книги из ГПНТБ / Федосеев П.Г. Основы проектирования транзисторных стабилизаторов напряжения учеб. пособие для студентов специальности 0615 Звукотехника

сопротивление было невелико. В противном случае, заметно ра­ стет выходное сопротивление стабилизатора. <• Для уменьшения пульсаций, т. е. повышения фильтрующего действия стабилизатора, полезно включать дополнительный фильтруй — С2. Когда ток нагрузки изменяется в широких пре­ делах, стабилизаторы на основе эмиттерного повторителя неже­ лательно использовать, так как они имеют сравнительно боль­ шое выходное сопротивление (изменение напряжения на выходе при переходе от номинальной нагрузки к режиму холостого хода

достигает 2—5 % ) .

Стабилизаторы с однокаскадным усилителем сигнала ошибки

Стабилизаторы с однокаскадным УПТ имеют преимущест­ венное применение в случае, когда требуется средняя, а иногда и высокая точность работы. Они отличаются простотой наладки, небольшим количеством активных элементов (транзисторов), требуют незначительных производственных затрат. Типовые схемы таких стабилизаторов на транзисторах прп и рпр, пока­ занные на рис. I . 1, были рассмотрены в главе I . При анализе работы стабилизатора такого типа [7, 8, 9] установлено, что погрешность стабилизации во многом зависит от способа пита­ ния усилителя сигнала ошибки.

ниями тока (сопротивления) нагрузки, а также пульсациями напряжения основного выпрямителя:

точно большим. Однако получить большой коэффициент усиле­

40

6)

Рис. 11.9

С целью повышения точности стабилизации и уменьшения пульсаций при питании УПТ от основного выпрямителиисполь­ зуют следующие меры: .

а) вводят сигнал управления по возмущению со стороны сети;

41

б)' напряжение питания УПТ дополнительно фильтруют маломощным R-C фильтром.

Пример такого стабилизатора показан на рис. II.9, б. По-' скольку он имеет низкое выходное напряжение, то питание опор­ ного стабилитрона Д814А осуществляется от отдельного выпря­ мителя В2 и вспомогательного параметрического стабилизатора на стабилитроне Д814Г.

Регулирующая связь по возмущению создается при помощи резистора R3. Сопротивление R3 подбирается с таким расчетом, чтобы потенциал коллектора Т1 практически не зависел от на­ пряжения основного выпрямителя. Для этого необходимо, чтобы

тике за.счет связи по возмущению удается понизить погреш­ ность в 3—4 раза.

Для ослабления пульсаций питания каскада УПТ служит фильтр /?4 — С4 . Поскольку выходной сигнал УПТ при этом определяется исключительно сигналом ошибки (по переменному току), то коэффициент фильтрации стабилизатора за счет дей­ ствия главной петли обратной связи также существенно возра­ стает.

В стабилизаторе с питанием УПТ повышенным напряжением

падение напряжения лишь на первичной обмотке силового транс­

Более выгодным оказывается подключение выпрямителя Вч не на выход основного выпрямителя, а на выход стабилизатора (показано на рисунке пунктиром). Тогда изменение напряжения

42

питания УПТ определяется такой же формулой, как и для схемы рис. 11.10, а, но коэффициент трансформации Ш?- оказывается

значительно меньшим.

Наиболее хорошие результаты дает питание УПТ от доба­

щений на усилитель сигнала ошибки практически исключается. Такие схемы питания однокаскадного УПТ используются

чаще всего.

Стабилизатор с динамической нагрузкой У П Т и схемой электронной защиты от перегрузок

Когда использование вспомогательных выпрямителей и па­ раметрических стабилизаторов для питания УПТ нежелательно, целесообразно применять каскад УПТ с динамической нагруз­ кой, позволяющей получить достаточно высокую точность ста­ билизации, и вместе с тем экономичный (рис. 11.12). Кроме того, этот каскад создает благоприятные условия работы схемы электронной защиты стабилизатора от перегрузок.

т ) делитель на резисторах Rg— -Rl0, создающий напряжение смещения на эмиттере транзистора Т7, пропорциональное напря­ жению на выходе.

При нормальном режиме стабилизатора за счет запирающего напряжения смещения на' эмиттере транзистор Г7 полностью закрыт и не влияет на работу усилителя сигнала ошибки. При повышении тока нагрузки сверх допустимого значения напряже­

44

потенциалов в промежутке эмиттер — база Т7, и процесс отпирания последнего происходит лавинообразно.

В конечном итоге транзисторы Т3, 74 , Тъ, Тй запираются почти полностью, напряжение и ток на выходе снижаются довесьма небольшого значения.

Рис. II. 12

Внешняя характеристика стабилизатора с электронной защи­ той показана на рис. 11.12,6. Точка А отвечает началу сраба­ тывания схемы защиты, а точка Б — окончанию процесса сра­ батывания. Переход от состояния А к состоянию Б, вследствие лавинообразного характера процесса отпирания Т7, протекает весьма быстро (порядка единиц миллисекунд и менее).

45-

Рассмотренная» схема защиты обладает свойством самовоз­ врата, т.е. восстанавливает нормальное выходное напряжение после устранения нагрузки. Для этой цели служит сопротивле­ ние / ? 7 ~ (0,5-М) • 103 Ом, которое обеспечивает подачу запи­ рающего напряжения смещения на эмиттер Т3. Недостатком схем электронной защиты является необходимость тщательной индивидуальной настройки в связи с тем, что все детали схемы, особенно транзисторы, имеют разброс параметров.

Стабилизаторы с двухкаскадным УПТ

В стабилизаторах с высокой точностью работы используют двухкаскадные усилители сигнала ошибки. Если предъявляются повышенные требования к временному и температурному дрейфу выходного напряжения, то первый каскад выполняют в виде эмиттерно-связанного или дифференциального, питаемого вы­ ходным стабилизированным напряжением, а также используют прецизионные опорные стабилитроны типов Д818, КС196. В ста­ билизаторах, показанных на рис. П. 13, второй каскад усиления выполнен по схеме с динамической нагрузкой и включен непос­ редственно к выходу основного выпрямителя. Необходимо отме­ тить, что напряжение смещения на эмиттере транзистора Т3 должно быть больше опорного. Поэтому используется либо два стабилитрона (схема рис. 11.13, а), либо один, но с напряже­ нием стабилизации на 3—5 В большим, чем напряжение опор­ ного стабилитрона (рис. 11.13,б).

Большей частью при использовании двухкаскадных УПТ, если ток нагрузки не превышает 1—2 А, удается уменьшить число согласующих каскадов до одного. Для этого необходимо, чтобы второй каскад УПТ имел сравнительно небольшое вы­ ходное сопротивление и мог отдать ток, равный току базы со­ гласующего транзистора Т5. Последнему требованию удовлетво­ ряет каскад с динамической нагрузкой. Чтобы исключить само­ возбуждение в первом каскаде УПТ, введена местная обратная связь, снижающая усиление на высоких частотах (конденса­ тор С3).

В стабилизаторе по схеме рис. 11.13,6 применена электрон­ ная защита от перегрузок при помощи тиристора. В схему за­

чения транзистор Г7 переходит в открытое состояние, отпирается транзистор 7*8 и скачком возрастает напряжение на резисторе i?i2, поступающее на управляющий электрод тиристора.

Последний практически мгновенно переходит в открытое со­ стояние, вследствие чего запираются согласующий Г5 и ис­ полнительный Ts транзисторы. Высокая четкость срабатывания

47

обеспечивается как за счет использования высокочувствитель­ ного двухкаскадного усилителя сигнала перегрузки, так и за счет того, что тиристор остается в открытом состоянии и после того, как уменьшается падение напряжения на .Rio, вследствие срабатывания схемы защиты. Для возврата в нормальный ре-

Рис. 11.13

жим, после устранения причин перегрузки, кнопкой К разры­ вают цепь катода тиристора, который вновь переходит в закры­ тое состояние.

В ряде случаев представляют интерес схемы стабилизаторов с двухкаскадным УПТ на транзисторах противоположного типа

усилительный каскад по схеме ОЭ на транзисторе Г2 . С целью сохранения отрицательной обратной связи в сравнивающем уст­ ройстве изменено включение стабилитрона.

Таким образом, по числу транзисторов и прочих деталей схема отвечает простейшему стабилизатору с однокаскадным УПТ, но отличается от последнего рядом преимуществ:

48

<5)

Рис. 11.14

При снижении выходного напряжения (в результате пере­ грузки) до меньшего значения, чем напряжение на стабилитроне, последний выходит из режима стабилизации и переходит на участок вольт-амперной характеристики, где его сопротивление весьма велико. В цепи эмиттера Ту остается сопротивление R3, обусловливающее очень глубокую обратную связь по току. Для достижения эффекта защиты выбирают /?4 <^?з, так чтобы уси­

переходит в триггерный режим, в одном из устойчивых состояний

' 4 9