Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Проектирование источников электропитания устройств связи

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
11.05 Mб
Скачать

 

 

 

 

/ 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

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,

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

Соседние файлы в папке книги