Три напряжения от одной Кроны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Применение в переносной аппаратуре операционных усилителей (ОУ) сразу же ставит задачу - каким образом запитать их двуполярным напряжением +15 В. Подобный вопрос возникает потому, что в справочных материалах параметры большинства ОУ приведены именно для этих питающих напряжений, и у многих радиолюбителей создается впечатление, что ОУ могут хорошо работать лишь в таком режиме. В большинстве радиолюбительских устройств на ОУ также подается двуполярное напряжение ±15 В. Но если внимательно изучить технические данные на ОУ, обнаружится, что нижний предел рабочих напряжений для большинства ОУ составляет ± 5..6 В. Так, для микросхем широкого применения К140УД6 и К140УД7 минимальное напряжение питания равно ±5 В, а для маломощного ОУ К140УД12 этот предел составляет ±1,5 В (см. Кудряшов Б.П. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник.- М.: Радио и связь, 1981).

При снижении уровня питающего напряжения уменьшается ток, потребляемый ОУ - это тоже упрощает проблему источника питания для переносной аппаратуры. Для большинства ОУ при питании напряжением ±5 В потребляемый ток уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с питанием напряжением ±15 В. Разумеется, снижение питающего напряжения ведет к изменению и других параметров ОУ, но эти отклонения обычно не сказываются на работе схемы. В качестве источника питания переносных приборов удобно применить батарею "Крона-ВЦ" или "Корунд" напряжением 9 В, а двуполярное питание +5,5 и -4,8 В получить с помощью устройства, описываемого ниже. Напряжение +5,5 В стабилизированное, оно предназначено ь не только для питания ОУ, но может быть использовано для цифровых микросхем серий К134, К176, К561. Узел питания выдает еще и напряжение -10 В, которое при необходимости используется для управления электронными коммутаторами на полевых транзисторах серий К168 и К190.

Асимметрия питающих напряжений для ОУ практически не влияет на работу микросхемы, так как коэффициент влияния нестабильности источников питания для ОУ не превышает -60 дБ. Узел питания отличается наличием стабилизированного напряжения и малым потреблением тока без нагрузки. КПД зависит от входного напряжения и составляет 0,4...0,5.

Схема узла питания приведена на рис. 1. Он состоит из стабилизатора напряжения положительной полярности и импульсного преобразователя.

Рис.1 (нажмите для увеличения)

Стабилизатор положительного напряжения содержит двухкаскадный усилитель постоянного тока (транзисторы VT2 и VT3), в котором опорный стабилитрон включен в цепь базы транзистора VT3. Питание опорного элемента выходным стабилизированным напряжением позволяет получить высокий коэффициент стабилизации по напряжению (более 500) при незначительном выходном сопротивлении (не более 0,2 Ом). Регулирующим элементом стабилизатора является р-n-р транзистор VT1, поэтому режим стабилизации при токах нагрузки до 20 мА наступает при напряжении на входе стабилизатора всего на 0,05...0,1 В больше выходного. При включении питания стабилизатор выходит на рабочий режим благодаря цепочке элементов C1, R1, VD2, R3. При этом ток зарядки конденсатора C1 проходит по цепи запуска: VD2, R3, переход база - эмиттер транзистора VT2 и выводит транзисторы VT1 и VT3 на рабочий режим. Стабилизатор обладает защитой от короткого замыкания.

Импульсный преобразователь содержит генератор, выходной транзисторный каскад и емкостный умножитель напряжения. Исходя из соображений экономичности генератор собран на микросхеме DD1 типа КМОП. Выходное напряжение генератора представляет собой импульсный меандр с частотой около 10 кГц. Оно подается на базы транзисторов VT4 и VT5 выходного каскада и поочередно переводит их в открытое состояние. Когда открыт транзистор VТ4, происходит зарядка конденсатора С6 через этот транзистор и диод VD6. В следующий полупериод импульсного напряжения генератора открывается транзистор VT5 и конденсатор С6, разряжаясь через него и диод VD7, передает энергию на конденсатор С7. В результате конденсатор С7 заряжается примерно до выходного напряжения стабилизатора. При открытом VT4 происходит зарядка конденсатора С8 по цепи: +Uстаб, VT4, С8, VD8, С7, общая шина. В этой цепи имеются два последовательно включенных источника напряжений: Uстаб.

Следовательно, конденсатор С8 будет заряжаться примерно до напряжения Uc8 = Uстаб + Uc7 = 10В. Это напряжение при открывании транзистора VT5 через диод VD9 передается на выходной конденсатор С9. При каждом цикле перезарядки конденсаторов умножителя напряжения происходит потеря напряжения на диодах и на открытых транзисторах VT4 и VT5, поэтому выходное напряжение с увеличением тока нагрузки уменьшается. Эта зависимость для отрицательного напряжения -4,5 В представлена на рис. 2.

Рис.2

В режиме холостого хода, когда нагрузочный ток равен нулю, напряжение отрицательной полярности для двух выходов имеет значение -5,3 и -10,2 В. В этом режиме преобразователь потребляет ток, равный 0,3...0,4 мА. Вследствие, того, что преобразователь питается стабилизированным напряжением, напряжение на его выходах зависит только от сопротивления нагрузки, т. е. при постоянной нагрузке отрицательное выходное напряжение будет неизменным. Коэффициент полезного действия описанного импульсного преобразователя при токе нагрузки Iн, равном 3 мА, достигает значения 0,7, но при отклонении от этого значения на ±2 мА снижается до 0,6. Амплитуда пульсации выходного напряжения под нагрузкой не превышает 10 мВ.

Конструктивно узел питания лучше всего выполнить на печатной плате той схемы, которую он питает, поэтому разводка печатной платы узла питания не приводится. Площадь, занимаемая элементами схемы, не превышает 12 см2. В ней используются резисторы МЛТ-0,125 и малогабаритные конденсаторы С1, С8, С9 - К53-1; C3 - С5 - КМ; С2, С6, С7 - К52-1Б.

Описанный узел питания отличается простотой, которая исключает какие-либо наладочные работы после монтажа. Если выходное стабилизированное положительное напряжение отличается от номинального значения более чем на 5 %, его выставляют, подбирая стабилитрон VD3. Критериями исправности узла питания являются наличие выходных напряжений и ток холостого хода, не превышающий 2,5 мА.

Литература:

1. Кудряшов Б. П. и др. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник.-М.: Радио и связь, 1981.
2. Ходаковский Е. Преобразователь полярности напряжения.- Радио, 1984, № 7, с. 48-49.

Авторы: В.Ефремов, В.Федько

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Робот-огородник 16.06.2017 У робота-пылесоса Roomba появился родственник-огородник. Он называется Tertill и внешне напоминает Roomba. Задача Tertill - пропалывать грядки, убирая все ненужное, как Roomba это делает с мусором на полу. Питание огородника обеспечивает встроенная солнечная батарея. Чтобы он не выщипал нужные побеги, их следует огородить специальными кольцами, включенными в комплект. Предусмотрена и прополка участков заданной длины. Робот подключается к смартфону по Bluetooth. Есть и порт USB - он используется для зарядки, когда энергии солнца недостаточно. Конечно, возможности робота накладывают некоторые ограничения на планировку посадки. Между культурными растениями должно быть достаточно свободного места, а сама грядка должна быть максимально ровной, чтобы робот не застрял. А чтобы он не отправился пропалывать соседский огород, участок должен быть огражден. Робот не вырывает сорняки с корнем, а скашивает их, так что процедуру придется повторять постоянно. Приблизительная стоимость робота - $300.

Другие интересные новости:

▪ Внешний оптический привод I-O Data DVR-UW8DP2

▪ Подкожный чип для мгновенного анализа крови

▪ Cистема квантовой связи на базе беспилотников

▪ Эволюционные аспекты теплолюбивости у женщин

▪ Пиявки помогут зоологам

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПУЭ. Подборка статей

▪ статья Установка елки в патроне. Советы домашнему мастеру

▪ статья Какой русский писатель способствовал обретению независимости Индии? Подробный ответ

▪ статья Уборщик производственных помещений. Должностная инструкция

▪ статья Усилитель сигнала вызова. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Платок на шпаге. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025