Еще одна схема импульсного стабилизатора

June 1, 2010 by admin Комментировать »

Упрощенная схема импульсного стабилизатора, показанная на рис. 7.1, поможет нам понять основы различных методов, позволяющих достичь стабилизации без рассеяния мощности. Очевидно, что основное вни­мание при конструировании источника питания обращено на стабили-зац1^ю напряжения, хотя иногда бывает необходима стабилизация тока. В любом случае работа стабилизатора связана с введением цепи обратной связи, чтобы контролировать выходное напряжение или ток и форми­ровать сигнал коррекции или рассогласования, который используется для автоматического регулирования работы коммутирующего устрой­ства. Действие цепи обратной связи позволяет стабилизировать выход­ной сигнал, несмотря на изменения либо нестабилизированного вход­ного напряжения, либо параметров нагрузки. Любой стабилизированный источник в особых случаях можно лишить возможности осуществлять автоматическую стабилизацию, просто размыкая цепь обратной связи. Это может быть желательным, например, при управлении электродви­гателем, где иногда требуется ручная регулировка частоты вращения. Однако в большинстве случаев в электронике лучше применять авто­матическое регулирование с замкнутой петлей обратной связи, поэто­му последующее рассмотрение будет сосредоточено на таких схемах.

clip_image002

Рис. 7.1. Импульсный стабилизатор с самовозбуждением. Колебательный режим схемы определяется условиями на входе и выходе, вызывающими изменения как ширины, так и частоты следования импульсов. Для полу­чения наилучших характеристик обычно необходимо эксперимен­тирование.

На рис. 7.1 показана базовая конфигурация и основные элементы простого импульсного стабилизатора напряжения. Чтобы сосредоточить внимание на схеме переключения, нестабилизированный источник пи­тания не показан. Интересная особенность этого устройства состоит в том, что оно является автоколебательным. Частота колебаний или час­тота переключений определяется, прежде всего, индуктивностью и ем­костью выходного фильтра, но оказывают влияние и другие факторы. Ве­личина выходного напряжения пропорциональна среднему по времени значению последовательности импульсов. Таким образом, функция фильтра состоит в усреднении амплитуды импульсов с целью получения постоянного выходного напряжения, величина которого равна арифме­тическому среднему напряжения импульсов, формируемых транзистор­ным коммутатором. Заметьте, что сигнал переключения «случайный», изменяются и ширина импульса, и частота повторения. Однако это не приводит к большим проблемам, цепь обратной связи работает так, что для стабилизации используется или ширина импульса, или частота их следования, или оба этих параметра.

В этом источнике питания, как и в большинстве других, имеется так называемый фиксирующий диод. Из предыдущего рассмотрения однопо­лупериодного выпрямителя вспомните, что резистор, включенный в этом месте схемы, давал возможность току протекать в нагрузку, но он имеет нежелательное свойство рассеивать мощность. Фиксирующий диод выполняет эту функцию гораздо лучше, поскольку имеет высокую про­водимость, когда это необходимо, и незначительное рассеяние мощнос­ти в других случаях.

Ощущение простоты, вытекающее из рассмотрения этого автоколе­бательного стабилизатора, может вводить в заблуждение. Вы можете спросить, например, почему такое простое устройство давно не стало популярным. Ответ частично кроется в схеме входящей в состав усили­теля сигнала ошибки, но не показанный на рисунке. Возможно это и не очевидно, но к этому функциональному элементу предъявляется много требований. Если Вы хотите иметь хорошие параметры импульсного ста­билизатора, и в то же время желаете избежать громоздких компонент фильтра, номинальная частота переключений должна быть во много раз выше частоты сети переменного тока. По причинам, которые будут рас­смотрены позже, имеется тенденция ограничить работу частотами око­ло 20 кГц. Хороший усилитель сигнала ошибки (или компаратор) был сначала трудно реализуемым элементом.

Кроме того, в высокочастотных ИИП подходящие переключающие транзисторы, фиксирующие диоды и даже электролитические конденса­торы фильтра использовались в предельных режимах. Стоимость необхо­димых компонент часто была высока. Преимущества, которые можно получить упрощая систему, также были ограничены, потому что в срав­нении с линейными стабилизаторами, где превосходная стабилизация и отсутствие помех при работе достигаются относительно легко, сто­имость и усилия, затрачиваемые на создание хорошего импульсного ста­билизатора неоправданно велики.

Одной из действительно поворотных точек, как в техническом развитии, так и в отношении стоимости ИИП, было появление недо­рогих, высоко надежных интегральных схем. Теперь за один-два дол­лара Вы можете приобрести интегральную схему операционного уси­лителя (ОУ) для использования ее в качестве блока, изображенного на рис. 7.1 треугольником. Такой ОУ может быть эквивалентен схеме, содержащей дюжину или больше дискретных компонент с непосред­ственными связями для работы с постоянными напряжениями. Еще более привлекательной для разработчика, чем схема ОУ, является ин­тегральная схема линейного стабилизатора, поскольку она содержит не только ОУ, но и прекрасный встроенный источник опорного на­пряжения. Температурная стабильность и электрические параметры этого источника опорного напряжения превышают соответствующие характеристики простых стабилитронов. По стоимости они конкурен-

тоспособны со стабилизаторами напряжения. Хотя первоначально эти схемы были предназначены для линейного режима, они вполне годят­ся в качестве «кирпичиков» для схем импульсных стабилизаторов. Фактически, большинство фирм-изготовителей линейных стабилиза­торов напряжения охотно предоставят приложения, разъясняющие как использовать их линейные стабилизаторы для создания импульс­ных стабилизаторов (более того, имеется много интегральных схем, специально предназначенных для использования в ИИП).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты