книги из ГПНТБ / Белопольский, И. И. Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений

r = Д /Л 1= 0,067/0,69 = 0,09? ом, rrv=0,097—0,014=0,083 ом. Таким образом, мы получили достаточно близкое совпадение с предвари­

тельно принятым значением лтр=0,081 ом.

Из номограмм текущих характеристик на рис. 43—45 находим коэффициенты 6=0,458; D=0,176; ® ф=0,83, с использованием кото­ рых по формулам перехода, приведенным на графиках, н выраже­

В этом случае ожидаемый к. п. д. выпрямителя без учета потерь в стали сердечника трансформатора составит т]= 1/(1+ 1,015) =0,496, т. е. к. п. д. составляет около 50%, что при таком низком напряже­ нии, как 1,2 в, и сравнительно большом токе в 20 а можно считать приемлемым.

Таким образом, выбранные вентили пригодны для работы в про­ ектируемом низковольтном выпрямителе, а полученные данные поз­ воляют приступить к конструктивному расчету трансформатора.

Оценим теперь влияние разброса характеристик вентиля на па­ раметры нагрузки. Допустим, что в выпрямитель будут установлены вентили того же типа Д305, но имеющие крайнюю правую характе­

139

ристику (см. рис. 68). В этом случае в результате расчета, выпол­ ненного по аналогии с расчетом, приведенным выше, получаем:

£см=0,378 в; гИр=0,0!5 ом; N = 0 ,636; «=0,145; £/о= 1,16 в; Іа — =49,3 а.

Таким образом, при значениях сопротивления трансформатора, намного превышающих сопротивление вентиля, незначительный раз­ брос характеристик, присущий диодам германиевого типа, мало ска­ зывается па выходных параметрах выпрямителя. Однако следует иметь в виду, что для приведенного выше расчета были использова­ ны вольт-амперные характеристики, снятые при нормальной темпе­ ратуре окружающей среды. Под воздействием повышенной и осо­ бенно пониженной температуры окружающей среды характеристики германиевых диодов претерпевают значительно большие изменения, чем кремниевых, что может привести к заметным отклонениям вы­ ходных параметров выпрямителя.

Рассмотрим, как изменятся выходные параметры выпрямителя при замене вентилей на кремниевые (типа Д232), если учитывается разброс их вольт-амперных характеристик. Для крайних характери­

разом, амплитуда э. д. с. и действующее значение фазного напря­ жения возросли, а к. п. д. уменьшился по сравнению со схемой на

прежнему превосходит сопротивление вентиля, разброс характери­ стик кремниевого диода приводит к существенным отклонениям вы­ ходных параметров.

Аналогичным образом рассчитывается выпрямитель в любом другом коммутационном режиме или при ином числе фаз.

В заключение данного примера оценим погрешности, получае­ мые 'при расчетах низковольтных выпрямителей упрощенными спо­ собами, не учитывающими указанные выше особенности их работы. Погрешности определим по отношению к результатам расчета, про­

14 0

а) выпрямитель для питания потребителей с выходным напря­ жением, намного большим, чем напряжение смещения (£/оЗ>£см,

т. е. е ~ 0 ),

Метод 2. Сопротивления вентиля и трансформатора не учиты­ ваются,- влияние начального участка характеристики вентиля учтено путем введения напряжения смещения в напряжение нагрузки

(U*"o=U*'o+‘e).

Расчет производится для выпрямителя с весьма низким выход­

Метод 3. Учтены внутренние активные сопротивления, но без учета влияния напряжения смещения и явления коммутации внут­ ренних ветвей:

а) выпрямитель с выходным напряжением, позволяющим пре­ небречь напряжением смещения вентилей без ущерба для режимных показателей схемы, т. е. случай е= 0 .

Имея в виду, что в этом случае по формуле (40)

t/*'o = sin Ѳ/(1+га)Ѳ порешность (130) в общем виде для любого А-го ржеима любой ,т-фазной схемы можно найти из выражения

б) выпрямитель с весьма низким выходным напряжением при

.8=0,5

141

Метод 4. При учете внутренних сопротивлений и напряжения смещения вентилей (прибавляя к напряжению нагрузки), но без; учета явления коммутации:

б) е = 0,4: = I -Q -yn — 1 ) ■'00 = — 75%.

В расчетах по методам 3 и 4 значения U*'о и U*о определялись аналогично расчетам предыдущих методов.

Из сравнения расчетов по приближенным методам, с расчетом по точному методу видно, что погрешности приближенных методов значительны и поэтому пользование ими не рекомендуется.

18.ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СТАБИЛ И ЗАТО РО В Н ИЗКИХ

ИМИЛЛИВОЛЬТОВЫ Х НАПРЯЖ ЕНИИ

Пример 1. Требуется рассчитать стабилизатор напряжения, выпол­ ненный по схеме рис. 50 по следующим данным:

7^1//ген*

14 2

■Входное сопротивление данного каскада вычисляется по фор­ муле (107), задаваясь при этом величиной сопротивления резистора /?і = і10 ом и определяя по типовым характеристикам или справоч­ ным данным параметры транзистора го, ra, ß3:

венством (106).

По формуле (НО) определим величину сопротивления резистора

feuт=і 125 • 9,5 • 1 ~ 1 '200>300.

Емкость конденсатора определим по формуле (1М):

В качестве регулирующего элемента выбираем транзистор типа 2Т603А (схемное обозначение Tt). Мощность, рассеиваемую на его коллекторе, определяем по формуле (126) с учетом формулы (117), полагая, что через коллектор транзистора протекает сумма токов, равная 1,5/п-

2Т306А составляет 500 мет, поэтому выбранный нами транзистор

ре Ri, равным 0,5 в при токе коллектора 0 , 1 5 а, определяем вели­

чину сопротивления резистора:

#7=0,5/0,15=3,5 ом.

Зная величину тока, запирающего транзистор Ті и напряжение, определяем величину сопротивления резистора # 8=0,5/'(0,6 ■10_3) = =850 ом.

144

охлаждения [Л. 4] составляет 3,3 аг>1,3 вт, допустимый ток кол­ лектора составляет 3 а >1,2 а, что подтверждает правильность вы­

В заключение следует отметить, что резисторы R-—Ra могут быть исключены из схемы (рис. 50), если принять коэффициент на­ сыщения при включении транзисторов Ті и Ts &ві=і1 и коэффи» циент насыщения при выключении kBz=0.

Однако в этом случае время формирования положительного и отрицательного фронтов импульса при переключении транзисторов увеличивается примерно в 2—3 раза.

19.ПРАКТИЧЕСКИЕ С Х ЕМ Ы СТАБИЛИЗАТОРОВ

МИЛЛИВОЛЬТОВЫ Х И Н ИЗКИХ НАПРЯЖ ЕНИЙ

На рис. 69 приведена практическая схема стабилизатора с выход» ным напряжением, регулируемым в пределах от 0,25 до 0,4 в, ң- током нагрузки 0,1 а. Измерительным элементом в этой схеме явля­ ется релаксационный генератор, выполненный на туннельном диоде Да. и индуктивности Дрі.

Измерительный элемент подключен к положительному полюсу стабилизатора и средней точке переменного резистора Re, являю­ щегося делителем выходного напряжения.

Поскольку, как было показано выше, релаксационный генератор запускается всегда при одном и том же подводимом к нему напря­ жении, то очевидно, что с изменением положения движка потенцио­ метра выходное напряжение стабилизатора будет также изменяться. Причем, если движок будет перемещаться в сторону положитель­ ного полюса, выходное напряжение стабилизатора будет увеличи­ ваться, а если в сторону отрицательного — уменьшаться.

Рис. 69. Принципиальная электрическая схема стабили­ затора (250—400) мв, 100 ма.

Связь между выходом генератора и входом интегрирующего усилителя осуществляется через развязывающий диод Ді, который не пропускает на вход усилителя короткие запирающие импульсы, возникающие в процессе работы генератора. Резистор Ri. служит для повышения входного сопротивления усилительного каскада, что обеспечивает более устойчивую работу релаксационного гене­ ратора. Резистор Re ускоряет процесс переключения транзистора Ts, обеспечивая более быстрое перемещение его рабочей точки из области насыщения в активную область вольт-амперной характе­ ристики. Конденсатор обратной связи Сі обеспечивает интегрирова­ ние пачек импульсов, вырабатываемых генератором, в результате чего на вход регулирующего составного транзистора Тг, Ті посту­ пает импульс, ширина которого зависит от длительности работы генератора, следовательно, и от величины дестабилизирующих фак­ торов, воздействующих на измерительный элемент.

Связь между выходом интегрирующего усилителя и входом со­ ставного регулирующего транзистора осуществляется посредством делителя, состоящего из резисторов Ri и Rs.

'Резисторы Ri и Ra обеспечивают уменьшение времени формиро­ вания отрицательного фронта импульса в момент выключения транзистора Ті.

1 4 6

If

VT906Я

Рис. 71. Принципиальная электрическая схема стабили­ затора 3 е; 3 а.

не отличается от схемы рис. 69. Стабилизатор, включенный по схе­

напряжение 5 в и ток нагрузки 15 а с регулированием по цепи трехфазного переменного тока.

В данной схеме выход релаксационного генератора подключен ко входу первого каскада усиления усилителя переменного тока, вы­ полненного на транзисторе Т$ и резисторах Я/,—Ят. Связь первого каскада со вторым каскадом усилителя переменного тока, выполнен­ ного на транзисторе Г/, и резисторе Яг, осуществляется через развя­ зывающий импульсный трансформатор Тр2, что обеспечивает галь­ ваническую развязку низковольтного выхода стабилизатора от питающей сети.

Диод Ді совместно с конденсатором Сі обеспечивает выпрям­ ление и сглаживание пульсации управляющего транзистором 7 \ напряжения, которое появляется при запуске релаксационного гене­ ратора и исчезает после прекращения работы генератора. Выход второго каскада усилителя переменного тока связан со входом со­ ставного регулирующего транзистора Т і— Т3.

Резистор Яі, выполняющий функции балластного сопротивления, совместно с резистором Яз обеспечивает перераспределение мощно­ сти рассеяния между транзисторами Ті, Т2 и резистором Яі при изменении напряжения питающей сети и изменении тока нагрузки.

Стабилизатор работает от сети напряжения 220±15 а с ча-

148