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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Беременность и рождение ребенка меняет мозг женщины 26.12.2016 Ученые из Автономного университета Барселоны (Испания) показали, как меняется структура мозга у женщины во время беременности. Выяснилось также, что изменения сохраняются в течение двух лет после рождения ребенка - быть может, и дольше. Авторы работы с использованием магнитно-резонансной томографии сравнили структуру головного мозга 25 женщин до и после их первой беременности. В качестве контроля сканирование мозга проходили и их партнеры-мужчины, а также еще 20 женщин, которые не были беременны, и их партнеры. Среди результатов исследования зафиксировано сокращение во время беременности серого вещества мозга в медиальной фронтальной и задней коре, а также в отдельных участках префронтальной и височной коры у беременных женщин. Ученые полагают, что это картина адаптации к будущему материнству. "Эти изменения могут отражать, по крайней мере частично, механизм синаптического прунинга, который также характерен для подросткового возраста - слабые синапсы исчезают, уступая место более эффективным и специализированным нейронным связям", - пояснила один из авторов работы Элслайн Хукзема (Elseline Hoekzema). Исследователи показали, что сокращение серого вещества касается участков мозга, которые были активны во время функциональной нейровизуализации, во время которой матерям показывали снимки их детей. По словам ученых, эти зоны связаны с процессами, участвующими в социальном познании и самосознании. Исследователи не наблюдали никаких изменений памяти или других функций во время беременности, поэтому потеря серого вещества не подразумевает каких-либо когнитивных нарушений, а говорит лишь об актуальных адаптационных процессах.

Другие интересные новости:

▪ MEMS-микрофон MP23DB01HP

▪ Аспирин - виновник смерти

▪ Облака для парковки

▪ Фонарик на светодиодах

▪ Квантовая телепортация информации внутри алмаза

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Сборка кубика Рубика. Подборка статей

▪ статья Жак Тюрго. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где в начале 21 века запатентовали колесо? Подробный ответ

▪ статья Водитель мотоцикла, снегохода, квадроцикла. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилитель для стереотелефонов с автономным питанием. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сигнализатор разрядки батареи аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025