Архивы за Декабрь, 2018

Стабилизированный источник питания на 12 вольт. Принципиальная электрическая схема источника питания приведена на Рис.1. На входе схемы переменное напряжение сети, пониженное трансформатором до 18 вольт, выпрямляется однофазным мостовым выпрямителем в постоянное напряжение, пульсации которого сглаживаются П-образным С1R1C2 фильтром. Благодаря большой ёмкости этих конденсаторов постоянное напряжение на конденсаторе С2, то есть на входе стабилизатора напряжения, достигает 15 – 20 В.

   Принцип действия стабилизатора напряжения основан на включении в выходную цепь выпрямителя последовательно с нагрузкой регулирующего составного транзистора VT1-VT2, сопротивление которого изменяется в зависимости от изменения величины напряжения рассогласования между базой и эмиттером транзистора VT3, который работает как однокаскадный УПТ с отрицательной обратной связью. Так как эмиттер транзистора VT3 соединён с выходной цепью стабилизатора через стабилитрон VD1, то все колебания выходного напряжения будут почти полностью передаваться на резистор R4, то есть на эмиттер транзистора VT3, но в тоже время лишь частично на резистор R7 и нижнюю часть переменного резистора R6 делителя напряжения R5, R6, R7, то есть на базу этого же транзистора. Следовательно, при любом изменении величины выходного напряжения, то есть напряжения на нагрузке, появившееся приращение напряжения рассогласования между базой и эмиттером транзистора VT3 вызовет соответствующее изменение базового и коллекторного токов. Если, например, выходное напряжение увеличится, то в результате действия отрицательной обратной связи напряжение база — эмиттер транзистора VT3 станет менее положительным, его коллекторный ток уменьшится, что вызовет уменьшение падения напряжения на резисторе R2, которое является напряжением смещения на базе составного транзистора V1 — V2. При этом уменьшится и его выходной ток, но увеличится внутреннее сопротивление и падение напряжения на нём, чем компенсируется увеличившееся выходное напряжение стабилизатора. Аналогично действует процесс стабилизации выходного напряжения и при некотором его уменьшении, вызванном или колебанием напряжения питающей сети, или изменением температурных условий.
   Величина выходного напряжения устанавливается резистором R6. В случае короткого замыкания на выходе стабилизатора все транзисторы почти мгновенно запираются, надёжно защищая стабилизатор и выпрямитель от появления токовой перегрузки. Резистор R3, подключённый параллельно транзистору VT1, пропуская через себя часть выходного тока выпрямителя, обеспечивает включение схемы в режим стабилизации и одновременно уменьшает выходную мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора VT1, повышая его надёжность.
 Стабилизированные источники питания на 15 В и на 27 В. ( на Рис.2, 3 ). Схема выпрямителя на 15 В. рассчитана на ток нагрузки до 0,5 А, а схема на 27 В — ток до 1 А.

  Эти стабилизированные источники питания, в схемах стабилизаторов компенсационного типа которых используются микросхемы К140УД1А, обеспечивают большой коэффициент стабилизации. Схема на Рис.2 ( 15 В ) источника питания при изменении входного напряжения на ±10% имеет Кстаб. ≥ 4000, вторая схема ( Рис.2, 27 В. ) — Кстаб. ≥ 20000. Очень низкое выходное сопротивление стабилизаторов составляет около 0,001 Ом; КПД первой схемы стабилизатора составляет около 60%, а второй — около 70%. Коэффициенты подавления пульсаций напряжения с частотой 100 Гц у первой схемы более 5000, а у второй — более 50000, что даёт возможность ограничится только емкостным сглаживающим фильтром, исключив дроссель фильтра L, который показан на схеме.
Стабилитрон VD5 в первой схеме, и VD7-VD8во второй, соединённые последовательно с полевым транзистором VT3, включены параллельно выходу стабилизатора, что повышает стабильность опорного напряжения, подаваемого на инвертирующий вход микросхемы операционного усилителя К140УД1А, работающего в качестве усилителя постоянного тока ( УПТ ), с отрицательной обратной связью. Полевой транзистор VT3 с n-каналом, включённый при короткозамкнутых выводах затвора и истока, имея большое дифференциальное сопротивление, обеспечивает необходимую величину тока ( около 10 мА ), протекающего через стабилитроны VD5 и VD7 + VD8.
   

Напряжение, снимаемое с резисторов R5 и R6 ( Рис.2 ) и с резисторов R6 и R7 ( Рис.3 ), подаётся на неинвертирующий вход микросхемы ОУ. Поэтому благодаря малому дифференциальному сопротивлению стабилитронов VD5 и VD7 + VD8 и очень большому дифференциальному сопротивлению полевого транзистора VT3, включённому в цепь отрицательной обратной связи, увеличение или уменьшение выходного напряжения от номинального значения вызывает соответствующее приращение напряжение на неинвертирующем входе ОУ, которое всегда превышает приращение напряжение на инвертирующем входе ОУ. Вследствие этого напряжение на выходе ОУ ( вывод 5 ) при увеличении выходного напряжения стабилизатора уменьшается, и наоборот.
Выходное напряжение операционного усилителя, подаваемое через резистор R2 на базу транзистора VT2, управляет величиной его коллекторного тока, протекающего через резистор R1.
   В обеих схемах стабилизаторов напряжения включение в регулируемую цепь двух разноструктурных транзисторов VT1 и VT2 благодаря наличию отрицательной обратной связи между ними обеспечивает получения очень низкого выходного сопротивления регулирующего элемента. При этом выход ОУ ( вывод 5 ) соединён с нагрузкой через резистор R2 и один эмиттерный переход транзистора VT2, обладающий малым сопротивлением.
   К выводу 12 микросхемы подключается корректирующая RC-цепочка, улучшающая устойчивость УПТ к самовозбуждению. При помощи резистора R6 можно регулировать величину выходного напряжения стабилизатора в пределах до ± 1 вольт.
В.С. Майоров, С. В. Майоров «УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТрОЙСТВА НА ЛАМПАХ, ТРАНЗИСТОРАХ И МИКРОСХЕМАХ», Москва, «Искусство», 1982, стр. 156-160.