Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения.

В отличие от параметрических стабилизаторов напряжения, уже рассмотренных ранее, в компенсационных стабилизаторах процесс стабилизации происходит подругому: напряжение нагрузки измеряется измерительным органом, сравнивается с постоянным, опорным напряжением, и в зависимости от результата сравнения регулирующий элемент, как правило, транзистор, открывается в большей или меньшей степени, увеличивая или уменьшая напряжение на нагрузке. Одна из простейших схем компенсационных стабилизаторов напряжения представлена на (Рис.132).

Последовательно с нагрузкой RH включается регулирующий трансформатор Т, во входной цепи которого происходит сравнение двух напряжений: опорного напряжения со стабилитрона UCT и напряжения нагрузки UH; разница между ними управляет транзистором Т, открывая его в большей или меньшей степени так, чтобы напряжение UH=UBX - UКЭ оставалось постоянным по величине, примерно равным напряжению на стабилитроне.

Более совершенные стабилитроны такого типа включают себя ещё и специальный усилитель постоянного тока, усиливающий разностный сигнал между опорным напряжением и напряжением нагрузки (Рис.133). В отличие от предыдущей схемы здесь во входной цепи транзистора Т2 сравнивается с опорным напряжением не всё выходное напряжение, а только его часть, снимаемая с сопротивления R2 делителя напряжения R1-R2; разность между ними усиливается транзистором Т2 и управляет транзистором Т1 так, чтобы напряжение на нагрузке оставалось неизменным. В этой схеме благодаря дели-

телю напряжения R1-R2 напряжение на нагрузке может быть больше, чем опорное напряжение стабилитрона.

Регулирующий транзистор можно включать не только последовательно с нагрузкой, но и параллельно ей (Рис.134). В этом случае разница между опорным напряжением UCT и части напряжения на нагрузке, снимаемой с сопротивления R2, усиленная транзистором Т, изменяет ве-

Рис. 133 личину тока IK, а, следовательно и падение напряжения на балластном резисторе URб так, чтобы напряжение на нагрузке UH=UВХ - URб

оставалось постоянным.

117

Транзисторный автогенератор.

Во многих устройствах преобразовательной техники, системах электропитания, системах управления мощными преобразователями применяются различные варианты транзисторного автогенератора - устройства, схема которого представлена на (Рис.134). Она содержит трансформатор Тр с двумя симметричными системами обмоток и два транзистора Т1 и Т2. При подключении источника питания часть его напряжения через делитель R1-R2 создаёт напряжение смещения UCM=UR1 во входных цепях обоих транзисторов и соз-

Т1

a)

Т2

б)

даются условия для их отпирания. Однако первым открывается тот транзистор, в коллекторной цепи которого ток нарастает быстрее вследствие недостаточности их параметров. Допустим, таким транзистором будет Т1. Тогда,

вследствие нарастания тока IK* 1 этого транзистора в обмотке WK1 будет возрастать магнитный поток Ф, который будет наводить во всех обмотках

Э.Д.С. e = −W ddtФ , полярность которой показана на (Рис.134). Эта Э.Д.С.

обмотки Wб1 приложена ко входной цепи транзистора Т1 в отпирающей полярности, поддерживая Т1 в открытом состоянии и вводит его в режим насыщения. Э.Д.С. другой обмотки - Wб2 имеет полярность, приложенную ко входной цепи транзистора Т2 в запирающей полярности и вводит транзистор Т2 в режим отсечки. Такое положение будет сохраняться до тех пор, пока не произойдёт насыщение сердечника трансформатора. В момент насыщения рост магнитного потока прекращается и, следовательно, Э.Д.С. всех обмоток станет равной нулю, что приведёт к запиранию транзистора Т1, уменьшению

118

его коллекторного тока, а, следовательно, и магнитного потока, поэтому Э.Д.С. на обмотках изменит свой знак на противоположный и теперь Э.Д.С. обмотки Wб2 станет отрицательной по отношению к транзистору Т2 и вводит его в режим насыщения, а Э.Д.С. обмотки Wб1 будет иметь запирающую полярность по отношению к транзистору Т и переведёт его в режим отсечки, т.е. произойдёт переключение транзисторов и магнитный поток в сердечнике будет изменяться в противоположном направлении, пока снова не произойдёт насыщение сердечника и т.д. Магнитный поток, таким образом, будет

изменяться от +ФНАС до -ФНАС (Рис. 135а), а Э.Д.С. на всех обмотках, в том числе и на выходной будет изменяться по прямоугольному закону (Рис. 135

б). Частота переключения транзисторов f = T1 , а, следовательно, и выходная частота преобразователя зависит от времени нарастания коллекторного тока

где:

UПИТ - напряжение источника питания;

S - площадь поперечного сечения магнитопровода; ВS - индукция насыщения материала магнитопровода;

WК - число витков коллекторных обмоток трансформатора.

ГЛАВА V Фотоэлектрические приборы.

Фотоэлектрическими приборами называются устройства, преобразующие световую энергию (энергию излучения) в электрическую. По принципу действия фотоэлектрические приборы подразделяются на приборы, использую-

щие внешний фотоэффект и внутренний фотоэффект.

Внешний фотоэффект - это явление выбивания электронов с поверхности металла под действием светового излучения. Это явление ещё называют фотоэлектронной эмиссией. Лучистая энергия излучается в виде квантов света (фотонов) с энергией

где с=3·108 м/сек - скорость света; λ - длина волны электромагнитного излучения.

119

Квант лучистой энергии, будучи поглощённым атомом металла, может сообщить ему свою энергию, и, если её будет достаточно для совершения работы выхода электрона из металла, то электрон покинет поверхность металла и станет свободным носителем электрического заряда.

Приборами, использующими явление внешнего фотоэффекта, являются

фотоэлементы и фотоэлектронные умножители.

Фотоэлементы.

Фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу, в которой создан вакуум, и в которой размещены два электрода: фотокатод и анод.

Фотокатод - это чувствительный к световому излучению слой, состоящий из соединений сурьмы, теллура, щелочных металлов с примесями различных элементов.

Этот слой покрывает больше половины внутренней поверхности колбы. Анод имеет вид проволочного кольца, сетки либо рамки.

На принципиальных схемах фотоэлемент обозначается символом (Рис. 136 ).

Схема включения фотоэлемента показана на Рис.137. Внешний источник Еа создаёт между анодом и катодом электриче-

ское поле, под действием которого электроны, выбитые с поверхности катода, устремляются к аноду, создавая анодный ток (фототок) в цепи источника. Этот ток создаёт на резисторе Ra падение напряжения, которое при неизменной величине Еа зависит от светового потока, падающего на фотокатод. Фотоэлементы подразделяются на вакуумные и газонаполненные. В вакуумных фотоэлементах внутри колбы создан вакуум, а в

газонаполненных - под небольшим давлением введено небольшое количество инертного газа. Принцип действия у них одинаков, но у газонаполненных фотоэлементов гораздо выше чувствительность к излучению, что объясняется эффектом ионизации молекул газа и появлением дополнительных носителей электрического заряда.

Основные характеристики фотоэлементов.

Основными характеристиками фотоэлементов являются:

120

1. Вольтамперная характеристика: IФ=f(UA) Ф = const .

Это зависимость фототока от напряжения между анодом и катодом при постоянном световом потоке. Вид типовых вольтамперных характеристик представлен на (Рис.138).

длины волны падающего на катод излучения. Вид типовой спектральной характеристики показан на (Рис.140).

.

Это отношение приращения анодного напряжения к приращению фототока при неизменной величине светового потока.

Фотоэлементы получили широкое применение в качестве датчиков светового излучения.

121