Джерела з двома номіналами напруги

 

Якщо середню точку джерела живлення на рис. 5.7 заземлити, то ми одержимо біполярне джерело (рис. 5.8, а). Якщо заземлити контакт 2 (рис. 5.8,б), то вийде джерело двох додатних напруг. І нарешті, заземливши контакт 1 (рис. 5.8,в), одержимо джерело двох від'ємних напруг. Сказане ілюструє гнучкість застосування трансформатора із середньою точкою.

 

 

а б в

 

а – біполярне джерело,

б – джерело двох додатних напруг,

в - джерело двох від'ємних напруг

 

Рисунок 5.8 – Джерела живлення радіоапаратури

 

Стабілізація напруги живлення

 

У попередніх підрозділах ми показали, що в нестабілізованого джерела живлення є два недоліки: при збільшенні струму навантаження постійна складова напруги на виході джерела падає, а напруга пульсацій росте. Ці небажані явища можна звести до мінімуму, підключивши до нестабілізованого джерела схему стабілізатора напруги, як показано на рис. 5.9. Отриману при цьому схему називають джерелом стабілізованої напруги.

 

 

Рисунок 5.9 - Джерело стабілізованої напруги

 

Стабілізатор напруги на стабілітроні

 

Характеристики стабілітрона

 

На рис. 5.10 представлено два включення стабілітрона. При прямому включенні (перший квадрант графіка) стабілітрон працює як кремнієвий діод. Напруга на його контактах мало залежить від струму і складає приблизно 0,6—0,7 В. Підключимо тепер до стабілітрона напруга зворотної полярності (третій квадрант графіка). В міру збільшення напруги зворотного зсуву напруга на стабілітроні буде збільшуватися, поки не досягне напруги пробою (стабілізації) Ucm. При всіх значеннях Евх, що перевищують Ucm, напруга на контактах стабілітрона залишається майже незмінною незалежно від того, якої величини струм проходить через стабілітрон. Цьому режиму роботи стабілітрона відповідає на графіку (рис. 5.10) область пробою. Стабілітрони розраховані на роботу в цій області. Випускаються стабілітрони з номінальною напругою стабілізації від декількох вольтів до декількох сотень вольт. На рис. 5.10 Uct = 5 В.

 

Стабілізатор напруги на основі стабілітрона

 

Якщо паралельно стабілітрону підключити навантаження (рис. 5.11,а), то напруга на ному буде дорівнює напрузі стабілізації. При зміні струму навантаження до нуля (рис. 5.11,б) напруга на ньому залишається рівною Ucm. Весь струм, що не споживає навантаження, протікає через стабілітрон. Ми не будемо вдаватися в аналіз і розрахунок стабілізаторів на стабілітронах. Обмежимося наступними висновками: 1) при зворотному зсуві стабілітрона напруга на його контактах залишається майже незмінно рівною Ucm, що визначається типом стабілітрона; 2) щоб на стабілітроні встановилася зазначена опорна напруга, необхідно на нього подати напругу зворотної полярності, що вводить його в стан пробою. Щоб гарантувати цей стан, ми повинні пропускати через стабілітрон струм, що перевищує мінімальний струм стабілізації Іст.мін (типове значення Іст.мін становить 5 мА). Струм через стабілітрон задається резистором R6 напругою стабілізації Ucm і вхідною напругою Евх:

. (5.4)

Надлишковий струм через стабілітрон розігріває його до значних температур, за перевищенням яких необхідно слідкувати.

 

Основна схема стабілізатора напруги на ОП

 

Стабілізатор на ОП

 

При детальному розгляді схеми стабілізатора на рис. 5.12,а виявляється, що це неінвертуючий підсилювач. Напруга на виході стабілізатора Uвих задається елементом опорної напруги і резисторами Rзз і Rbx:

(5.5)

 

 

Рисунок 5.10 - Характеристики стабілітрона

 

 

а б

 

а - із включеним навантаженням,

б - з відключеним навантаженням

 

Рисунок 5.11 - Стабілізатори напруги на стабілітроні

 

З рівняння (5.5) випливає, що при зміні струму навантаження Ін напруга Uвих не міняється. Напруга пульсацій і зміни середнього значення напруги виходу нестабілізованого джерела живлення згладжуються операційним підсилювачем. Напруга між контактами 11 і 6 не повинна перевищувати 36 В. Напруга на виході (контакт 10) і неінвертуючому вході (контакт 5) завжди повинна бути щонайменше на 2 В нижча напруги на контакті 11, в іншому випадку ОП ввійде в стан додатного чи від'ємного насичення.

Любий з резисторів Rзз і Rbx або елемент Uon можна розмістити подалі від операційного підсилювача, і їх значення можна змінювати для того, щоб мінялася вихідна напруга Uвих; це називається дистанційним керуванням. Описана схема стабілізує напругу на навантаженні, роблячи його незмінною і не залежною від струму навантаження.