Стабилизаторы напряжения и тока на ИМС

Успенский Б.

Внешний транзистор V T1— это эмиттерный повторитель для увеличения тока нагрузки до 1…2 А. Если требуется ток не более 50 мА, то транзистор следует исключить, используя вывод 8микросхемы вместо эмиттерного вывода транзистора V T1.

В составе микросхемы имеется транзистор, защищающий выходной каскад от перегрузки по току. Токо–ограничительное сопротивление резистора R4выбирают из расчета падения напряжения на нем 0,66 В при протекании аварийного тока. Без змиттерного повторителя V T1следует установить резистор R4сопротивлением 10 Ом.

Чтобы

создать «падающую» характеристику ограничения тока перегрузки, подключают делитель R2R3и производят расчет по следующим зависимостям:

Пример, I _макс= 0,6 А (задано); I _К3— 0,2 А (выбираем не менее ¹/з I _макс); U _бЭ=0,66 В; U _вых=12 В (задано); а = 0,11 (по расчету); R3= 10 кОм (типичное значение); R2= 1,24 кОи; R4= 3,7 Ом.

В микросхеме дополнительно имеется вывод 14для Управления стабилизатором. Если подать на этот вход единичный ТТЛ–уровень + (2,5…5) В, то выходное напряжение стабилизатора упадет до нуля. Чтобы обратный ток при наличии емкостной нагрузки не разрушил выходной транзистор, установлен диод V D1.

Конденсатор С1емкостью 3,3…10 мк подавляет шум стабилитрона, однако установка его не является необходимой. Конденсатор С2(емкостью до 0,1 мк) — элемент частотной коррекции; допустимо вместо него соединить вывод 13с «земляным» проводом через последовательную RС–цепь 360 Ом (максимум) и 560 пФ (минимум).

На базе микросхем КР142ЕШ.2 (рис. 8) можно создавать стабилизаторы отрицательных напряжений (рис. 9).

Рис 9. Стабилизация отрицательного напряжения

При этом стабилитрон V D1смещает уровень напряжения на выводе 8относительно входного напряжения. Базовый ток транзистора V T1не должен превышать максимально допустимого тока стабилитрона, иначе следует применить составной транзистор.

Широкие возможности микросхем КР142ЕН1,2 позволяют создавать на их основе релейные стабилизаторы напряжения, пример которых дан на рис. 10.

Рис. 10. Релейный стабилизатор напряжения

В таком стабилизаторе опорное напряжение, как и в стабилизаторе по схеме рис. 8, установлено делителем R4R5,а амплитуда пульсаций выходного напряжения на нагрузке задается вспомогательным делителем R2R3и равна &U=U _B x-R4IR3.Частота автоколебаний определяется из тех же соображений, что и для стабилизатора по схеме на рис. 7. Следует лишь иметь в виду, что ток нагрузки не может изменяться в широких пределах, обычно не более чем в два раза от номинального значения. Преимуществом релейных стабилизаторов является высокий КПД.

Необходимо рассмотреть еще один

класс стабилизаторов — стабилизаторов тока, преобразующих напряжение в ток независимо от изменения сопротивления нагрузки. Из таких стабилизаторов, позволяющих заземлять нагрузку, отметим стабилизатор по схеме на рис. 11.

Рис. 11. Стабилизатор тока на ОУ

Ток нагрузки стабилизатора I _u =U _B-x .lRl.Интересно, что если напряжение U _{BX подавать} на инвертирующий вход, то изменится только направление тока без изменения его значения.

Более мощные источники тока предусматривают подключение к ОУ усилительных транзисторов. На рис. 12 дана схема источника тока, а на рис. 13 — схема приемника тока.

Рис. 12. Прецизионная схема источника тока; входное напряжение — отрицательное

Рис 13. Схема прецизионного отвода тока; входное напряжение — положительное

В обоих устройствах сила тока определяется расчетом так же, как и в предыдущем варианте стабилизатора. Этот ток тем точнее зависит лишь от напряжения U _вхи номинала резистора R1,чем меньше входной ток ОУ и чем меньше ток управления первого (после ОУ) транзистора, который выбран поэтому полевым. Ток нагрузки может достигать 100 мА.

Схема простого мощного источника тока для зарядного устройства показана на рис. 14.

Рис. 14. Источник тока высокой мощности

Здесь R4— токоизмерительный проволочный резистор. Номинальное значение тока нагрузки I _н =ДU/R4 = 5А устанавливается. примерно при среднем положении движка резистора R1.При зарядке автомобильной аккумуляторной батареи напряжение U _вх>18 В без учета пульсаций выпрямленного переменного напряжения. В таком устройстве следует применять ОУ с диапазоном входного напряжения вплоть до напряжения положительного питания. Такими возможностями обладают ОУ К553УД2, К153УД2, К153УД6, а также КР140УД18.

Литература

Бокуняев А. А. Релейные стабилизаторы постоянного напряжения — М : Энергия, 1978, 88 с.

Рутксвски Дж. Интегральные операционные усилители. — М.: Мир, 1978, 323 с.

Xоролац П, Хилл У. Искусство схемотехники, т. 1. — М.; Мир, — 1986, 598 с.

Спенсер Р Недорогой источник питания с нулевыми пульсациями. — Электроника, 1973, № 23, с 62.

Шило В. Л Линейные интегральные схемы. — М. Cов. Радио, 1979, 368 с.