Мікропотужні стабілізатори напруги. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги

 Коментарі до статті

Один з найважливіших показників радіоелектронної апаратури з автономним живленням - економічність вузлів, що входять до її складу. У мікропотужних стабілізаторах напруги, описаних нижче джерело зразкової напруги виконаний не на стабілітроні, мінімальний робочий струм якого дорівнює кільком міліамперам, а на польовому транзисторі з переходом pn. Зразковим у разі буде напруга відсічення транзистора. Подібне схемне рішення дозволило знизити споживаний стабілізатором струм приблизно до 100 мкА. Прийнявши додаткові заходи щодо забезпечення термостабільності вихідної напруги, такі стабілізатори можна використовувати як джерела зразкової напруги (ІОН) дуже високої точності.

Перший варіант стабілізатора напруги зібраний на частотно-скоригованому операційному підсилювачі К154УД1Б (рис.1), що володіє великим коефіцієнтом посилення по напрузі (Ku>=2*105) і малим споживаним струмом (Iп<= 1,2*10-4). Незважаючи на простоту схеми, стабілізатор має високі технічні характеристики:

• Споживаний струм, А.......10-4
• Коефіцієнт стабілізації, щонайменше.......4*104
• Вихідний опір, Ом, не більше 10-3
• Максимальний струм навантаження, A.......10-2
• Температурний коефіцієнт вихідної напруги, 1/°С, не більше.......5*10-4

Напруга змішування польового транзистора VT1, що є в стабілізаторі зразковим, формується на резисторі R1. ОУ DA1 включений за схемою підсилювача, що не інвертує, коефіцієнт посилення якого заданий дільником R2R3, включеним в ланцюг негативного зворотного зв'язку. Так як на ієінвертуючий вхід ОУ DA1 подано зразкову напругу Uобр, то на його виході буде Uвих = (R3/R2+1) * Uобр.

Стік польового транзистора VT1 підключений до виходу стабілізатора, тому зразкова напруга підтримується дуже високою точністю. Випробування показали, що при збільшенні напруги живлення від 6,7 В до 32 В зміну вихідної напруги не вдається зареєструвати п'ятирозрядним цифровим вольтметром Щ68002 (з роздільною здатністю 0,1 мВ на межі 10 В). Таким чином, нестабільність вихідної напруги у розглянутому стабілізаторі обумовлена ​​в основному якістю його пасивних елементів (резисторів) та температурною залежністю зразкової напруги.

Цю залежність можна звести практично до нуля ціною невеликого збільшення споживаного струму. Справа в тому, що для польових транзисторів різних типів існує таке значення струму стоку, при якому напруга затвор-витік не залежить від температури.

До речі, відомо, що це значення для транзисторів з p-каналом і напругою відсічення 1...2 лежить в межах від 25 до 250 мкА. Насправді ці межі, мабуть, ширші, ніж прийнято рахувати. Так, для одного з екземплярів польового транзистора, перевіреного в розглянутому стабілізаторі, воно дорівнювало 650 мкА.

Рис. 1

Завдяки високим технічним характеристикам описаний стабілізатор напруги доцільно використовувати і в апаратурі з мережевим живленням. Вхідна напруга не повинна перевищувати 32 В. Для збільшення допустимого струму навантаження її треба підключати до виходу DA1 через емітерний повторювач на транзисторі відповідної потужності. При струмі, більшому за 1 А, швидше за все знадобиться складовий повторювач на двох транзисторах. Необхідне значення вихідної напруги встановлюють підбираючи резистори R2, R3. Для забезпечення нормальної роботи ОУ DA1 зразкова напруга не повинна бути меншою за 2 В, а вихідна (на висновку 6) - не більше (Uпіт - 2) В.

Принципова схема другого варіанта стабілізатора зображено на рис.2. Зібраний він на поширених елементах і має такі технічні характеристики:

• Споживаний струм, А, не більше ... 9 * 10-5
• Коефіцієнт стабілізації.......8*102
• Вихідний опір, Ом.......2*10-2
• Максимальний струм навантаження, А.......5*10-2
• Температурний коефіцієнт вихідної напруги, 1/°С, не більше.......5*10-5

Цікавою особливістю цього стабілізатора є використання термокомпенсирующего елемента стабілізатора струму на польових транзисторах VT1, VT2, який, крім того, виконує і свою основну функцію динамічного навантаження з великим внутрішнім опором. На відміну від першого варіанту, тут є можливість завдання струмового режиму роботи транзисторів, а отже, і потужності, що споживається. Наприклад, якщо збільшити опір всіх резисторів у кілька разів, то споживаний струм відповідно зменшиться.

Стабілізатор побудований за компенсаційною схемою. Керуючий елемент виконаний на транзисторі VT3, включеному за схемою ОЕ. Цей елемент охоплений глибоким негативним зворотним зв'язком через складовий повторювач напруги на транзисторах VT4, VT5. Навантаження транзистора VT3 служить стабілізатор струму VT1, VT2, R1. Завдяки каскодному включенню вдалося отримати дуже великий внутрішній опір стабілізатора струму – близько 150 МОм, що значно покращило технічні характеристики всього пристрою загалом.

Для того щоб повторювач напруги VT4, VT5 не впливав на струм, що протікає через транзистори VT1-VT3, перший транзистор повторювача обраний польовим. Другий транзистор повторювача повинен бути біполярним, оскільки завдяки більшій крутості характеристики в порівнянні з польовим, це дозволяє значно зменшити вихідний опір повторювача напруги і стабілізатора в цілому.

Рис. 2

Ідея температурної стабілізації вихідної напруги зводиться до наступного. Напруга Uбе між базою та емітером біполярного транзистора при фіксованому струмі колектора має негативний температурний коефіцієнт -2 мВ/°С. У свою чергу струм стоку польового транзистора в області мікроструму через температурний дрейф напруги відсічення. дорівнює приблизно 2 мВ/°С, залежить від температури з коефіцієнтом близько +10-3/°С. Цей струм, протікаючи через резистор R2 стабілізатора, створює падіння напруги, яке при певному значенні опору R2 матиме температурний коефіцієнт +2 мВ/°С. Таким чином, вихідна напруга, що дорівнює Uвих = (UBE3 + UR2) (R4 / R5 + 1), від температури залежати майже не буде (UBE3 - напруга на емітерному переході транзистора VT3). Найменшого значення температурного коефіцієнта можна досягти, якщо ретельно підібрати резистор R2.

Для надійної роботи вузла термокомпенсації необхідно підтримувати різницю температури pn переходів транзисторів VT1 і VT3 на мінімальному рівні (не більше 0,05°С). Найбільше просто цю проблему можна вирішити, забезпечивши тепловий контакт між корпусами цих транзисторів. Але цей захід не завжди виправданий і може виявитися зайвим. Якщо відсутні фактори, які можуть стати причиною теплового градієнта (близько розташовані деталі, що нагріваються, наприклад, тепловідведення потужних транзисторів), то корпуси транзисторів VT1 і VT3, навіть встановлених окремо, будуть мати однакову температуру з точністю до декількох сотих часток градуса. Власна теплова потужність, що виділяється в них, не перевищує 30 мкВт, а це призводить до підвищення температури кристала напівпровідника не більше ніж на 0,03 ° С (типове значення теплового опору перехід - навколишнє середовище, для малопотужних транзисторів дорівнює 0,5. .1 С/мВт). Це показує, що висока термостабільність вихідної напруги може бути забезпечена в ряді випадків без теплового контакту корпусів транзисторів VT1 і VT3.

При виборі деталей для стабілізаторів особливу увагу потрібно приділити добору польових транзисторів за напругою відсікання. Для першого варіанта стабілізатора (рис.1) воно має бути більше 2 В. Транзистор VT1 у другому варіанті (рис.2) повинен мати напругу відсічення в межах 0,6...1, VT2 - 1,8...2,2 ,3 В. VT1 - 3..303 В. Інших особливих вимог до транзистори не пред'являється, тому замість КП302Е можна використовувати транзистори серій КП307 і КП315, замість КТ3102Г - КТ3102Г - КТ342Е, КТ342Б, КТXNUMX

Так як стабілізатор струму VT1VT2R1 (рис.2) є двополюсником, то замість польових транзисторів з p-каналом можна застосувати транзистори з n-каналом, дотримуючись при цьому потрібну полярність включення.

Як заміна ОУ К154УД1Б можна рекомендувати К140УД12 і КР1407УД2, але в них інша цоколівка і допустимий струм навантаження менше 1 мА. Коригуючий конденсатор С1 -будь-який керамічний серій КМ-5, КМ-6 та ін.

При невисоких вимогах до тимчасової та температурної стабільності вихідної напруги в стабілізаторах краще використовувати резистори МЛТ-0,125 або МЛТ-0,25 з допуском 5%, інакше всі резистори (крім R3 на рис.2) повинні бути прецизійними, наприклад, С2 -13-0,25 з допуском 0,1%.

Налагодження стабілізаторів полягає у встановленні потрібного значення вихідної напруги вибором співвідношення опору резисторів ланцюга зворотного зв'язку. У кожному стабілізаторі вжито заходів для усунення самозбудження на високій частоті шляхом включення в ланцюг негативного зворотного зв'язку коригувальних конденсаторів С1 невеликої ємності. Тим не менш, ймовірність появи паразитної генерації не виключена. Це можливо за наявності на виході стабілізаторів навантаження з ємністю 500 пф...0,1 мкф. Для усунення паразитної генерації достатньо включити оксидний конденсатор ємністю 1...10 мкф паралельно до навантаження стабілізатора.

Автор: С.Федічин

Дивіться інші статті розділу Стабілізатори напруги.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Повітря храму небезпечне для здоров'я 05.04.2005 Дослідження забруднень повітря, проведене у двох церквах Маастріхта (Голландія), показало, що провести годину в храмі, дихаючи димом свічок та церковним ладаном, у 20 разів шкідливіше, ніж годину простояти на узбіччі автобану з інтенсивним рухом. Зміст у повітрі частинок розміром 10 мікрометрів і менше, що глибоко проникають у легені, а звідти і в кров, навіть до початку служби було в 3-5 разів вище, ніж на узбіччі жвавого шосе. Після дев'ятої години служби, що типово для недільних днів, вміст небезпечних частинок, що викликають емфізему, серцеву недостатність та рак, перевищив небезпечну межу в один міліграм на кубометр повітря, встановлений європейськими санітарними нормами. Крім частинок сажі, у повітрі храмів знайдено високий рівень канцерогенних поліциклічних ароматичних вуглеводнів та вільних радикалів.

Інші цікаві новини:

▪ Робот-павук

▪ Крихітні пристрої доставлять ліки в організм людини

▪ Шотландська Атлантида

▪ Морський мисливець

▪ Штучні креветки

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Інструмент електрика. Добірка статей

▪ стаття Ми дивно зустрілися і дивно розійдемося. Крилатий вислів

▪ стаття Коли з'явився перший театр? Детальна відповідь

▪ стаття Робота на блокообтискному пресі. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Економічний блок живлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Простий радіоприймач короткохвильовика-спостерігача. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024