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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Литий-ионный аккумулятор с водой вместо электролита 13.12.2021 Исследователи из Йокогамского национального университета Японии создали прототип литий-ионного аккумулятора с метастабильными и наноразмерными оксидами на основе молибдена, в котором в качестве электролитического раствора используется вода. Этот прототип долговечен, быстро заряжается и не подвержен возгоранию. Также тестовый образец аккумулятора имеет "более хорошую ионную проводимость, экологичность и высокую безопасность" по сравнению с обычными. Даже после 2 тыс. циклов зарядки-разрядки его емкость упала менее чем на 30%. Работа японских исследователей открывает путь к разработке высокоэнергетических, прочных и безопасных батарей. Но главные минусы последних - невысокий уровень производительности и возможность применения только в условиях низкого напряжения, поскольку вода разрушается при высоком уровне напряжения. Удельная масса энергии (показатель производительности) - у "водной" батареи примерно вдвое меньше, чем у обычной. Поэтому для производства аккумуляторов пришлось бы использовать более крупный размер корпуса. "У нас есть более безопасная батарея с длительным сроком службы, которая, как ожидается, будет использована на практике, хотя напряжение немного ниже [чем требуется для коммерческих устройств]" - отметил Наоаки Ябуучи, профессор химии в Йокогамском национальном университете. Японские исследователи считают, что их разработка вполне может быть запущена в производство в течение трех лет и даже найдет применение - для накопления солнечной и ветровой энергии, а также в электромобилях с невысоким запасом хода.

Другие интересные новости:

▪ Робот своими руками

▪ Сенсорные сети из шпионских камней

▪ Диета улучшает настроение

▪ Поиск аксионов ураганом темной материи

▪ Гиперзвуковую ракету готовит к испытаниям

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПТЭ. Подборка статей

▪ статья Никто не даст нам избавленья, ни Бог, ни царь и не герой. Крылатое выражение

▪ статья Сколько кислорода дает одно дерево? Подробный ответ

▪ статья Помощь при тепловом солнечном ударе. Медицинская помощь

▪ статья Ночник с регулируемой яркостью на светодиодах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Транзисторный сетевой выключатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026