EUiST_lab_10_2017g_Issledovanie_integralno_stabilizatora_napryazhenia

При значительных перегрузках по току и при коротком замыкании возрастает напряжение на резисторе R7. Как только напряжение на резисторе R7 превысит напряжение на резисторе R5 и будет выполняться условие , потенциал

базы транзистора VT9 станет положительным по отношению к его эмиттеру, транзистор VT9 откроется, его базовый и коллекторный токи увеличатся. Рост коллекторного тока транзистора VT9 приводит к уменьшению токов базы транзисторов VT3, VT4, они запираются, что вызывает ограничение тока в цепи нагрузки. При устранении перегрузки по току схема возвращается в исходное состояние.

Как видно из принципа действия схемы защиты, ток нагрузки, при котором происходит срабатывание защиты, зависит от сопротивления резистора R7. Чем меньше сопротивление резистора R7, тем при больших токах нагрузки срабатывает схема защиты.

Для дистанционного выключения стабилизатора на базу транзистора VT8 (клемма 9) подается внешний положительный сигнал. Транзистор VT8 открывается, что ведет к увеличению его базового и коллекторного токов, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению токов базы транзисторов VT3, VT4, и данные транзисторы запираются, а напряжение на выходе стабилизатора уменьшается до нуля.

В рассмотренной схеме ИС (рис.2) для питания интегрального стабилизатора использовался один источник с напряжением . От этого источника питаются как силовая часть ИС (цепь составного регулирующего транзистора VT3, VT4), так и схема управления (источник опорного напряжения и усилитель постоянного тока). При таком питании минимальное напряжение на регулирующем транзисторе VT3, VT4, согласно паспортным данным микросхемы K142EH1,2 (А, Б), должно быть не менее 4В. Из этого следует, что минимальное напряжение выходного источника питания должно быть

11

на 4В больше максимального значения выходного напряжения ИС. При раздельном питании цепи регулирующего транзистора VT3, VT4 и схемы управления ИС минимальное напряжение на регулирующем транзисторе составляет 2,5 В.

В случае если интегральная микросхема не может обеспечить необходимый ток нагрузки, допускается подключение внешнего регулирующего транзистора. Примером использования внешнего регулирующего транзистора может служить схема параллельного стабилизатора напряжения (см. рис. 3.), в котором интегральный стабилизатор типа 142ЕН1 (или 142ЕН2) применяется как узел сравнения с опорным напряжением и усиления. Регулирующий элемент в данном случае содержит дополнительный внешний транзистор VT1, резисторы R1, R2 и стабилитрон VD1, что позволяет обеспечить фазовый сдвиг сигнала рассогласования, необходимый для получения отрицательной обратной связи в параллельном стабилизаторе.

Рис. 3. Схема параллельного стабилизатора напряжения,

12

реализованная на базе интегральной микросхемы серии 142ЕН1.

При изменении тока на выходе микросхемы (клемма 13) под действием сигнала обратной связи происходит изменение тока через стабилитрон VD1 с обратным знаком. Поэтому изменения токов нагрузки и коллектора транзистора VT1 имеют разные

знаки.
	Разность напряжений между			и	выделяется		на
гасящем резисторе R3, через который проходит суммарный ток
где	–	ток коллектора	транзистора		VT1;	–	ток,
потребляемый		интегральным	стабилизатором;			–	ток

делителя выходного напряжения; – ток нагрузки.

При этом среднее значение напряжения на выходе стабилизатора остается постоянным с определенной степенью точности.

На основе интегральных стабилизаторов также можно построить компенсационные стабилизаторы непрерывного действия, в которых напряжение на регулирующем элементе достигает минимально возможного значения. Схема такого стабилизатора последовательного типа, позволяющая получить минимально допустимое напряжение на регулирующем элементе (около 1,0 В), приведена на рис. 4.

13

Рис. 4. Компенсационный стабилизатор последовательного типа с улучшенными энергетическими и качественными характеристиками, реализованными на основе интегральной микросхемы 142ЕН2

В данном стабилизаторе регулирующим элементом является внешний транзистор VT1, базовый ток которого задается интегральной микросхемой. При этом напряжение на регулирующем транзисторе микросхемы равно или превышает минимально допустимое значение. Рассматриваемая схема представляет собой сочетание стабилизаторов с раздельным питанием от дополнительного источника напряжения

интегральной микросхемы и с повышенным выходным током. Следовательно, кроме улучшения энергетических характеристик можно ожидать и повышения качественных показателей устройства.

14

4. ПАРАМЕТРЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ

Качество работы интегральных стабилизаторов оценивается следующими параметрами:

1. Нестабильность выходного напряжения в процентах при заданном изменении входного напряжения

или коэффициент стабилизации по напряжению

Коэффициент стабилизации и нестабильность выходного напряжения при заданном изменении входного напряжения определяются при постоянном значении тока нагрузки.

2. Нестабильность по току в процентах при заданном сбросе тока нагрузки

или внутреннее сопротивление ИС

Нестабильность по току и внутреннее сопротивление определяются при заданном сбросе тока нагрузки и номинальном значении входного напряжения.

3. Коэффициент сглаживания пульсаций, который представляет собой отношение коэффициентов пульсаций на входе и выходе стабилизатора

15

Коэффициент сглаживания определяется при номинальном значении входного напряжения и максимальном токе нагрузки.

4. Нестабильность выходного напряжения по температуре

:

5. Долговременная нестабильность выходного напряжения мКВ/1000 часов. Этот параметр имеет важное значение в

измерительных устройствах, устройствах постоянного тока и других.

6. Предельное входное напряжение постоянного и импульсного характера .

В	качестве		примера		параметры				ИС
типа К142ЕН 1,2 (А, Б) приведены в табл. 1.
Таблица 1. Параметры интегральных стабилизаторов
Тип ИС	А		В	%, В	%	%/С
		В						В	Вт
К142ЕН1А			3-12	0,3 /				4 /
	0,15	40			0,5	0,01			0,8
				0,3*				2,5*
К142ЕН2А			12-30
К142ЕН1Б			3-12	0,1 /				4 /
	0,15	40			0,2	0,01			0,8
				0,01*				2,5*
К142ЕН2Б			12-30

*Значение параметра при раздельном питании регулирующего элемента и схемы управления (источника опорного напряжения и усилителя постоянного тока).

Токи нагрузки и рабочие напряжения ограничиваются в основном предельной рассеиваемой мощностью ИС.

16

Как видно из табл.1, предельно допустимая мощность, рассеиваемая на ИС, составляет 0,8 Вт при окружающих температурах до .

Мощность, рассеиваемая на ИС, равна:

Если принять , то при максимальном токе нагрузки , разность

Если разность напряжений

, то

необходимо уменьшать максимальный ток нагрузки. Коэффициент полезного действия ИС равен:

Поскольку , то .

17

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

5.1. Описание лабораторного стенда для проведения испытаний

На рис.5 приведена схема стенда, на котором проводятся испытания интегрального стабилизатора серии К142ЕН1А.

Рис.5. Схема лабораторного стенда

B2 – переключатель режимов работы микросхемы;

V2 и A2 – соответственно, вольтметр и миллиамперметр постоянного тока для определения выходного напряжения и тока нагрузки;

– нагрузка стабилизатора; гнезда Г1 – Г4 служат для подключения осциллографа;

В3 – выключатель питания ИС.

18

5.2. Определение параметров ИС при изменяющемся входном напряжении и постоянном токе нагрузки

С помощью лабораторного стенда рис.4 необходимо снять характеристики стабилизатора при .

Характеристики снимаются в двух режимах:

а) при питании цепей регулирующего транзистора, источника опорного напряжения и усилителя от одного источника (переключатель В2 находится в положении

“1”);

б) при раздельном питании, что соответствует положению переключателя В2 в режиме “2”.

Опыт проводится в следующей последовательности:

1.Рукоятку автотрансформатора ЛАТР переводят в положение “Меньше”, что соответствует минимальному напряжению на входе стабилизатора.

2.Рукояткой “Рег.I н” устанавливают нагрузку стабилизатора (риска на рукоятке устанавливается в положение

“2”).

3.Переключатель B2 переводят в положение “1”.

4.Переключатель B3 устанавливают в положение “Выкл.”.

5.Включают сетевое напряжение 220 В выключателем В1.

6.Поворачивая рукоятку ЛАТР, устанавливают напряжение на входе стабилизатора .

7.Переводят переключатель B3 в положение “Вкл.” и записывают в табл.2 показания всех приборов сразу после включения переключателя, а затем повторяют запись через 1 мин.

19

								Таблица 2
	B2	Экспериментальные значения					Расчетные данные
опыта
	выкл. .		В	В
										η
№	полож	В	мгнов.	измер.	мА	мА	Вт		Вт
				через				Вт
			измер.
				1 мин.
		10
		·
	“1”	·
		·
		18
		10
		·
	“2”	·
		·
		18

8. Переводят переключатель В3 в положение “Выкл.” и рукояткой ЛАТР устанавливают напряжение на входе стабилизатора . Делают выдержку 2-3 мин. Переводят переключатель В3 в положение “Вкл.” и записывают в табл.2 показания приборов сразу после включения В3, а затем повторяют запись показаний приборов через 1 мин.

9. В указанной в п.7 и п.8 последовательности снимают показания приборов при изменении от 10 до 18 В.

Замеры производят через каждые 2 В. Между замерами обязательна выдержка 2-3 мин. при положении переключателя В3 в режиме “Выкл.”.

10. Переключатель В2 перевести в положение “2” и вновь провести испытания стабилизатора в той же последовательности. Результаты занести в табл.2.

20