53. Двухполярные псн на основе оу.

Для питания ОУ и устройств на них применяются, как правило, двухполярное напряжение. Для его получения могут использоваться 2 одинаковых ПСН, построенных по рассмотренной схеме:

Для такого сдвоенного ПСН необходимы потенциально развязанные обмотки трансформатора и 2 выпрямительных моста, т.е. аппаратурные затраты достаточно велики. Несколько снизить их позволяет построение второго ПСН по схеме стабилизации минусовой шины питания.

В таком ПСН стабилизация напряжений положительной и отрицательной полярностей осуществляется независимо, т.к. при снижении одного из напряжений второе остается неизменным. Такое регулирование имеет недостаток: в этом случае общая шина перестает быть средней точкой выходного напряжения, т.е. половиной общего суммарного выходного напряжения. От такого недостатка избавлены ПСН, построенные по схеме «ведущей – ведомой». Такая схема имеет меньшие аппаратурные затраты и позволяет одним переменным резистором регулировать одновременно обе полярности выходного напряжения.

Эта схема отличается от предыдущей тем, что у нижнего по схеме ведомого ПСН отсутствует ИОН, а делитель в цепи инвертирующего входа состоит из двух одинаковых по величине резисторов, включенных на полное выходное напряжение. В номинальном режиме потенциал средней точки делителя R7 – R8 будет равен потенциалу общей шины, т.е. 0. Т. о., U_ДИФ2 = U₀₂ = 0. При уменьшении отрицательного U_ВЫХ2 потенциал инвертирующего входа DA2 становится положительным. Это напряжение усиливается и инвертируется, поэтому U_ВЫХ DA2 становится более отрицательным; токи базы, коллектора, эмиттера увеличиваются, U_КЭ VD2 падает, а U_ВЫХ увеличивается до номинального значения.

При уменьшении положительного U_ВЫХ1 из-за внешних факторов или за счет регулировки резистором R4 потенциал средней точки делителя R7 – R8 становится отрицательным. Это напряжение усиливается и инвертируется ОУ DA2. его выходное напряжение становится более отрицательным. В результате U_БЭ2 падает, его токи базы, коллектора, эмиттера уменьшаются, а U_КЭ2 возрастает до тех пор, пока потенциал средней точки делителя R7 – R8 не станет равным 0. это произойдет при U_ВЫХ1 = U_ВЫХ2.

54. Защита псн на основе оу от перегрузок по току и кз в нагрузке.

Перегрузки по току в полупроводниковых ПСН возникают при недопустимом снижении сопротивления нагрузки и при КЗ выхода стабилизатора. При этом ток через РЭ увеличивается до недопустимой величины и он выход из строя. Впоследствии из строя могут выйти ОУ, выпрямитель, трансформатор. Для предотвращения выхода из строя элементов стабилизатора в его схему вводится защита по току. Структурная схема защиты имеет вид:

На схеме:

• RS1 – шунт (датчик тока);

• УПТ – усилитель постоянного тока;

• ИУ – исполнительное устройство;

Работа защиты осуществляется следующим образом: в номинальном режиме работы стабилизатора через сопротивление нагрузки и шунт RS1 протекает ток I_Hном, не превышающий величины тока защиты I_З (установлен).

В УПТ ток через RS1 или пропорциональные ему падения напряжения на RS1 сравниваются с величиной U_З или I_З и превышение тока через RS1 над I_З вызывает появление сигнала на выходе УПТ и срабатывание ИУ, которое либо разрывает цепь нагрузки, выключая РЭ, либо подзапирает регулирующий транзистор. Т.о., защита может осуществляться двумя способами: 1. полное обесточивание нагрузки, т.е. отсечка тока нагрузки; 2. ограничение тока нагрузки на определенном уровне.

В качестве элементов защиты, как правило, используются полупроводниковые элементы и иногда электромагнитные реле.

Схема стабилизатора с защитой по второму способу имеет вид:

Защита с ограничением тока основана на форме входной характеристики кремниевого транзистора, имеющей вид:

Точка перегиба входной характеристики U_ПОР (пороговое) характеризует напряжение между базой и эмиттером, выше которого наблюдается быстрый рост тока базы, поэтому при превышении током I_H значение I_З = U_ПОР / RS1, I_Б начинает резко увеличиваться, VD2 входит в насыщение, при котором U_КЭ2 приблизительно = 0, и шунтирует эмиттерный переход VT1 в запирающем направлении, поэтому I_Э VT1 не может превышать заданной величины I_З. В качестве VT2 необходимо выбирать кремниевый транзистор с частотными свойствами не хуже, чем у VT1. элементы RS1 и VT2 могут быть включены в общую шину питания.

Полное запирание РЭ по первому способу защиты можно осуществить, если базу VT1 подключить к общей шине стабилизатора через очень малое сопротивление. При этом в качестве элемента защиты можно использовать тиристор VS1 (транзисторный триггер). Схема будет иметь вид, изображенный пунктиром.