Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим схему на рис. 9.16. Как и прежде, потенциометр обеспечивает
регулировку напряжения, но в то же время выходное сопротивление уменьшено
благодаря собранному на транзисторе эмиттерному повторителю.
Эффективность эмиттерного повторителя можно оценить эксперимен-
Рис. 9.16. Эмиттерный повторитель понижает выходное сопротивление
потенциометра.
тально, снова подключая к выходу нагрузку 1 кОм и сравнивая падение
напряжения с предыдущим случаем. Выходное сопротивление уменьшается на
величину, равную коэффициенту усиления тока транзистора hF€ Нагрузкой в
эмиттере транзистора является реальная нагрузка источника питания;
выходное напряжение на нагрузке равно напряжению, приложенному к базе,
минус падение напряжения между базой и эмиттером, равное примерно 0,6 В.
С учетом положения в схеме источника питания транзистор эмиттерного
повторителя иногда называют проходным транзистором.
Конечно, необходимо позаботиться о том, чтобы не были превышены ни
максимально допустимый ток, ни максимально допустимая мощность
транзистора в эмиттерном повторителе. В случае применения транзистора ВС
107 максимальный ток равен 300 мА, но более серьезным ограничением
является максимальная рассеиваемая мощность, которая составляет только
360 мВт. Мощность, рассеиваемая в транзисторе, определяется как
произведение тока нагрузки на падение напряжения на транзисторе.
Например, используя обозначения, указанные на рис. 9.16, видим, что
мощность, рассеиваемая транзистором, равна
Регулируемые источники питания 215
W = IL(V-
¦ V0M) ватт.
Таким образом, если//. =20 мА, V = 18 В и Кц= 3 В, то W = 20 х (18 - 3)
мВт = 300 мВт.
При заданном токе нагрузки, мощность, рассеиваемая в транзисторе тем
выше, чем ниже выходное напряжение. Обычно бывает полезно добавить мощный
транзистор, чтобы образовать схему Дарлингтона, как это показано на рис.
9.17. Здесь выходное сопротивление еще меньше благодаря усилению тока
дополнительным транзистором. Например, если выходное сопротивление
потенциометра - порядка 1 кОм при полном его сопротивлении 5 кОм, то оно
будет поделено на величину, равную произведению коэффициентов усиления
тока транзисторов (примерно 200 для транзистора ВС 107 и 30 для
транзистора 2N3055). Тогда, согласно простому расчету, выходное
сопротивление равно
1000 Л 1
200x30
-Ом
Ом.
Практически фактором, ограничивающим выходное сопротивление, является
эмиттерное сопротивление выходного транзистора и внутреннее сопротивление
батареи.
Рис. 9.17. Применение схемы Дарлингтона с мощным транзистором для
получения большего выходного тока.
Мощный транзистор 2N3055 (аналог КТ819ГМ - Прим. перев.) может рассеивать
около 3 Вт, но его допустимая рассеиваемая мощность значительно
возрастает, когда этот транзистор размещен на теплоотводе (см. параграф
9.11). Чтобы получить регулируемый источник питания общего назначения для
применений в экспериментах (рис. 9.18), напряжение на вход схемы,
приведенной на рис. 9.17, можно подать от трансформатора, диодного моста
и накапливающего конденсатора.
216 Источники питания и управление мощностью
2NJ055 на радиаторе
Рис. 9.18. Регулируемый источник питания, работающий от сети
(максимальный ток в нагрузке 2 А).
9.10 Стабилизаторы напряжения
9.10.1 Вступление
Обсуждавшиеся до сих пор схемы с регулируемым напряжением имеют один
общий недостаток. Независимо от того, насколько велик коэффициент
усиления тока, обеспечиваемый эмиттерным повторителем, существует предел
достижимой нагрузочной способности, который устанавливается внутренним
сопротивлением схемы, состоящей из трансформатора и диода, и емкостью
накапливающего конденсатора.
Кроме того, любая флуктуация напряжения сети будет полностью передаваться
на выход, так что даже в том случае, когда нагрузка остается постоянной,
выходное напряжение будет меняться. Эти ограничения оказываются
преодоленными в схемах, называемых стабилизаторами напряжения.
9.10.2 Базовая схема стабилизатора со стабилитроном
В главе 1, где рассматривался пробой смещенного в обратном направлении р-
п перехода, было упомянуто, что в стабилитронах или лавинных диодах для
искусственного получения малых напряжений пробоя применяется высокая
степень легирования. На рис. 9.19 показана типичная характеристика
стабилитрона, у которой пробой наступает при напряжении 5 В.
В режиме пробоя разность потенциалов на диоде остается почти постоянной
при изменении тока в широком диапазоне; это свойство используется в
простейшей схеме стабилизатора напряжения, изображенной на рис. 9.20.
Здесь выходное напряжение равно разности потенциалов на диоде и поэтому
постоянно при изменении входного напряжения в широких пределах.
Стабилизаторы напряжения 217
20- h (мА) 10 - У/t (вольты) -8 -6 -4 -2 -1 1 1 * Л
Г Пробой 2 4 Vf (вольты) -10 /* (мА) -20
Рис. 9.19. Типичная характеристика стабилитрона.
Я 1 к
и
~*г.
Анод ^ J ' Катод Выводы диода
Рис. 9.20. Простейшая схема стабилизатора напряжения со стабилитроном.
