2.5. Стабилизаторы инвертирующего типа

Временные диаграммы токов и напряжений для стабилиза­тора полярно инвертирующего (инвертирующего) типа (рис. 2.3) приведены на рис. 2.16.

а

б

Рис. 2.16. Диаграммы изменений напряжений и токов в стабилизаторе инвертирующего типа в режимах непрерывных (а) и прерывистых (б) токов дросселя

2.5.1. Режим непрерывных токов дросселя

На интервале времени 0t₁ транзистор закрыт, уменьшаю­щийся ток дросселя через открытый диод протекает в конденсатор и нагрузку. При этом напряжение на транзисторе u_КЭ = (U_п + U_н  U_пр), а на дросселе u_L = (U_н  U_пр).

В момент поступления отпирающего напряжения u_п. у на базу транзистора он начинает открываться. Инерционность диода на интервале t₁t₂ приводит к разряду конденсатора через открывающийся транзистор на источник питания U_п и всплеску коллекторного тока I_К m. Уменьшить I_К m можно тем же способом, что и в ИСН понижающего или повышающего типов, т.е. уменьшением скорости нарастания базового и коллекторного токов регулирующего транзистора. После окончания процессов рассасывания в диоде (момент времени t₂) конденсатор С_н оказывается подключенным только к нагрузке R_н. В течение времени t₂t₃ через конденсатор протекает ток разряда, равный току нагрузки I_н, напряжение на транзисторе равно U_КЭ нас, ток дросселя, который через насыщенный транзистор подключен к источнику питания U_п, возрастает от I_L min до I_L max и напряжения на дросселе и диоде u_L = U_п + U_н  U_{КЭ нас}.

После окончания импульса u_п. у регулирующий транзистор через время рассасывания t_рас закрывается, ток дросселя начинает уменьшаться от I_{L max} до I_{L min}.

Статическая регулировочная характеристика стабилизатора инвертирующего типа [5] представляет собой семейство кривых, построенных по формуле

U_н / U_п =  (1  ) (1  ) / [ + (1  ) (1  )²],

где  = (r_L + r_дин) /R_н; r_L, r_дин, R_н  сопротивления диода (динамическое), дросселя и нагрузки соответственно. Одна кривая устремляется в бесконечность при  = 0 и   1, а другие при  > 0 имеют экстремум, зависящий от  (рис. 2.17). Все кривые начинаются от нуля, а выходное напряжение ИСН имеет противоположную полярность по отношению к напряжению питания.

Рис. 2.17. Регулировочные характеристики стабилизатора инвертирующего типа

Поскольку семейство кривых на рис. 2.17 почти симметрично семейству кривых на рис. 2.15, то недостатки ИСН повышающего типа относятся и к инвертирующему ИСН:

 для получения большой кратности выходного напряжения необходимо иметь малое значение  = (r_L + r_дин) /R_н;

 нелинейность характеристик требует принятия дополнительных мер по обеспечению устойчивой работы стабилизатора (при высоких коэффициентах стабилизации);

 при малых значениях  (например, в маломощных стабилизаторах) и большой кратности выходного напряжения необходимо принимать меры по защите от превышения напряжения (например, при сбросе нагрузки).

При автотрансформаторном включении дросселя значение и форма напряжений и токов изменится:

 амплитуда коллекторного тока I_K m в момент открывания транзистора уменьшится из-за наличия дополнительной индуктив­ности в цепи разряда конденсатора С_н;

 ток i_L, протекающий через полуобмотку дросселя, будет в моменты коммутации транзистора скачкообразно изменяться;

 напряжение на закрытом транзисторе u_КЭ = (U_п + U_н  U_пр) /n в зависимости от значения n оно больше (n < 1) или меньше (n > 1) того же напряжения u_КЭ для схемы на рис. 2.3;

 обратное напряжение на диоде u_д = U_н + (U_п  U_КЭ нас) /n также в зависимости от n оно больше (n > 1) или меньше (n < 1) обратного напряжения диода для схемы рис. 2.3;

 регулировочные характеристики смещаются влево n > 1 и вправо при n < 1 (пунктирные линии на рис. 2.17).