Литература

1.Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. для вузов/В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев.-3-е изд., перераб. и доп.-М.:Высш. шк.,2004.-790с.:ил.

2.Миловзоров, О.В. Электроника: Учебник для вузов/О.В.Миловзоров, И.Г.Панков. М.:Высш.шк.,2004.-288с.:ил.

3.Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов/ Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин, А.И.Гуров; Под ред. О.П.Глудкина.-М.:Горячая Линия-Телеком, 2000.-768с.:ил.

4.Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник-2-е изд.,стереотип.-/А.А.Зайцев, А.И.Миркин, В.В.Мокряков и др.:Под ред. А.В. Голоме-дова. -М.:Радио и связь, КУбК-а 1994. -384с.:ил.

5.Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник -2-е изд.,стереотип.- А.А.Зайцев, А.И.Миркин, В.В.Мокряков и др. :Под ред. А.В.Голомедова. -М.:Радио и связь, КУбК-а 1994. -640с.:ил.

6.Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры. -Справочник.-/В.И.Галкин, А.Л.Булычев, П.М.Лямин.-Мн.:Беларусь, 1994.-347с.

7.Резисторы:(справочник)/Ю.Н.Андреев, А.И.Антонян, Д.М.Иванов и др.;Под ред. И.И.Четверткова.-М.:Энергоиздат, 1981.-352с.,ил.

8.Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник /В.П.Берзан, Б.Ю.Геликман, М.Н.Гураевский и др.; Под ред.Г.С.Кучинского.-М. :Энергоатомиздат, 1987.-656с.:ил.

Контрольные вопросы

1. Какие требования предъявляются к сетевым блокам питания?

2. Чем принципиально отличаются блоки питания импульсного и непрерывного действия?

3. Почему в сетевых блоках питания чаще всего применяют двухполупериодные выпрямители, а не однополупериодные?

4. От чего зависит уровень пульсаций выпрямленного напряжения? Как при заданной нагрузке его уменьшить?

5. Какие функции выполняет стабилизатор напряжения?

6. Чем принципиально отличаются параметрические и компенсационные стабилизаторы напряжения?

7. Перечислить основные параметры стабилизаторов напряжения.

8. Почему стабилизаторы последовательного типа необходимо защищать от перегрузок по току, а параллельные стабилизаторы такой защиты не требуют?

9. С какой целью регулирующий транзистор выполняют по схеме Дарлингтона?

10. От чего зависит мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором стабилизатора?

11. На каком из транзисторов составного регулирующего элемента рассеивается меньшая мощность?

12. Объяснить работу схемы защиты от перегрузок по току.

13. С какой целью схему ИСН шунтируют диодом?

14. От чего зависит R_вых каналов блока питания?

15. Зачем в схеме датчика ОС к потенциометру R6 подключают еще два дополнительных резистора (R5,R7)?

16. Влияет ли положение движка датчика ОС на К_ст?

Приложение 1. Интегральные стабилизаторы напряжения непрерывного действия серии к142ен

Полупроводниковые ИСН серии К142ЕН представляют собой стабилизаторы компенсационного типа, выполненные по интегральной технологии, имеющие схему защиты от токовых перегрузок при коротком замыкании выходных зажимов схемы. Для регулирования выходного напряжения в этих стабилизаторах применяется выносной делитель.

Такое построение схемы позволяет расширить диапазон выходных регулируемых напряжений. Несмотря на то, что делитель с большим коэффициентом деления уменьшает коэффициент стабилизации, в ИСН предусмотрен запас по коэффициенту усиления, что дает возможность сохранить широким диапазон регулирования.

Стабилизаторы постоянного напряжения К142ЕН1,2 имеют следующие технические характеристики:

1. Кст=40…200;

2. Rвых=0,1…0,2; 1Ом(для стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением);

3. Коэффициент нестабильности по напряжению К_нU,[%/B]: К_нU=0,05…0,3;

4. Коэффициент нестабильности по току К_нI,[%]: К_нI=0,2…0,5%; 2,3%(для стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением);

5. Максимальный ток нагрузки I_нmax[A]: I_нmax=0,15А (Pрас≤0,55Вт);

6. Входное напряжение: 9…40В.

Состав микросхемы

Микросхема ИСН содержит следующие узлы:

1. Источник опорного напряжения. Этот источник включает в себя:

• параметрический стабилизатор (VD1,VT1);

• эмиттерный повторитель (VT2), уменьшающий нагрузку на источник опорного напряжения;

• Резистивный делитель (R1,R2), служащий для снижения выходного напряжения , подаваемого на базу VT3 до уровня 2…2,5В;

• Термокомпенсирующий диод VD2.

2. Усилитель сигнала ошибки (Управляющий элемент), представляющий собой дифференциальный усилитель постоянного тока на транзисторах VT3,VT5 с динамической нагрузкой на полевом транзисторе VT4.

3. Регулирующий элемент на составном транзисторе VT6,VT8.

4. Схему защиты стабилизатора от перегрузок по току (VT9,R5,R7,R8).

5. Схему дистанционного включения стабилизатора (VT7,VD3,R4).

Для повышения устойчивости работы схемы включают конденсатор С1, уменьшающий коэффициент усиления дифференциального усилителя на высоких частотах.

Конденсатор С2 уменьшает пульсацию выходного напряжения при импульсном характере тока нагрузки.

Принцип действия ИСН

Допустим, что при подаче входного напряжения U_вх на выходе стабилизатора появилось напряжение U_вых, абсолютная величина которого задана положением движка резистора R6. Это заданное выходное напряжение U_вых при неизменной нагрузке будет изменяться значительно меньше, чем U_вх. Покажем это.

Предположим, что по каким-то причинам Uвх увеличилось (например, увеличилось напряжение сети). Поскольку регулирующий элемент стабилизатора гальванически связан с входным напряжением, то случайное увеличение входного напряжения сразу передается на выход схемы, где напряжение также начнет увеличиваться. Через делитель R6 приращение выходного напряжения поступит в цепь базы транзистора VT5. Напряжение на эмиттерах VT3, VT5 постоянно и равно E_оп-U_бэ, поэтому увеличение напряжения на базе VT5 приведет к увеличению тока базы и коллектора транзистора VT5. А это, в свою очередь, вызовет значительное уменьшение потенциала коллектора, поскольку роль коллекторной нагрузки усилителя выполняет большое (сотни кОм) дифференциальное сопротивление полевого транзистора VT4. Таким образом, в результате действия отрицательной обратной связи составной регулирующий транзистор VT6, VT8 будет запираться и тем самым препятствовать самопроизвольному увеличению заданного выходного напряжения стабилизатора.

При уменьшении выходного напряжения U_вых с выхода усилителя на базу VT6 поступит наоборот большее напряжение, которое приоткроет регулирующий транзистор и скомпенсирует это уменьшение.

Аналогично протекает процесс регулирования и при изменении нагрузки. Так, например, при увеличении тока нагрузки выходное напряжение стабилизатора уменьшается из-за увеличения потерь напряжения на его выходном сопротивлении. Но это уменьшение будет незначительным, так как в результате действия отрицательной обратной связи составной регулирующий транзистор оказывается более открытым. При уменьшении нагрузки регулирующий транзистор, наоборот, запирается.

Регулирование выходного напряжения

ИСН обладает широким диапазоном регулирования выходного напряжения. Регулирование производится резистором R6.

Принимая во внимание высокий коэффициент усиления усилителя, можно записать:

,

где E_оп- опорное напряжение (U_R3);

К_д- коэффициент передачи датчика:

, где ;

;

U_бэ- падение напряжения между базой и эмиттером в транзисторе VT5;

U_бэ0- падение напряжения между базой и эмиттером в транзисторе VT5 в нормальном активном режиме;

U_кэ8- падение напряжения между коллектором и эмиттером полностью открытого транзистора VT8;

Таким образом, изменяя К_д от 1 до 0, можно корректировать выходное напряжение стабилизатора.

Минимальное выходное напряжение будет иметь место в нормальном активном режиме работы усилителя и регулирующего элемента, если движок резистора R6 переместить в крайнее верхнее положение, что соответствует К_д=1:

.

Следует заметить, что при минимальном выходном напряжении коэффициент стабилизации схемы максимален.

Если R9 исключить из схемы, а движок резистора R6 переместить в крайнее нижнее положение, что соответствует К_д=0, то на выходе стабилизатора формируется максимальное напряжение. В этом случае транзистор VT5 закрыт (U_бэ5<0), а VT6, VT8 полностью открыты:

.

При закрытом транзисторе VT5 отрицательная обратная связь в схеме разрывается и стабилизация напряжения прекращается.