Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 [ 209 ] 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Все сказанное свидетельствует о том, что диодный стабилизатор не обладает должной гибкостью и с его помощью трудно, а часто невозможно удовлетворить многим техническим заданиям, в которых комбинации величин U2, 1 , Рвых, К могут быть самыми различными.

Простой способ повысить коэффициент стабилизации при прочих равных условиях состоит в использовании каскадных схем (рис. 23-6). Идея таких схем очевидна, поскольку входное напряжение второго каскада стабилизировано первым каскадом [177]. Расчет каскадного стабилизатора осуществляется справа налево , т. е. от выхода к входу. Легко убедиться, что общий коэффициент стабилизации двухкаскадной схемы равен:

1 (1-Hl) 201/?03 /Г)0 00\

[t/2-f/H. aKc№l-f/?02)-f/д.мин(2/?01+/?02)]/-д1Гд2

где для второго каскада положено = 0. Номинальное напряжение стабилитрона Дх составляет:

/д1 = /2+(/ .

; 4 -д. мин) Rf

(23-24)

Например, если в качестве стабилитрона принять стабилитрон типа Д814В, то при /?02 = 175 Ом и / . акс = 16 мА получим 17д1 = 13,5 В. В качестве i?i можно принять стабилитрон типа Д814Д, имеющий r, = 15 Ом. Тогда при бщ = 0,1 и Rqi опт ~ 200 Ом находим К ~ 120 (на порядок больше, чем в простейшей однокаскадной схеме на стабилитроне Д814В). Выходное сопротивление определяется вторым каскадом и остается равным /-дз = 10 Ом.

Диодные стабилизаторы используются главным образом в качестве источников опорного напряжения для более мощных транзисторных стабилизаторов (рис. 23-7, 23-9 и др.) или в качестве источника питания для слаботочных схем, например

цепей смещения. В этих случаях иногда удается обеспечить условие /н. акс

и току / может быть весьма высокой.


Рис. 23-6. Двухкаскадный диодный стабилизатор.

при котором стабильность по напряжению

При / . акс -0. т. е. на холостом ходу, предельный коэффициент стабилизации согласно (23-20) имеет максимальное значение

со макс

(i-eHi)f/2

/д. минд

(23-25а)

Наоборот, при полной нагрузке, когда ?==/ . акс ~0,5 /д. доп [см. выражения (23-16) и рис. 23-3], коэффициент стабилизации согласно (23-20) имеет минимальное значение

2(1-енг)62

(23-256)

Расчеты по формулам (23-25) показывают, что минимальный коэффициент стабилизации не превышает 50 даже у слаботочных



стабилитронов, а у сильноточных он составляет всего 15-40. Максимальный коэффициент стабилизации у слаботочных стабилитронов лежит в пределах 150-750, а у сильноточных достигает 1000-5000.

Температурный и временной дрейф диодных стабилизаторов такой же, как у отдельного стабилитрона (см. § 3-3). В широком диапазоне температур дрейф выходного напряжения может составлять до 10% и больше, что намного превышает нестабильность по входному напряжению и току нагрузки.

В последнее время, особенно в микроэлектронике, получили распространение диодные стабилизаторы, у которых вместо стабилитрона используется кремниевый р-п переход, включенный в прямом направлении (см. рис. -4- 2-21,6). В частности, это

может быть эмиттерный переход транзистора (при этом коллектор обычно соединяют с базой). Такие стабилизаторы на холостом ходу обеспечивают коэффициент стабилизации, равный 15-20 при напряжениях 0,6-0,7 В; выходное сопротивление определяется рабочим током согласно (2-38).

Транзисторные стабилизаторы. Анализ показывает, что однокаскадный параллельный стабилизатор не имеет преимуществ перед диодным, а двухкаскадный уступает по параметрам двухкаскадному последовательному. Поэтому рассмотрим только трех каскадную схему (рис. 23-7).

Сравнивая эту схему со скелетной схемой на рис. 23-2,с, замечаем, что в данном случае опорный элемент представлен стабилитроном Д, сравнивающий элемент - усилителем тока на транзисторах Та, Т И регулирующий элемент - мощным транзистором Т. Соответственно


1 161 Мкг ki I

Рис. 23-7.

+Ео1

Трехкаскадный стабилизатор.

параллельный

(23-26)

где /?вхз=/-бз + (1+Рз)/-эз.

Тогда согласно (23-17) характеристическое сопротивление, а вместе с ним и выходное сопротивление стабилизатора будут равны:

д + бз + (1+Рз) Гэа

(23-27)



Коэффициент стабилизации в оптимальном режиме, свойственном мощным стабилизаторам, согласно (23-21) равен:

Аопт=77--То-- (гб-гь)

\н. макетК1 макс/ \оо

Выходное напряжение практически равно напряжению стабилитрона:

г/2=г/д+г/бзг/д. (23-29)

так как во всех реальных схемах U -Кл-

Токоотводящие резисторы Ro вместе с источниками питания Ео обеспечивают минимальный остаточный ток регулирующего транзистора и позволяют снизить номинальную мощность усилительных транзисторов.

В самом деле, в отсутствие резистора Ro ток транзистора Ti (при максимальной нагрузке) составлял бы:

kiPiPzMa. мин-

При /д. ии = 2 мА и Pi,2,3 = 30 получается Ii ~ 54 А, что, конечно, неприемлемо. При наличии резистора Rgi, сопротивление которого выбрано из условия

/о1 = = /к2-/б1. (23-30)

транзистор Ti находится в нормальном режиме.

Полагая /93 = 1 мА, можно считать Гэз= 25 Ом; тогда при Гд = 10 Ом; = 100 Ом и 1,2,3 = 30 получим из (22-26):

Лвых = 0,028-[-0,004 = 0,032 Ом.

Как видим, определяющую роль в значении 7?вых играет слагаемое, содержащее Гдз. Для того чтобы оба слагаемых были равноценными, нужно увеличить -ок /з примерно на порядок, т. е, до максимального значения, свойственного маломощнымтранзисторам. В этом случае можно получить /?вых < 0,01 Ом, т. е. на 2-3 порядка меньше, чем в диодном стабилизаторе.

При использовании мощных транзисторов ток нагрузки может доходить до нескольких ампер, а при параллельном соединении транзисторов - до 10 А и выше. Для таких токов балластное сопротивление может иметь столь малое значение (1-2 Ом), что его роль вполне может играть выходное сопротивление выпрямителя. Более того, последнее нередко превышает необходимое значение Ro и тогда стабилизатор не может работать в оптимальном режиме, если не пересчитать выпрямитель.

* В этом условии считается, что напряжение {/35=0, поэтому

о, .Т-

Базовым и коллекторным токами в правой части (23-30) задаются, исходя из желательного режима транзисторов.

Сопротивления /?ог и /?оз выбирают из аналогичных условий.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 [ 209 ] 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.