Stabilizator de tensiune compensator la amplificator operațional. Stabilizatoare de tensiune bazate pe amplificator operațional

Circuitul unui stabilizator de înaltă calitate, în care tranzistorul de control este înlocuit cu un amplificator operațional, este prezentat în Fig. 15.7. Op-amp-ul este alimentat de o tensiune pozitivă unipolară U intrare (în acest caz, tensiunile negative nu sunt necesare la ieșirea amplificatorului operațional), ceea ce permite utilizarea amplificatoarelor operaționale standard în circuitele stabilizatoare cu o tensiune de ieșire de aproape 30 V.

Rezistor R 2 și tranzistor VT 2 formează un circuit de limitare a curentului de ieșire. La curenții nominali de sarcină, căderea de tensiune este R 2 nu depășește tensiunea de declanșare a joncțiunii bază-emițător VT 2, tranzistor VT 2 este închis și nu afectează funcționarea circuitului stabilizator. Amplificator operațional cu amplificator suplimentar de curent de ieșire VT 1 este conectat conform circuitului UPT neinversător, din care urmează relația pentru calcularea tensiunii de ieșire

Dacă căderea de tensiune este R 2 va depăși o valoare egală cu aproximativ 0,6 V, tranzistorul VT 2 se va deschide și va preveni creșterea în continuare a curentului de bază a tranzistorului VT 1. Astfel, curentul de ieșire al stabilizatorului este limitat de nivel
.

Indicatori calitativi ai stabilizatorului conform diagramei din Fig. 15.7 sunt determinate de următoarele relații:

A) coeficient de stabilizare (poate fi mărit dacă înlocuiți R 1 sursă de curent)

;

b) impedanța de ieșire

,

Unde LA– câștig de tensiune al amplificatorului operațional;

r afară– rezistența de ieșire a amplificatorului operațional;

V) coeficientul de temperatură al tensiunii

Unde
– devierea tensiunii de polarizare a amplificatorului operațional;

– deriva curentului de intrare op-amp;

TKN st – coeficientul de temperatură al tensiunii diodei zener.

Toți stabilizatorii considerați suprimă eficient instabilitatea U intrare nu numai datorită oscilațiilor lente tensiunea principala, dar și pulsații U intrare după redresor, acționând ca un filtru electronic de netezire. Prin urmare, la intrarea stabilizatorului este permis un nivel relativ ridicat de ondulație de tensiune.

15.6 Microcircuite stabilizatoare de tensiune DC

Stabilizatoare de tensiune similare cu circuitul din Fig. 15.7, sunt realizate sub formă de circuite integrate. Principalele caracteristici ale microcircuitelor stabilizatoare de tensiune din seria K142 sunt prezentate în Tabelul 15.1. Printre ei

–coeficient de instabilitate de tensiune;

– coeficientul de instabilitate curent.

Tabel 15.1 – Caracteristicile microcircuitelor stabilizatoare de tensiune DC seria K142

	,	,	,	,	,	,
		35	51% 15

Stabilizatoarele K142EN1 (2, 3, 4) necesită conectarea componentelor externe (divizor de circuit de feedback, elemente de corecție, protecție de curent). Microcircuitele K142EN5 (6, 8) sunt stabilizatori completi funcțional pentru valori fixe U Ieșire Tensiunea de ieșire a microcircuitului K142EN5 este de 5 V cu o posibilă modificare a acestei valori în funcție de instanța IC cu ±0,2 V. Curentul maxim de sarcină este de 3 A. Tensiunea minimă de intrare este de 7,5 V. Protecția termică oprește stabilizatorul la o temperatură a cristalului de 175 o C ± 10 %, dacă valoarea admisibilă a curentului este depășită cu (20–25)%, se declanșează protecția curentului.

Un dezavantaj semnificativ al stabilizatorilor de tip paralel și în serie, numiți liniari, este pierderea mare de putere în tranzistorul de control (rezistență controlată) și, în consecință, randamentul insuficient de ridicat. Dorința de a crește eficiența a condus la crearea unor stabilizatori cu reglare a impulsului, în care elementul de reglare este un comutator închis periodic (de obicei un tranzistor în modul de comutare), conectând sarcina la o sursă de tensiune DC de intrare. U intrare Dacă în timpul perioadei de comutare T cheia rămâne închisă pentru o perioadă de timp t pornit, apoi componenta constantă a tensiunii pe sarcină U afară = U intrare t pe /T.

Tranzistorul de reglare din stabilizatorul de impulsuri funcționează în modul cheie, adică de cele mai multe ori este fie în modul cutoff, fie în modul de saturație. Modurile cheie de funcționare ale dispozitivelor cu tranzistori și impulsuri vor fi luate în considerare la studierea disciplinei „Circuite electronice și microcircuite”.

V. Krylov

CONSTRUCȚIA STABILIZATORILOR BIPOLARI DE TENSIUNE PE OPAMP

Amplificatoarele operaționale (OA) sunt din ce în ce mai utilizate într-o mare varietate de componente ale echipamentelor radio amatori, inclusiv surse de alimentare stabilizate. Amplificatoarele operaționale fac posibilă creșterea dramatică a indicatorilor de calitate ai stabilizatorilor și a fiabilității lor operaționale. Utilizarea amplificatoarelor operaționale în stabilizatori poate fi citită în revista „Radio” (1975, nr. 12, pp. 51, 52 și 1980, nr. 3, pp. 33 - 35). Articolul de mai jos descrie construcția stabilizatori bipolari folosind amplificatoare operaționale.

Cel mai simplu este bipolar, un stabilizator de tensiune poate fi obținut din doi unipolari identici, așa cum se arată în Fig. 1.

Orez. 1. Schema unui stabilizator construit din două unipolare identice

Acest stabilizator bipolar poate furniza un curent de până la 0,5 A pentru fiecare dintre brațe.Coeficientul de stabilizare atunci când tensiunea de intrare se modifică cu ±10% este de 4000. Când rezistența de sarcină se schimbă de la zero la maxim, tensiunea de ieșire a stabilizatorului se modifică cu cel mult 0,001%, adică rezistența sa de ieșire nu depășește 0,3 MOhm. Ondularea tensiunii de ieșire cu o frecvență de 100 Hz la curentul maxim de sarcină - nu mai mult de 1 mV (amplitudine dublă).

Avantajul acestei metode de construire a unui stabilizator bipolar este evident - posibilitatea de a folosi același tip de elemente pentru ambele brațe. Dezavantajul este că sursele de tensiune AC de intrare în acest caz nu ar trebui să aibă un punct comun, cu alte cuvinte, sunt necesare două înfășurări secundare pe transformatorul de rețea, două redresoare separate și un stabilizator cu patru fire cu redresoare.

Pentru a reduce firele de conectare la trei, aveți nevoie de un element de reglare (tranzistoare V4, V5) mutați brațul inferior al stabilizatorului conform diagramei de la firul său pozitiv pe cel negativ (cel superior rămâne neschimbat). Acest lucru se poate face folosind tranzistori cu o structură diferită: n - R -n pentru tranzistor V4 Și R- n - R Pentru V5 (Fig. 2, a). Tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional A2în acest caz va fi negativ în raport cu firul comun. Conform parametrilor aceasta . practic nu diferă de cel descris mai sus.

Rețineți că odată cu transferul indicat al elementului de reglare, ne putem limita la înlocuirea doar a unuia dintre tranzistori și anume V5, dacă porniți un tranzistor compus care reglează conform circuitului (Fig. 2, b)- in acelasi timp, tranzistori de reglare puternici in ambele brate ale stabilizatorului (VIȘi V4 conform fig. 2, a) rămân aceleași. Coeficientul de stabilizare cu o astfel de modificare a elementului de reglare rămâne practic același (aproximativ 4000), dar rezistența de ieșire a brațului inferior poate crește, deoarece la trecerea la un tranzistor de reglare compozit, avantajul inerent combinației a doi tranzistori de se pierde diferite structuri în elementul de reglare (mai multe despre aceasta, vezi „Radio”, 1975, nr. 12, p. 51). În timpul testării experimentale a stabilizatorilor luați în considerare, s-a înregistrat, de exemplu, o creștere de trei ori a rezistenței de ieșire.

Tranzistoarele de reglare puternice de același tip în ambele brațe ale unui stabilizator bipolar pot fi, de asemenea, utilizate dacă, conform circuitului unui tranzistor compozit, este inclus elementul de reglare al circuitului superior al brațului stabilizator (Fig. 2, c), lăsând tranzistori de diferite structuri într-un alt stabilizator.

Orez. 2. Circuit stabilizator alimentat de un redresor

Orez. 3. Circuitul stabilizator care alimentează amplificatorul operațional de la tensiunea de ieșire

În stabilizatorii considerați, amplificatorul operațional este alimentat direct de tensiunea unipolară de intrare, dar acest lucru este posibil numai în cazurile în care tensiunea de intrare este aproximativ egală cu tensiunea nominală de alimentare a amplificatorului operațional. Dacă prima dintre aceste tensiuni o depășește pe a doua, atunci amplificatorul operațional poate fi alimentat, de exemplu, de la cei mai simpli stabilizatori parametrici care limitează tensiunea de intrare la nivelul necesar.1 Vol. cazul în care tensiunea de alimentare a fiecăruia dintre brațele stabilizatoare se dovedește a fi semnificativ mai mică decât cea necesară pentru alimentarea amplificatorului operațional. ar trebui să treceți la alimentarea cu tensiune bipolară. În stabilizatorii bipolari, acest lucru este implementat relativ simplu.

În fig. Figura 3 prezintă un circuit al unui stabilizator, a cărui tensiune bipolară de ieșire este egală cu tensiunea de alimentare, ceea ce a făcut posibilă alimentarea lor direct de la ieșirea stabilizatorului. Tranzistoare V3 Și V8 asigura o amplificare a tensiunii de ieșire a amplificatorului operațional la nivelul necesar, V4 protejează emițătorul tranzistorului V3 de la tensiunea inversă, care poate apărea la ieșirea amplificatorului operațional (cu alimentarea sa bipolară), de exemplu, în timpul proceselor tranzitorii. În cazul în care tensiunea inversă maximă admisă între emițător și baza tranzistorului depășește tensiunea de alimentare a amplificatorului operațional, utilizarea unei astfel de diode este inutilă. De aceea în tranzistorul de bază V8 fara dioda.

Amplasarea surselor de tensiune de referință (diode Zener V5 Și V9) în comparație cu stabilizatorul considerat anterior (vezi Fig. 2, a) aici este schimbat pentru a menține natura negativă a feedback-ului în prezența amplificatoarelor suplimentare pe tranzistoare. V3 Și V8. ar fi, de asemenea, negativ dacă fiecare dintre stabiloni V5 Și V9 conectați între intrarea de inversare a amplificatorului operațional corespunzător și firul comun al stabilizatorului, dar în cazul în cauză o astfel de conexiune este inacceptabilă, deoarece aceasta va depăși tensiunea maximă în modul comun, care pentru amplificatorul operațional K1UT401B ( denumirea nouă K.140UD1B) este egală cu ±6 V.

Când alimentați amplificatorul operațional cu tensiune de ieșire, trebuie acordată o atenție deosebită fiabilității pornirii stabilizatorului. În cazul în cauză, o astfel de pornire este asigurată ca imediat după aplicarea tensiunii de intrare prin rezistențele de sarcină R2 Și R9 tranzistoarele de bază au scurgeri V2 Și V7 respectiv. În același timp, elementele de reglare ale brațelor stabilizatoare se deschid, tensiunile de ieșire cresc, introducând dispozitivul în regim de funcționare.

Un test experimental al acestui stabilizator a dat următoarele rezultate: stabilizare când tensiunea de intrare se modifică cu ±10% depășește 10.000, rezistența de ieșire este de 3 MOhm.

Toți stabilizatorii de tensiune bipolari discutați mai sus sunt o combinație de doi stabilizatori unipolari conectați printr-un fir comun, ale căror tensiuni de ieșire sunt stabilite independent unul de celălalt. Cu o astfel de construcție a unui stabilizator bipolar, este dificil să se asigure egalitatea tensiunilor brațelor sale atât la instalarea stabilizatorului, cât și în condițiile sale de funcționare. Într-un număr de cazuri, de exemplu, la convertoarele „-tensiune”, stabilizatorul bipolar este supus unor cerințe foarte ridicate în ceea ce privește simetria tensiunii sale de ieșire față de firul comun. Îndeplinirea unor astfel de cerințe este relativ simplă asigurată într-un stabilizator, a cărui diagramă este prezentată în Fig. 4.

Orez. 4. stabilizator cu tensiune de ieșire simetrică

Aici, cel de sus conform diagramei nu este diferit de brațul superior al stabilizatorului anterior (vezi Fig. 3). umărul este construit diferit. Intrarea de inversare a amplificatorului operațional este conectată la un fir comun și, prin urmare, tensiunea la această intrare este zero. Deoarece tensiunea diferenţială de intrare a amplificatorului operaţional este nesemnificativă (câţiva milivolţi), tensiunea la intrarea neinversoare va fi zero. Dar această intrare op-amp este conectată la punctul de mijloc al divizorului de tensiune R14 R15, conectat între bornele extreme ale stabilizatorului; Din acest motiv, valoarea absolută a tensiunii UOUT. n la ieșirea brațului inferior al stabilizatorului va fi determinat prin următoarea expresie:

unde Uout. n - tensiunea brațului superior.

Dacă rezistențele rezistențelor sunt egale R14 Și R15 Ieșirea brațului inferior este setată automat la egală cu tensiunea celui de sus, iar dispozitivul „monitorizează” constant valoarea acestuia. De exemplu, dacă folosim un rezistor trimmer R8 crește tensiunea UOut. c, aceasta va duce la o creștere a tensiunii la intrarea neinversoare a amplificatorului operațional A2şi, prin urmare, la ieşirea sa. în care V8 va începe să se închidă, tensiunea de pe tranzistorul de reglare V6 va scadea. Tensiunea de ieșire a părții inferioare va crește la un nivel la care tensiunea la intrarea neinversoare a amplificatorului operațional A2 va deveni din nou egal cu zero, adică cu nivelul nou stabilit UВИХ. B.

Astfel, în stabilizatorul bipolar luat în considerare, tensiunea la ieșirea ambelor brațe este injectată cu un rezistor de reglare. R8, și egalitatea valorilor absolute ale tensiunilor de ieșire pozitive și negative la R14 = R15 este determinată numai de clasa de precizie a acestor rezistențe.

Conform propriilor lor indicatori de calitate Stabilizatorul nu este diferit de cel precedent.

Stabilizator cu amplificator operațional și protecție la scurtcircuit.În stabilizator (Fig. 16.41, a) în Un amplificator operațional este folosit ca dispozitiv de comparație. Tensiune de referință de la diodă VD2 este furnizată la intrarea neinversoare, iar tensiunea de ieșire pulsatorie este furnizată la intrarea inversoare. Feedback negativ prin diodă VD1 iar două tranzistoare îndeplinesc funcții de amortizare. Pentru a proteja stabilizatorul de scurtcircuit, este inclus un rezistor R5. Caracteristicile de sarcină sunt prezentate în Fig. 16.41, în (curba 1) și fig. 16.41, G. Dacă schimbați conexiunile lanțurilor R4, VD2Și R6 - R8, caracteristica de sarcină arată ca o curbă 2 în fig. 16.41, la. În fig. 16.41, b Este prezentată dependența abaterii tensiunii de ieșire de tensiunea de intrare a stabilizatorului.

Orez. 16.41

Stabilizatori de tensiune op-amp. Stabilizatorul (Fig. 16.42, a) asigură o tensiune de ieșire de 15 V la un curent de sarcină de 0,5 A. Elementul stabilizator din acest circuit este un amplificator operațional, cu care puteți obține un coeficient de stabilizare mai mare de 4-10 4. Tensiunea de referință generată de diodă VD1 si un tranzistor VT3, este furnizat la o intrare a amplificatorului operațional, iar a doua intrare este conectată la un divizor, care asigură că stabilizatorul pornește atunci când este pornit. Stabilitatea ridicată a tensiunii de referință este asigurată de lanț VD1, VT3,în care tranzistorul acționează ca un generator de curent.

Pentru a reduce influența curentului invers al tranzistorului VT1 se foloseste rezistenta R1. Rezistor R2 limitează curentul de bază al tranzistorului VT2. Parametrii lanțului de reglare R3 C1 selectat ținând cont de funcționarea amplificatorului operațional cu feedback profund.

Pentru a obține o tensiune la ieșirea stabilizatorului care depășește tensiunea de alimentare a amplificatorului operațional, ar trebui să utilizați circuitul din Fig. 16.42, b. În acest circuit, amplificatorul este alimentat de la o etapă suplimentară de stabilizare Rl, VD1, VD2 care asigură o tensiune de 24 V. Folosind acest circuit, se poate obține un coeficient de stabilizare mai mare de 2-10 4 la un curent de sarcină de 1 A.

Orez. 16.42

Orez. 16.43 Fig. 16.44

Stabilizator cu coeficient de stabilizare reglabil. Stabilizatorul (Fig. 16.43) are un coeficient de stabilizare mai mare de 10 5. În funcție de rezistența rezistenței R4 Coeficientul de stabilizare poate fi pozitiv sau negativ. Pentru a reduce puterea disipată de tranzistor VT3, rezistența se pornește R7. Rezistența acestui rezistor este determinată de curentul constant de sarcină. Curentul asociat cu modificarea rezistenței de sarcină circulă prin tranzistor VT3.

Stabilizator de înaltă tensiune bazat pe amplificator operațional. Un stabilizator de tensiune de înaltă tensiune (Fig. 16.44) are un coeficient de stabilizare mai mare de 10 3. Este proiectat pentru curenți de până la 0,1 A. Un amplificator operațional este utilizat ca element de amplificare, a cărui tensiune de alimentare este ridicată la nivelul de 100 V. Pentru a preveni funcționarea defectuoasă a stabilizatorului, este de dorit să creșteți tensiunea de intrare. lin până la valoarea dorită.

Orez. 16.45

Stabilizator de înaltă tensiune. Stabilizatorul de înaltă tensiune (Fig. 16.45) are £00 V la ieșire. Cu un curent de sarcină de 0,1 A, tensiunea de intrare ar trebui să fie de 300 V. Circuitul are un coeficient de stabilizare mai mare de 10 4. Acest lucru se realizează prin trei tipuri de atenuare a pulsațiilor. Folosind diode zener VD1 - VD3 tensiunea de referință este setată la 250 V. Pentru a reduce rezistența internă a diodelor zener, este inclus un condensator C1, care împreună cu un rezistor R1 formează un circuit de filtrare. Principalul circuit de stabilizare este amplificatorul operațional și tranzistoarele de control VT1Și VT2. Folosind diode zener VD5Și VD6 tensiunea la intrarea amplificatorului operațional scade la câțiva volți. La acest nivel, apar modificări ale tensiunii de ieșire. În acest interval se află și tensiunea de referință. Toate modificările tensiunii de ieșire sunt înmulțite cu câștigul amplificatorului operațional și sunt transmise la intrarea tranzistoarelor de control, care netezesc aceste modificări.

Să efectuăm calculul pentru canalul stabilizatorului la 36V și 1A, prezentat în Figura 4.

Figura 4 - Circuitul stabilizator al doilea canal

Să determinăm coeficientul de stabilizare necesar al stabilizatorului:

Să setăm punctul de repaus al tranzistorului de control VT1. Cu un curent de sarcină de 1 A și o tensiune de ieșire de 51 V, tensiunea medie a joncțiunii colector-emițător ar trebui să fie de 51-36 = 15 V. Atunci disiparea puterii la colectorul tranzistorului este de aproximativ 15 W. Selectăm un tranzistor cu o caracteristică de ieșire apropiată de cea prezentată în Figura 5, construim o linie dreaptă de sarcină și marchem punctul de repaus A pentru tensiunea medie de intrare.

Conform calculelor grafice, selectăm tranzistorul de reglare VT1 cu o valoare mare a curentului maxim de colector (deoarece curentul nominal este mare și egal cu 1A), de exemplu MT7667. Parametri: curent maxim colector I kmax =3 A, tensiune maximă colector-emițător U kmax =50 V, putere maximaîmprăștiere la colectorul tranzistorului P kmax = 25 W, câștig de curent h 21e = 70..100, frecvența de tăiere a coeficientului de transfer de curent f g = 30 MHz.

Figura 5 - Caracteristica de ieșire a tranzistorului de control

În consecință, pe caracteristica de intrare

Figura 6 - Caracteristica de intrare a tranzistorului de control

Curentul de bază în repaus al tranzistorului de control la un câștig mediu de curent:

Curentul de bază selectat, conform figurii 5, 6, este

U outO = U fi + U nmax< U выхmaxОУ;

Ube = 1,51 V;

U nmax =36·0,01+36=36,36 V

U ieșire OU = 1,51+36,36=37,9 V

I outputOU = I bmax VT1 = ;

Alege amplificator operațional PM155C, cu parametri: tensiune de alimentare U IP =40..50 V, câștig 450, rezistență de intrare Rin =25 MOhm, putere consumată 200 mW, curent de intrare Iin =80 nA, valorile tensiunii de ieșire și curentului op-amp: U outmaxОА =50 V, I outputmaxОА =40 mA.

Generam tensiunea de referinta folosind o dioda zener 2N3623, pentru care: tensiune nominala de stabilizare 5 V, curent de stabilizare 20 mA.

U op = U st< U нmin ;

Să determinăm rezistența rezistorului de balast R1. Din condiția I st nom >> I input unit

R1 = = =2300 Ohm.

Acceptăm valoarea standard de 2,3 kOhm.

Să determinăm rezistența rezistenței R4 din expresia:

U în =I bVT1 R4+U b,

Acceptăm valoarea standard de 2,7 kOhm.

Parametrii de ieșire necesari ai amplificatorului operațional pot fi asigurați prin introducerea feedback-ului. Să calculăm circuitul de feedback: R2-R3, cu un câștig de 10 - la valori mai mici va exista o sensibilitate scăzută, la valori mai mari amplificatorul operațional va intra rapid în saturație.

Exprimând I, obținem:

De asemenea. Pentru a preveni exercitarea rezistențelor mare influență pentru funcționarea circuitului, adică Curentul divizorului a fost de câțiva miliamperi, să luăm valoarea R3=51kOhm, apoi R2==525kOhm (Cel mai apropiat standard 510kOhm).

Să calculăm rezistența divizorului R5-R6. Setând curentul divizorului la 1 mA și formând o tensiune de feedback apropiată de 5V, dar mai mică decât aceasta (pentru a obține un semnal pozitiv la ieșirea amplificatorului operațional), obținem:

R5=(36-5)/0,001=31 kOhm;

R6=5/0,001=5 kOhm.

Acceptăm valori standard R5 = 33 kOhm R6 = 5,1 kOhm

Să verificăm corectitudinea alegerii rezistențelor:

Tensiunea de feedback luată de la R6 este mai mică decât tensiunea de referință (5V), ceea ce înseamnă că selectarea rezistențelor a fost făcută corect.

Să calculăm elementele circuitului de protecție la scurtcircuit. Tranzistorul VT2 cu un curent de sarcină de 1 A este în modul de întrerupere. Când curentul de sarcină ajunge peste 1 A, VT2 începe să se deschidă și scurtcircuitează baza VT1, închizând-o, ceea ce determină o limitare a curentului de sarcină. Tensiunea aplicată joncțiunii colector-emițător VT2 în stare deschisă minus căderea de tensiune pe R4 (36-1,51 = 34,49 V) și tensiunea pe diodă în direcția înainte va fi de aproximativ 34 V. Curentul maxim al colectorului în starea deschisă I pentru noi este de aproximativ 36 mA (Figura 5).

Să luăm ca senzor de curent rezistența R7 cu o rezistență de 1 Ohm. Apoi, cu un curent nominal în sarcină de cel mult 1 A, căderea de tensiune pe ea nu va depăși 1V.

Să alegem ca VT2 tranzistorul 2N2411, cu următorii parametri: curent maxim de colector I kmax = 160 mA, câștig de curent h 21e = 100, tensiune maximă colector-emițător U kmax = 100 V, putere maximă disipată la colectorul tranzistorului P kmax = 160 mW. Dioda VD4 - DN380: U OBR max =100 V, I max vd =1 A

În funcție de modul de funcționare selectat (Figura 7), curentul colectorului VT2 poate fi găsit din caracteristica de ieșire (Figura 8).

Figura 7 - Caracteristica de intrare a tranzistorului VT2

Figura 8 - Caracteristica de ieșire a tranzistorului VT2

Pentru modul de decuplare U be<1 В и насыщения U бэ >1,2 V. Modificarea corespunzătoare a curentului de bază este asigurată de rezistența R8.

R8= U be / I b = 1/1·10 -3 =1 kOhm

Condensatorul C1 previne funcționarea falsă a circuitului de protecție atunci când UPS-ul este pornit și capacitatea acestuia este selectată în consecință pentru a transmite impulsuri de scurtă durată. Să luăm valoarea C1=3,3 nF.

Să calculăm valorile nominale ale elementelor circuitului de protecție la supratensiune. Selectam o dioda zener 2S514A: tensiune de stabilizare 40V, tensiune minima de stabilizare 38V, curent de stabilizare 15mA; curent minim de stabilizare 10mA; optocupler tranzistor AOT120EC: curent de intrare 3mA, tensiune de izolație 500V, tensiune maximă de intrare 1,6V.

Dacă tensiunea de sarcină depășește 38V, egal cu suma tensiunea de stabilizare a diodei zener și scăderea tensiunii directe pe optocupler (de la 0,1 la 0,5 V), VD5 se deschide și începe să curgă curentul (curent minim de stabilizare). Pentru a asigura o tensiune de deschidere de intrare a optocuplerului de 1,6V, este necesar ca rezistența R9 să nu fie mai mare de 1,6/0,005=320 Ohm. Să luăm valoarea standard R9=300Ohm.

Figura 9 - Diagrama de simulare

Figura 10 - Ieșirea circuitului de simulare

Stabilitatea tensiunii de alimentare este o conditie necesara operatiune adecvata mulți dispozitive electronice. Pentru a stabiliza tensiunea de curent continuu pe sarcină atunci când tensiunea rețelei fluctuează și curentul consumat de sarcină se modifică, stabilizatori de tensiune CC sunt instalați între redresor cu filtru și sarcină (consumator).

Tensiunea de ieșire a stabilizatorului depinde atât de tensiunea de intrare a stabilizatorului, cât și de curentul de sarcină (curent de ieșire):

Să găsim modificarea diferențială totală a tensiunii la schimbare și:

Să împărțim părțile din dreapta și din stânga cu , și, de asemenea, să înmulțim și să împărțim primul termen din partea dreaptă cu , iar al doilea termen cu .

Introducând notația și trecerea la incremente finite, avem

Aici este coeficientul de stabilizare egal cu raportul creșterilor tensiunilor de intrare și de ieșire în unități relative;

Rezistența internă (de ieșire) a stabilizatorului.

Stabilizatorii sunt împărțiți în parametrii și compensatori.

Un stabilizator parametric se bazează pe utilizarea unui element cu o caracteristică neliniară, de exemplu o diodă zener semiconductoare (vezi § 1.3). Tensiunea de pe dioda Zener în zona defecțiunii electrice reversibile este aproape constantă, cu o schimbare semnificativă a curentului invers prin dispozitiv.

Diagrama stabilizatorului parametric este prezentată în Fig. 5.10, a.

Orez. 5.10. Stabilizatorul parametric (a), circuitul său echivalent pentru incremente (b) și caracteristicile externe ale redresorului cu stabilizator (curba 2) și fără stabilizator (curba ) (c)

Tensiunea de intrare a stabilizatorului trebuie să fie mai mare decât tensiunea de stabilizare a diodei zener. Pentru a limita curentul prin dioda zener este instalat un rezistor de balast Tensiunea de ieșire este îndepărtată de la dioda zener. O parte din tensiunea de intrare se pierde pe rezistor, restul este aplicat sarcinii:

Luăm în considerare că, obținem

Cel mai mare curent trece prin dioda zener la

Cel mai mic curent trece prin dioda zener la

Dacă sunt îndeplinite condițiile - curenții diodei zener limitând secțiunea de stabilizare, tensiunea pe sarcină este stabilă și egală. De la .

Pe măsură ce curentul crește, căderea de tensiune crește cu . Pe măsură ce rezistența de sarcină crește, curentul de sarcină scade, curentul prin dioda Zener crește cu aceeași valoare, căderea de tensiune pe sarcină rămâne neschimbată.

Pentru a-l găsi, vom construi un circuit echivalent pentru stabilizatorul din Fig. 5.10 și pentru creșteri. Elementul neliniar funcționează în secțiunea de stabilizare, unde rezistența sa la curent alternativ este un parametru al dispozitivului. Circuitul de înlocuire al stabilizatorului este prezentat în Fig. . Din circuitul echivalent obținem

Avand in vedere ca in stabilizator avem

Pentru a găsi , la fel ca atunci când se calculează parametrii amplificatoarelor (vezi § 2.3), folosim teorema generatorului echivalent și setăm , apoi rezistența la ieșirea stabilizatorului

Expresiile (5.16), (5.17) arată că parametrii stabilizatorului sunt determinați de parametrii diodei zener semiconductoare (sau alt dispozitiv) utilizat. De obicei, pentru stabilizatorii parametrici nu este mai mare de 20-40, dar variază de la câțiva ohmi la câteva sute de ohmi.

În unele cazuri, astfel de indicatori se dovedesc a fi insuficienti, apoi se folosesc stabilizatori compensatori. În fig. Figura 5.11 prezintă unul dintre cele mai simple circuite de stabilizatoare de compensare, în care sarcina este conectată la sursa de tensiune de intrare printr-un element neliniar de reglare, tranzistorul V. Un semnal OS este furnizat la baza tranzistorului prin amplificatorul operațional. Intrarea amplificatorului operațional primește tensiuni de la un divizor rezistiv de înaltă rezistență și o tensiune de referință (de referință).

Orez. 5.11. Cea mai simplă schemă stabilizator de compensare cu op-amp

Să luăm în considerare funcționarea stabilizatorului. Să presupunem că tensiunea a crescut, urmată de o creștere și În acest caz, o creștere pozitivă a tensiunii este aplicată la intrarea de inversare a amplificatorului operațional și are loc o creștere negativă a tensiunii la ieșirea amplificatorului operațional. Diferența dintre tensiunile de bază și de emițător se aplică la joncțiunea emițătorului de control a tranzistorului V. În modul pe care îl luăm în considerare, curentul tranzistorului V scade și tensiunea de ieșire scade aproape la valoarea sa inițială. În mod similar, modificarea ieșirilor va fi calculată la creștere sau scădere: se va schimba, va apărea semnul corespunzător și curentul tranzistorului se va modifica. este foarte mare, deoarece în timpul funcționării modul de funcționare al diodei zener practic nu se schimbă, iar curentul prin aceasta este stabil.

Stabilizatorii de tensiune compensatori sunt produși sub formă de circuite integrate, care includ un element neliniar de reglare, tranzistorul V, un amplificator operațional și circuite care conectează sarcina la intrarea sa.

În fig. 5.10, c arată caracteristica exterioară a unei surse de alimentare cu stabilizator, zona sa de lucru este limitată de valorile curente