www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Экономичные стабилизаторы

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

Комментарии к статье Комментарии к статье

Не вдаваясь в подробный анализ достоинств и недостатков различных принципов преобразования и стабилизации напряжения, автор статьи делится опытом разработки простых экономичных стабилизаторов напряжения с биполярным транзистором в качестве регулирующего элемента. Большое внимание уделено выбору источника образцового напряжения. В статье приведены таблицы с результатами испытаний различных стабилизаторов, облегчающие выбор подходящего варианта.

Для достижения высокой экономичности радиоэлектронных устройств, питающихся от гальванических элементов или аккумуляторов и требующих стабилизированного напряжения, кроме правильного выбора напряжения питания и типа элементов, важное значение имеет выбор соответствующего экономичного стабилизатора, обеспечивающего максимально длительную работу устройства без замены источников питания.

Экономичным (с высоким КПД) называют стабилизатор, который одновременно удовлетворяет двум условиям: во-первых, он должен иметь малый ток потребления по сравнению с током нагрузки; во-вторых, - иметь минимально допустимое падение напряжения на регулирующем элементе.

В литературе часто встречаются описания экономичных стабилизаторов, в которых авторы основное внимание уделяют уменьшению потребляемого тока самим стабилизатором и не придают большого значения тому факту, что для его нормальной работы входное напряжение должно превышать выходное минимум на 1,5...2 В. При питании от батарей это обстоятельство играет первостепенную роль. Несложные расчеты показывают, что уменьшение КПД стабилизаторов происходит именно из-за рассеивания энергии в виде тепла на регулирующем транзисторе и эти потери прямо пропорциональны падению напряжения.

В общем виде стабилизатор представляет собой регулируемый делитель напряжения, где в качестве регулирующего элемента используют транзистор, проводимость которого изменяет управляющий элемент.

В экономичных стабилизаторах управляющий элемент должен обеспечивать достаточный ток базы регулирующего транзистора при минимальном собственном потреблении. Этот ток вырабатывается путем сравнения выходного напряжения с образцовым. Важное значение имеет правильный выбор источника образцового напряжения (ИОН), от параметров которого зависят характеристики стабилизатора: коэффициент стабилизации (Кет), температурный коэффициент напряжения (ТКН), экономичность и др.

Регулирующий транзистор должен поддерживать стабильное выходное напряжение при уменьшении напряжения питания до минимального значения, незначительно превышающего номинальное выходное напряжение стабилизатора. Минимальная разность между входным и выходным напряжениями, при которой стабилизатор еще может поддерживать номинальное выходное напряжение, зависит и от схемы подключения регулирующего транзистора [1].

МИКРОМОЩНЫЕ ИСТОЧНИКИ ОБРАЗЦОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Наиболее простая схема ИОН получается при использовании стабилитронов, выбор которых достаточно большой, но на практике часто возникают затруднения из-за разброса напряжения стабилизации стабилитронов одного типа и низкой экономичности при питании микромощных устройств.

Принято считать, что стабилитроны непригодны для работы при токе менее 0,5...1 мА. Это справедливо в случае, когда необходимо получить гарантированный результат, не тратя время на проверку и подборку подходящих стабилитронов. Однако большая их часть может работать и при меньшем токе, обеспечивая приемлемые параметры для тока нагрузки, не превышающего несколько десятков микроампер.

Чтобы убедиться в этом, достаточно начертить зависимости параметров стабилитронов не в линейном масштабе, как делается в большинстве справочников, а в логарифмическом. На рис. 1 - 3 представлены зависимости напряжения стабилизации (UCT) и дифференциального сопротивления (Rд) от тока стабилизации (lCT) в указанном масштабе.

Экономичные стабилизаторы

Экономичные стабилизаторы

В связи с тем, что параметры стабилитронов характеризуются большим разбросом, зависимости напряжения стабилизации от тока для стабилитронов КС133А, КС147А, КС156А, КС168А представляют собой усредненные характеристики (рис. 1). Для стабилитронов серии Д814, имеющих особенно сильный разброс при токе менее 200...300 мкА, графики представляют собой заштрихованные области (рис. 2), построенные на основе обобщения характеристик нескольких (до пяти) стабилитронов каждого типа. Небольшое число испытанных стабилитронов не позволяет делать выводы, претендующие на большую точность, но некоторые общие тенденции все же просматриваются.

Испытания показали, что у стабилитронов Д808 - Д811, Д813, серий Д814 и Д818 с уменьшением тока напряжение стабилизации вначале уменьшается незначительно, но при токе менее 200...300 мкА у некоторых экземпляров становится непредсказуемо низким. У низковольтных стабилитронов КС133А, КС147А, КС156А с уменьшением тока напряжение стабилизации монотонно снижается без резких провалов.

График для стабилитронов КС133А и КС147А (рис. 3) представляет собой почти прямую линию, показывающую обратно пропорциональную зависимость дифференциального сопротивления от тока. Уменьшение тока в 1000 раз, например, с 32 мА до 32 мкА, приводит к увеличению Rд также в 1000 раз - с 10 Ом до 10 кОм.

Стабилитроны с напряжением стабилизации 5,6...7 В и токе больше 3 мА имеют более низкое дифференциальное сопротивление. При уменьшении тока до определенного уровня Rд таких стабилитронов резко возрастает, а при дальнейшем его уменьшении оно ненамного отличается от Rд более низковольтных стабилитронов.

Стабилитроны Д814А - Д814Д также имеют низкое дифференциальное сопротивление при большом токе, но при токе менее 200...300 мкА Rд некоторых экземпляров стабилитронов может иметь гораздо большую величину, чем у низковольтных.

Эксперименты с несколькими экземплярами стабилитронов (КС510А, КС512А, КС515А, КС518А) показали, что большинство из них имеют хорошие стабилизационные характеристики во всем интервале изменения тока вплоть до 3...5 мкА, но они рассчитаны на стабилизацию напряжения более 10 В. Их особенностью является повышенный уровень шума при токе менее 300 мкА.

Нельзя недооценивать такой параметр ИОН как температурный коэффициент напряжения, так как он может явиться причиной таких неприятных явлений, как уход частоты гетеродина или повышенная погрешность измерительного прибора при изменении окружающей температуры.

ТКН стабилитронов с UCT=5...6,8 В (КС156А, КС168А и т.п.) с уменьшением тока до 100 мкА и ниже сдвигается в сторону отрицательных значений и может увеличиться до -2,5 мВ/°С [2]. Термокомпенсированные стабилитроны серий Д818, КС191 и т.п. при токе менее 1 мА теряют свои прецизионные свойства из-за повышенного отрицательного ТКН. Среди стабилитронов серии Д814 встречаются экземпляры, непригодные для работы в режиме малого тока (менее 0,3...0,4 мА) из-за резкого уменьшения напряжения стабилизации при понижении температуры. У большинства других типов стабилитронов с уменьшением тока ТКН изменяется не столь заметно, но общей тенденцией является сдвиг ТКН в сторону отрицательных значений.

Анализ характеристик стабилитронов при малом токе позволяет сделать следующие выводы. Практически все типы стабилитронов вполне применимы в режиме малого тока, но только после предварительного испытания. При этом следует выбирать те экземпляры, у которых с уменьшением тока питания напряжение стабилизации изменяется меньше.

Стабилитроны с UCT < 7 В (КС133А, КС139А, КС147А, КС156А, КС168А) можно применять в ИОН с уменьшенным током питания до нескольких десятков микроампер. Коэффициент стабилизации стабилитронов КС133А, КС139А и КС147А почти не зависит от тока, но имеет низкое значение (6...10), а напряжение стабилизации монотонно уменьшается с уменьшением тока и при значении 50 мкА может быть в 1,5...2 раза меньше, чем при 5...10 мА. Это обстоятельство позволяет регулировать напряжение стабилизации в некоторых пределах изменением тока, но ток желательно стабилизировать для увеличения КCT [3].

Коэффициент стабилизации стабилитронов КС156А и КС168А при уменьшении тока уменьшается до 8...15, что также может потребовать применения стабилизации тока. Напряжение стабилизации при уменьшении тока до 50 мкА уменьшается в 1,2...1,5 раза.

Стабилитроны с UCT=7,5...14 В (Д808, серий Д814 и Д818 и т.п.) применимы в ИОН при токе до 0,4...0,5 мА с незначительным ухудшением параметров; при значении менее 0,4 мА характеристики могут ухудшиться, но больше половины проверенных стабилитронов такого типа имели приемлемые параметры при уменьшении тока до 80...100 мкА.

Хорошей альтернативой стабилитронам, особенно в режиме малого тока, являются светодиоды [4] видимого излучения (UCT=1,5...2 В в прямом включении) и переходы база-эмиттер [5-7] маломощных кремниевых транзисторов (UCT=4...10 В при обратном включении). Они обеспечивают больший КCT и могут работать, даже если ток стабилизации меньше 20 мкА, причем напряжение стабилизации светодиодов в режиме малого тока достаточно предсказуемо.

В ИОН можно применять не только р-n переходы диодов и транзисторов, но и полевые транзисторы, используемые в качестве стабилизатора тока (рис. 4,а). Образцовое напряжение снимается с резистора в цепи истока [8]. При токе 10 мкА это напряжение равно напряжению отсечки (UOTC) полевого транзистора. Значение тока, протекающего через полевой транзистор, подбирают изменением сопротивления резистора в цепи истока. Главный недостаток полевых транзисторов - большой разброс напряжения отсечки приборов одного и того же типа даже внутри одной партии (упаковки), что в большинстве случаев делает невозможным применение их без предварительного измерения этого параметра и подборки подходящего транзистора.

Экономичные стабилизаторы

Для измерения UOTC необходимо подключить к стоку транзистора микроамперметр, а параллельно резистору - вольтметр (рис. 4,б). Переменным резистором устанавливают ток стока равным 10 мкА и измеряют падение напряжения на резисторе (или между затвором и истоком) с помощью какого-либо высокоомного вольтметра. Это напряжение и можно считать напряжением отсечки. Подбирать транзисторы удобнее, если вставлять их в какой-нибудь подходящий малогабаритный разъем, к которому подпаяны провода от остальных приборов.

На рис. 5 показана зависимость напряжения на истоке от тока стока для нескольких полевых транзисторов. Из графиков видно, что при изменении тока от 1 до 150...200 мкА напряжение на истоке большинства транзисторов изменяется не более чем на 20...25% от напряжения отсечки. Это обстоятельство может оказаться полезным при проведении приблизительных расчетов. Коэффициент стабилизации при токе менее 1...2 мА находится в пределах 20...40, немного увеличиваясь с уменьшением тока. ТКН имеет максимальное положительное значение при малом токе и уменьшается с его увеличением, становясь отрицательным при токе более 0,1-3,0 мА [9].

Экономичные стабилизаторы

Исследования показали, что наиболее подходящие для использования в качестве микротоковых ИОН - транзисторы с р-n переходом серий КП103, КП302 и КП303. У большинства из них ТКН в режиме малого тока не превышает +2,5 мВ/°С или 0,25%/°С. Применение транзисторов с изолированным затвором (исследовались только транзисторы серий КП305 и КП313) также не исключено, но разброс ТКН у них больше.

Так как стабилизатор тока на полевом транзисторе - двухполюсник, то последовательное включение дополнительного резистора (рис. 6,а) позволяет увеличить образцовое напряжение. Заменив резистор в цепи истока потенциометром и регулируя напряжение обратной связи на затворе, можно увеличивать напряжение на истоке транзистора от UOTC в широких пределах, но лучше ограничиться значением 2...3UOTC, а для получения больших образцовых напряжений использовать полевые транзисторы с большим UOTC. Это позволяет улучшить ТКН.

Недостатками ИОН по такой простой схеме являются сравнительно высокое выходное сопротивление и повышенный положительный ТКН. Улучшить эти параметры, а заодно и повысить Кст до 50...80 позволяет комбинация стабилизатора тока со стабилитронами, имеющими отрицательный ТКН (КС133А, КС139А, КС147А, КС156А, КС168А) (рис. 6,б). Минимальное напряжение питания должно быть выше образцового на величину UOTC с некоторым запасом, поэтому, если входное напряжение ненамного превышает напряжение стабилизации, полевые транзисторы лучше выбирать с небольшим UOTC. Переменным резистором в цепи затвора, изменяя ток стабилизации в некоторых пределах, можно регулировать образцовое напряжение ИОН.

Экономичные стабилизаторы

Светодиоды и стабилитроны КС119А, КС133А, КС139А, КС147А для "экономии" напряжения питания включают параллельно переменному резистору в цепи истока полевого транзистора (рис. 6,в). Сопротивление резистора может быть от нескольких сотен кОм до нескольких МОм. Напряжение отсечки полевого транзистора должно быть немного меньше образцового напряжения ИОН, поэтому можно использовать более распространенные полевые транзисторы с U0TC>1 В. Образцовое напряжение можно регулировать в небольших пределах изменением тока стабилизации.

Стабилитрон, подключенный параллельно резистору, стабилизирует напряжение на истоке транзистора и ухудшает обратную связь на затворе. Поэтому такое включение эффективно только для низковольтных стабилитронов с незначительным коэффициентом стабилизации.

Улучшить параметры ИОН на основе стабилизатора тока можно с помощью дополнительного биполярного транзистора (рис. 7,а). В отличии от аналогов стабилитронов с использованием только биполярных транзисторов [10 - 12] это устройство содержит меньше деталей, хорошо работает в режиме малого тока и имеет низкий ТКН. Биполярный транзистор лучше использовать маломощный кремниевый с большим коэффициентом передачи тока серий КТ3102, КТ3107, КТ342 и т.п., так как рабочий интервал тока такого аналога стабилитрона прямо пропорционален коэффициенту передачи тока (h21Э) транзистора VT2. Отрицательный ТКН перехода база-эмиттер биполярного транзистора частично компенсирует положительный ТКН полевого транзистора, поэтому суммарный ТКН находится в пределах -0,02...+0,04%/°С в нижнем положении движка переменного резистора (в случае использования полевых транзисторов с р-n переходом).

Экономичные стабилизаторы

На рис. 7,б показаны вольт-амперные характеристики аналога стабилитрона при разных положениях движка переменного резистора. Как видно, интервал рабочего тока устройства ограничен. Минимальный ток стабилизации определяется сопротивлением резистора в цепи истока (этот ток должен быть достаточным для создания падения напряжения, равного образцовому), а максимальный ток при выбранном сопротивлении резистора R2 определяется коэффициентом передачи тока транзистора VT2 (максимальный ток базы, а следовательно, и коллектора ограничен резистором, поэтому при увеличении тока стабилизации образцовое напряжение также начинает увеличиваться). При увеличении образцового напряжения в 2 раза (потенциометром в цепи истока) минимальный и максимальный токи стабилизации также увеличиваются примерно в 2 раза. ТКН при этом может возрасти до +0,08%/°С.

Упрощенный расчет аналога стабилитрона производится в следующей последовательности: определяют минимальный ток стабилизации, подбирают полевой транзистор с определенным напряжением отсечки, рассчитывают сопротивление резистора в цепи истока, определяют максимальный ток стабилизации. Для расчета можно воспользоваться соотношениями:

Iст min >51H; Uoбp min=U0TC + UБЭ или U0TC=U0бp min-0,6 В;

Rи=2U0TC/lCT min (если Uoбp не будет регулироваться); Rи2(Uoбp max-0,6B)/lст min(если Uoбp регулируемое);

Iст max=lK max/2=(lБ-h21э)/2=(U0TC/Rи)h21э/2=U0TC·h21э/2Rи.

где Iст min - минимальный ток стабилизации; IH - максимальный ток нагрузки; Iст max - максимальный ток стабилизации; lK max - максимальный ток коллектора транзистора VT2; IБ - ток базы транзистора VT2; Rи - сопротивление резистора (или резисторов) в цепи истока; Uoбp min - минимальное образцовое напряжение; UOTC - напряжение отсечки транзистора VT1; UБэ - падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT2; h21э - статический коэффициент передачи тока транзистора VT2; 2 - эмпирический коэффициент, учитывающий ухудшение параметров вблизи граничного тока стабилизации.

Расширить интервал рабочего тока аналога стабилитрона можно добавлением еще одного транзистора (рис. 8). Этот транзистор, в случае необходимости стабилизации большого тока, может быть мощным, установленным на теплоотводе или непосредственно на металлическом корпусе (если транзисторы VT2 и VT3 одинаковой структуры).

Экономичные стабилизаторы

Аналог стабилитрона (рис.8) по своим параметрам превосходит большинство стабилитронов, особенно при стабилизации малого тока. Преимущество - возможность регулирования образцового напряжения в больших пределах. При расчете трехтранзисторного аналога стабилитрона вместо параметров транзистора VT2 в формулы подставляют параметры составного транзистора. Резистор R4 служит для устранения влияния обратного тока коллектора и может иметь сопротивление от нескольких десятков до нескольких сотен кОм в зависимости от интервала изменения тока стабилизации.

Недостаток схемы - плохая предсказуемость ТКН, который к тому же меняется во время регулирования образцового напряжения. При увеличении напряжения ТКН сдвигается в сторону положительных значений.

Например, аналог стабилитрона, собранный на комплементарных транзисторах (с учетом другой структуры): транзистор VT1 - КП103Е (UOTC=1 В), транзистор VT2 - серии КТ3102 (h21э=320), транзистор VT3 - серии КТ3107 (h21э=190), R2=R3=1 МОм, имел коэффициент стабилизации не менее 40 при токе 3 мкА до 5 мА. Образцовое напряжение регулировалось в пределах 1,5...2,5 В. При этом температурный коэффициент напряжения изменялся от -0,06%/°С до +0,07%/°С.

Такой же аналог стабилитрона с транзистором VT1 КП302Б (UOTC=3,4 В) имел коэффициент стабилизации не менее 100 при токе 10 мкА до 10 мА. Образцовое напряжение регулировалось в пределах 3,9...7 В. ТКН изменялся от -0,01 %/°С до +0,02%/°С.

СХЕМОТЕХНИКА ЭКОНОМИЧНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ

За основу при разработке экономичных стабилизаторов взят простой стабилизатор с защитой от короткого замыкания (рис. 9), уже более двух десятков лет пользующийся популярностью у радиолюбителей [13].

Экономичные стабилизаторы

Принцип его действия основан на сравнении выходного напряжения с напряжением на стабилитроне VD1. Образцовый уровень подается на базу транзистора VT2, а выходное напряжение - на эмиттер. Сигнал рассогласования усиливается транзистором VT2 и поступает на базу VT1. Элементы R1, R2, VD1, VT2 образуют стабилизатор тока, поэтому максимальный выходной ток стабилизатора ограничен. При уменьшении сопротивления нагрузки выходной ток стабилизатора возрастает до уровня ограничения (Iогр), затем происходит уменьшение выходного напряжения. Когда на выходе оно понизится до значения UVD1 - UVD2 или UVD1 - 0,6 В, открывшийся диод VD2 шунтирует стабилитрон VD1.

При коротком замыкании уровень сигнала на базе транзистора VT2 будет равен падению напряжения на p-n переходе диода VD2 в прямом включении. Это уменьшает ток коллектора транзистора VT2, и, следовательно, выходной ток стабилизатора при коротком замыкании (lK3) будет меньше тока ограничения.

Выходное напряжение стабилизатора определяется соотношением

Uвыx = UVD1 - UБЭ VT2 + UVD3,

где UVD1 - напряжение стабилизации стабилитрона; UБЭ VT2 - падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT2; Uvd3 - падение напряжения на диоде VD3 в прямом включении.

Так как UБЭ VT2 = UVD3 = 0,6 В, то можно считать, что выходное напряжение стабилизатора равно напряжению стабилизации стабилитрона VD1. Коэффициент стабилизации (Кст) стабилизатора

Кст = (ΔUвх/ΔUвых) · (Uвых/Uвх),

где ΔUвх и ΔUвых - соответственно приращения напряжения на входе и выходе стабилизатора; практически равен Кст стабилитрона VD1.

Температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизатора примерно равен ТКН стабилитрона VD1, так как ТКН р-n переходов кремниевых транзисторов и диодов одинаков и имеет величину около -2мВ/°С, а из выражения для выходного напряжения видно, что они взаимно вычитаются.

Выходное сопротивление стабилизатора Rвых = ΔUвых/ΔIН

где ΔIН - приращение тока нагрузки; в основном зависит от коэффициента усиления транзистора VT1 и выбранного значения ограничения выходного тока (lorp).

Ток ограничения стабилизатора устанавливают подборкой резистора R2, сопротивление которого определяет соотношение

R2 = (UVD1-UБЭ VT2)/IЭ VT2,

где UБЭVT2 = 0,6 В; IЭ VT2 - ток эмиттера транзистора VT2, который примерно равен току базы транзистора VT1 (IБ VT1). Ток базы транзистора VT1 связан с выходным током стабилизатора выражением IБVT1 = Iвыx/h21Э VT1. поэтому можно записать

R2 = (UVD1-0,6 В) h21Э VT1/lоrp.

Для обеспечения минимального падения напряжения выбирают ток Iоrp не менее (2...3)Iн.

Основные характеристики стабилизатора, испытанного с разными стабилитронами, приведены в табл. 1.

Экономичные стабилизаторы

Для всех вариантов: транзистор VT1 - серии КТ3107 (h21Э = 230); транзистор VT2 - серии КТ3102 (h21Э = 200); диоды VD2, VD3 - КД103А; ток потребления стабилизатора (без нагрузки) равен 8... 10 мА при Uвх = 2Uвыx; Rвых = 2,0 Ом при Iн = 20 мА;

Iоrp = 60...70 мА; Iкз = 20 мА; Кст определялся при Uвх = 2Uвых.

Минимальное падение напряжения ΔUmin = Uвых - Uвых определяют следующим образом (рис. 10): измеряют Uвых стабилизатора при Uвх = 2Uвых и номинальном токе нагрузки (в данном случае 20 мА), затем Uвх уменьшают до Uвых и измеряют новое значение Uвых.Разность между этими напряжениями - важнейший параметр экономичного стабилизатора, предназначенного для работы от батарей. При более строгом подходе этот параметр нельзя называть минимальным падением напряжения; такое определение достаточно условно. Минимальное падение напряжения на стабилизаторе зависит от допустимого уменьшения выходного напряжения, которое может быть разным, в зависимости от характера нагрузки, но предложенный способ измерения ΔUmin более удобен и универсален, так как позволяет сравнивать параметры различных стабилизаторов без учета требований конкретной нагрузки.

Экономичные стабилизаторы

Необходимо отметить, что этот параметр сильно зависит от тока нагрузки, а также от уровня ограничения выходного тока и качества стабилитрона. При использовании стабилитронов с большим падением напряжения в области малого тока (КС133А, КС139А, КС147А, КС156А) даже при токе нагрузки менее 20 мА не удается получить ΔUmin менее 0,6 В.

Из табл. 1 видно, что характеристики стабилизатора довольно посредственны, особенно при стабилизации низкого напряжения, и практически полностью зависят от параметров источника образцового напряжения (ИОН), выполненного в виде простого параметрического стабилизатора (R1VD1).

Образцовое напряжение выбрано слишком большим, оно равно выходному напряжению стабилизатора, поэтому при уменьшении Uвх до Uвых ток через стабилитрон резко падает, что приводит к уменьшению напряжения на стабилитроне и соответственно на выходе.

Ток стабилитрона, выбранный по обычным методикам, неоправданно велик как по сравнению с током базы транзистора VT2, так и с током нагрузки, поэтому КПД стабилизатора довольно низкий.

Для улучшения характеристик стабилизатора необходимо в первую очередь улучшить параметры ИОН, уменьшив образцовое напряжение и потребляемый ток, кроме того, для улучшения Кст необходимо стабилизировать ток питания стабилитрона. Уменьшить образцовое напряжение на стабилитроне VD1 можно, увеличив падение напряжения на диоде VD3: вместо кремниевого диода необходимо использовать светодиоды, например, серии АЛ102 с падением напряжения в прямом включении около 1,7 В. Здесь Uвых стабилизатора больше образцового примерно на 1,1 В. Применение низковольтных стабилитронов или стабисторов нежелательно, так как это ухудшает параметры стабилизатора. Для стабилизации тока, протекающего через стабилитрон VD1, вместо резистора R1 можно использовать полевой транзистор (см. рис. 6,б).

Так как при Uвх=Uвых падение напряжения на стабилизаторе тока равно 1,1 В, то для получения малого значения ΔUmin, полевой транзистор должен иметь Uотс < 0,В5 В. Это требование усложняет подборку транзистора, так как большинство подходящих типов полевых транзисторов имеют Uотс > 1 В (в сетевых блоках питания такая проблема практически отсутствует).

Если последовательно со светодиодом серии АЛ102 включить какой-либо маломощный кремниевый диод, то с небольшим ухудшением параметров можно использовать полевые транзисторы с Uотс до 1,2 В. В этом случае ТКН стабилизатора сдвигается в сторону отрицательных значений примерно на 2 мВ/°С, а формула для выходного напряжения принимает следующий вид:

Uвых = UVD1 + 1,7B.

Для надежного запуска стабилизатора, при уменьшенном токе питания стабилитрона VD1, необходимо последовательно с диодом VD2 включить еще один диод. Это связано с тем, что при токе менее 1 мА падение напряжения на диоде VD2 (в момент включения или после устранения короткого замыкания) может оказаться меньше напряжения база-эмиттер транзистора VT2, необходимого для его открывания и запуска стабилизатора (особенно при низкой температуре). Если ток короткого замыкания окажется слишком большим, то один из этих диодов можно заменить на германиевый (серии Д9, ДЗ10 ит.п.).

Улучшенный вариант стабилизатора со стабилизатором тока на полевом транзисторе КП303Б (Uотс=0,B4 В) был испытан со стабилитронами разных типов при двух значениях тока lVD1. Получены следующие результаты:

Kст = 50...100; ΔUmin не более 0,14 В при IН = 20 мА и не более 0,20 В при lН = 30 мА; Rвых = 2,0 Ом; Iпотр(без нагрузки) не более 0,7 мА; Iкз при Uвх = 2Uвых не более 50 мА (диоды VD2 и VD3 - КД103А и Iогр = 65...100мА).

Выходное напряжение при разных значениях тока через стабилитрон и сопротивление резисторов (R1 - резистор в цепи истока полевого транзистора) представлены в табл. 2.

Экономичные стабилизаторы

С низковольтными стабилитронами КС119А, КС133А, КС139А, КС147А, а также со светодиодами следует использовать стабилизатор тока (см. рис. 6,в). Здесь можно применить более распространенные полевые транзисторы с Uотс > 1 В (Uотс должно быть немного меньше напряжения стабилизации стабилитрона VD1 при минимальном токе).

Параметры стабилизатора с применением вышеуказанных стабилитронов примерно такие же, как и у предыдущего, но ТКН сдвигается в Сторону положительных значений на 2...3 мВ/°С.

Использование стабилитронов на большее напряжение нецелесообразно из-за ухудшения Кст и ΔUmin.

Как компромисс допускается использовать комбинированный вариант (рис. 11). Для улучшения обратной связи в цепь истока транзистора VT1 включен резистор R1 с таким сопротивлением, чтобы при выбранном токе стабилитрона VD1 на резисторе создавалось падение напряжения 0,5 В. Транзистор VT1 выбирают из условия Uотс < UстVD1 +0,3 В. Недостаток схемы - сильное сужение интервала подстройки выходного напряжения при неизменном сопротивлении резистора R1, так как необходимо, чтобы падение напряжения на нем при изменении тока стабилизации находилось в пределах 0,3...0,9 В.

Экономичные стабилизаторы

Параметры различных вариантов стабилизатора, рассчитанного на ток ограничения 60...90 мА при токе нагрузки 20 мА, приведены в табл. 3. Потребляемый ток (без нагрузки) - не более 0,7 мА. Ток короткого замыкания при Uвх = 2Uвых - не более 50 мА. Сопротивление резистора R1 равно 24, 12 и 3,3 кОм для тока питания стабилитрона VD1, равного 20, 40 и 150 мкА соответственно.

Больший интервал регулирования выходного напряжения обеспечивают стабилизаторы, собранные с использованием аналога стабилитрона на двух (см. рис. 7) и трех (см. рис. В) транзисторах. Минимальное выходное напряжение этих стабилизаторов равно Uотс + 1,6 В. Максимальное значение (2...3)Uотс + 1,6 В ограничивается ухудшением ТКН.

Экономичные стабилизаторы

Ток стабилизации (Iст) аналога стабилитрона зависит от сопротивления резистора R1 (см. рис. 7, В) и входного напряжения. Стабилизаторы испытаны на ток нагрузки 20 мА с полевыми транзисторами разных типов при различных значениях напряжения на выходе, устанавливаемых с помощью переменного резистора сопротивлением 1,0 МОм в цепи истока. Получены следующие результаты (при Uвх = 2Uвых, R1 = 120 кОм, Iст = 35...70 мкА): Iпотр (без нагрузки) не более 0,6 мА; Rвых = 2,0 Ом; Iогр = 60...90 мА.

До сих пор были рассмотрены варианты стабилизатора (см. рис. 9), касающиеся только улучшения ИОН R1VD1, но нужно отметить, что даже применение "идеального" стабилитрона не позволяет достичь Кст более 200...300 без улучшения второго ИОН - R2VD3. Наиболее простой способ улучшения - использование дополнительного каскада усиления на транзисторе VT3 (рис. 12), что позволяет получить Кст в пределах 200...500 добавлением всего лишь двух деталей - резистора и транзистора. Сопротивление резистора R3 определяют из соотношения: R3 = 0,6/lVD4, где lVD4-выбранный ток стабилитрона VD4, который должен быть как минимум в 5...10 раз больше максимального тока базы транзистора VT3(IБ VT3). Максимальный ток базы определяют: IБ VT3 = Iк vтз/h21Э = UVD1/R2·h21Э, где IKVT3 - максимальный ток коллектора транзистора VT3; UVD1 - напряжение на стабилитроне VD1.

Экономичные стабилизаторы

В источнике образцового напряжения R1VD1 можно применять любые стабилитроны и стабисторы с UCT от 1,5 В до, примерно, Uвых - 0,7 В (лучше, если Uст - Uвых/2). В маломощных низковольтных стабилизаторах наибольший коэффициент стабилизации получается при использовании светодиодов видимого излучения (VD1).

Температурный коэффициент напряжения стабилизатора в основном определяется алгебраической суммой (с учетом знака) ТКН транзистора VT3 и стабилитрона VD4. ТКН перехода база - эмиттер транзистора имеет отрицательное значение (около - 2,0 мВ/°С), поэтому при использовании стабилитронов с положительным ТКН (серии Д814, КС510А и т.п.) ТКН стабилизатора получается меньше, чем стабилитрона. Использование более низковольтных стабилитронов с отрицательным ТКН для построения маломощного экономичного стабилизатора нежелательно из-за повышенного отрицательного суммарного ТКН стабилизатора, доходящего в некоторых случаях до -6,0 мВ/°С. Следует помнить, что большинство стабилитронов, имеющих ТКН около 0 при токе более 3,0 мА (КС156А, КС162А, КС170А, серии Д818 и т.п.) и меньше 0,1 мА, имеют повышенный отрицательный ТКН.

Применение аналога стабилитрона на двух транзисторах с разомкнутой обратной связью (она замыкается в этом случае через все каскады стабилизатора) позволяет улучшить практически все параметры стабилизатора, даже в случае применения стабилитрона VD1 с низким Кст (рис. 13). Выходное напряжение стабилизатора можно регулировать резистором R3 в пределах от Uoтc vт4 + 0,6 до 2...3 Uoтc vт4 .

Основные параметры различных вариантов стабилизатора (рис.13) при разных положениях движка переменного резистора R3 (разных значениях выходного напряжения), в котором применен транзистор VT4 - КП302А (Uoтc = 1,96 В) и светодиод АЛ102А (VD1), приведены в табл. 6. Вместо транзистора серии КТ3107 (VT1) в более мощном варианте стабилизатора (ток нагрузки 200 мА) использован транзистор КТ837В (h21Э = 120). Ток стабилитрона VD1 (IVD1) измерен при UBX = 2Uвых.

Экономичные стабилизаторы

Применение транзисторного аналога стабилитрона вместо диода VD3 (см. рис. 9) не исключает одновременного применения описанных выше рекомендаций по улучшению ИОН R1VD1. Если применить для питания ИОН стабилизатор тока, можно получить Кст около 1000 даже со стабилитроном КС1ЗЗА. При этом нет необходимости в регулировании тока стабилизации и изменении напряжения на стабилитроне VD1, так как это мало влияет на выходное напряжение стабилизатора.

Для предотвращения самовозбуждения в стабилизаторах подобного типа бывает достаточно включить на выходе стабилизатора оксидный, емкостью несколько десятков микрофарад, и керамический, около 0,1 мкФ, конденсаторы. Если этого недостаточно, между выводами базы и коллектора транзистора VT3 (рис. 13) подключают конденсатор емкостью от нескольких сотен пикофарад до нескольких десятков нанофарад (минимально необходимая емкость зависит от мощности стабилизатора).

СTв стабилизаторах с питанием от батарей вряд ли целесообразно без значительного улучшения ТКН, так как колебания выходного напряжения, связанные с изменением окружающей температуры, будут намного больше, чем связанные с изменением питающего напряжения. В сетевых блоках питания допустимо применить схемы с большим КСT, если это продиктовано необходимостью получения минимальных пульсаций стабилизированного напряжения.

Увеличить коэффициент стабилизации до 1500...3000 можно, используя аналог стабилитрона на трех транзисторах (рис. 14).

Экономичные стабилизаторы

Некоторые параметры такого стабилизатора, испытанного с током нагрузки 20 мА при токе ограничения 70...90 мА, приведены в табл. 7.

Экономичные стабилизаторы

Ток потребления - не более 0,6 мА, Rвых. - около 0,1 Ом, ΔUmin - не более 0,14 В.

ТКН стабилизатора (рис. 14) практически полностью зависит от ТКН аналога стабилитрона и может достигать -1,5 мВ/°С. Использование полевого транзистора с меньшим напряжением отсечки немного улучшит ТКН. При увеличении образцового напряжения относительно UOTC (потенциометром в цепи истока) ТКН аналога стабилитрона сдвигается в сторону положительных значений. Такой же результат может быть получен при уменьшении тока через полевой транзистор VT5 увеличением суммарного сопротивления резисторов R4 и R5.

Стабилизация тока (см. рис. 6, б или 6, в) стабилитрона VD1 позволяет получить коэффициент стабилизации более 5000.

При отсутствии транзисторов с большим коэффициентом передачи тока, особенно в мощных стабилизаторах, используют составной регулирующий транзистор. На рис. 15 представлен один из таких вариантов. Стабилизатор с составным регулирующим транзистором имеет одну особенность. При отсутствии тока нагрузки потребляемый им ток незначителен; при токе нагрузки, близком к максимальному, он почти не отличается от тока потребления предыдущих модификаций стабилизаторов.

Экономичные стабилизаторы

Например, вариант мощного стабилизатора с регулирующим транзистором КТ837В (h21Э = 120): Кст = = 300...500, Rвых. = 0,1 Ом,

Uвых. = 6,4 В, Iогр=1,9 А; при входном напряжении 12 В на холостом ходу он потребляет ток не более 300 мкА. При токе нагрузки 1,0 А ток потребления увеличивается до 30 мА.

Вариант маломощного стабилизатора с током ограничения 80 мА (Кст = 500...700, Rвых = 1 Ом), на холостом ходу потребляет не более 60 мкА. При токе нагрузки 25 мА ток потребления увеличивается до 400 мкА. В табл. 6 приведены некоторые другие параметры двух вариантов стабилизаторов.

Экономичные стабилизаторы

Этим не ограничиваются все варианты модернизации взятого за основу стабилизатора (см. рис. 9) с целью повышения экономичности и улучшения других параметров. В частности, в некоторых случаях для уменьшения ΔUmin полезно вместо одного регулирующего транзистора применить параллельное включение нескольких транзисторов с токовыравнивающими резисторами в цепях базы. Используя микротоковые ИОН, можно с успехом модернизировать и другие виды стабилизаторов. Приведенные в статье таблицы характеристик стабилизаторов не являются образцами оптимального расчета и гарантиями полного совпадения результатов при повторении из-за сильного разброса параметров стабилитронов и полевых транзисторов. Эти таблицы полезны для анализа общих тенденций при разработке стабилизаторов и могут служить основой при их выборе.

Различные варианты стабилизаторов рассчитаны на ток нагрузки 20 мА для удобства сравнения основных параметров. По этой же причине большинство параметров измерены при UBX = 2U вых. Если необходимо, стабилизаторы можно пересчитать и на другой ток нагрузки. Для примера, в табл. 6 и 8 приведены параметры для построения стабилизаторов на ток нагрузки 2,5, 200 мА и 0,5 А. Так как принципиальные схемы, приведенные в статье, достаточно универсальны, на них, а также в таблицах могут отсутствовать конкретные сведения по каким-либо элементам. В этом случае их выбирают или рассчитывают самостоятельно, руководствуясь общими правилами и рекомендациями, содержащимися в статье.

Экономичные стабилизаторы

Для улучшения работы стабилизаторов в условиях повышенной температуры или при использовании транзисторов с повышенным обратным током коллектора рекомендуем между эмиттером и базой регулирующего транзистора включить резистор сопротивлением от нескольких единиц до нескольких десятков килоом в зависимости от мощности стабилизатора.

Несмотря на то, что в статье описаны стабилизаторы, претендующие на звание экономичных, конкретное значение КПД нигде не приведено, так как этот параметр зависит от конкретного соотношения входного и выходного напряжения и изменяется в широких пределах, увеличиваясь по мере уменьшения напряжения на выводах батареи элементов.

Литература

  1. Машненков В., Миронов А. Повышение КПД стабилизаторов напряжения. - Радио, 1986, №2, с.З0-32.
  2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. - М.: Мир, 1993. T.1. с. 350.
  3. Крылов В. Выбор схемы стабилизатора напряжения. - Радио, 1978, №4, с.42-44.
  4. Алешин П. Светодиод в низковольтном стабилизаторе напряжения. - Радио, 1992, №12, с.23, 24.
  5. Нечаев И. Экономичный стабилизатор. - Радио, 1984, №12, с.53.
  6. Стрюков В. Транзистор в качестве стабилитрона. - Радио, 1973, №10, с.54.
  7. Перлов В. Транзисторы и диоды в качестве стабилитронов. - Радио, 1976, №10, с.46.
  8. Бегунов В. Экономичный стабилизатор напряжения. - Радио, 1980, №8, с.46.
  9. Давыдов Г. О термостабильной точке полевых транзисторов. - Радио, 1973, №2, с.39, 40.
  10. Променлив ценеров диод. - Радио, телевизия, електроника, 1989, №3, с.38.
  11. Александров И. Регулируемый аналог стабилитрона. - Радио, 1993, №11, с.39.
  12. Лукьянов Д. Регулируемый аналог стабилитрона. - Радио, 1986, №9, с.32.
  13. Попович В. Усовершенствование стабилизатора напряжения. - Радио. 1977, N9. с.56.

Автор: В.Андреев, г.Тольятти

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Radiotechnika Evkonyve 1989 (архив за год)

журналы Юный техник 1959 (архив за год)

книга Панели дистанционных защит типа ПЗ-5 (ПЭ2105). Молчанов В.В., Голанцов Е.Б., 1987

книга Стереофонический усилитель. Астахов В.М., 1985

статья Детектор металла

статья Тахометр

справочник Вхождение в режим сервиса зарубежных телевизоров. Книга №27

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]