8.4.Пример импульсного стабилизатора

с управляющей микросхемой К142ЕП1

В ранних разработках источников вторичного электропитания широко применялись интегральные микросхемы управления импульсными стабилизаторами серии К142ЕП1. Микросхема обеспечивает работу импульсного стабилизатора в режиме ШИМ.

На рис. 23 дана схема импульсного стабилизатора понижающего типа с микросхемой типа К142ЕП1, элементы микросхемы ограничены штриховой линией.

Рассмотрим назначение основных элементов интегральной микросхемы.

Источник опорного напряжения содержит параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне VD1 и резисторе R1, и эмиттерный повторитель на транзисторе VT1. Напряжение стабилитрона VD1 подается на вход эмиттерного повторителя, опорное напряжение снимается с резистора R3 (вывод 9), включенного в цепь эмиттера транзистора VT1. Диод VD2, включенный в цепь эмиттера транзистора VT1 последовательно с резисторами R2, R3, является термокомпенсирующим элементом.

Дифференциальный усилитель постоянного тока выполнен на транзисторах VT10, VT12, резисторе R11. Его коллекторной нагрузкой является генератор тока, выполненный на транзисторах VT9, VT11. Генератор тока имеет большое динамическое сопротивление, благодаря чему коэффициент усиления каскада по напряжению достаточно высок. На один вход усилителя (вывод 12) подается напряжение с внешнего сравнивающего делителя, на другой (вывод 13) опорное напряжение с резистора R3 микросхемы.

Рисунок 23. ИСН с ИМС К142ЕП1

Сигнал с выхода дифференциального усилителя поступает на вход эмиттерного повторителя (VT8, R9). Широтно-импульсный модулятор содержит триггер Шмитта (VT5, VT6, R5—R8) и диодный мост (VD3—VD6), на вход которого поступает внешний пилообразный сигнал. Напряжение пилы выделяется на резисторе R10, складывается с выходным напряжением усилителя постоянного тока и поступает на вход эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе VT7. На входе триггера, резисторе R9, напряжение равно сумме выходного напряжения усилителя и напряжения пилообразного синхронизирующего сигнала. Транзистор VT5 триггера Шмитта через промежуточный усилитель VT4 управляет составным транзистором VT3, VT2. Кроме микросхемы К142ЕП1 стабилизатор содержит: регули­рующий транзистор VT13; фильтр VD7, L, Сн; сравнивающий делитель R16, R17, R18 и параметрический стабилизатор, выполненный на транзисторе VT14 для питания микросхемы. Рассмотрим работу схемы в режиме ШИМ. На вход диодного моста VD3—VD6 микросхемы подается внешний пилообразный сигнал, который суммируется с выходным напряжением дифференциального усилителя Uсм₁ и поступает на вход триггера (напряжение Un₉).

Переключение транзисторов микросхемы и регулирующего транзистора VT13 осуществляется внешним пилообразным сигналом. На рис. 7 изображены графики, поясняющие работу стабилизатора в режиме ШИМ.

В интервале времени 0—t₁ суммарное напряжение на входе триггера не достигло его верхнего порога срабатывания. В этом интервале транзисторы VT2—VT5 микросхемы и регулирующий транзистор VT13 открыты. Напряжение на входе LC-фильтра u_vd7 равно входному напряжению стабилизатора Uвх₁.

В момент t₁ напряжение u_r9 достигло верхнего порога срабатывания триггера Uверх пор - транзистор VT6 открывается, а транзисторы VT2—VT5 и VT13 запираются. В интервале времени t₁—t₂ напряжение на входе фильтра u_vd7 равно нулю. В интервале t₂ - t₃ вновь открыт регулирующий транзистор и напряжение на входе фильтра максимально и равно Uвх₁ . Следовательно, триггер и регулирующий транзистор непрерывно переключаются в результате внешнего пилообразного сигнала.

Предположим, напряжение на входе стабилизатора уменьшилось до значения Uвх₂. Это привело в первый момент к уменьшению напряжения на выходе, уменьшилось напряжение на резисторе R18 и базовый и коллекторный токи транзистора VT12 микросхемы. Напряжение на выходе дифференциального усилителя и соответственно напряжение смещения на входе триггера стало равным Ucм₂. Смещение пилообразного сигнала на входе триггера привело к увеличению относительной длительности импульсов транзисторов VT2—VT5 микросхемы и регулирующего транзистора VT13. Как видно из рис. 7, длительность импульса на входе фильтра увеличилась (Uф по сравнению с Uф´ ), и среднее значение выходного напряжения возвратилось к своему первоначальному значению с определенной степенью точности.