вых= 0,5^0. Увеличе­ ние входного -напряжения приводит к увеличению пульсации -и к сдвигу максимума пульсации.

Зная величину пульсации на выходе стабилизатора, можно из (5.70) определить величину LXCU. Величина L\CUдолжна быть та­ кой, чтобы при заданных пределах изменения -входного и выход­ ного напряжений стабилизатора амплитуда пульсации не превы­

А//о

'ВЫХ.МИН <С 0 ,5 U0макс < и вых.макс

Принимаем 2/Нмин>А/>|(0,01-=-0,05)/нмакс. Определив величи­ ны L\CUи Lu находим величину Сн. Необходимо отметить, что при скачкообразном изменении тока нагрузки от /нмакс до /нмин на выходе стабилизатора возникает положительный выброс напряже­ ния. Амплитуда выброса 'выходного напряжения определяется из выражения

^вых.мин

Если амплитуда выброса Л£/Выбр превышает заданное значение, величину емкости необходимо определять из (5.74). При этом ве­ личину индуктивности Li оставляем без изменения. В стабилиза­ торах релейного типа Lu Св определяем следующим образом: за­ даемся величиной изменения в дросселе Д/ так, как это показано для стабилизаторов с широтно-импульсной модуляцией; опреде­ ляем величину L] из выражения

где т — параметр стабилизатора, определяется в п. 2 (см. стр. 133) расчета.

Определив величину Lu рассчитываем дроссель (см. гл. 3) или выбираем стандартный из приложения П.3.1.

Определим величину емкости Ся:

где Uдг — падение напряжения на открытом диоде Дг-

Максимальное значение тока коллектора Т\ 1— и маис опреде­ ляется из следующего выражения:

тип транзистора Тц. Определяем величину тока базы Ти, необхо­ димую для насыщения транзистора:

где Ь=(1,5“-Й)— коэффициент насыщения транзистора; flu мин — минимальный статический коэффициент усиления по току транзи­

ра Ти в схеме с общей 'базой и в схеме с общим эмиттером соот­ ветственно.

Зная величины ^ „ Э11макс, Л< и Маис. А /б 011, Д /б э 11, Ub tc, можно определить мощность, рассеиваемую транзистором Тц—Ркпмаис-

Мощность Як и макс состоит из трех составляющих: мощности, рассеиваемой транзистором в режиме насыщения (Ямнас), мощно­ сти, рассеиваемой в режиме отсечки (Яц0тс), и мощности рассеи­ ваемой транзистором в активной области, — мощности переключе­ ния (Яцпер).

Величина /к о п макс определяется из справочн1Ика при максималь­ ной температуре коллекторного перехода.

Суммируя отдельные составляющие, получим величину макси­ мальной мощности, рассеиваемой транзистором Гп:

Необходимо отметить, что выражение (5.84) дает -несколько за­ вышенную -величину Як 11 макс. Из выражения (5.36) определяем величину Япред транзистора. Если величина Р к и макс>Я пред, то из приложения 1П6 по тепловым характеристикам выбираем стандарт­ ный радиатор. Если выбранный транзистор не проходит по мощ­ ности ни с одним радиатором «ли не проходит по максимальному току, необходимо использовать параллельное .включение транзи­ сторов (см. рис. 5.306). Для выравнивания мощностей параллель­ но включенных транзисторов в цепи их эмиттеров включают сопро-

ппар

тивление R e . Его величина определяется из[18]: R e = У Я в ы х м ак с , X

Х Я в ы х мин» где Я вы х макс, (/?вых мин максимально и минимально воз­ можные значения выходных сопротивлений транзистора Гп в ре­

выбираем соответствующий радиатор. Определяем величину тока базы транзистора Тх2, .необходимую для его насыщения:

I,6 012 Л? О11 Ь, (5.86)

где b = (l,5-i-2).

Максимальное падение напряжения на сопротивлении R? приб­ лиженно равно напряжению насыщения Т\2— £/КЭ12нас, что прак­ тически составляет не более 0,5-f-l в для германиевых транзисто­ ров и не более 2ч-3 в для кремниевых.

Величину R7 можно определить из выражения

Ас 11 макс

6. Диод Д 2 выбирается, исходя из максимальной величины тока •и напряжения, приложенного .в обратном направлении.

Максимальный ток диода Дч—/дг макс = /к и макс. Наибольшее обратное напряжение диода равно максимальному напряжению на входе стабилизатора: t/д г обр=£/омакс-

Мощность, рассеиваемая диодом:

Рмс. 5.33. Схемы запирания регулирующего тран­ зистора:

а) и б) запирающий источник — заряженная емкость; в) автономный источник запирающего напряжения

7. Рассчитаем схему управления регулирующимтранзистором. На рис. 5.33 изображены три различные схемы управления регу­ лирующим транзистором. Их основное отличие — различные схемы запирания.

Транзисторы Гц, Т\2 запираются за счет подключения к пере­ ходу база—эмиттер источника положительной полярности.

уменьшается до величины /к2 — транзистор Т2 входит в режим насыщения. Напряжение аКЭ2 скач­

ком падает до напряжения насыщения.

В интервале t2-^-tz транзистор Т2 насыщен, и величина его тока определяется сопротивлением Re- Емкость Сзап в этом интервале разряжается в основном на сопротивлении R3ап. В момент h тран­

кость Сзап заряжается, напряжение икэ2 растет. Начиная с момен­ та времени t4y процесс повторяется.

Недостатками такой схемы запирания являются: 1) зависи­ мость величины запирающего напряжения от входного напряжения стабилизатора; 2) шунтирующее действие сопротивления /?3ап в интервале разряда конденсатора Cyan, что приводит к необходимос­ ти значительно увеличивать сопротивление R3ап или емкость С зап-

Указанный недостаток устранен в схеме запирания рис. 5.336. В ней вместо сопротивления R3au используются диоды, включенные в прямом направлении. Так как напряжение .на диодах мало из­

меняется при изменении тока, амплитуда запираюш'его напряже­ ния мало зависит от величины входного напряжения стабилизатора.

Кроме того, при разряде конденсатора напряжение на диодах уменьшается, что приводит к увеличению их сопротивления и со­ ответственно к уменьшению разрядного тока конденсатора С;)ап. Это уменьшение позволяет снизить .величину его емкости. На рис. 5.346 приведены графики uK32(t), u3an(t) /для этой схемы. В стабилизаторах, рассчитанных на относительно большие токи на­ грузки, из-за большой величины запирающего тока приходится при­ менять автономный источник запирающего напряжения (см. рис. 5.33в). Для ограничения тока в цепь коллектора транзистора Т2 включается сопротивление Rorp■Токи и напряжения коллектора Т2 в этом случае будут иметь форму прямоугольных импульсов. В ин­ тервале рассасывания имеет место выброс тока, равный U3an/Rorp- При расчете цепи управления необходимо определить величину за­ пирающего напряжения Сзап, величины сопротивлений R33n, Re 'И емкости Сзап, выбрать транзистор Т2 и диод Дь

Для схемы рис. 5.336 необходимо также выбрать тип и количе­ ство диодов Дъ, а для схемы рис. 5.33в определить величину со­

тивление смещения R33n+Re, исходя из величины тока базы тран­ зистора Т\2, необходимого для его насыщения, и из минимальной

Определяем минимальную величину запирающего напряжения на емкости Сзап—С зап мин. При работе в широком диапазоне темпера­ тур запирающее смещение на транзисторе должно быть не менее 0,4-т-0,6 в (18, 19].

Следовательно,

где Сзап 11, Сзап 12, соответственно минимальные запирающие смеще­ ния на транзисторах Ти, Ti2 равные 0,4-^0,6 е; С к а 2 н а с —напряже­ ние коллектор—эмиттер Т2 в режиме насыщения, равное 0,5-М в для германиевых транзисторов и 2ч-3 в для кремниевых.

Определив С заПмин и задавшись приращением напряжения на конденсаторе А С зап, определяем минимальное среднее значение на­ пряжения на емкости C33n-^U3anср: