10 мВ. Регулировку точности согласования уровней выходных напряжений можно осуществить, включив подстроечный резистор в точку А. Влияние регулировок f/вых на напряжение стабилитрона можно практически исключить, заменив резистор R1 полевым транзистором. Выходные напряжения могут регулироваться в диапазоне 12--18 В.

Рис. 6.10. Источник стабилизированного двухполярного напряжения (Л/, Л2-1408УД1)

Рассмотренные выше схемы стабилизаторов обеспечивают высокий коэффициент стабилизации, т. е. нестабильность их выходного напряжения обычно меньше 10 мВ и слабо зависит от нагрузки и входного напряжения. Напряжение питания повышенной стабильности необходимо потому, что микрозлектронная аппаратура обеспечивает высокую надежность и улучшенные электрические и эксплуатационные характеристики при работе именно от таких высококачественных стабилизаторов.

6.3.2. ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

В рассмотренных выше стабилизаторах с непрерывным регулированием КПД обычно прямо пропорционален отношению выходного напряжения ко входному и поэтому сравнительно невелик. Малый КПД и растущая потребность его повышения в стабилизаторах с низким выходным напряжением, предназначенных для микросхем, вынуждает разработчиков искать новые принципы их построения и более совершенные схемотехнические решения. Наиболее удачным решением этой задачи является применение стабилизаторов с импульсным регулированием выходного напряжения, которые обычно позволяют получить большую выходную мощность и КПД порядка 80-90%. Импульсные стабилизаторы

7 Зак. т

напряжения отличаются от рассмотренных выше линейных тем, что выходной транзистор работает в импульсном режиме. Как и в линейных стабилизаторах, регулирующий транзистор может быть включен последовательно или параллельно с нагрузкой. Ключевой транзистор прерывает ток от источника нестабилизированного входного напряжения, как только очередной импульс напряжения появляется на входе. Широтно-модулированное выходное напряжение накапливается и фильтруется на конденсаторе.

Обычно выделяют три типа импульсных стабилизаторов: с постоянной частотой, но с переменной длительностью открытого ключевого транзистора; с переменной частотой, но постоянной длительностью открытого ключевого транзистора; с переменными частотой и длительностью открытого транзистора. Более высокий КПД импульсных стабилизаторов обусловлен в основном небольшой мощностью, рассеиваемой на ключевом транзисторе. Когда этот транзистор открыт, то напряжение на нем незначительно, так как определяется напряжением насыщения, а когда он закрыт, то ток через транзистор пренебрежимо мал. Следовательно, в обоих случаях рассеиваемая транзистором мощность невелика.

В схеме, показанной на рис. 6.11,а, включением цепи из нескольких элементов (обведена штриховой линией) линейный ста-

VT1 Г

vm \ T I

J- a)

-ь 2 -

Рис. б.!!. Импульсный стабилизатор (а) и цепь, улучшающая его характеристики (б)

билизатор преобразуется в импульсный. Введенная цепь определяет частоту переключения транзистора. Операционный усилитель выполняет роль компаратора, обрабатывающего сигнал ошибки, пропорциональный разности выходного напряжения стабилизатора и опорного. Усиленный сигнал ошибки поступает на управляемый генератор, где происходит изменение длительности импульсов пропорционально величине ошибки. Рабочая частота импульсных стабилизаторов обычно выбирается от 7 до 25 кГц, поскольку при более низкой частоте трудно получить выигрыш в габаритных размерах сглаживающего фильтра по сравнению с габаритными размерами линейного стабилизатора, а при более высокой увеличиваются потери мощности при переключении транзистора.

Последнее ограничение можно устранить, включив в эмиттер ключевого транзистора дополнительный резистор R2 (рис. 6.11,6). В обычной схеме для формирования сигнала, управляющего тран-

зистором VTI, между базой и эмиттером последнего включен резистор R1. Поэтому режим включения VT1 зависит от его эмиттерно-базового напряжения Пэ.б. Другими словами, при включении VT1 напряжение U.e уменьшается, поэтому уменьшается сигнал, выключающий транзистор, что увеличивает время выклю- чения и, следовательно, потери мощности. Если же в схему введен резистор R2, то выключающий сигнал меньше зависит от [/э.б. Поскольку ток через R2 определяется индуктивностью дросселя и диодом VD1, а его величина почти постоянная при заданной нагрузке, то на Rl сохраняется постоянное отрицательное напряжение в течение выключения VT1. Благодаря этому время выключения удается повысить в два-три раза и более, чем на 50% уменьшить потери мощности.

Принцип преобразования входного нестабильного напряжения питания в положительное и.11И отрицательное стабилизированное напряжение показан на рис. 6.12. Транзистор работает в ключевом режиме, т. е. закрыт в течение времени ti импульса на выходе мультивибратора и насыщен в течение времени /2 паузы.

4- -1- вых i

Рис. 6.12. Принцип получения стабильного положительного (а) и отрицательного (б) палряжений в индуктивно-емкостном преобразователе

Когда транзистор насыщен, напряжение на его коллекторе примерно равно Un-Un, где Un - падение напряжения на насыщенном транзисторе. Затем транзистор закрывается, и энергия, накопленная в индуктивности в течение времени /2, тратится на поддержание тока в контуре индуктивность - диод - конденсатор. Временные диаграммы изменения выходных напряжения и тока в нагрузке при формировании положительного (рис. 6.12,а) и отрицательного (рис. 6.12,6) напряжений питания описывают работу выходных цепей индуктивно-емкостных преобразователей, по-