Рис. 23-14. Последовательный стабилизатор с использованием интегральной микросхемы усилителя (см. узел 2 на рис. 23-2).

мощность возрастает на порядок и. больше и транзистор неизбежно выходит из строя. Этот недостаток последовательных стабилизаторов заставляет дополнять их схему тем или иным типом защиты 11761.

Такая защита при заданном превышении нагрузочного тока над расчетным значением / . акс либо быстро снимает напряжение питания, либо резко уменьшает ток регулирующего транзистора, отключая его базу от токоотводящего резистора. Оригинальный и перспективный метод триггер-ной защиты предложен в работе [1761.

Сравнивая выражения (23-9) и (23-37), приходим к выводу, что при одном и том же выход-ком напряжении и .обычных значениях допусков 6i = 0,1 -т-0,2 в последовательных стабилизаторах требуется менее высоковольтный транзистор, чем в параллельных. Однако этот вы-юд не учитывает аварийной ситуации, когда на регулирующем транзисторе может в течение короткого времени действовать полное напряжение питания. Поэтому практически в обоих типах стабилизаторов ориентируются на одно и то же условие р.доп > t/i aKc- Усилительные транзисторы выбирают из того же условия, что и регулирующий элемент.

Сравнивая правые части неравенств (23-16) и (23-40), легко установить, что при одном и том же токе нагрузки в параллельных стабилизаторах требуются примерно вдвое более сильноточные транзисторы, чем в последовательных. По мощности разница получается еще больше. Однако при наличии гасящего сопротивления в параллельных стабилизаторах (см. с. 626) разница в допустимой мощности регулирующих элементов делается практически несущественной.

Коэффициент полезного действия у последовательных стабилизаторов согласно (23-39) зависит от напряжения t/р.иин, которое не входит в выражение (23-13) для параллельных стабилизаторов. Поэтому однозначное сравнение, строго говоря, невозможно. Однако если положить C/p. H = О и учесть, что в знаменателе (23-13) неявно стоит слагаемое lJ,j)Ri ( неизменная нагрузка , см. сноску на с. 623), то придем к выводу, что к. п. д. у последовательных стабилизаторов несомненно выше, чем у параллельных. Учет напряжения C/p. H. если оно не превышает 2-3 В, не меняет этого важного вывода.

Для дифференциальных параметров определяющим является характеристическое сопротивление i?c . Согласно (23-17) оно в

принципе может быть одинаковым у обоих типов стабилизаторов, если обеспечить одинаковые значения Ry и /С,-.

Необходимо подчеркнуть, что в современных стабилизаторах усилительная часть, как правило, реализуется в виде одной детали - интегрального усилителя постоянного тока (рис. 23-14). Следовательно, характеристическое сопротивление определяется именно параметрами этой детали, а не типом стабилизатора.

Коэффициенты стабилизации - помимо Rco зависят ещё от Ro и Ri [см. (23-19а) и (23-43а)1. Практически всегда Rip> Room, что гоюрит в пользу последовательных стабилизаторов.

Однако при решении конкретных задач параллельные стабилизаторы могут быт1э практически равноценным, а с учетом перегрузочной способности - даже оптимальным ва,риантом.

23-5. ОСОБЕННОСТИ ПРАКТИЧЕСКИХ СХЕМ

Регулировка выходного напряжения. Рассмотренные выше стабилизаторы обеспечивают выходное напряжение, близкое к напряжению стабилитрона и имеющее отрицательную Полярность. На практике часто требуется иметь напряжение, отличное от U,

регулируемое (ступенями Х~р-ТТ -°~]Т пли плавно), а также имею-

щее положительную по--1/2 лярность. При всех этих вариантах основная часть схемы мало меняется, и мы остановимся только на тех изменениях, которые необходимы в том или ином случае.

Путем последовательного включения стабилитронов (согласного и встречного) можно обеспечить практически любое напряжение, не превышающее допустимого значения для регулирующих и усилительных транзисторов. Однако количество используемых стабилитронов не должно быть большим, так как сопротивление составного стабилитрона больше, чем у каждого из его компонентов, а это ухудшает параметры схемы. Кроме того, встречное включение, как легко убедиться, требует применения токоотводящих резисторов в точках соединения стабилитронов. Общим недостатком такого решения является невозможность плавной регулировки выходного напряжения.

На рис. 23-15,й показан наиболее распространенный способ повышения выходного напряжения с помощью делителя Ri, R2. Этот способ в равной степени относится к последовательной и параллельной схемам, а также к эмиттерному включению стабилитрона (см. рис. 23-12); в последнем случае нужно заменить ток /д током

Рис 23-15. Регулировка выходного напряжения с помощью делителя.

а - принципиальная схема; б - преобразованная схема.

/б /д/р. Пренебрегая напряжением f/96. получаем следующее соотношение:

U2 = U + [i, + ~)Ri. (23-55)

Отсюда видно, что сопротивление R, вообще говоря, не является необходимым. При i?2 = оо можно обеспечить желательную разность потенциалов - Ug за счет протекания тока 1 по сопротивлению Rf. Однако поскольку ток /д невелик, для получения разности f/g - f/д от нескольких вольт и выше пришлось бы ставить сопроттления R порядка сотен и тысяч ом. Это привело бы к значительному увеличению сопротивления i?y и резко ухудшило бы параметры стабилизатора. Сопротивление R, которое обеспечивает дополнительный тон через Rl, позволяет уменьшить величину последнего. Это уменьшение будет существенным при условии

т. е. если

R2<. (23-56)

Тогда токи в обоих сопротивлениях почти одинаковы и значительно превышают ток базы.

Считая условие (23-56) выполненным, получим вместо (23-55) следующее соотношение:

U,uJl+-). . (23-57)

Сделав сопротивления делителя переменными, можно плавно менять выходное напряжение от значения, близкого к J,, до весьма больших значений.

Влияние делителя на параметры стабилизатора заслуживает специапьного рассмотрения. Преобразуем делитель по теореме об эквивалентном генераторе. Тогда получается схема, показанная-на рис. 23-15,6, в которой /?дел = i?i II R2, RzKRi + 2) = Приращение входного тока усилителя, которое в отсутствие делителя выражалось бы формулой

теперь имеет вид:

A/y=xAf/2/(/ д-?y-f;?дeл).

Ясно, что наличие делителя приводит к уменьшению приращений входного тока при одном и том же AU. Это равносильно увеличению сопротивления Ry = AUJAIy и соответственно характеристического сопротивления i?oo. Поэтому параметры стабилизатора с делителем всегда хуже, чем без делителя. Учитывая приведенные выражения для токов А/у, можно записать:

К Rb

Ко ~ Rbux 1-1- дел/(Гд + /?у)

где индекс О означает отсутствие делителя.

(23-58)