книги / Проектирование источников электропитания устройств связи

Транзисторы оглаживающих фильтров могут быть включены последователь­ но или параллельно сопротивлению нагрузки. 'При последовательном относи­ тельно нагрузки включении транзистора для снижения потерь мощности на -нем следует уменьшить среднее значение напряжения на транзисторе. :При этом, однако, приходится снижать амплитуду пульсации выпрямленного напряжения, поступающую на транзисторный фильтр, и тем самым увеличивать коэффициент

предварительно фильтра выпрямителя.

Последовательные транзисторные фильтры (рис. 4.5) применяются в выпрямителях с выходным нашряжением до 300-Ь-400 в. Величина коллекторного на­

торном переходе транзистора. Поэтому -величина среднего значения коллектор­ ного напряжения должна быть выбрана так, чтобы разность среднего значения коллекторного (напряжения и амплитуда пульсации были больше минимально

трации. Однако входное сопротивление транзистора мало, что приводит к необ­

конденсаторе С нет -переменной составляющей напряжения, то пульсация на нагрузке U оказывается приложенной к переходу эмиттер—база транзистора в противофазе с изменением -коллекторного напряжения, компенсируя пульсации напряжения на -входе фильтра за счет изменения внутреннего сопротивления транзистора.

торного напряжения, и величина его невелика. При токах нагрузки, достигаю­ щих десятых долей ампера, сопротивление R оказывается малым, что требует установки конденсаторов большой емкости. Для уменьшения емкости конден-

Сатаров применяют фильтр Фрис. 4.6), что дает возможность .при относительно небольших емкостях конденсаторов обеспечить малую пульсацию на выходной

шое входное сопротивление составного транзистора также позволяет уменьшить емкость конденсатора. Увеличение частоты пульсации такж е уменьшает емкость

.конденсатора.

Транзисторные фильтры не стабилизируют постоянной составляющ ей вы­ прямленного напряжения, и напряжение на я-а/грузке изменяется в той же сте­ пени, в какой меняется входное напряжение выпрямителя U<м.

Если вместо емкости С .в схему транзисторного фильтра включить стабили­ трон Д /(рис. 4.8), обладающий малым динамическим сопротивлением, то такая схема будет оглаживать пульсацию напряжения подобного рассмотренным выше

Рис. 4.8. Схема последовательного транзисторного фильтра, обла дающая стабилизирующими свойствами

Рис. 4.9. Схема параллельного транзисторного фильтра

но найти величину тока базы транзистора Т2—/ 6 2, / c»2 =^o/Piр2-

Задаваясь величиной тока делителя /дел~5/<32, определяем величины сопро­ тивлений резисторов Яд, Я:

*Д — ^о/^дел |

Я = и К1/21р^л}

Значении емкости конденсаторов С\ и С2 можно найти из выражений:

4.5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ-

1.Расчет Г-образного LC-фильтра (рис. 4 1а). Исходные данные: Uo~ =

=/1,7 в; — ==/14 в; <Uо=£?1 в; /о = 1 а\ частота тока питающей сети /= 4 0 0 гцу

выпрямитель собран по м-остовой схеме i(m = 2). Определяем коэффициент сглаживания фильтра (4.1):

Я

Выбираем конденсатор типа К -50-ЗБ — 200 мкф —50 в.

Проверяем выбранный конденсатор но величине переменной составляющей выпрямленного напряжения. Максимальная амплитуда переменнойсоставляю­

величины £/0~=|1,76 в. Следовательно, необходимо выбрать конденсатор на большую величину рабочего напряжения.

В качестве С, применяем конденсатор типа К -50-ЗБ — 200 мкф — 160 в.

Дроссели и конденсаторы выбираем так же, как в предыдущем примере.

Конденсатор Ci выбираем так же, как в примере 1.

Рк1 = UKl/0 = 6 -0,5 = 3 от.

Выбираем транзистор типа «П214. -Параметры транзистора 11214 — |3i=20; 7К1макс = 5 a; rKi='5 ком. «Радиатор для транзистора Т, выбираем по тепловым характеристикам из приложения П6.

СТАБИЛИЗАТОРЫ

НАПРЯЖЕНИЯ

5.1. ТИПЫ СТАБИЛИЗАТОРОВ И ИХ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Нормальная работа большинства радиоустройств невозможна без стабилизации напряжения питания в заданных пределах. Например, радиовещательные и связные радиостанции допускают нестабильность питающего напряжения до 2—3%. Напряжение питания клистронных генераторов должно поддер­ живаться с точностью до 0,1%.

Чем чувствительнее прибор, чем точнее измерительное устрой­ ство, тем выше должна быть стабильность источников питания. Так, для электронного микроскопа величина нестабильности пи­ тающих напряжений не должна превышать 0,005%, а усилители постоянного тока и .некоторые измерительные приборы высокого класса точности допускают нестабильность напряжений .не более 0,0001 %. Малой стабильностью считают такую, при которой пре­ делы изменения питающего напряжения составляют 2^-5%, сред­ ней — 0,5-г-2%, высокой — 0,1 -г-0,5 % и очень высокой — ме­ нее 0,1 %.

.Напряжение сети, ток нагрузки, сопротивление нагрузки могут изменяться не только медленно (в течение нескольких часов), но и очень быстро (скачком), поэтому устройство, поддерживающее величину питающего напряжения в заданных пределах, должно действовать непрерывно и автоматически. В качестве таких уст­ ройств применяются стабилизаторы напряжения. Дестабилизирую­ щими факторами могут быть также температура окружающей среды, влажность, частота тока питающей сети и др. Однако основ­ ные причины нестабильности — это колебания входного напряже­ ния и сопротивления нагрузки.

Стабилизаторы подразделяются в зависимости от рода напря­ жения на стабилизаторы переменного напряжения и стабилизато­ ры постоянного напряжения. Кроме того, стабилизаторы подраз­ деляются на стабилизаторы параметрические и стабилизаторы ком­ пенсационные. В качестве параметрических стабилизаторов ис-

пользуются нелинейные элементы. Стабилизация напряжения в таких стабилизаторах осуществляется за счет .нелинейности вольтамперной характеристики нелинейного элемента. В параметричес­ ких стабилизаторах 1Постоянного напряжения в качестве нелиней­ ных элементов применяются кремниевые или газоразрядные ста­ билитроны.

•В .качестве параметрического стабилизатора переменного на­ пряжения применяются электромагнитные стабилизаторы, из ко­ торых наиболее широкое применение нашли феррорезонансные.

Компенсационные стабилизаторы напряжения представляют собой систему автоматического регулирования с отрицательной об­ ратной связью. Компенсационные стабилизаторы постоянного на­ пряжения могут быть выполнены на электронных лампах, тран­ зисторах, тиристорах (импульсные стабилизаторы) и на магнитных усилителях.

В компенсационных стабилизаторах переменного напряжения используются магнитные усилители совместно с электронными лампами, транзисторами или тиристорами.

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения как ламповые, так и транзисторные подразделяются: а) по способу включения регулирующего элемента относительно нагрузки на последовательные и параллельные; б) по режиму работы регули­ рующего элемента на линейные и ключевые.

Применение того или иного типа компенсационного стабилиза­ тора в значительной степени определяется его нагрузкой и будет рассмотрено в последующих главах.

Основными параметрами как параметрических, та.к и компен­ сационных стабилизаторов постоянного напряжения, характери­ зующими качество стабилизации, являются:

1. Коэффициент стабилизации по входному напряжению iCcT= (A^o/A^Bbix)'(^Bbix/^o)> где АС/0, АС/ВЫХ— соответственно при­ ращения входного и выходного напряжений стабилизатора при ■неизменном токе нагрузки; U0/ UDblx — номинальные значения вход­ ного и выходного напряжений стабилизатора.

Вместо /Сет может быть задана статическая ошибка стабили­ затора по сети 6= Д{УВых/£/вых при /n=.const и изменяющемся на­ пряжении сети.

2. Внутреннее сопротивление стабилизатора rit равное отноше­ нию приращения выходного напряжения А ивых к приращению тока нагрузки А/п при неизменном входном напряжении t/o= const, т. е. = Af/вых/Д/ц*

Вместо величины ггможет быть задана статическая ошибка стабилизатора по нагрузке 62 при U0 = const и изменяющемся токе ■нагрузки &i= AUвых/и вых*

3. Коэффициент сглаживания пульсации К ~ (£ /о~/£ /Вых~) X Х(^вых/£Л>), тде Uо~, Uвых~*— амплитуды пульсации входного и выходного напряжений стабилизатора.

4. Температурный коэффициент стабилизатора, равный отно­ шению приращения выходного напряжения Дt/BLlx к приращению температуры окружающей среды Д/0кр, при неизменном входном напряжении и токе нагрузки ( £ / о = const, /,i=,const) у = ’Д^вых/Д^>1ф-

Помимо параметров, характеризующих качество стабилизации, стабилизаторы оцениваются по энергетическим показателям. Ос­ новной энергетический показатель стабилизаторов — коэффициент полезного действия г).

5.2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

)В качестве параметрических стабилизаторов постоянных на­ пряжений используются нелинейные элементы, в которых ток 'является нелиней­ ной функцией напряжения, т. е. динамическое сопротивление rd не равно стати>ческо.му гст. iK таким нелинейным элементам относятся .газоразрядные '(рис. 5.1) и кремниевые стабилитроны. Данные стабилитронов приведены в при­ ложении П4.1.

Газовый стабилитрон представляет собой стеклянный бал.тон, заполненный

.инертным газом под небольшим давлением. Внутри баллона два электрода: анод

кольких десятков миллиампер. Динамическое сопротивление rd находится в пре­ делах от Нескольких десятков до сотен о.м.

•Кремнцевый стабилитрон— это .плоскостной диод, изготовленный по особой технологии (;рцс. 6.2). Данные кремниевых стабилитронов приведены а прило­ жении 05.2.

Диапазон напряжений кремниевых стабилитронов лежит в предела.* от еди­ ниц до сотен вольт при токах от нескольких единиц до нескольких сотен .мил­ лиампер. V кремниевых стабилитронов нет так называемого потенциала зажи­