|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ ekonomik stabilizatörler Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Dalgalanma Koruyucuları Makalenin yazarı, voltaj dönüştürme ve stabilizasyonun çeşitli ilkelerinin avantaj ve dezavantajlarının ayrıntılı bir analizine girmeden, düzenleyici bir eleman olarak iki kutuplu bir transistörle basit ekonomik voltaj stabilizatörleri geliştirme konusundaki deneyimini paylaşıyor. Örnek voltaj kaynağının seçimine çok dikkat edilir. Makale, doğru seçeneği seçmeyi kolaylaştıran çeşitli dengeleyicileri test etmenin sonuçlarını içeren tablolar sağlar. Galvanik hücreler veya pillerle çalışan ve kararlı bir voltaj gerektiren radyo-elektronik cihazlarda yüksek verimlilik elde etmek için, doğru besleme voltajı ve hücre tipi seçimine ek olarak, mümkün olan en uzun süre çalışmayı sağlayan uygun bir ekonomik stabilizatörün seçilmesi önemlidir. Güç kaynaklarını değiştirmeden cihazın Ekonomik (yüksek verimliliğe sahip), aynı anda iki koşulu karşılayan bir dengeleyicidir: ilk olarak, yük akımına kıyasla düşük akım tüketimine sahip olmalıdır; ikincisi, düzenleyici eleman boyunca izin verilen minimum voltaj düşüşüne sahip olmak. Literatürde, yazarların stabilizatörün kendisi tarafından tüketilen akımı azaltmaya odaklandığı ve normal çalışması için giriş voltajının çıkış voltajını aşması gerektiğine fazla önem vermediği ekonomik stabilizatörlerin açıklamaları vardır. en az 1,5 ... 2 V. Pillerden güç alındığında, bu durum çok önemli bir rol oynar. Basit hesaplamalar, stabilizatörlerin verimliliğindeki düşüşün, tam olarak enerjinin düzenleyici transistörde ısı şeklinde dağılmasından kaynaklandığını ve bu kayıpların voltaj düşüşüyle doğru orantılı olduğunu göstermektedir. Genel olarak, stabilizatör, iletkenliği kontrol elemanını değiştiren bir düzenleyici eleman olarak bir transistörün kullanıldığı ayarlanabilir bir voltaj bölücüdür. Ekonomik stabilizatörlerde kontrol elemanı, minimum kendi tüketimi ile düzenleyici transistörün yeterli temel akımını sağlamalıdır. Bu akım, çıkış voltajı ile referans voltajı karşılaştırılarak üretilir. Parametreleri stabilizatörün özelliklerini belirleyen bir referans voltaj kaynağının (ION) doğru seçimi önemlidir: stabilizasyon katsayısı (Ket), voltaj sıcaklık katsayısı (TKN), verimlilik vb. Düzenleyici transistör, besleme voltajı dengeleyicinin nominal çıkış voltajını biraz aşan bir minimum değere düştüğünde kararlı bir çıkış voltajı sağlamalıdır. Stabilizatörün anma çıkış gerilimini koruyabildiği giriş ve çıkış gerilimleri arasındaki minimum fark, düzenleyici transistörün [1] bağlantı şemasına da bağlıdır. REFERANS GERİLİM MİKROGÜÇ KAYNAKLARI En basit ION devresi, seçimi oldukça büyük olan zener diyotları kullanılarak elde edilir, ancak pratikte, aynı tip zener diyotlarının stabilizasyon voltajının yayılması ve mikro güç cihazlarına güç verilirken düşük verimlilik nedeniyle genellikle zorluklar ortaya çıkar. Zener diyotların 0,5 ... 1 mA'dan daha düşük bir akımda çalışmaya uygun olmadığı genel olarak kabul edilmektedir. Bu, uygun zener diyotlarını kontrol etmek ve seçmek için zaman harcamadan garantili bir sonuç almanız gerektiğinde geçerlidir. Bununla birlikte, çoğu, birkaç on mikroamperi aşmayan bir yük akımı için kabul edilebilir parametreler sağlayarak daha düşük bir akımda çalışabilir. Bunu doğrulamak için, zener diyotlarının parametrelerinin bağımlılıklarını çoğu referans kitabında yapıldığı gibi doğrusal bir ölçekte değil, logaritmik bir ölçekte çizmek yeterlidir. Şek. 1 - 3, belirtilen ölçekte stabilizasyon voltajının (UCT) ve diferansiyel direncin (Rd) stabilizasyon akımına (lCT) bağımlılığını gösterir.
Zener diyotlarının parametrelerinin büyük bir yayılma ile karakterize edilmesi nedeniyle, KS133A, KS147A, KS156A, KS168A zener diyotları için stabilizasyon voltajının akıma bağımlılıkları ortalama özelliklerdir (Şekil 1). 814 ... 200 μA'dan daha düşük bir akımda özellikle güçlü bir yayılmaya sahip olan D300 serisinin zener diyotları için, grafikler gölgeli alanlardır (Şekil 2), birkaç özelliğin genelleştirilmesi temelinde oluşturulmuştur. (en fazla beş) her türden zener diyot. Test edilen az sayıdaki zener diyot, daha doğru olduğu iddia edilen sonuçların çıkarılmasına izin vermiyor, ancak bazı genel eğilimler hala görülüyor. Testler, D808 - D811, D813, D814 ve D818 serisi zener diyotları için, akımda bir azalma ile stabilizasyon voltajının başlangıçta biraz düştüğünü, ancak 200 ... 300 μA'dan daha düşük bir akımda bazı durumlarda olduğunu göstermiştir. tahmin edilemeyecek kadar düşük. Düşük voltajlı zener diyotları KS133A, KS147A, KS156A için, akımda bir azalma ile stabilizasyon voltajı, keskin düşüşler olmadan monoton bir şekilde azalır. KS133A ve KS147A zener diyotları için grafik (Şekil 3), diferansiyel direncin akıma ters orantılı bağımlılığını gösteren neredeyse düz bir çizgidir. Akımda 1000 kat azalma, örneğin 32 mA'dan 32 μA'ya, Rd'de de 1000 kat artışa - 10 Ω'dan 10 kΩ'a - yol açar. 5,6 ... 7 V stabilizasyon voltajına ve 3 mA'dan fazla akıma sahip zener diyotların diferansiyel direnci daha düşüktür. Akımın belirli bir seviyeye düşmesiyle, bu tür zener diyotların Rd'si keskin bir şekilde artar ve daha da azaldığında, düşük voltajlı zener diyotların Rd'sinden çok farklı değildir. Zener diyotları D814A - D814D ayrıca yüksek akımda düşük diferansiyel dirence sahiptir, ancak 200 ... 300 μA'dan düşük bir akımda, bazı zener diyot örneklerinin Rd'si, düşük voltajlı olanlardan çok daha büyük olabilir. Birkaç zener diyot kopyası (KS510A, KS512A, KS515A, KS518A) ile yapılan deneyler, çoğunun 3 ... 5 μA'ya kadar tüm akım değişim aralığında iyi stabilizasyon özelliklerine sahip olduğunu, ancak daha fazlasının voltaj stabilizasyonu için tasarlandığını gösterdi. 10 V'tan fazla. Özellikleri, 300 μA'dan daha düşük bir akımda artan gürültü seviyesidir. Lokal osilatör frekans kayması veya ortam sıcaklığı değiştiğinde ölçüm cihazının artan hatası gibi hoş olmayan olaylara neden olabileceğinden, voltaj sıcaklık katsayısı gibi bir ION parametresini hafife almamak gerekir. UCT = 5...6,8 V (KS156A, KS168A, vb.) ile zener diyotların TKN'si, akımın 100 μA'ya ve altına düşmesiyle negatif değerlere doğru kayar ve -2,5 mV/°С'ye yükselebilir [2 ] . D818, KS191 serisi, vs. termal kompanzasyonlu zener diyotları. 1 mA'dan daha düşük bir akımda, artan negatif TKN nedeniyle hassasiyet özelliklerini kaybederler. D814 serisinin zener diyotları arasında, sıcaklık düştüğünde stabilizasyon voltajındaki keskin düşüş nedeniyle düşük akım modunda (0,3 ... 0,4 mA'dan az) çalışmaya uygun olmayan durumlar vardır. Diğer birçok zener diyot türü için, akım azaldıkça, TKV çok belirgin bir şekilde değişmez, ancak genel eğilim, TKN'nin negatif değerlere doğru kaymasıdır. Düşük akımda zener diyotlarının özelliklerinin analizi, aşağıdaki sonuçları çıkarmamızı sağlar. Hemen hemen tüm zener diyot türleri, düşük akım modunda oldukça uygulanabilir, ancak yalnızca bir ön testten sonra. Bu durumda, besleme akımında bir azalma ile stabilizasyon voltajının daha az değiştiği durumları seçmelisiniz. UCT < 7 V (KS133A, KS139A, KS147A, KS156A, KS168A) ile zener diyotlar, birkaç on mikroampere kadar azaltılmış besleme akımıyla ION'da kullanılabilir. KS133A, KS139A ve KS147A zener diyotlarının stabilizasyon katsayısı neredeyse akımdan bağımsızdır, ancak düşük bir değere sahiptir (6 ... 10) ve stabilizasyon voltajı azalan akımla monoton olarak azalır ve 50 μA değerinde olabilir 1,5...2 mA'da 5 ... 10 kat daha az. Bu durum, akımı değiştirerek stabilizasyon gerilimini belirli sınırlar içinde düzenlemeyi mümkün kılar, ancak KCT'yi artırmak için akımın stabilize edilmesi istenir [3]. KS156A ve KS168A zener diyotlarının stabilizasyon katsayısı, akım stabilizasyonunun kullanılmasını da gerektirebilecek akımda bir azalma ile 8 ... 15'e düşer. Akım 50 μA'ya düştüğünde stabilizasyon voltajı 1,2 ... 1,5 kat azalır. UCT = 7,5 ... 14 V (D808, seri D814 ve D818, vb.) olan zener diyotları, parametrelerde hafif bir bozulma ile 0,4 ... 0,5 mA'ya kadar bir akımda ION'da uygulanabilir; 0,4 mA'dan daha düşük bir değerde, özellikler bozulabilir, ancak bu tipte test edilen zener diyotların yarısından fazlası, akım 80 ... 100 μA'ya düştüğünde kabul edilebilir parametrelere sahipti. Özellikle düşük akım modunda zener diyotlara iyi bir alternatif, görünür radyasyon LED'leri [4] (doğrudan bağlantıda UCT = 1,5 ... 2 V) ve düşük güçlü silikon transistörlerin baz yayıcı bağlantıları [5-7]'dir. (UCT = 4. ..10 V tekrar açıldığında). Daha yüksek CCT sağlarlar ve stabilizasyon akımı 20 µA'dan az olsa bile çalışabilirler ve düşük akım modunda LED'lerin stabilizasyon voltajı oldukça tahmin edilebilirdir. ION'da, yalnızca diyotların ve transistörlerin p-n bağlantıları değil, aynı zamanda akım dengeleyici olarak kullanılan alan etkili transistörler de kullanılabilir (Şekil 4, a). Referans gerilimi kaynak devresindeki dirençten çıkarılır [8]. 10 µA akımda bu voltaj FET'in kesme voltajına (UOTC) eşittir. Alan etkili transistörden geçen akımın değeri, kaynak devresindeki direncin direnci değiştirilerek seçilir. Alan etkili transistörlerin ana dezavantajı, aynı parti (paket) içinde bile, aynı tipteki cihazların kesme voltajındaki büyük yayılmadır; bu, çoğu durumda, önce bu parametreyi ölçmeden ve seçmeden kullanılmalarını imkansız kılar. uygun transistör
UOTC'yi ölçmek için, transistörün tahliyesine bir mikroampermetre ve dirence paralel bir voltmetre bağlamak gerekir (Şekil 4, b). Drenaj akımını değişken bir dirençle 10 µA'ya ayarlayın ve bir tür yüksek dirençli voltmetre kullanarak direnç boyunca (veya kapı ile kaynak arasındaki) voltaj düşüşünü ölçün. Bu gerilim kesme gerilimi olarak kabul edilebilir. Transistörleri, diğer cihazlardan gelen tellerin lehimlendiği uygun küçük boyutlu bir konektöre takarsanız seçmek daha uygundur. Şek. Şekil 5, birkaç alan etkili transistör için kaynak voltajının boşaltma akımına bağımlılığını göstermektedir. Akım 1 ila 150 ... 200 μA arasında değiştiğinde, çoğu transistörün kaynağındaki voltajın kesme voltajının% 20 ... 25'inden fazla değişmediği grafiklerden görülebilir. Bu durum, yaklaşık hesaplamalar yaparken faydalı olabilir. 1...2 mA'dan daha düşük bir akımda stabilizasyon katsayısı 20...40 aralığındadır ve azalan akımla biraz artar. TKN, düşük akımda maksimum pozitif değere sahiptir ve artmasıyla azalır, 0,1-3,0 mA'dan büyük bir akımda negatif olur [9].
Çalışmalar, mikro akım ION'ları olarak kullanım için en uygun olanın KP103, KP302 ve KP303 serisinin p-n bağlantısına sahip transistörler olduğunu göstermiştir. Çoğu için, düşük akım modunda TKN +2,5 mV/°C veya %0,25/°C'yi aşmaz. Yalıtılmış kapılı transistörlerin kullanımı da (sadece KP305 ve KP313 serisi transistörler incelenmiştir) hariç tutulmaz, ancak TKN yayılmaları daha fazladır. Alan etkili bir transistördeki akım dengeleyici iki uçlu olduğundan, ek bir direncin seri bağlantısı (Şekil 6, a), referans voltajı artırmanıza izin verir. Kaynak devresindeki direnci bir potansiyometre ile değiştirerek ve kapıdaki geri besleme voltajını ayarlayarak, transistörün kaynağındaki voltajı UOTC'den geniş bir aralıkta artırabilirsiniz, ancak kendinizi 2 ... Bu, TKN'yi iyileştirmenizi sağlar. Bu kadar basit bir devreye göre ION'nin dezavantajları, nispeten yüksek bir çıkış empedansı ve artan bir pozitif TKN'dir. Bu parametreleri iyileştirmek ve aynı zamanda Kst'yi 50 ... 80'e çıkarmak için, negatif bir TKN'ye (KS133A, KS139A, KS147A, KS156A, KS168A) sahip zener diyotlu bir akım stabilizatörü kombinasyonu (Şekil 6,b) ) izin verir. Minimum besleme voltajı, UOTC değerinden bir miktar farkla referans voltajından daha yüksek olmalıdır, bu nedenle, giriş voltajı stabilizasyon voltajından çok yüksek değilse, küçük bir UOTC'ye sahip alan etkili transistörleri seçmek daha iyidir. Gate devresindeki değişken direnç ile stabilizasyon akımını belirli limitler içerisinde değiştirerek ION'un örnek gerilimini ayarlayabilirsiniz.
Besleme voltajını "tasarruf etmek" için LED'ler ve zener diyotları KS119A, KS133A, KS139A, KS147A, alan etkili transistörün kaynak devresindeki değişken bir dirençle paralel bağlanır (Şekil 6, c). Direncin direnci birkaç yüz kΩ ila birkaç MΩ arasında olabilir. Alan etkili transistörün kesme voltajı, ION'nin referans voltajından biraz daha düşük olmalıdır, bu nedenle U0TC> 1 V olan daha yaygın alan etkili transistörler kullanılabilir.Referans voltajı, stabilizasyon akımı değiştirilerek küçük bir aralıkta ayarlanabilir . Dirençle paralel bağlanan bir zener diyot, transistörün kaynağındaki voltajı dengeler ve kapıdaki geri beslemeyi kötüleştirir. Bu nedenle, bu tür bir dahil etme, yalnızca önemsiz bir stabilizasyon katsayısına sahip düşük voltajlı zener diyotları için etkilidir. Ek bir iki kutuplu transistör kullanarak bir akım dengeleyiciye dayalı bir ION parametrelerini iyileştirmek mümkündür (Şekil 7a). Yalnızca iki kutuplu transistörler [10 - 12] kullanan zener diyot analoglarının aksine, bu cihaz daha az parça içerir, düşük akım modunda iyi çalışır ve düşük bir TKN'ye sahiptir. KT3102, KT3107, KT342, vb. serilerinin yüksek akım aktarım katsayısına sahip düşük güçlü silikonlu bir bipolar transistör kullanmak daha iyidir, çünkü böyle bir zener diyot analoğunun akımının çalışma aralığı doğrudan orantılıdır. VT21 transistörünün akım transfer katsayısına (h2E). Bipolar transistörün baz yayıcı bağlantısının negatif TKN'si, alan etkili transistörün pozitif TKN'sini kısmen telafi eder, bu nedenle toplam TKN, alt konumda -0,02 ... + %0,04 / ° С aralığındadır. değişken direnç kaydırıcısının (p -n geçişli alan etkili transistörlerin kullanılması durumunda).
Şek. Şekil 7b, değişken direnç sürgüsünün farklı konumlarında zener diyot analoğunun akım-gerilim özelliklerini göstermektedir. Görüldüğü gibi cihazın çalışma akımı aralığı sınırlıdır. Minimum stabilizasyon akımı, kaynak devresindeki direncin direnci ile belirlenir (bu akım, referansa eşit bir voltaj düşüşü oluşturmak için yeterli olmalıdır) ve direnç R2'nin seçilen direnci ile maksimum akım, akım tarafından belirlenir. transistör VT2'nin transfer katsayısı (maksimum taban akımı ve dolayısıyla toplayıcı, dirençle sınırlıdır, bu nedenle, stabilizasyon akımındaki artışla, örnek voltaj da artmaya başlar). Referans voltajının 2 kat artmasıyla (kaynak devresinde bir potansiyometre ile), minimum ve maksimum stabilizasyon akımları da yaklaşık 2 kat artar. TKN bu durumda +%0,08/°C'ye kadar artabilir. Zener diyot analoğunun basitleştirilmiş bir hesaplaması aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir: minimum stabilizasyon akımı belirlenir, belirli bir kesme voltajına sahip alan etkili transistör seçilir, kaynak devresindeki direncin direnci hesaplanır ve maksimum stabilizasyon akımı belirlenir. Hesaplama için oranları kullanabilirsiniz: Ist dk >51H; Uobr min=U0TC + UBE veya U0TC=U0br min-0,6 V; Ri=2U0TC/lCT min (eğer Uobr düzenlenmemişse); Ri2 (Uobr maks-0,6B) / lst min (eğer Uobr ayarlanabilir ise); Iст max=lK max/2=(lБ-h21э)/2=(U0TC/Rи)h21э/2=U0TC·h21э/2Rи. nerede Ist min - minimum stabilizasyon akımı; IH - maksimum yük akımı; Ist max - maksimum stabilizasyon akımı; lK max - transistör VT2'nin maksimum toplayıcı akımı; IB - transistör VT2'nin temel akımı; R ve - kaynak devresindeki direncin (veya dirençlerin) direnci; Uobp min - minimum referans voltajı; UOTC - transistör VT1'in kesme voltajı; UBe - transistör VT2'nin baz yayıcı bağlantısındaki voltaj düşüşü; h21e - transistör VT2'nin statik akım transfer katsayısı; 2, sınırlayıcı stabilizasyon akımına yakın parametrelerin bozulmasını hesaba katan ampirik bir katsayıdır. Başka bir transistör ekleyerek zener diyot analoğunun çalışma akımı aralığını genişletebilirsiniz (Şekil 8). Bu transistör, büyük bir akımı stabilize etmek gerekirse, güçlü olabilir, bir soğutucu üzerine veya doğrudan metal bir kasa üzerine monte edilebilir (eğer VT2 ve VT3 transistörleri aynı yapıya sahipse).
Zener diyotun analoğu (Şekil 8), özellikle küçük bir akımı stabilize ederken, parametrelerinde zener diyotlarının çoğunu aşar. Avantaj, örnek voltajı geniş bir aralıkta düzenleme yeteneğidir. Bir zener diyodunun üç transistörlü bir analogunu hesaplarken, VT2 transistörünün parametreleri yerine, formüllerde bileşik transistörün parametreleri değiştirilir. Direnç R4, toplayıcı ters akımının etkisini ortadan kaldırmaya hizmet eder ve stabilizasyon akımı değişim aralığına bağlı olarak birkaç on ila birkaç yüz kOhm'luk bir dirence sahip olabilir. Devrenin dezavantajı, ayrıca referans voltajının düzenlenmesi sırasında değişen TKN'nin zayıf öngörülebilirliğidir. Gerilim arttıkça, TKN pozitif değerlere doğru kayar. Örneğin, tamamlayıcı transistörler üzerine monte edilmiş bir zener diyot analoğu (farklı bir yapı dikkate alınarak): transistör VT1 - KP103E (UOTC \u1d 2 V), transistör VT3102 - KT21 serisi (h320e \u3d 3107), transistör VT21 - serisi KT190 (h2e \u3d 1), R40 =R3=5 MΩ, 1,5 μA ila 2,5 mA akımda en az 0,06 stabilizasyon katsayısına sahipti. Örnek voltaj 0,07...XNUMX V arasında düzenlenmiştir. Bu durumda voltajın sıcaklık katsayısı -%XNUMX/°C ila +%XNUMX/°C arasında değişmiştir. VT1 KP302B transistörlü (UOTC=3,4 V) bir zener diyotun aynı analoğu, 100 µA ila 10 mA akımda en az 10'lük bir stabilizasyon faktörüne sahipti. Örnek voltaj 3,9...7 V arasında düzenlenmiştir. TKN -%0,01/°С ile +%0,02/°С arasında değişmiştir. EKONOMİK STABİLİZATÖRLERİN DEVRE TASARIMI Ekonomik stabilizatörlerin geliştirilmesinin temeli, radyo amatörleri arasında yirmi yılı aşkın süredir popüler olan kısa devre korumalı (Şekil 9) basit bir stabilizatördür [13].
Çalışma prensibi, çıkış voltajının zener diyot VD1 üzerindeki voltajla karşılaştırılmasına dayanır. Referans seviyesi, transistör VT2'nin tabanına ve çıkış voltajı yayıcıya uygulanır. Hata sinyali, transistör VT2 tarafından yükseltilir ve temel VT1'e beslenir. R1, R2, VD1, VT2 elemanları bir akım dengeleyici oluşturur, bu nedenle dengeleyicinin maksimum çıkış akımı sınırlıdır. Yük direnci düştüğünde, stabilizatörün çıkış akımı sınır seviyesine (Ilimit) yükselir, ardından çıkış voltajı düşer. Çıkışta UVD1 - UVD2 veya UVD1 - 0,6 V değerine düştüğünde, açılan diyot VD2 zener diyot VD1'i şöntler. Kısa devre durumunda, transistör VT2'nin tabanındaki sinyal seviyesi, doğrudan bağlantıda diyot VD2'nin pn bağlantısındaki voltaj düşüşüne eşit olacaktır. Bu, transistör VT2'nin toplayıcı akımını azaltır ve bu nedenle, kısa devre (lK3) durumunda dengeleyicinin çıkış akımı sınır akımından daha az olacaktır. Stabilizatörün çıkış voltajı oran ile belirlenir Uvyx = UVD1 - UBE VT2 + UVD3, burada UVD1, zener diyodunun stabilizasyon voltajıdır; UBE VT2 - transistör VT2'nin baz yayıcı bağlantısındaki voltaj düşüşü; Uvd3 - doğrudan bağlantıda VD3 diyotunda voltaj düşüşü. UBE VT2 \u3d UVD0,6 \u1d XNUMX V olduğundan, dengeleyicinin çıkış voltajının zener diyot VDXNUMX'in stabilizasyon voltajına eşit olduğunu varsayabiliriz. Stabilizasyon katsayısı (Kst) stabilizatörü Kst \uXNUMXd (ΔUin / ΔUout) (Uout / Uin), ΔUin ve ΔUout, sırasıyla dengeleyicinin giriş ve çıkışındaki voltaj artışlarıdır; neredeyse Kst zener diyot VD1'e eşittir. Dengeleyicinin voltaj sıcaklık katsayısı (TKV), silikon transistörlerin ve diyotların TKN p-n bağlantıları aynı olduğundan ve yaklaşık -1mV / ° С değerine sahip olduğundan ve VD2 zener diyotunun TKN'sine yaklaşık olarak eşittir. ifadesinde çıkış gerilimlerinin karşılıklı olarak çıkarıldığı görülmektedir. Stabilizatörün çıkış empedansı Rout = ΔUout / ΔIN nerede ΔIN - yük akımı artışı; esas olarak transistör VT1'in kazancına ve çıkış akımı limitinin (lorp) seçilen değerine bağlıdır. Stabilizatör sınırlama akımı, direnci oranı belirleyen bir direnç R2 seçilerek ayarlanır. R2 = (UVD1-UBE VT2) / IE VT2, burada UBEVT2 = 0,6 V; IE VT2 - transistör VT2'in (IB VT1) temel akımına yaklaşık olarak eşit olan transistör VT1'nin yayıcı akımı. Transistör VT1'in temel akımı, IBVT1 \u21d Ivyx / h1E VTXNUMX ifadesiyle dengeleyicinin çıkış akımı ile ilgilidir. böylece yazabilirsin R2 \u1d (UVD0,6-21 V) h1E VTXNUMX / lorp. Minimum voltaj düşüşünü sağlamak için akım Iorp (2 ... 3) In'den az olmayacak şekilde seçilir. Farklı zener diyotları ile test edilen stabilizatörün temel özellikleri tabloda verilmiştir. 1.
Tüm seçenekler için: transistör VT1 - KT3107 serisi (h21E = 230); transistör VT2 - KT3102 serisi (h21E = 200); diyotlar VD2, VD3 - KD103A; stabilizatörün akım tüketimi (yüksüz) Uin = 8Uout'ta 10...2 mA'dır; In = 2,0 mA'da Yönlendirme = 20 Ohm; Iorp = 60...70 mA; Ikz = 20 mA; Kst, Uin = 2Uout'ta belirlendi. Minimum voltaj düşüşü ΔUmin = Uout - Uout şu şekilde belirlenir (Şekil 10): Stabilizatörün Uout'u Uin = 2Uout ve nominal yük akımında (bu durumda 20 mA) ölçülür, ardından Uin, Uout'a düşürülür ve yeni değer Uout ölçülür Bu voltajlar arasındaki fark, pille çalışmak için tasarlanmış ekonomik bir stabilizatörün en önemli parametresidir. Daha titiz bir yaklaşımla, bu parametre minimum voltaj düşüşü olarak adlandırılamaz; böyle bir tanım oldukça koşulludur. Stabilizatördeki minimum voltaj düşüşü, yükün doğasına bağlı olarak değişebilen çıkış voltajındaki izin verilen azalmaya bağlıdır, ancak ΔUmin'i ölçmek için önerilen yöntem, parametreleri karşılaştırmanıza izin verdiği için daha kullanışlı ve çok yönlüdür. belirli bir yükün gereksinimlerini dikkate almadan farklı dengeleyiciler.
Bu parametrenin, yük akımının yanı sıra çıkış akımı sınırlama düzeyine ve zener diyodunun kalitesine büyük ölçüde bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. Düşük akım bölgesinde (KS133A, KS139A, KS147A, KS156A) büyük bir voltaj düşüşüne sahip zener diyotları kullanıldığında, 20 mA'den daha düşük bir yük akımıyla bile, 0,6 V'tan daha az ΔUmin elde etmek mümkün değildir. Tablodan. Şekil 1, stabilizatörün özelliklerinin, özellikle düşük voltajı stabilize ederken oldukça vasat olduğunu ve neredeyse tamamen basit bir parametrik stabilizatör (R1VD1) şeklinde yapılan referans voltaj kaynağının (ION) parametrelerine bağlı olduğunu göstermektedir. Örnek voltaj çok yüksek seçilmiştir, dengeleyicinin çıkış voltajına eşittir, bu nedenle Uin Uout'a düştüğünde, zener diyodundan geçen akım keskin bir şekilde düşer, bu da zener diyodundaki voltajın düşmesine neden olur ve, buna göre, çıktıda. Geleneksel yöntemlerle seçilen zener diyodunun akımı, hem transistör VT2'nin temel akımına hem de yük akımına kıyasla makul olmayan bir şekilde büyüktür, bu nedenle dengeleyicinin verimliliği oldukça düşüktür. Stabilizatörün özelliklerini iyileştirmek için öncelikle referans voltajı ve akım tüketimini azaltarak ION parametrelerini iyileştirmek gerekir, ayrıca Kst'yi iyileştirmek için zener diyotun besleme akımını stabilize etmek gerekir. VD1 diyodu boyunca voltaj düşüşünü artırarak VD3 zener diyodundaki örnek voltajı azaltabilirsiniz: silikon diyot yerine LED'ler kullanmalısınız, örneğin, yaklaşık 102 V'luk doğrudan voltaj düşüşüne sahip AL1,7 serisi. Burada Stabilizatörün Uout'u örnektekinden yaklaşık 1,1 V daha fazladır. Düşük voltajlı zener diyotların veya stabistörlerin kullanılması, stabilizatörün parametrelerini kötüleştirdiği için istenmez. Direnç R1 yerine zener diyot VD1'den akan akımı stabilize etmek için alan etkili bir transistör kullanabilirsiniz (bkz. Şekil 6, b). Uin = Uout'ta akım dengeleyicideki voltaj düşüşü 1,1 V olduğundan, küçük bir ΔUmin değeri elde etmek için alan etkili transistörün Uots < 0,V5 V olması gerekir. Bu gereklilik, transistörün seçimini zorlaştırır, çoğu uygun alan etkili transistör tipi Uots> 1 V olduğundan (şebeke güç kaynaklarında bu sorun pratikte yoktur). AL102 serisi LED'e seri olarak herhangi bir düşük güçlü silikon diyot bağlanırsa, parametrelerde hafif bir bozulma ile 1,2 V'a kadar Uots'a sahip alan etkili transistörler kullanılabilir. çıkış voltajı için formül aşağıdaki formu alır : Uout = UVD1 + 1,7V. Dengeleyiciyi, zener diyot VD1'in azaltılmış besleme akımıyla güvenilir bir şekilde başlatmak için, VD2 diyotuna seri olarak başka bir diyot bağlamak gerekir. Bunun nedeni, 1 mA'dan daha düşük bir akımda, VD2 diyotundaki voltaj düşüşünün (açma anında veya kısa devre ortadan kalktıktan sonra) diyotun temel yayıcı voltajından daha az olabilmesidir. Açmak ve dengeleyiciyi başlatmak için gerekli olan VT2 transistör (özellikle düşük sıcaklıklarda). Kısa devre akımı çok yüksekse, bu diyotlardan biri germanyum ile değiştirilebilir (seri D9, DZ10, vb.). Bir alan etkili transistör KP303B'ye (Uots = 0.B4 V) dayalı bir akım dengeleyici ile dengeleyicinin geliştirilmiş bir versiyonu, iki akım değerinde lVD1 farklı zener diyot tipleri ile test edildi. Aşağıdaki sonuçlar elde edilir: Kst = 50...100; ΔUmin, IН = 0,14 mA'da 20 V'tan fazla değil ve lН = 0,20 mA'da 30 V'den fazla değil; Yönlendirme = 2,0 Ohm; Ipotr (yüksüz) 0,7 mA'dan fazla değil; Ikz at Uin = 2Uout 50 mA'dan fazla değil (diyotlar VD2 ve VD3 - KD103A ve Ilimit = 65...100mA). Zener diyot üzerinden farklı akım değerlerinde çıkış voltajı ve dirençlerin direnci (R1, alan etkili transistörün kaynak devresindeki dirençtir) Tabloda sunulmuştur. 2.
Düşük voltajlı zener diyotları KS119A, KS133A, KS139A, KS147A ve LED'lerle birlikte bir akım dengeleyici kullanılmalıdır (bkz. Şekil 6, c). Burada Uots> 1 V olan daha yaygın alan etkili transistörler kullanabilirsiniz (Uots, minimum akımda zener diyot VD1'in stabilizasyon voltajından biraz daha az olmalıdır). Yukarıdaki zener diyotlarını kullanan dengeleyicinin parametreleri yaklaşık olarak öncekiyle aynıdır, ancak TKN 2 ... 3 mV / ° С kadar pozitif değerlere kaydırılır. Daha yüksek bir voltaj için zener diyotlarının kullanılması, Kst ve ΔUmin'in bozulması nedeniyle pratik değildir. Bir uzlaşma olarak, birleşik bir versiyonun kullanılmasına izin verilir (Şek. 11). Geri beslemeyi iyileştirmek için, transistör VT1'in kaynak devresine, zener diyot VD1'in seçilen akımında direnç üzerinde 1 V'luk bir voltaj düşüşü yaratacak bir dirençle bir direnç R0,5 dahil edilir.Transistör VT1, Uots < UstVD1 +0,3 V koşulundan seçilir. R1 direncinin sabit direnci ile çıkış voltajını ayarlama aralığını daraltma, çünkü stabilizasyon akımı değiştiğinde bunun üzerindeki voltaj düşüşünün 0,3 ... 0,9 içinde olması gerekir. V.
60 mA yük akımında 90 ... 20 mA sınırlama akımı için tasarlanmış stabilizatörün çeşitli versiyonlarının parametreleri Tablo'da verilmiştir. 3. Akım tüketimi (yüksüz) - en fazla 0,7 mA. Uin = 2Uout'ta kısa devre akımı - 50 mA'dan fazla değil. Direnç R1'in direnci, zener diyot VD24'in besleme akımı için sırasıyla 12, 3,3 ve 1 μA'ya eşit 20, 40 ve 150 kOhm'dur. Daha uzun bir çıkış voltajı düzenleme aralığı, iki (bkz. Şekil 7) ve üç (bkz. Şekil B) transistör üzerinde bir zener diyot analoğu kullanılarak monte edilen stabilizatörler tarafından sağlanır. Bu stabilizatörlerin minimum çıkış voltajı Uots + 1,6 V'dir. Maksimum değer (2...3)Uots + 1,6 V, TKN'nin bozulmasıyla sınırlıdır.
Zener diyot analogunun stabilizasyon akımı (Ist), direnç R1'in direncine (bkz. Şekil 7, B) ve giriş voltajına bağlıdır. Stabilizatörler, kaynak devresinde 20 MΩ dirençli değişken bir direnç kullanılarak ayarlanan, çıkış voltajının çeşitli değerlerinde çeşitli tiplerde alan etkili transistörlerle 1,0 mA'lık bir yük akımı için test edilir. Aşağıdaki sonuçlar elde edildi (Uin = 2Uout, R1 = 120 kOhm, Ist = 35...70 µA'da): Simge (yüksüz) 0,6 mA'dan fazla değil; Yönlendirme = 2,0 Ohm; Sınır = 60...90 mA. Şimdiye kadar, yalnızca R9VD1 ION'un iyileştirilmesiyle ilgili olarak stabilizatör seçenekleri değerlendirildi (bkz. Şekil 1), ancak "ideal" bir zener diyot kullanımının bile Kst'nin 200'den fazla olmasına izin vermediği belirtilmelidir. .. İkinci ION - R300VD2'ü iyileştirmeden 3. İyileştirmenin en kolay yolu, VT3 transistöründe (Şekil 12) ek bir amplifikasyon aşaması kullanmaktır; bu, sadece iki parça - bir direnç ve bir transistör - ekleyerek 200 ... 500 aralığında Kst elde etmenizi sağlar. Direnç R3'ün direnci şu orandan belirlenir: R3 \u0,6d 4 / lVD4, burada lVD4, transistör VT5'ün maksimum taban akımının en az 10 ... 3 katı olması gereken zener diyot VD3'ün seçilen akımıdır. (IB VT3). Maksimum taban akımı belirlenir: IB VT21 \u1d Ik vtz / h2E \u21d UVD3 / R3 h1E, burada IKVT1, transistör VTXNUMX'ün maksimum kollektör akımıdır; UVDXNUMX - zener diyot VDXNUMX'deki voltaj.
R1VD1 referans voltaj kaynağında, 1,5 V ila yaklaşık Uout - 0,7 V arasında UCT'li herhangi bir zener diyot ve stabistör kullanılabilir (Ust - Uout / 2 ise daha iyi). Düşük güçlü düşük voltajlı stabilizatörlerde, en yüksek stabilizasyon katsayısı, görünür ışık yayan diyotlar (VD1) kullanıldığında elde edilir. Stabilizatörün voltaj sıcaklık katsayısı, esas olarak transistör VT3'ün TKN'sinin ve zener diyot VD4'ün cebirsel toplamı (işareti dikkate alınarak) tarafından belirlenir. Transistörün baz yayıcı geçişinin TKN'si negatif bir değere sahiptir (yaklaşık - 2,0 mV / ° C), bu nedenle pozitif TKN'li (D814, KS510A serisi, vb.) zener diyotları kullanıldığında, stabilizatörün TKN'si zener diyodundan daha küçüktür. Düşük güçlü bir ekonomik stabilizatör oluşturmak için negatif TKN'li düşük voltajlı zener diyotlarının kullanılması, stabilizatörün artan negatif toplam TKN'si nedeniyle istenmez ve bazı durumlarda -6,0 mV / ° C'ye kadar ulaşır. 0 mA'dan fazla (KS3,0A, KS156A, KS162A, D170 serisi, vb.) ve 818 mA'dan düşük bir akımda TKN'si 0,1'a yakın olan zener diyotlarının çoğunun artan bir negatif TKN'ye sahip olduğu unutulmamalıdır. Açık geri beslemeli iki transistörde bir zener diyot analoğunun kullanılması (bu durumda dengeleyicinin tüm aşamalarında kapanır), düşük bir zener diyot VD1 olsa bile dengeleyicinin neredeyse tüm parametrelerini iyileştirmeyi mümkün kılar. Kst kullanılır (Şek. 13). Stabilizatörün çıkış voltajı, Uotc vt3 + 4 ila 0,6 ... 2 Uotc vt3 aralığında direnç R4 ile ayarlanabilir. VT13 transistörünün - KP3A (Uotc \u4d 302 V) olduğu değişken dirençli R1,96 motorunun (çıkış voltajının farklı değerleri) farklı konumlarındaki çeşitli stabilizatör varyantlarının ana parametreleri (Şekil 102) ve AL1A LED'inin (VD6) kullanıldığı Tablo'da verilmiştir. 3107. KT1 (VT200) serisinin bir transistörü yerine, dengeleyicinin daha güçlü bir versiyonunda (yük akımı 837 mA), bir KT21V transistör (h120E = 1) kullanıldı. UBX = 1Uout'ta ölçülen zener diyot akımı VD2 (IVDXNUMX).
VD3 diyot yerine bir zener diyot transistör analoğunun kullanılması (bkz. Şekil 9), R1VD1 ION'u iyileştirmek için yukarıda açıklanan önerilerin aynı anda uygulanmasını dışlamaz. ION'a güç sağlamak için bir akım dengeleyici kullanırsanız, bir KS1000ZZA zener diyotla bile yaklaşık 1 Kst elde edebilirsiniz. Bu durumda, stabilizatörün çıkış voltajı üzerinde çok az etkisi olduğundan, stabilizasyon akımını düzenlemeye ve zener diyot VD1 üzerindeki voltajı değiştirmeye gerek yoktur. Bu tür stabilizatörlerde kendi kendine uyarılmayı önlemek için, stabilizatörün çıkışında birkaç on mikrofarad kapasiteli oksit kapasitörleri ve yaklaşık 0,1 μF seramik kapasitörleri açmak yeterlidir. Bu yeterli değilse, baz terminalleri ile transistör VT3'ün toplayıcısı arasına birkaç yüz pikofaraddan birkaç on nanofarad'a kadar kapasiteye sahip bir kapasitör bağlanır (Şekil 13) (gerekli minimum kapasitans, sabitleyici). Pille çalışan regülatörlerdeki ST, TKN'de önemli bir gelişme olmadan pek değerli değildir, çünkü ortam sıcaklığındaki değişikliklerle ilişkili çıkış voltajındaki dalgalanmalar, besleme voltajındaki değişikliklerle ilişkili olanlardan çok daha büyük olacaktır. Ağ güç kaynaklarında, stabilize edilmiş bir voltajın minimum dalgalanmasını elde etme ihtiyacı tarafından belirlenirse, büyük bir KST'ye sahip devrelerin kullanılmasına izin verilir. Üç transistörde bir zener diyot analoğu kullanarak stabilizasyon katsayısını 1500 ... 3000'e çıkarmak mümkündür (Şekil 14).
20 ... 70 mA sınır akımında 90 mA yük akımı ile test edilen böyle bir stabilizatörün bazı parametreleri Tablo'da verilmiştir. 7.
Tüketim akımı - en fazla 0,6 mA, Yönlendirme. - yaklaşık 0,1 Ohm, ΔUmin - en fazla 0,14 V. Stabilizatörün TCR'si (Şekil 14) neredeyse tamamen Zener diyot analoğunun TCR'sine bağlıdır ve -1,5 mV/°C'ye ulaşabilir. Daha düşük kesme voltajına sahip bir FET kullanmak, TCR'yi biraz iyileştirecektir. UOTC'ye göre referans voltajında bir artışla (kaynak devresinde bir potansiyometre ile), zener diyot analogunun TKN'si pozitif değerlere doğru kayar. Aynı sonuç, R5 ve R4 dirençlerinin toplam direncini artırarak alan etkili transistör VT5'ten geçen akımı azaltarak da elde edilebilir. Zener diyot VD6'in akım stabilizasyonu (bkz. Şekil 6, b veya 1, c), 5000'den fazla bir stabilizasyon katsayısı elde etmenizi sağlar. Yüksek akım transfer katsayısına sahip transistörlerin olmadığı durumlarda, özellikle güçlü stabilizatörlerde, kompozit düzenleyici transistör kullanılır. Şek. Şekil 15 böyle bir seçeneği göstermektedir. Bileşik düzenleyici transistörlü bir stabilizatörün bir özelliği vardır. Yük akımı olmadığında, tükettiği akım önemsizdir; maksimuma yakın bir yük akımında, önceki stabilizatör modifikasyonlarının mevcut tüketiminden neredeyse hiç farklı değildir.
Örneğin, düzenleyici transistör KT837V'ye (h21E \u120d 300) sahip güçlü bir stabilizatörün bir çeşidi: Kst \u500d \u0,1d XNUMX ... XNUMX, Rout. = XNUMX ohm, Uout. \u6,4d 1,9 V, Sınır \u12d 300 A; rölantide 1,0 V giriş voltajında, 30 μA'dan fazla olmayan bir akım tüketir. XNUMX A yük akımında akım tüketimi XNUMX mA'ya çıkar. 80 mA (Kst = 500 ... 700, Rout = 1 Ohm) sınırlama akımına sahip düşük güçlü bir stabilizatörün bir çeşidi, boşta 60 μA'dan fazla tüketmez. 25 mA yük akımında akım tüketimi 400 μA'ya yükselir. Masada. Şekil 6, stabilizatörün iki varyantının diğer bazı parametrelerini göstermektedir.
Bu, verimliliği artırmak ve diğer parametreleri iyileştirmek için temel alınan dengeleyiciyi yükseltmek için tüm seçeneklerle sınırlı değildir (bkz. Şekil 9). Özellikle, bazı durumlarda ΔUmin'i azaltmak için, bir düzenleyici transistör yerine birkaç transistörün temel devrelerde akım dengeleme dirençleriyle paralel bağlantısının kullanılması yararlıdır. Mikro akım ION'ları kullanılarak, diğer stabilizatör türleri de başarıyla yükseltilebilir. Makalede verilen stabilizatörlerin özellik tabloları, zener diyotlarının ve alan etkili transistörlerin parametrelerinin geniş dağılımı nedeniyle tekrarlandığında sonuçların tam olarak çakışmasını garanti eden ve optimal hesaplama örnekleri değildir. Bu tablolar, stabilizatörlerin geliştirilmesindeki genel eğilimleri analiz etmek için kullanışlıdır ve bunların seçimi için bir temel oluşturabilir. Ana parametrelerin kolayca karşılaştırılabilmesi için 20 mA yük akımı için çeşitli dengeleyici seçenekleri tasarlanmıştır. Aynı nedenle, parametrelerin çoğu UBX = 2U çıkışında ölçülmüştür. Gerekirse stabilizatörler farklı bir yük akımı için yeniden hesaplanabilir. Örneğin, tabloda. Şekil 6 ve 8, 2,5, 200 mA ve 0,5 A yük akımı için stabilizatör inşa etmek için parametreleri göstermektedir. Makalede verilen devre şemaları oldukça evrensel olduğundan, tablolarda olduğu gibi, herhangi bir eleman hakkında belirli bilgiler eksik olabilir. . Bu durumda, makalede yer alan genel kurallar ve önerilere göre bağımsız olarak seçilir veya hesaplanırlar.
Stabilizatörlerin yüksek sıcaklıklarda çalışmasını iyileştirmek için veya yüksek ters kollektör akımına sahip transistörler kullanırken, yayıcı ile düzenleyici transistörün tabanı arasına, bağlı olarak birkaç on kilo-ohm'a kadar birkaç birim dirençli bir direnç bağlamanızı öneririz. stabilizatörün gücü hakkında. Makale ekonomik olduğunu iddia eden stabilizatörleri tarif etmesine rağmen, spesifik verimlilik değeri hiçbir yerde verilmemiştir, çünkü bu parametre giriş ve çıkış voltajının spesifik oranına bağlıdır ve geniş bir aralıkta değişir, voltaj arttıkça artar. pil terminalleri azalır. Edebiyat
Yazar: V.Andreev, Togliatti
Dokunma emülasyonu için suni deri
15.04.2024 Petgugu Global kedi kumu
15.04.2024 Bakımlı erkeklerin çekiciliği
14.04.2024
▪ Xiaomi Yangın Söndürücü Şişe ▪ Doktor fiziksel olarak iyi durumda olmalıdır ▪ AMD, x86 ve ARM mimarilerini tek bir işlemcide birleştirecek ▪ genetiği değiştirilmiş opossum ▪ Sağlam akıllı telefon Oukitel WP21
▪ sitenin bölümü Seyahat etmeyi sevenler için - turistler için ipuçları. Makale seçimi ▪ Daniel Defoe'nun makalesi. Ünlü aforizmalar ▪ makale Sisifos emeği nedir? ayrıntılı cevap ▪ Bıçak makalesi. turist ipuçları ▪ makale Baskılı devre kartları - çok kolay! Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri