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:

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Квантовый процессор IBM Nighthawk R2 09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами. Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ. В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было и ...>>

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Случайная новость из Архива Токсичные вещества в экранах гаджетов 22.04.2020 Ученые Университета Саскачевана в Канаде всерьез обеспокоены потенциальной опасностью, которую для окружающей среды и здоровья людей представляют жидкокристаллические мономеры, используемые в производстве экранов телевизоров, компьютеров, планшетов и смартфонов. Из-за полужидкого состояния этих химических веществ, при сжигании они легко испаряются и попадают в окружающую среду как при производстве и переработке, так и в процессе эксплуатации электронной техники с жидкокристаллическими дисплеями. И токсическое воздействие этих химикатов, которому подвергаются находящиеся рядом люди, может оказать весьма негативное влияние на состояние их здоровья". Исследователи проанализировали токсичность 362 жидкокристаллических мономеров, которые чаще других используются в десяти различных отраслях электронной промышленности, и обнаружили, что почти 100 химических веществ, в том числе обычно встречающиеся в шести наиболее популярных моделях смартфонов, токсичны и несут потенциальную угрозу здоровью человека и состоянию окружающей среды. Установлено, что жидкокристаллические мономеры имеют свойство, подобное свойству диоксинов и антипиренов, негативно влиять на функционирование эндокринной и пищеварительной систем, в частности нарушать работу щитовидной железы и желчного пузыря, соответственно. Для оценки распространенности жидкокристаллических мономеров в окружающей среде ученые изучили 53 образца пыли, собранной в различных помещениях: учебном корпусе, столовой и общежитии университета, номере отеля, частной квартире, научной лаборатории и мастерской по ремонту электронных устройств. Почти 50% из них содержали эти токсичные химические вещества. 90% изученных жидкокристаллических мономеров имеют свойства накапливаться в организме человека, легко переноситься на большие расстояния по воздуху и крайне медленно разлагаться. Причем 25% из них присущи все три негативные характеристики.

Другие интересные новости:

▪ Интеллектуальный банкомат Fujitsu

▪ Компактный фотоаппарат Olympus Stylus SH-1

▪ 75,6 ТБ данных на куске кварца

▪ Google представил собственный планшет

▪ Радиоприемник VICTOR RA-BF3 с системой замедления звука

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Технические средства РХР и Д. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Где впервые появились апельсины? Подробный ответ

▪ статья Самозатягивающийся узел с полуштыком. Советы туристу

▪ статья Сандарачный клей. Простые рецепты и советы

▪ статья Нагреваем воду. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026