Файл: Федосеев П.Г. Основы проектирования транзисторных стабилизаторов напряжения учеб. пособие для студентов специальности 0615 Звукотехника.pdf

току); б) для выравнивания сопротивлений нагрузок, присоединен­

ных к точкам а и б, последующий каскад также необходимо вы­ полнять в виде дифференциального, что приводит к неоправдан­ ному усложнению схемы стабилизатора;

в) с точки зрения уменьшения теплового дрейфа стабили­ затора необходимо сохранять постоянство потенциала точки а (или б) относительно общего провода, что в дифференциальном каскаде по существу не выполняется (этот каскад ослабляет дрейф в смысле независимости разности потенциалов между точками аб от температуры).

Поэтому применение дифференциальных каскадов в стаби­ лизаторах оказывается менее эффективным, чем в обычных уси­ лителях постоянного тока.

При использовании эмиттерно-связанных или дифференци­ альных каскадов стабилитрон КС^ должен иметь малый ТКН (серии Д818, КС 196) либо должны применяться обычные схемы термокомпенсации теплового дрейфа.

Двухкаскадные усилители сигнала ошибки

Для увеличения петлевого усиления применяют двухкаскад­ ные УПТ. (Несколько вариантов схем показано на рис. I I . 7). В двухкаскадном УПТ на транзисторах разного типа проводи­ мости (рис. II.7, а) оба каскада имеют схему ОЭ; так как при введении второго каскада дополнительно поворачивается фаза сигнала, в схеме сравнения изменяют включение опорного ста­ билитрона. Достоинством схемы с транзисторами разного типа проводимости является сравнительно малый коэффициент пере­ дачи возмущений QY, поскольку при изменении 0В1 ток коллек­ тора Ту2 должен сохраняться почти неизменным.

В схеме рис. 11.7,6 оба каскада УПТ выполнены на транзи­ сторах одного типа проводимости. Чтобы сохранить знак обрат­ ной связи при обычном включении опорного стабилитрона КСи первый каскад включен по схеме ОБ и имеет небольшое входное сопротивление. В данном случае необходимо иметь низкоомный

ров с повышенным выходным напряжением из-за значительной мощности потерь в Ri и R2. На рис. II.7, в усиливающие транзи­ сторы 7yi и Ту3 включены по каскодной схеме, а с целью ком­ пенсации теплового дрейфа первый каскад выполнен на тран­ зисторах 7"У1 и ТУ2 с общей нагрузкой в цепи эмиттера. Усиление

36

первого каскада мало, так как сопротивление Rm должно иметь небольшую величину, поскольку входное сопротивление транзи­ стора Гу 3 , включенного по схеме ОБ, невелико.

Ria, как в предыдущем случае, не накладывается.

Сопоставляя рассмотренные двухкаскадиые УПТ, нетрудно

согласование режимов по постоянному току, тогда как в схемах рис. 11,7, б, г в качестве источника напряжения смещения для транзисторов второго каскада необходимо применять дополни­ тельные стабилитроны (КС2, KCS) или делители напряжения. Стабилизаторы с двухкаскадным УПТ, вследствие большого петлевого усиления, как правило, самовозбуждаются. Поэтому необходимо применять специальные меры, обеспечивающие устойчивость — например, вводить местные частотнозависимые обратные связи (шунтировать промежуток база — коллектор Г у емкостью или цепочкой R = C и т. п.).

§ 4. СХЕМЫ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Простейшие ТСН

Наиболее простыми являются ТСН, выполненные на основе эмиттерного повторителя, который можно рассматривать как каскад по схеме ОЭ с единичной (100%) обратной связью по напряжению. Поскольку выходной ток стабилизатора достаточно велик (1п ^ 0,5 Л), то эмиттерный повторитель выполняют двух­ каскадным, в котором транзистор первого каскада является со­

Точность работы стабилизатора при колебаниях напряжения выпрямителя Bt в основном зависит от коэффициента стабили­ зации параметрического стабилизатора на стабилитроне КСХ, Точность работы последнего тем выше, чем больше величина балластного Re и меньше величина дифференциального сопро­ тивления /?д стабилитрона. Для увеличения Rq следует брать большое напряжение источника питания, так как

Однако чем больше Um по сравнению с I W , тем больше потери мощности в исполнительном транзисторе.

Поэтому в схеме рис. II.8, а удается получить коэффициент стабилизации порядка 20—30. Для увеличения соотношения Re\ и ^?д1 целесообразно осуществить питание задающего параметри­ ческогостабилизатора от дополнительного источника с повы-

38

шейным напряжением; кроме того, в этом случае в качестве задающего можно использовать двухкаскадный параметри­ ческий стабилизатор (рис. 11.8,6).

В последней схеме коэффициент стабилизации параметри-

Другим способом повышения точности является использо­ вание токостабилизирующего двухполюсника на транзисторе Та (рис. II.8, в). Поскольку ток коллектора Г д мало изменяется при

а, а* (?&

колебаниях (7 в Ь положение рабочей точки на характеристике стабилитрона сохраняется почти неизменным. Это обеспечивает высокую стабильность напряжения ЕКС]. Для термокомпенсации последовательно стабилитрону могут быть включены диоды Дк

Так как стабилитроны имеют значительный разброс напря­ жений стабилизации ( ± 1 0 % ) , то для точной установки вели­ чины выходного напряжения часто вводят регулировочный делитель (рис. П.8, г). Рабочий ток делителя Ru— Ri следует брать достаточно большим (5—10 мА), чтобы его выходное

сопротивление было невелико. В противном случае, заметно ра­ стет выходное сопротивление стабилизатора. <• Для уменьшения пульсаций, т. е. повышения фильтрующего действия стабилизатора, полезно включать дополнительный фильтруй — С2. Когда ток нагрузки изменяется в широких пре­ делах, стабилизаторы на основе эмиттерного повторителя неже­ лательно использовать, так как они имеют сравнительно боль­ шое выходное сопротивление (изменение напряжения на выходе при переходе от номинальной нагрузки к режиму холостого хода

достигает 2—5 % ) .

Стабилизаторы с однокаскадным усилителем сигнала ошибки

Стабилизаторы с однокаскадным УПТ имеют преимущест­ венное применение в случае, когда требуется средняя, а иногда и высокая точность работы. Они отличаются простотой наладки, небольшим количеством активных элементов (транзисторов), требуют незначительных производственных затрат. Типовые схемы таких стабилизаторов на транзисторах прп и рпр, пока­ занные на рис. I . 1, были рассмотрены в главе I . При анализе работы стабилизатора такого типа [7, 8, 9] установлено, что погрешность стабилизации во многом зависит от способа пита­ ния усилителя сигнала ошибки.

ниями тока (сопротивления) нагрузки, а также пульсациями напряжения основного выпрямителя:

точно большим. Однако получить большой коэффициент усиле­

40

6)

Рис. 11.9

С целью повышения точности стабилизации и уменьшения пульсаций при питании УПТ от основного выпрямителиисполь­ зуют следующие меры: .

а) вводят сигнал управления по возмущению со стороны сети;

41

б)' напряжение питания УПТ дополнительно фильтруют маломощным R-C фильтром.

Пример такого стабилизатора показан на рис. II.9, б. По-' скольку он имеет низкое выходное напряжение, то питание опор­ ного стабилитрона Д814А осуществляется от отдельного выпря­ мителя В2 и вспомогательного параметрического стабилизатора на стабилитроне Д814Г.

Регулирующая связь по возмущению создается при помощи резистора R3. Сопротивление R3 подбирается с таким расчетом, чтобы потенциал коллектора Т1 практически не зависел от на­ пряжения основного выпрямителя. Для этого необходимо, чтобы

тике за.счет связи по возмущению удается понизить погреш­ ность в 3—4 раза.

Для ослабления пульсаций питания каскада УПТ служит фильтр /?4 — С4 . Поскольку выходной сигнал УПТ при этом определяется исключительно сигналом ошибки (по переменному току), то коэффициент фильтрации стабилизатора за счет дей­ ствия главной петли обратной связи также существенно возра­ стает.

В стабилизаторе с питанием УПТ повышенным напряжением

падение напряжения лишь на первичной обмотке силового транс­

Более выгодным оказывается подключение выпрямителя Вч не на выход основного выпрямителя, а на выход стабилизатора (показано на рисунке пунктиром). Тогда изменение напряжения

42