3.16 Імс безпосереднього перетворення змінної напруги у постійну
Для простих малопотужних пристроїв розроблені однокристальні ІМС живлення, які перетворюють змінну напругу в постійну виконуючи одночасно її стабілізацію. Називають такі перетворювачі AC-DC конверторами (AC-DC – змінна напруга – постійна напруга). Приклади таких мікросхем: HV-2405Е, 1156ЕН1, ..., 1156ЕН4, 142ЕН24, 142ЕН25, 142ЕН26, 1182ЕМ1, 1182ЕМ2, 1182ЕМ3 (в останній ІМС вихідний струм дорівнює 1,5 А) [12].
ІМС типу AC-DC складається з двох головних частин. Перша з них – це ключовий елемент, за допомогою якого виконується заряд електролітичного конденсатора великої ємності від джерела змінної напруги, а друга являє собою стабілізатор напруги, вхідною напругою для якого є напруга конденсатора. Сказане пояснюється за допомогою рисунка 3.28. Заряджається конденсатор на протязі інтервалів часу t1 – t2, t3 – t4, t5 – t6, а розряджається на часових відрізках t2 – t3, t4 – t5, t6 ... . Джерелом вхідної напруги може бути мережа змінного струму у 220 В [12].
Рисунок 3.28 – Часові діаграми пояснення роботи AC-DC конвертора
Спрощена схема увімкнення перетворювача наведена на рисунку 3.29. Конденсатори Свх та Сн є елементами фільтрів, а конденсатор С виконує функцію накопичування електричної енергії.
Рисунок 3.29 – Спрощена схема увімкнення AC-DC конвертора
Вхідна напруга для типової мікросхеми може змінюватися у діапазоні 20...260 В. Вихідна напруга встановлюється зовнішніми елементами у діапазоні 10...70 в. Частота вхідної мережі 50...400 Гц [12].
3.17 Напрямки розвитку компенсаційних стабілізаторів напруги
Компенсаційні стабілізатори знаходять надзвичайно широке використання у електронній апаратурі тому актуальним залишається питання покращання їх технічних, економічних і експлуатаційних показників. Основними напрямками удосконалення стабілізаторів є [1, 3, 4, 6, 11, 12]:
– збільшення вихідного струму до десятків ампер;
– збільшення вихідної напруги до сотень вольт;
– зменшення падіння напруги на переході колектор-емітер регулюючого транзистора. Роботи в цьому напрямку призвели до появи стабілізаторів типу LOW-DROP (МПН-стабілізатори, МПН – мале падіння напруги). Це дозволяє підвищувати ККД стабілізаторів. Їх використання для стабілізації напруги низьковольтних джерел живлення (акумулятори, батарейки) дозволяє повніше вичерпати енергетичні ресурси джерела. Розроблено стабілізатори з транзисторами p-n-p структури та польовими транзисторами з малим опором каналу. Падіння напруги у них доведено відповідно до 0,6 В і 0,2 В;
– підвищення коефіцієнта корисної дії стабілізаторів за рахунок того, що його власний робочий струм протікає через навантаження;
– розробка стабілізаторів типу AC-DC (змінна напруга – постійна напруга) без використання трансформатора та випрямляча.
3.18 Запитання тестового контролю
1. Якими характеристиками однокаскадний параметричний стабілізатор поступається двокаскадному (вихідні елементи каскадів однакові)?
вихідним струмом; вихідною потужністю; коефіцієнтом згладжування пульсацій; вихідним опором; температурною стабільністю напруги.
2. Характеристика навантаження стабілізатора є залежністю між:
вихідною напругою та вихідним опором; вихідною напругою та вхідним струмом; вихідним струмом та вхідною напругою; вихідною напругою та струмом навантаження; постійною складовою та рівнем пульсацій напруги навантаження.
3. Між однофазним випрямлячем та параметричним стабілізатором вмикають С-фільтр для:
збільшення коефіцієнта стабілізації; захисту діодів випрямляча від перенавантаження; зменшення вихідного опору стабілізатора для постійної складової; виключення ситуації, коли вхідна напруга стає меншою від напруги пробою стабілітрона; підвищення коефіцієнта корисної дії ланки випрямляч-стабілізатор.
4. Для чого вмикають С-фільтр між однофазним випрямлячем та компенсаційним стабілізатором?
збільшення коефіцієнта стабілізації; захисту діодів випрямляча від перенавантаження; зменшення вихідного опору стабілізатора для постійної складової; виключення ситуації насичення регулюючого транзистора стабілізатора; підвищення коефіцієнта корисної дії ланки випрямляч-стабілізатор.
5. На покращання якого параметра не впливає використання в компенсаційному стабілізаторі складеного транзистора?
температурної стабільності; вихідної потужності; коефіцієнта підсилення струму регулюючим елементом; вихідного опору регулюючого елемента.
6. При виборі регулюючого транзистора компенсаційного стабілізатора не враховують:
потужність, яку може він розсіювати; максимальний струм переходу колектор-емітер; коефіцієнт підсилення струму; опір переходу колектор-емітер; максимальну напругу переходу колектор-емітер.
7. Яку з мікросхем використовують в стабілізаторах, розрахованих на можливість регулювання вихідної напруги?
КР142ЕН8В; КР142ЕН6; КР142ЕН9А(Б,В); КР142ЕН5А(Б); КР142ЕН8А(Б).
8. Відмітьте помилкове твердження: "Напрямками вдосконалення компенсаційних стабілізаторів напруги є"
зменшення напруги насичення переходу колектор-емітер регулюючого транзистора; збільшення вихідної напруги стабілізатора до сотень вольт; збільшення вихідного струму до десятків ампер; розробка стабілізаторів типу AC-DC (змінна напруга – постійна напруга) без використання трансформатора та випрямляча; підвищення коефіцієнта корисної дії переведенням регулюючого транзистора в режими насичення або відсічки.