51. Построение регулирующих элементов псн.
Рассмотренная
схема простейшего ПСН используется на
токе нагрузки до 300мА. При больших токах
нагрузки возникают трудности получения
больших коэффициентов стабилизации,
т.к. приходится уменьшать сопротивление
RБ,
а коэффициент
(мощность транзисторов) сравнительно
мал.
Усиление тока УПТ (усилитель постоянного тока) достигается применением составных транзисторов.
IБ VT1:
при
Эта схема имеет недостаток, заключающийся в достаточно большом напряжении UКЭ3: UКЭ3 = UКЭ1 + UБЭ2 + UБЭ3, что обуславливает большие потери в транзисторе VT3.
Для уменьшения этих потерь применяют схему симметричного РЭ:
Для симметричного РЭ: UКЭ3 = UКЭ1 + UБЭ2 может достигать минимального значения в 1 – 1,5 В, чем достигается значительное повышение КПД ПСН по сравнению с несимметричной схемой РЭ.
52. Стабилизаторы напряжения на основе оу.
Высокие качественные показатели имеют ПСН, в качестве УПТ которых применены ОУ в интегральном исполнении. Улучшение параметров ПСН при применении в них ОУ обуславливается высоким коэффициентом усиления ОУ и глубокой ООС, охватывающей стабилизатор.
Принципиальная схема ПСН на основе ОУ имеет вид:
РЭ выполнен на транзисторе VT1, в качестве УПТ применен ОУ DA1.
Неинвертирующий вход ОУ подключен к параметрическому стабилизатору на резисторе R2 и стабилитроне VD1, служащему источником опорного напряжения. С делителя R3, R4, R5 снимается часть выходного напряжения, которое в ОУ сравнивается с опорным напряжением. Выход ОУ подключен к базе VT1, включенного по схеме с ОК, что обуславливает более низкое выходное сопротивление ПСН, чем при включении VT1 по схеме с ОЭ.
Резистор R1 служит для ограничения выходного тока ОУ, а с помощью резистора R4 можно регулировать выходное напряжение ПСН.
На входе стабилизатора включается конденсатор С1 большой емкости для сглаживания пульсации входного напряжения при условии питания его от выпрямителя.
Работа приведенной схемы осуществляется следующим образом: потенциал эмиттера VT1 равен выходному напряжению, следовательно, для нормальной работы транзистора VT1 потенциал его базы должен быть выше на 0,6 – 1 В, чем выходное напряжение. В результате питание ОУ должно быть на 2 – 3 В больше потенциал базы и на 3 – 5 В больше выходного напряжения. Поэтому плюс питания ОУ подключен не к стабилизированному плюсу выходного напряжения, а к плюсу входного напряжения, которое также должно быть выше выходного на 3 –5 В, что обуславливает достаточно большие потери на РЭ.
Вторая причина подключения «+» питания ОУ не к «+» выходного напряжения заключается в том, что при этом стабилизатор не запустится, т.к. без питания ОУ не выдает выходного напряжения и транзистор VT1 остается запертым. В номинальном режиме, когда выходное напряжение равно заданному, напряжение между выходами ОУ приблизительно равно 0. предположим, что выходное напряжение по какой-либо причине уменьшилось. Напряжение на неинвертирующем входе, равное напряжению стабилизации VD1, останется практически неизменным, а на инвертирующем входе уменьшится, т.е. его потенциал станет ниже потенциала на неинвертирующем входе.
Отрицательное приращение напряжения на инвертирующем входе усиливается операционным усилителем и инвертируется, поэтому изменение выходного напряжения ОУ имеет положительный знак, т.е. потенциал базы VT1 увеличивается, токи базы, коллектора, эмиттера возрастают, UКЭ падает, а выходное напряжение стабилизатора увеличивается до прежнего заданного значения.
Аналогично происходит стабилизация выходного напряжения при его повышении, только приращения токов и напряжений имеют противоположный знак. Для дополнительного сглаживания пульсаций параллельно делителю R3 – R5 устанавливают конденсатор емкостью в несколько десятков мкФ. Из условия U0 = 0 в номинальном режиме работы ПСН найдем величину выходного напряжения:
Из схемы ПСН видно, что регулирование выходного напряжения не может быть ниже UОП, т.к. в этом случае VD1 перестанет стабилизировать напряжение.