Глава 17 преобразователи напряжения

Преобразователи напряжения служат для преобразования постоянного напряжения в переменное или в постоянное напряжение другого уровня. Преобразователи находят применение в различных электронных приборах с питанием от аккумуляторов и батарей. Их могут применять в устройствах, заменяя несколько стабилизирован­ных источников одним преобразователем.

Преобразователи переменного напряжения используют для по­лучения высоковольтных источников питания. В этих преобразова­телях осуществляется умножение переменного напряжения в не­сколько раз.

Существуют трансформаторные и резистивно-конденсаторные преобразователи. В основу преобразователя положен генератор, собранный по схеме симметричного мультивибратора или блокинг-генератора. Наибольшее распространение получила трансформатор­ная схема преобразователя. Преобразователи, собранные по такой схеме, обеспечивают мощность до 500 Вт. Резистивно-конденсатор­ные преобразователи являются маломощными (менее 10 Вт). В трансформаторных преобразователях транзисторы генератора мо­гут быть включены по схеме с ОБ, с ОЭ и с ОК. Чаще всего при­меняется схема с ОЭ. Эта схема позволяет получить большой КПД при малых напряжениях входного источника питания. Схема с ОК нашла применение в тех случаях, когда требуется установка тран­зисторов на общий радиатор.

При определении основных параметров преобразователей необ­ходимо знать ток и мощность нагрузки. Эти два параметра позволя­ют определить входное напряжение преобразователя и коллектор­ный ток переключающих транзисторов. Входное напряжение долж­но быть меньше половины максимально допустимого напряжения на транзисторах. Коллекторный ток открытого транзистора нарастает во времени вследствие изменения намагничивающего тока трансформатора. Время, в течение которого транзистор находится в от­крытом состоянии, определяется неравенством Iк<h_21эI_Б. Если сердечник трансформатора имеет прямоугольную петлю гистерезиса с максимальной индукциейВ_н (гаусс) и сечением 5 (см²), то пре­образователь с питанием от напряжения £ и с числом витков кол­лекторной обмоткиW будет иметь частотуf=E/4WsB_H10⁸ (Гц).

Включение корректирующих элементов в ОУ можно найти в гл. 1.

1. Выпрямительные мосты

Выпрямительные мосты на интегральных микросхемах. Схемы выпрямительных мостов приведены на рис. 17.1. Обратный ток диодов равен 100 мкА. Среднее прямое напряжение при макси­мальном токе составляет 1,2 В. Максимально допустимое импульс­ное обратное напряжение равно 50 В. Средний прямой ток равен 500 мА.

Рис. 17.1

Выпрямительный мост.Выпрямитель на большие напряжения требует включения группы последовательно соединенных диодов (рис. 17.2, а), а при больших токах — группы параллельно соеди­ненных диодов (рис. 17.2,б). Последовательное включение требует учета обратного сопротивления диодов. Разброс обратных сопро­тивлений диодов ведет к неравномерному распределению обратного напряжения между ними. Для нормализации обратных сопротивле­ний включают параллельные резисторы: для германиевых — 50 кОм, для кремниевых — 200 кОм. При параллельном включении диодов ток протекает в основном через диод с меньшим прямым сопро­тивлением. Для выравнивания на­грузок диодов необходимо вклю­чать последовательно с диодом добавочное сопротивление.

Рис. 17.2

Рис. 17.3

Выпрямитель напряжения.От источника переменного напряже­ния (рис. 17.3) можно получить три источника с постоянным на­пряжением. Напряжение-f-8 В образуется при двухполупериод-ном выпрямлении. Источник на­пряжения + 16 В образуется при удвоении переменного напряже­ния. Для получения напряжения — 8 В применена схема удвоения, в которой конденсаторС4 заря­жается от одной полуволны. Он не перезаряжается, как это проис­ходит в схеме удвоения.

Стабилизированный выпрямитель.Двухполупериодный выпря­митель (рис. 17.4) собран на диодахVD1 иVD2 и конденсаторахС1 иС2. Через диоды конденсаторы заряжаются до напряжения 60 В. Выходное напряжение формируется в результате открывания транзисторовVT1 иVT2 отрицательными импульсами, которые по­ступают с обмотки трансформатора. Отрицательные полуволны ог­раничиваются стабилитроном на уровне 40 В. Через транзисторы протекает ток почти прямоугольной формы. Выходной ток выпрями­теля 300 мА.