электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 
Главная / Электронные приборы / Транзисторные усилители / Стабилизаторы напряжения на транзисторах

Стабилизаторы напряжения на транзисторах

Полупроводниковые стабилизаторы напряжения на транзисторах применяются главным образом для питания различных транзисторных устройств. Выходное напряжение таких стабилизаторов обычно не превышает 50 в при значительных токах нагрузки.

На рис. 191, а представлена простейшая схема стабилизатора на транзисторе. Входное напряжение Uвх подается в цепь коллектора усилителя, а в цепь базы включен газовый или кремниевый стабилитрон Сm, на котором образуется опорное напряжение Uоп. Балластное сопротивление R включено между базой и коллектором транзистора Т.

Режим его работы выбирается таким, чтобы в цепи эмиттера протекал номинальный ток нагрузки Iн. Отрицательный потенциал базы, определяемый величиной опорного напряжения, несколько превышает напряжение на нагрузке. Этим самым обеспечивается нормальный режим работы транзистора (потенциал эмиттера выше потенциала базы).

Рис. 191. Схемы транзисторных устройств со стабилизаторами напряжения: а —простейшая схема; б —схема стабилизатора с усилителем; в — схема стабилизатора с составным регулирующим транзистором.

Если из-за уменьшения входного напряжения или из-за уменьшения тока нагрузки уменьшилось напряжение на ней, то это вызывает увеличение потенциала эмиттера по отношению к базе (потенциал базы станет более отрицательным). Ток эмиттера (ток нагрузки) возрастает и напряжение на нагрузке достигает первоначальной величины.

Стабилизатор напряжения на транзисторах тем точнее поддерживает напряжение на нагрузке, чем больше коэффициент усиления транзистора по току и чем меньше сопротивление его базы. Таким образом, в рассматриваемой схеме стабилизация осуществляется по принципу компенсации; на транзистор, регулирующий элементы схемы стабилизатора, поступает только изменяющаяся часть выходного напряжения, которую и следует регулировать. Остальная часть выходного напряжения компенсируется опорным напряжением.

Выходное сопротивление стабилизатора определяется по формуле

                      (363)

и имеет большую величину, порядка 1—3 ом.

Коэффициент стабилизации рассмотренного стабилизатора не превышает 20. Балластное сопротивление R обычно составляет сотни ом.

На рис. 191, б приведена схема стабилизатора на полупроводниковом триоде однокаскадного усилителя. Элементы схемы R1, R2, R3 и стабилитрон Cm при номинальном входном напряжении и номинальном токе нагрузки обеспечивают режимы работы транзисторов на серединах линейных участков вольт-амперных характеристик. При увеличении напряжения на нагрузке увеличивается отрицательный потенциал базы транзистора Т2 по отношению к эмиттеру. Ток базы, а значит и ток коллектора транзистора Т2 возрастут, напряжение на R3 увеличится, ток базы и ток эмиттера транзистора Т1 уменьшатся. В результате напряжение на нагрузке снизится до прежней величины. Для улучшения работы стабилизатора коэффициенты усиления по току транзисторов должны быть достаточно велики. Чем больше сопротивление R3, тем лучше стабилизирующие свойства схемы, но величина этого сопротивления ограничивается номинальным током стабилизатора.

Часто в схемах стабилизаторов напряжения на транзисторах используют составные полупроводниковые триоды. Коэффициент усиления по току составного транзистора велик, так как равен произведению коэффициентов усиления по току отдельных, составляющих его триодов. Кроме того, при высоком коэффициенте стабилизации обеспечивается малое выходное сопротивление стабилизатора, измеряемое сотыми долями ома.

На рис. 191, в приведена схема стабилизации, в которой составной транзистор Т1—Т2 используется в качестве регулирующего триода, а транзистор Т3 является усилителем тока.

Большое влияние на величину выходного напряжения, как уже известно, оказывает температура окружающей среды, так как с ее изменением изменяются параметры транзисторов, опорное напряжение и напряжение на участке база—эмиттер усилительного каскада. Изменение стабилизируемого напряжения (в %) при изменении температуры стабилитрона на 1° С определяется температурным коэффициентом изменения напряжения (ТКН):

                      (364)

где U1 — стабилизированное напряжение при температуре T1 и токе нагрузки Тн; U2 — стабилизированное напряжение при температуре Т2 и том же токе  нагрузки; Uср=U2+U1/2 — среднее значение напряжения стабилизации.

При повышении температуры опорное напряжение тоже возрастает, так как стабилитрон имеет положительный ТКН. В верхнее плечо делителя вместо сопротивления R1 или последовательно с ним включают либо компенсирующие диоды, либо термисторы, имеющие отрицательный ТКН. Компенсирующие диоды применяются в установках с опорным напряжением не выше 20—30 так как на каждые 8—10 в опорного напряжения необходимо ставить до четырех диодов. Поэтому при значении опорного напряжения 30 в число компенсирующих диодов доходит до 12, что усложняет и удорожает стабилизатор. При напряжении свыше 20—30 в используются термисторы, которые обеспечивают хорошую компенсацию в интервале температур от —40° С до +50° С

Введение компенсирующих элементов в схему приводит к увеличению опорного напряжения, вызванного повышением температуры. Это сопровождается одновременным увеличением напряжения на сопротивлении R2, и, следовательно, режим работы транзистора Т3 остается неизменным.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр