К нестабилиэи -ровтноми источнику питания с

Рис. 7.14. Схема стабилизатора напряжения с защитой от короткого замыкания или перегрузки по току. Даже при коротком замыкании ток нагрузки / не превышает 0,5 А.

2N3055. Ток эмиттера проходного транзистора, а тем самым и ток нагрузки, остается на уровне / .макс, который задается величиной /?и в соответствии с уравнением

(7.7)

н. макс

Пример 7.6. Выбрать значение Rv, для максимального тока нагрузки 0,5 А стабилизатора по схеме рис. 7.14.

Решение. Из уравнения (7.7)

О.бВ 0.6В

R = -1-= 05 А = -2 О -

Наибольшая перегрузка имеет место при коротком замыкании выходных зажимов стабилизатора. В этом случае радиатор проходного транзистора должен рассеивать мощность

рзсс нести.макс- (7.8)

Если, например, 6 ест = 20 В и /н.макс = 0,5 А, транзистор должен рассеивать мощность 10 Вт.

Возможность регулировки напряжения, мощный токовый выход

И защита от короткого замыкания предусмотрены в интегральных стабилизаторах. Такие стабилизаторы просты в применении, сравнительно недороги и выпускаются следующих четырех типов: на положительное и отрицательное напряжение, биполярные стабилизаторы и стабилизаторы для специальных целей. Изготовители ИМС стабилизаторов дают листки спецификаций (без указания стоимости) и наметки по применению этих устройств. Из огромного числа имеющихся интегральных стабилизаторов мы выбрали два, чтобы показать, как можно самим рассчитать и изготовить стабилизатор.

7.9. Стабилизатор напряжения на 5 В ИМС 109

Для распространенного семейства цифровых логических схем, так называемой транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), необходим источник стабилизированного положительного напряжения 5 В. Сделать такой стабилизатор очень легко: купите стабилизатор напряжения LM109 и припаяйте к нему три провода. Как показано на рис. 7.15, входной провод и заземляющий провод подключаются к нестабилизированному источнику питания с напряжением от 7 до 35 В. Выход стабилизатора дает стабилизированное напряжение, равное +5 В относительно провода земли.

Выход

Вход

Земля (корпус)

Вход

Выход

К кестабилиаа-роВанному источнику питания (7-35В)

, Земля

Рис. 7.15. Стабилизатор напряжения 5 В на ИМС Ш109 или RC109. а - цоколевка мккрос.\см: б - схема включения.

Напряжение нестабилизированного источника следует по возможности выбирать ближе к 7, а не к 35 В. ИМС 109 желательно снабдить радиатором с тепловым сопротивлением /?т.с= Ю °С/Вт. Можно также прикрепить ИМС стабилизатора к металлическому шасси через прокладку из слюды или же к пластине из алюминия размером приблизительно 12X12 см. Кроме того, следует подключить между входным зажимом ИМС 109 и землей конденсатор 0,22 мкФ, чтобы предотвратить генерацию, которая может возникнуть при большом расстоянии между микросхемой и источником нестабилизированного напряжения.

ИМС 109 имеет встроенную защиту от короткого замыкания выхода и обеспечивает стабилизацию напряжения при токах нагрузки до 1 А. В стабилизаторе имеется также схема теплового реле. В этой схеме используется зависимость характеристик одного из переходов транзистора от температуры, и, когда температура проходного транзистора достигает 175 °С, стабилизатор выключается. После снятия чрезмерного тока нагрузки, вызвавшего перегрев, ИМС 109 охлаждается и вновь самопроизвольно включается. Это эффективно предотвращает ее выход из строя.

7.10. Биполярный стабилизированный источник питания

В рассмотренных выше схемах на операционных усилителях требовался источник биполярного стабилизированного напряжения. Именно для этой цели фирмой Raytheon Semi-Conductor Division был выпущен превосходный интегральный стабилизатор напряжения RC 4195.

Использовать ИМС 4195 очень просто: необходимо лишь подключить два его входных вывода (-ЬС/вх и -Un) и заземляющий вывод (земля) к нестабилизированному источнику питания с напряжением от ±18 до ±30 В. Пусть, к примеру, у нас имеется трансформатор 110/30 В со средней точкой, включенный по схеме рнс. 7.7, которая дает на зажимах / и 2 постоянное нестабилизи-рованное напряжение -1-21 и -21 В соответственно. Произведем следующие подключения:

На выходных выводах -Ь С/вых и -С/вых ИМС 4195 будет 4-15 и - 15 В относительно земли. Изготовители рекомендуют ставить на

Выход

(156)/ \£/ г7\\/(оррек1{ия (+)

Баланс

Выход

-иВых

\15 ВШмА)

-IS В (/00 мЛ)

Рис. 7.16. Биполярный интегральный стабилизатор напряжения ±15 В типа

RC4195.

а - цоколевка микроскем; б - схема включения.

зыходе стабилизатора два (шунтирующих) конденсатора по 10 мкФ, как показано на рис. 7.16,6.

ИМС 4195 имеет встроенную защиту от перегрева и короткого ;амыкания. От одной микросхемы стабилизатора RG 4195 можно питать не менее десяти операционных усилителей. В случае когда необходимо увеличить выход по току, на корпус ИМС следует поставить радиатор. Именно эта микросхема используется в блоке штания систем макетирования, описанных в гл. 1.

7.11. Усилитель мощности

Используя совместно идеи усилителя тока, примененного в ста-ш.тизаторе на ОУ и инвертирующего усилителя, можно сделать пслорогой, но хороший усилитель мощности (рис. 7.17). Коррокипя I г.тотной характеристики ОУ 301 осуществляется подачей c-iinii.-i-

+ 15 В

Ввг-270к0м

figlOKOM

/50пФ т

20 пФ -)1-

2N30S5

0.1тФ 6

ЮкОм

0,1тФ ММ90

-1SB

-15 в

Рис. 7.17. Усилитель мощности звуковых частот на 5 Вт.

ла вперед (гл. 10), что улучшает его характеристики на высоких частотах. Резисторы /?о.с и Rx задают коэффициент усиления усилителя по напряжению, равный 27. Когда £вх отрицательно, проводит транзистор Г обеспечивая на выходе полож.ительное напряжение. Если коэффициент усиления по току этого транзистора велик (рЮО), то Г, увеличивает шкалу выходного тока, равную приблизительно 10 мА, по меньшей мере до 1 А. При положительном Евх в нагрузку R проходит ток через Т<>, и на ней выделяется отрицательное напряжеппе.

Амплитудно-частотная характеристика данного усилителя практически плоская от О до 20 кГц. Максимальная выходная мощность, отдаваемая в громкоговоритель сопротивлением 8 Ом (или 4 Ом) , равна --5 Вт.

Представленную схему усилителя можно также использовать для стабилизации напряжения любой полярности от -12 до -М2В. Для этого Евх заменяется источником постоянного напряжения. Схема рис. 7.17 имеет конфигурацию инвертирующего усилителя, следовательно, полярность Евх должна быть противоположна полярности стабилизированного напряжения на нагрузке. Чтобы получить требуемое значение f/вых, нужно выбрать /?ос и

/?вх из соотношения f/вых = -£вхУ?о.с ?вх.

При нагрузке 8 Ом шкала выхода составляет, таким образом, приблизительно ±9 В; при i? = 4 Ом она уменьшается в уг ра.ч и будет равна ±6 В - Прим. ред.

$адачи

7.1.

7.2.

7.3.

7.4.

7.5. 7.6.

7.7. 7.8.

7.9. 7.10.

7.11.

7.12.

7.13. 7.14.

Трансформатор понижает 115 В (эфф.) до 28 В (эфф.) при токе 1 А. Чему равна амплитуда напряжения на вторичной обмотке? В схеме рис. 7.4; о используется трансформатор 115/28 В. Определите Онх.х-

Что происходит а) с постоянным напряжением иа нагрузке и б) с напряжением пульсаций при уменьшении тока нагрузки?

Трансформатор на рис. 7.4 дает 28 В при токе 1 А. Чему равно напряжение f,ieci при полном токе нагрузки /н=0,5 А? Повторите пример 7.3 при токе нагрузки 0,5 А.

Что покажет вольтметр переменного тока при напряжениях пульсаций с двойной амплитудой а) 1 В и б) 3 В?

Источник питания имеет на выходе при полной нагрузке постоянное напряжение 28 В и напряжение пульсаций с двойной амплитудой 6 В. Оп-редел[1те минимальное мгновенное напряжение на нагрузке. В схеме рис. 7.7 поставлен трансформатор 110/28 В со средней точкой. Чему равно при отсутствии нагрузки постоянное напряжение между зажимами а) ; и 2, б) / и СТ п в) 2 и СТ? На рис. 7.12 /?о.с=/?вх=10 кОм. Покажите, что (/вых=10 В. Определите на рнс. 7.12 значения Ro.c и Rb>:, при которых (/вых=10 В, если (/ст = 5 В.

Вычислите значение R иа рис. 7.12, если С/ст=5 В и (/вых=10 В.

Если в примере 7.5 t/вых уменьшить до 10 В, то какая мощность при

этом рассеивается на проходном транзисторе?

В схеме рис. 7.14 i? =l Ом. Определите максимальный ток нагрузки. Чему будет равен коэффициент усиления схемы рис. 7.17, если изменить сопротивление Ro.c с 270 на 220 кОм?