2.4. Регулируемый ограничитель выходного напряжения

Регулируемый ограничитель выходного напряжения (рис. 9) служит для ограничения амплитуды выходного сигнала ЭДУ и ЭИУ, а также для преобразования сигнала из постоянного тока в переменный частотой 50 Гц.

Рис. 9. Схема ограничителя выходного сопротивления

Особенности работы ограничителя напряжения

На входе регулируемого ограничителя установлены стабилитроны V5, V6 типа Д814В (U_ст = 10 В), служащие для ограничения напряжения сигнала постоянного тока.

а) б) в)

Рис. 10. Параметрические стабилизаторы

Для анализа работы ограничителя следует вспомнить работу параметрического стабилизатора (рис. 10).

Многокаскадные параметрические стабилизаторы применяются для уменьшения нестабильности выходного напряжения при (случайном) изменении входного напряжения. В таких стабилизаторах (рис. 11, а) выход предыдущего каскада соединен с входом последующего и при этом выполняется условие: U_вх > U_ст1 > U_ст2.

Схема мостового параметрического стабилизатора приведена на рис. 11, б).

а) б) в)

Рис. 11. Схемы двухкаскадного параметрического (а) и мостового стабилизаторов (б), схема температурной стабилизации (в) с помощью диодов и стабилитрона

В схеме используется принцип компенсации изменения напряжения стабилизации стабилитрона за счет противоположного изменения напряжения на компенсирующем сопротивлении R_к. В таком стабилизаторе выходное напряжение равно разности напряжения стабилизации стабилитрона VD и падения напряжения на резисторе R_к. При увеличении напряжения U_вх увеличивается напряжение на стабилитроне VD. Одновременно возрастает напряжение на резисторе R_к, величина которого подбирается таким образом, чтобы увеличение напряжение на VD компенсировалось уменьшением напряжения на R_к. Поэтому выходное напряжение почти не изменяется при условии: r_диф/R_б1 = R_к/R_б2.

Температурная компенсация параметрических схем выполняется посредством компенсации ТКН, как показано на рис. 4.16, в. Известно, что стабилитроны с напряжением стабилизации выше 6 В имеют ТКН > 0 (см. [8], п. 2.2.5), например, ТКН ≈ + 0,04 мВ/^оС), а обычные диоды при их прямом включении имеют отрицательный ТКН (например, ТКН ≈ 2 мВ/^оС). Поэтому при последовательном включении двух или более стабилитронов с обычным диодом можно обеспечить температурную стабилизацию напряжения стабилитрона до 0,001 % от номинального значения.

Наконец, вернемся к схеме ограничителя, применяемого в авторулевом.

Встречное параллельное включение стабилитронов заставляет их работать в области прямых включений, так что по мере увеличения входного напряжения U_вх~ (и значит прямого тока стабилитронов) напряжение между точками А и Б не превышает 1 В!

Модулятор

Изменяющееся напряжение постоянного тока, снимаемое между точками А и Б поступает на модулятор, выполненный на транзисторе V29 типа МП101Б. Работа модулятора описана выше.

Усилительный каскад

Переменное выходное напряжение снимается с эмиттера транзистора VТ29 и поступает на усилитель переменного тока, состоящий из двух каскадов, аналогичных третьему и четвертому каскадам усилителя переменного тока, рассмотренному ранее. Последний каскад – усилитель мощности.

Для регулировки выходного напряжения в цепи эмиттера выходного каскада установлен потенциометр R65. При его, например, увеличении, происходит изменение (см. выходную характеристику) наклона линии нагрузки (предельный ток падает), уменьшается амплитуда переменного тока через транзистор, уменьшается переменная составляющая напряжения на первичной и вторичной обмотке трансформатора Т4.

Диоды V11, V12 типа Д237В служат для компенсации температурной нестабильности напряжения, ограничиваемого стабилитронами.

Температурная компенсация параметрических схем выполняется посредством компенсации ТКН. Известно, что стабилитроны с напряжением стабилизации выше 6 В имеют ТКН > 0, например, ТКН_Д814B ≈ + 0,09 %/^оС).

У обычных диодах при прямом включении по мере увеличения температуры уменьшается сопротивление, уменьшается прямое падение напряжения (см. ВАХ диода), возрастает ток через диод. Т.е. обычные диоды при их прямом включении имеют отрицательный ТКН (например, ТКН ≈ 2 мВ/^оС).

Например, при увеличении температуры напряжение стабилизации между точками А и Б падает (прямое падение напряжения).

Амплитуда напряжения на выходе модулятора падает, т.е. амплитуда изменения напряжения на базе V31 – уменьшается. Амплитуда переменного тока через транзистор V31 – уменьшается, и значит, амплитуда напряжения на базе V33 падает. В результате амплитуда тока через V33 и напряжение на выходе должны уменьшиться.

За счет отрицательного ТКН диодов V11 V12 напряжение между точками Э и Д уменьшится, так что разность потенциалов на эмиттерном переходе V31 возрастет, и в конечном счете, амплитуда выходного напряжения за счет увеличения температуры не изменится.

Конденсатор С36 имеет большую емкость и шунтирует резистор R36 по переменному току, оставляя рабочую точку на месте (см. выше).