книги / Применение аналоговых микросхем

относится к последовательным стабилизаторам напряжения. Этот тип линейных стабилизаторов применяется наиболее часто. Для так называемых параллельных стабилизаторов характерно парал=~ лельное подключение регулирующего элемента по отношению к нагрузке. Этот тип стабилизаторов применяется сравнительно ред­ ко из-за низкого КПД, что объясняется потерей мощности в регу­ лирующем элементе и последовательном сопротивлении Ra (см. табл. П5.1). Сравнительно редко по этой же причине применяются и стабилизаторы тока. В табл. П5.1 приведены четыре основных типа схем последовательных и параллельных стабилизаторов на­ пряжения и тока, а также даны соотношения для расчета их вы­ ходных напряжений. Все эти схемы линейных стабилизаторов можно построить на дискретных элементах и ОУ. Однако в насто­ ящее время схемы на дискретных элементах заменяют в аппара­ туре стабилизаторами напряжения, выполненными в виде полупро­ водниковых микросхем, описываемых ниже.

Стабилизаторы напряжения характеризуют следующими основ­ ными параметрами.

Коэффициент стабилизации по напряжению — отношение отно­ сительного изменения выходного напряжения AUBuJUhttx ко вход­

ному напряжению UBX, выражается в процентах:

Кет Н = А £^вых ' 1 0 0 ( U BUXA U вх) ■

Коэффициент стабилизации по току — отношение относительно­ го изменения выходного напряжения Д£/вЫх к вызвавшему его от­ носительному изменению тока в нагрузке Д/п, выражается в про­ центах:

Кст г— Д£/выв^н* 100/(£/выхД/н).

Коэффициент ослабления пульсаций — отношение амплитуды пульсации входного напряжения Д£/вх к амплитуде пульсации вы­ ходного напряжения Д1/вых, выражается в децибелах:

Kn = 201g | ДУ вх/Д^вых|.

Температурный коэффициент выходного напряжения определя­ ется относительным изменением выходного напряжения при изме­ нении температуры на 1 градус.

Для полупроводниковых стабилизаторов приводятся макси­ мально допустимая рассеиваемая мощность Рт4Х и тепловое со­ противление.

Источники вторичного электропитания на полупроводниковых стабилизаторах с линейным регулированием UBМх отличаются про­ стотой и высокими характеристиками. Им свойственны отличная стабильность выходного напряжения и низкий уровень пульсации (менее 5 мВ). Их недостатком является низкий КПД (30%).

ратора, управляемого положительной ОС по цепи резисторов R ît

R2.

Качество работы стабилизатора определяется поэтому частотой колебаний генератора, которые в этой схеме имеют почти прямо­ угольную форму и являются источником пульсаций на выходе. Это один из недостатков таких стабилизаторов. По этой причине для питания прецизионных приборов требуется, чтобы рабочая частота стабилизатора была как можно выше. Необходимо так же экрани­ ровать стабилизатор.

Другую группу составляют коммутационные стабилизирован­ ные источники с рабочей частотой более 20 кГц. Преимущество импульсных стабилизаторов перед линейными является значитель­ но больший КПД (около 75%), небольшие размеры и масса.

В качестве примера на рис. 5.9 показана схема импульсного стабилизатора на основе полупроводникового стабилизатора типа МАА723. Его выходное напряжение 5 В, а максимальный ток 2 А. Рабочая частота стабилизатора около 30 кГц, КПД более 70%, а коэффициент стабилизации напряжения около 2000.

5.2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

5.2.1. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Полупроводниковые стабилизаторы в отличие от стабилизаторов на дискретных элементах отличаются малыми тем­ пературными дрейфами, долговременной стабильностью, большой точностью регулирования и простотой применения. В этом пара­ графе описываются наиболее распространенные в ЧССР и СССР

микросхемы стабилизаторов и основные схемы их включения в ап­ паратуру.

В ЧССР наиболее распространенными являются универсальные стабилизаторы напряжения МАА723, МАА723Н и специализиро­ ванные стабилизаторы серии МА7800. С помощью этих микросхем можно получить стабилизированное напряжение в диапазоне —250 ... +250 В. Электрическая схема стабилизаторов МАА723 и МАА723Н приведена на рис. 5.10. Основными каскадами схемы являются: температурно скомпенсированный источник опорного напряжения (VT1—VT6); усилитель разности (VT11, VT12); цепь ограничения выходного тока (VT16); мощный транзистор (VT15).

Основные схемы включения стабилизаторов этого типа приве­ дены, на рис. 5.11, а в табл. П5.2 даны их основные параметры.

При использовании этих микросхем необходимо учитывать, что их минимальное входное напряжение не должно быть меньше +9,5 В и должно быть как минимум на 3 В больше требуемого

Рис. 5.10. Схема полупроводниковых стабилизаторов МАА723 и МАА723Н

Рис. 5.11. Основные схемы включения стабилизаторов МАА723

выходного напряжения. Выходное напряжение устанавливается делителем R1R2 в соответствии с выражением UaMX=U0viR2l (/?i+ +Ле), где Uои — опорное напряжение. Ток делителя R1R2 должен быть ОКОЛО .1 МА. ЕСЛИ J?i= 0, ТО UBKX^ttU0n-

Сопротивление R3 минимизирует температурный дрейф выход­ ного напряжения, если рассчитывается из выражения. Rs=

—RiR^(Rr\-R2)- Ограничивающее выходной ток сопротивление Rc, Ом, определяется из равенства Ло=0,65//н max» ГДе /д max — максимально допустимый выходной ток.

током стабилизатора. Если UBx—Цвых=Ю В, то при допустимой рассеиваемой мощности стабилизатора Р=300 мВ его выходной

Схема стабилизатора с двумя регулирующими транзисторами показана на рис. 5.13. Цепь L1C2 служит для фильтрации выход­ ного напряжения и ограничения амплитуды пульсаций при боль­ шом выходном токе. При изменении входного напряжения на 30 В выходное напряжение изменяется лишь на 10 мВ, а при изменении выходного тока на 2 А — на 80 мВ.

На рис. 5.14 приведена схема стабилизатора с отрицательным выходным напряжением —15 В. Его максимальный выходной ток 1 А. При изменении входного напряжения на 3 В изменение вы­ ходного напряжения ДЦВЫх = 1 мВ. Если же ток в нагрузке изме­ нится на 0,1 А, то д1/ВЫх= 2 мВ.

чения этих стабилизаторов показана на рис. 5.18. Выходное на­ пряжение определяется из выражения £/Bbix= £ M l+ #i/# 2)+ /x # 2. На величину Ux влияет ток холостого хода /х, который зависит от температуры и выходного напряжения. Нежелательное влияние этого тока можно устранить, выполнив условие UJRi<^Ix. Вклю­ чив подстроечный резистор между резисторами R1 и R2, можно* получить источник переменного напряжения. Если включить ОУ* между резисторами R1 и R2 и входом микросхемы стабилизатора^ то можно устранить влияние тока / х. Пример схемы такого ста­ билизатора с переменным выходным напряжением, регулируемым: в пределах 7... 30 В, приведен на рис. 5.19.

К входному и выходному выводам стабилизаторов серии» МА7800 рекомендуется подключать конденсаторы емкостью* 0,1 мкФ. Если необходимо использовать микросхему стабилизатора, для получения номинального выходного напряжения (например, от

Рис. 5.17. Схема стабилизаторов серии МА7800

МА7812 получить UBb1Х= 12 В), необходимо установить /?2= 0 , а резистор R1 исключить из схемы.

И, наконец, если необходимо получить большую выходную мощность, чем обеспечивают стабилизаторы серии МА7800, то можно дополнить схему мощным транзистором, как показано на рис. 5.20. Резистор R1 определяет, при каком токе открывается транзистор VT. Открытый транзистор шунтирует микросхему, обеспечивая ток в нагрузку. При этом микросхема играет роль усилителя разности, обеспечивающего постоянное напряжение на выходе, определяемое типом стабилизатора.

Рис. 5.20. Схема включения стабилизатора МА7812 для получения большего вы­ ходного тока

Среди выпускаемых в СССР наибольшее распространение по­ лучили стабилизаторы серии 142. Это стабилизаторы компенсаци­ онного типа, схема которых приведена на рис. 5.21, а параметры — в табл. П.5.4.

Источник опорного напряжения образуют стабилитрон VD1 и транзистора VT1. Транзистор VT3 снижает влияние нагрузки на опорное напряжение. Делитель R1R2 смещает уровень стабилизи­ рованного напряжения на базе VT4 до 2,5 В, которое определяет минимальное напряжение, получаемое на выходе стабилизатора К142ЕН1. Диод VD2 обеспечивает температурную компенсацию стабилизированного напряжения. Транзисторы VT4 и VT5 образу­ ют усилитель разности с активной нагрузкой, создаваемой транзи­ стором VT2. Для усиления мощности на выходе используются транзисторы VT6 и VT7.

На основе транзистора VT9 можно построить цепь защиты от короткого замыкания. Возможность выключения стабилизатора внешним сигналом обеспечивает цепь, образованная транзистором VTS, диодом VD3 и резистором R4. В режиме стабилизации тран­ зистор VT8 закрыт. При подаче положительного напряжения (на­