10.10. Схемы с регулируемым напряжением

Если требуется источник с регулируемым напряжением, то в простейшем случае можно на выходе обычного источника включить параллельный переменный резистор (рис. 10.10,а).

Рис. 10.10. Схемы источников с регулируемым выходным напряжением.

Такая схема будет удовлетворительно работать только при не­больших токах — порядка нескольких миллиампер. Если же по­требляемый ток имеет большую величину (единицы ампер), то возникает проблема с применением мощного резистора. Так как переменный резистор должен осуществлять управление мощ­ностью в несколько ватт, он должен иметь большие размеры.

Более удовлетворительные результаты позволяет получить схема регулировки, в которой используются один или несколько транзисторов. В такой схеме обеспечивается достаточно боль­шой диапазон регулировки, и схема управления потребляет не­большую мощность. Схема такого типа изображена на рис. 10.10,6. Здесь резисторы R₂ и R₃ образуют делитель напря­жения на выходе фильтра. Резистор R₂ является переменным, причем с приближением движка к земле база транзистора ста­новится более отрицательной по отношению к положительному потенциалу эмиттера, благодаря чему обеспечиваются условия, при которых транзистор сильнее открывается. Таким образом, при помощи переменного резистора R₂ можно изменять проводимость транзистора и, следовательно, регулировать выходное напряжение.

Транзистор в схеме должен быть достаточно мощным, чтобы обеспечить управление напряжением и током определенной си­стемы. Конденсатор С₂ является вторым фильтром, который улучшает степень фильтрации, выполняемой конденсатором С₁. Резистор R4 служит сопротивлением утечки, и через него про­текает ток, величина которого составляет примерно 5% тока нагрузки.

10.11. Схема с тиристорами

Тиристор, или кремниевый управляемый прибор, представ­ляет собой специальный тип полупроводникового диода, кото­рый переводится в открытое состояние путем подачи напряже­ния на управляющий электрод. Тиржгщры выпускаются раз­личных размеров и номинальных мощностей, что позволяет ис­пользовать их для управления определенными уровнями мощно­сти. Например, прибор размером 13X26 мм может управлять током — 20 А при напряжении — 400 В.

Характеристики тиристора имеют такую же полярность, как и у обычного кремниевого выпрямительного диода при подаче напряжения между анодом и катодом. Однако характеристики тиристора по сравнению с диодами имеют большое преимуще­ство, так как позволяют путем подачи небольших напряжений и при очень малой мощности управлять током значительной ве­личины.

Схема, в которой используется тиристор, приведена на рис. 10.И,а, а на рис. 10.11,6 показано условное обозначение тиристора. При подаче на вход постоянного напряжения тири­стор обычно остается в закрытом состоянии и ток через него и, следовательно, через нагрузку не протекает. Если же подать запускающее напряжение между управляющим электродом и катодом (рис. 10.11, а), то тиристор переводится в полностью от­крытое состояние. При этом основное сопротивление для источ­ника постоянного напряжения составляет сопротивление на­грузки. После запуска тиристора, даже если отключить запус­кающее напряжение, прибор все равно остается в открытом со­стоянии, и ток продолжает протекать через нагрузку. Таким об­разом, запуск можно осуществлять короткими импульсами и тем самым подавать в налрузку ток большой величины.

Хотя после запуска тиржгщра напряжение на управляющем электроде перестает действовать, все же можно перевести тири­стор в закрытое состояние путем изменения приложенного к нему постоянного напряжения. Выключение можно осуществить или путем отключения поданного на тиристор напряжения, или путем изменения его полярности на обратную.

Рис. 10.11. Схема включения тиристора (а) и условные обозначения обычного тиристора (б) и тиристора с двумя управляющими электродами (в).

Переменное напряжение также можно использовать как в качестве управляющего сигнала, так и управляемого. При пода­че на управляющий электрод переменного напряжения, кото­рое находится в фазе с напряжением, приложенным между ано­дом и катодом, тиристор будет открываться во время каждого положительного полупериода напряжения на его аноде. Если разность фаз между управляющим и управляемым напряже­ниями будет постепенно изменяться, то тиристор будет открыт в течение части положительного полупериода, уменьшая тем самым мощность, передаваемую в нагрузку. Фазосдвигающая цепь, описанная в разд. 10.12, может использоваться для уп­равления мощностью, поступающей в нагрузку.

Для выделения постоянного напряжения на нагрузке полу­ченное пульсирующее напряжение можно подать на обычный фильтр, состоящий из последовательного резистора или дроссе­ля и параллельного конденсатора.

Путем введения в тиристор дополнительного управляющего электрода можно получить кремниевый управляемый переклю­чатель (рис. 10.И,в). Такой прибор может запускаться импуль­сами либо положительной, либо отрицательной полярности. В отличие от обычного тиристора переключатель можно перевести в закрытое состояние путем подачи сигнала на управ­ляющий электрод.

Рис. 10.12. Применение тиристора в телевизионном приемнике в качестве высоковольтного ограничителя.

Кроме управления мощностью, тиристор можно также ис­пользовать в качестве высоковольтного ограничителя (рис. 10.12). Такая схема применяется в цветных телевизионных приемниках (например, в некоторых моделях фирмы Sylvania) для того, чтобы избежать появления слишком больших напря­жений, которые могут нарушить работоспособность элементов или вызвать генерирование рентгеновского излучения.

Управление осуществляется в цепи усилителя строчной раз­вертки, выполненного на транзисторе n — р — n-типа. В схеме ограничения используются стабилитрон Д1 и тиристор Д₂. Вы­вод стабилитрона, находящийся под потенциалом 120В, связан со схемой, которая вырабатывает высокое напряжение. Если высокое напряжение по какой-то причине возрастет до уровня, превышающего нормальный, то при 135 В произойдут пробой стабилитрона и запуск тиристора. При этом тиристор открыва­ется, его малое сопротивление зашунтирует входную базовую цепь усилителя строчной развертки, изменится смещение на ба­зе транзистора и его проводимость уменьшится. В результате схема строчной развертки и связанный с ней источник высокого напряжения перестают работать до тех пор, пока путем регули­ровки не будет устранена причина, вызвавшая повышение вы­сокого напряжения. Если же причина заключается в выходе из строя какого-либо элемента схемы, который не может быть восстановлен регулировкой, то вновь произойдет запуск тири­стора и высоковольтная часть опять будет переведена в нерабо­чее состояние.