Глава 16 стабилизаторы напряжения и тока

Любое радиоэлектронное устройство содержит стабилизи­рованный источник питания, от которого зависят характеристики аппаратуры. Стабилизаторы выполняют на различные напряже­ния — от сотен милливольт до сотен вольт. Большой диапазон пере­крывают стабилизаторы и по току. Требования, предъявляемые -к стабилизаторам, зависят от условий работы аппаратуры. Если стабилизатор используется в качестве эталона напряжения, то он должен быть стабильным прежде всего в заданном диапазоне тем­ператур. При этом он, как правило, работает при малых выходных токах. Стабилизаторы, рассчитанные на большие выходные токи, должны поддерживать выходные напряжения в заданных пределах. Эти пределы могут быть достаточно большими.

Различают три основные группы стабилизаторов: параметриче­ские компенсационные и ключевые. В параметрических стабилиза­торах используется элемент иди схема с резко нелинейной зависи­мостью напряжения от тока, например стабилитрон. Схема включе­ния стабилитрона выбирается такой, чтобы при колебаниях входно­го напряжения выходное напряжение практически не менялось. В этих случаях стабилитрон следует питать через генератор тока — стабилизатор тока. Параметрические стабилизаторы не позволяют регулировать выходное напряжение и не обеспечивают больших то­ков нагрузки. Они обычно используются в качестве источника опор­ного напряжения в более мощных компенсационных стабилизато­рах В компенсационных стабилизаторах осуществляется сравнение выходного напряжения с опорным. В зависимости от разности на­пряжений (и ее знака) автоматически включается балансирующий (регулирующий) элемент, который отрабатывает эту разность. Для точного отслеживания выходного напряжения разность подается на усилитель постоянного тока, который управляет регулирующим эле­ментом. По способу включения регулирующего элемента стабили­заторы делятся на последовательные и параллельные. В побледо-вательном стабилизаторе регулирующий элемент включается после­довательно с нагрузкой, а в параллельном — параллельно нагрузке. Последовательные стабилизаторы делают на большие токи, а парал­лельные нашли применение в схемах с большим выходным напря­жением

Основным параметром стабилизаторов является коэффициент стабилизации. Этот параметр зависят от коэффициента усиления усилителя постоянного тока. Применение интегральных ОУ позво­ляет значительно повысить коэффициент стабилизации, снизить температурный дрейф выходного напряжения, доведя его до зна­чения, определяемого нестабильностью выходного делителя и опор­ного стабилитрона. Интегральные микросхемы позволили также значительно сократить габариты стабилизаторов. Микросхемные стабилизаторы серии К275 перекрывают широкий диапазон по на­пряжению от 1 до 25 В при выходном токе до 50 мА. В некоторых случаях достаточно включить на выходе мощный транзистор, чтобы построить стабилизатор напряжения с удовлетворительными пара­метрами. Применение стабилизаторов на интегральных микросхе­мах позволяет создать источники питания для небольших узлов и приборов. В этом случае значительно уменьшается паразитная связь между узлами прибора и снижаются требования к первично­му выпрямителю.

Важным свойством стабилизаторов напряжения является спо­собность переходить в режим самозащиты при перегрузках и корот­ких замыканиях на выходе. Почти все схемы защиты управляются включенным в цепь нагрузки резистором с малым сопротивлением. Ток нагрузки создает падение напряжения на этом сопротивлении, которое включает защитную схему. Схема защиты может работать в двух режимах- с автоматическим включением выходного напря­жения стабилизатора после устранения короткого замыкания и с блокировкой, когда для восстановления выходного напряжения тре­буются внешние сигналы.

Включение корректирующих элементов ОУ, которые применя­ются в приведенных ниже схемах, показано в гл. 1.