Galvenais vidējas un lielas jaudas lineāro stabilizatoru trūkums ir to zemā efektivitāte. Turklāt, jo mazāk izejas spriegums barošanas avots, jo zemāka kļūst tā efektivitāte. Tas izskaidrojams ar to, ka stabilizācijas režīmā barošanas avota jaudas tranzistors parasti ir savienots virknē ar slodzi, un normālai šāda stabilizatora darbībai kolektora-emitera spriegums (11ke) ir vismaz 3. Uz regulēšanas tranzistoru jādarbojas ..5 V. Pie strāvas, kas lielāka par 1 A, tas rada ievērojamus jaudas zudumus, jo izdalās jaudas tranzistorā izkliedētā siltumenerģija. Kas noved pie nepieciešamības palielināt siltuma izlietnes laukumu vai izmantot ventilatoru piespiedu dzesēšanai.

Plaši izplatītajiem zemo izmaksu dēļ integrētajiem lineārajiem sprieguma stabilizatoriem uz 142EN (5...14) sērijas mikroshēmām ir tāds pats trūkums. IN Nesen parādījās pārdošanā importētās mikroshēmas no sērijas "LOW DROP" (SD, DV, LT1083/1084/1085). Šīs mikroshēmas var darboties ar samazinātu spriegumu starp ieeju un izeju (līdz 1...1,3 V) un nodrošināt stabilizētu izejas spriegumu diapazonā no 1,25...30 V pie slodzes strāvas 7,5/5/3 A, attiecīgi. Parametru ziņā tuvākajam vietējam analogam, tips KR142EN22, maksimālā stabilizācijas strāva ir 5 A.

Pie maksimālās izejas strāvas stabilizācijas režīmu garantē ražotājs ar ieejas-izejas spriegumu vismaz 1,5 V. Mikroshēmām ir arī iebūvēta aizsardzība pret pārmērīgu strāvu pieļaujamās vērtības slodzē un termiskā aizsardzība pret pārkaršanu. lieta.

Šie stabilizatori nodrošina izejas sprieguma nestabilitāti "0,05%/V, izejas sprieguma nestabilitāti, kad izejas strāva mainās no 10 mA līdz maksimālajai vērtībai, kas nav sliktāka par 0,1% / V. Tipiska shēmas shēma šāda sprieguma pieslēgšanai stabilizatori ir parādīti 4.1. attēlā.

Kondensatori C2...C4 jāatrodas tuvu mikroshēmai un labāk, ja tie ir tantala. Kondensatora C1 kapacitāte ir izvēlēta no stāvokļa 2000 μF uz 1 A strāvas. Mikroshēmas ir pieejamas trīs veidu korpusu konstrukcijās, kas parādītas attēlā. 4.2. Mājokļa veidu norāda apzīmējuma pēdējie burti. Vairāk Detalizēta informācijašīm mikroshēmām ir pieejams atsauces literatūrā, piemēram, J119.

Šādus sprieguma stabilizatorus ir ekonomiski izdevīgi izmantot, ja slodzes strāva ir lielāka par 1 A, kā arī ja projektā trūkst vietas. Diskrētus elementus var izmantot arī kā ekonomisku barošanas avotu. Attēlā parādīts. 4.3 ķēde ir paredzēta izejas spriegumam 5 V un slodzes strāvai līdz 1 A. Tas nodrošina normālu darbību pie minimālā sprieguma uz jaudas tranzistora (0,7... 1,3 V). To panāk, kā jaudas regulatoru izmantojot tranzistoru (VT2) ar zemu spriegumu atvērtā stāvoklī. Tas ļauj stabilizatora ķēdei darboties ar zemāku ieejas-izejas spriegumu.

Ķēdei ir aizsardzība (sprūda tipa) gadījumā, ja strāva slodzē pārsniedz pieļaujamo vērtību, kā arī spriegums stabilizatora ieejā pārsniedz 10,8 V.

Aizsardzības bloks ir izgatavots uz tranzistora VT1 un tiristora VS1. Kad tiristors tiek iedarbināts, tas izslēdz DA1 mikroshēmas strāvu (7. tapa ir īssavienota ar kopējo vadu). Šajā gadījumā tranzistors VT3 un līdz ar to VT2 tiks aizvērts, un izvadei būs nulles spriegums. Ķēdi var atgriezt sākotnējā stāvoklī tikai pēc tam, kad ir novērsts cēlonis, kas izraisīja pārslodzi, izslēdzot un pēc tam ieslēdzot barošanas avotu.

SZ kondensators parasti nav nepieciešams - tā uzdevums ir atvieglot ķēdes palaišanu ieslēgšanas brīdī.

Ķēdi var atgriezt sākotnējā stāvoklī tikai pēc tam, kad ir novērsts cēlonis, kas izraisīja pārslodzi, izslēdzot un pēc tam ieslēdzot barošanas avotu. SZ kondensators parasti nav nepieciešams - tā uzdevums ir atvieglot ķēdes palaišanu ieslēgšanas brīdī. Topoloģija iespiedshēmas plate elementu uzstādīšanai parādīts att. 4.4 (tajā ir viens skaļuma džemperis). Tranzistors VT2 ir uzstādīts uz radiatora.

Ražošanā tika izmantotas sekojošas detaļas: regulētais rezistors R8 tips SPZ-19a, citi jebkura veida rezistori; kondensatori C1 - K50-29V uz 16 V, C2...C5 - K10-17, C5 - K52-1 uz 6,3 V. Ķēdi var papildināt LED indikators aizsardzības aktivizēšana (HL1). Lai to izdarītu, jums būs jāinstalē papildu elementi: diode VD3 un rezistors R10, kā parādīts attēlā. 4.5.

Literatūra: I.P. Šelestovs - Noderīgas diagrammas radioamatieriem, 3. grāmata.

Stabils barošanas spriegums ir priekšnoteikums pareiza darbība daudzi elektroniskās ierīces. Lai stabilizētu Līdzstrāvas spriegums Uz slodzes, kad tīkla spriegums svārstās un mainās slodzes patērētā strāva, starp taisngriezi ar filtru un slodzi (patērētāju) uzstāda līdzstrāvas sprieguma stabilizatorus.

Stabilizatora izejas spriegums ir atkarīgs gan no stabilizatora ieejas sprieguma, gan no slodzes strāvas (izejas strāvas):

Mēs atradīsim pilns diferenciālis sprieguma izmaiņas mainot un:

Sadalīsim labo un kreiso pusi ar , kā arī reizinim un dalīsim pirmo labās puses vārdu ar , bet otro vārdu ar .

Ieviešot apzīmējumu un pārejot uz ierobežotiem soļiem, mums ir

Šeit ir stabilizācijas koeficients, kas vienāds ar ieejas un izejas sprieguma pieauguma attiecību relatīvajās vienībās;

Stabilizatora iekšējā (izejas) pretestība.

Stabilizatorus iedala parametriskajos un kompensējos.

Parametriskā stabilizatora pamatā ir elementa izmantošana ar nelineārs raksturlielums, piemēram, pusvadītāju zenera diode (sk. § 1.3). Zenera diodes spriegums atgriezeniskā elektriskā sadalījuma zonā ir gandrīz nemainīgs, būtiski mainoties apgrieztajai strāvai caur ierīci.

Parametriskā stabilizatora diagramma ir parādīta attēlā. 5.10, a.

Rīsi. 5.10. Parametriskais stabilizators (a), tā ekvivalentā ķēde palielinājumam (b) un taisngrieža ārējie raksturlielumi ar stabilizatoru (2. līkne) un bez stabilizatora (līkne ) (c)

Stabilizatora ieejas spriegumam jābūt lielākam par Zenera diodes stabilizācijas spriegumu. Lai ierobežotu strāvu caur Zener diode, tiek uzstādīts balasta rezistors.Izejas spriegums tiek noņemts no Zener diodes. Daļa ieejas sprieguma tiek zaudēta pāri rezistoram, pārējais tiek piemērots slodzei:

Mēs to ņemam vērā, mēs saņemam

Vislielākā strāva plūst caur Zenera diodi plkst

Vismazākā strāva plūst caur Zener diodi plkst

Ja ir izpildīti nosacījumi - Zenera diodes strāvas, kas ierobežo stabilizācijas sekciju, spriegums pāri slodzei ir stabils un vienāds. No .

Palielinoties strāvai, sprieguma kritums palielinās par. Palielinoties slodzes pretestībai, slodzes strāva samazinās, strāva caur Zenera diodi palielinās par tādu pašu vērtību, sprieguma kritums pāri un pāri slodzei paliek nemainīgs.

Lai to atrastu, mēs izveidosim līdzvērtīgu ķēdi stabilizatoram attēlā. 5.10, un pieaugumam. Nelineārais elements darbojas stabilizācijas sadaļā, kur tā pretestība maiņstrāvai ir ierīces parametrs. Stabilizatora nomaiņas ķēde ir parādīta attēlā. . No līdzvērtīgās ķēdes mēs iegūstam

Ņemot vērā to, ka stabilizatorā mums ir

Lai atrastu , tāpat kā aprēķinot pastiprinātāju parametrus (sk. § 2.3), mēs izmantojam ekvivalento ģeneratora teorēmu un iestatām , tad pretestību pie stabilizatora izejas

Izteiksmes (5.16), (5.17) parāda, ka stabilizatora parametrus nosaka izmantotās pusvadītāju zenera diodes (vai citas ierīces) parametri. Parasti parametriskajiem stabilizatoriem tas ir ne vairāk kā 20-40, bet svārstās no vairākiem omiem līdz vairākiem simtiem omu.

Dažos gadījumos šādi rādītāji izrādās nepietiekami, tad tiek izmantoti kompensējošie stabilizatori. Attēlā 5.11. attēlā parādīta viena no vienkāršākajām kompensācijas stabilizatoru shēmām, kurā slodze tiek pieslēgta ieejas sprieguma avotam caur regulējošu nelineāru elementu tranzistoru V. Caur op-amp uz tranzistora pamatni tiek piegādāts OS signāls. Operētājsistēmas pastiprinātāja ieeja saņem spriegumu no augstas pretestības pretestības dalītāja un atsauces (atsauces) sprieguma.

Rīsi. 5.11. Vienkāršākā shēma kompensācijas stabilizators ar op-amp

Apskatīsim stabilizatora darbību. Pieņemsim, ka spriegums ir palielinājies, kam seko pieaugums un Šajā gadījumā operētājsistēmas pastiprinātāja invertējošajai ieejai tiek piemērots pozitīvs sprieguma pieaugums, un operētājsistēmas pastiprinātāja izejā notiek negatīvs sprieguma pieaugums. Atšķirība starp bāzes un emitera spriegumiem tiek pielietota tranzistora V vadības emitera savienojumam. Režīmā, kuru mēs apsveram, tranzistora strāva V samazinās un izejas spriegums samazinās gandrīz līdz sākotnējai vērtībai. Tāpat tiks izstrādātas izeju izmaiņas, palielinot vai samazinot: mainīsies, parādīsies atbilstošā zīme un mainīsies tranzistora strāva. ir ļoti augsts, jo darbības laikā zenera diodes darbības režīms praktiski nemainās un strāva caur to ir stabila.

Kompensējošie sprieguma stabilizatori tiek ražoti IC formā, kas ietver regulējošu nelineāru elementu, tranzistoru V, darbības pastiprinātāju un ķēdes, kas savieno slodzi ar tā ieeju.

Attēlā 5.10, c parāda strāvas avota ārējo raksturlielumu ar stabilizatoru, tā darba zonu ierobežo pašreizējās vērtības

Šajā sakarā daļa no sprieguma, kas tiek piegādāts stabilizatora izejai, “paliek” uz tranzistora, bet pārējais tiek novirzīts uz stabilizatora izeju. Ja palielināsiet spriegumu kompozītmateriāla tranzistora pamatnē, tas atvērsies un sprieguma kritums pāri samazināsies, un attiecīgi palielināsies spriegums pie stabilizatora izejas. Un otrādi. Abos gadījumos sprieguma vērtība pie stabilizatora izejas būs tuvu sprieguma līmenim saliktā tranzistora pamatnē.

Sprieguma vērtības uzturēšana pie stabilizatora izejas noteiktā līmenī tiek veikta tāpēc, ka daļa no izejas sprieguma (negatīvais spriegums) atsauksmes) no sprieguma dalītāja R10, R11, R12 nonāk operacionālajā pastiprinātājā DA1 (negatīvās atgriezeniskās saites sprieguma pastiprinātājs). Operacionālā pastiprinātāja izejas spriegumam šajā shēmā ir tendence sasniegt tādu vērtību, pie kuras sprieguma starpība tā ieejās būtu nulle.

Tas notiek šādi. Atgriezeniskās saites spriegums no rezistora R11 tiek piegādāts uz darbības pastiprinātāja 4. ieeju. 5. ieejā Zener diode VD6 uztur nemainīgu sprieguma vērtību (atsauces spriegumu). Sprieguma starpība ieejās tiek pastiprināta ar darbības pastiprinātāju un caur rezistoru R3 tiek piegādāta kompozītmateriāla tranzistora pamatnei, kuras sprieguma kritums nosaka stabilizatora izejas sprieguma vērtību. Daļa no rezistora R11 ieejas sprieguma atkal tiek piegādāta darbības pastiprinātājam. Tādējādi atgriezeniskās saites sprieguma salīdzinājums ar atsauces spriegumu un darbības pastiprinātāja izejas sprieguma ietekmi uz stabilizatora izejas spriegumu notiek nepārtraukti.

Ja palielinās spriegums pie stabilizatora izejas, tad palielinās arī atgriezeniskās saites spriegums, kas tiek piegādāts operacionālā pastiprinātāja 4. ieejai, kas kļūst lielāks par atsauces.

Atšķirību starp šiem spriegumiem pastiprina darbības pastiprinātājs, kura izejas spriegums samazinās un izslēdz kompozītmateriālu tranzistoru. Tā rezultātā palielinās sprieguma kritums pāri, kas izraisa stabilizatora izejas sprieguma samazināšanos. Šis process turpinās, līdz atgriezeniskās saites spriegums kļūst gandrīz vienāds ar atsauces spriegumu (to atšķirība ir atkarīga no izmantotā operacionālā pastiprinātāja veida un var būt 5...200 mV).

Kad stabilizatora izejas spriegums samazinās, notiek apgrieztais process. Tā kā atgriezeniskās saites spriegums samazinās, kļūstot mazāks par atsauces spriegumu, starpība starp šiem spriegumiem atgriezeniskās saites sprieguma pastiprinātāja izejā palielinās un atver kompozītmateriālu tranzistoru, tādējādi palielinot stabilizatora izejas spriegumu.

Izejas sprieguma lielums ir atkarīgs no diezgan daudziem faktoriem (slodzes patērētā strāva, sprieguma svārstības primārajā tīklā, apkārtējās vides temperatūras svārstības utt.). Tāpēc aprakstītie procesi stabilizatorā notiek nepārtraukti, t.i., izejas spriegums pastāvīgi svārstās ar ļoti nelielām novirzēm attiecībā pret iepriekš noteiktu vērtību.

Atsauces sprieguma avots, kas tiek piegādāts operacionālā pastiprinātāja DA1 5. ieejai, ir Zenera diode VD6. Lai palielinātu atsauces sprieguma stabilitāti, barošanas spriegums tam tiek piegādāts no parametriskā stabilizatora uz VD5 zenera diodes.

Lai aizsargātu stabilizatoru no pārslodzes, tiek izmantots optrons VU1, strāvas sensors (rezistors R8) un tranzistors VT3. Optroniskā savienojuma izmantošana aizsardzības blokā (LED un fototiristors ar optisku savienojumu un ir uzstādīti vienā korpusā) palielina tā darbības uzticamību.

Palielinoties strāvai, ko patērē slodze no stabilizatora, palielinās sprieguma kritums uz rezistora R8, un tāpēc palielinās spriegums, kas tiek piegādāts tranzistora VT3 pamatnei. Pie noteiktas šī sprieguma vērtības tranzistora VT3 kolektora strāva sasniedz vērtību, kas nepieciešama optrona VU1 gaismas diodes iedegšanai.

LED starojums ieslēdz optrona tiristoru, un saliktā tranzistora pamatnes spriegums samazinās līdz 1... 1,5 V, jo tas ir savienots ar kopējo kopni caur ieslēgtā tiristora zemo pretestību. Tā rezultātā saliktais tranzistors aizveras, un spriegums un strāva stabilizatora izejā tiek samazināti līdz gandrīz nullei. Sprieguma kritums pāri rezistoram R8 samazinās, tranzistors VT3 aizveras un optrona spīdēšana apstājas, bet tiristors paliek ieslēgts, līdz spriegums pie tā anoda (attiecībā pret katodu) kļūst mazāks par 1 V. Tas notiks tikai tad, ja ieejas spriegums tiks pagriezts. izslēgts stabilizators vai SB1 pogas kontakti ir aizvērti.

Īsi par atlikušo ķēdes elementu mērķi. Rezistors R1, kondensators C2 un zenera diode VD5 veido parametru stabilizatoru, kas kalpo, lai stabilizētu darbības pastiprinātāja barošanas spriegumu un iepriekš stabilizētu atsauces sprieguma avota R5, VD2 barošanas spriegumu. Rezistors R2 nodrošina sākotnējo spriegumu kompozītmateriāla tranzistora pamatnē, palielinot stabilizatora palaišanas uzticamību.Kondensators SZ novērš stabilizatora ierosmi zemā frekvencē. Rezistors R3 ierobežo operacionālā pastiprinātāja izejas strāvu gadījumā īssavienojums pie tā izejas (piemēram, kad ir ieslēgts optrona tiristors).

Shēma R4, C2 novērš darbības pastiprinātāja ierosmi un ir izvēlēta saskaņā ar ieteikumiem, kas sniegti atsauces literatūrā konkrētajam darbības pastiprinātāja tipam.

Zenera diode VD7 un rezistors R7 veido parametrisku stabilizatoru, kas kalpo aizsardzības bloka barošanas sprieguma uzturēšanai nemainīgā līmenī, mainoties stabilizatora izejas spriegumam.

Rezistors R6 ierobežo tranzistora VT3 kolektora strāvu līdz līmenim, kas nepieciešams optrona gaismas diodes normālai darbībai. Kā rezistoru R6 izmantojiet C5-5 tipa rezistoru vai paštaisītu, kas izgatavots no augstas pretestības stieples (piemēram, spirāle no dzelzs vai sildvirsmas).

Kondensators C1 samazina ieejas sprieguma pulsācijas līmeni, bet C5 - stabilizatora izejas spriegumu. Kondensators C6 bloķē stabilizatora izejas ķēdi augstfrekvences harmonikām. Tranzistora VT2 normāls termiskais režīms pie lielām slodzes strāvām tiek nodrošināts, uzstādot to uz radiatora, kura laukums ir vismaz 100 cm.

Stabilizators nodrošina vienmērīgu izejas sprieguma regulēšanu 4,5...12 V robežās pie izejas strāvas līdz 1 A ar izejas sprieguma pulsācijas līmeni ne vairāk kā 15 mV. Pārslodzes aizsardzība tiek aktivizēta, ja izejas strāva pārsniedz 1,1 A.

Tagad par elementu nomaiņu. Operacionālo pastiprinātāju K553UD1 var aizstāt ar K140UD2, K140UD9, K553UD2. Tranzistors VT1 var būt KT603, KT608 un VT2 tipa - KT805, KT806, KT908 utt. ar jebkādiem burtu indeksiem. Optocoupler - norādītais tips ar jebkuru burtu indeksu.

spriegums maiņstrāva tiek piegādāts stabilizatora taisngriezim no jebkura pazeminošā transformatora, kas nodrošina vismaz 12 V izejas spriegumu pie 1 A strāvas. Kā šādu transformatoru var izmantot izejas transformatorus TVK-110 LM un TVK-110 L1.

Stabilizators uz specializētas mikroshēmas

Iepriekš minētos transformatorus var izmantot kopā ar sprieguma stabilizatoru, kura diagramma ir parādīta attēlā. Tas ir samontēts uz specializētas integrālās shēmas K142EN1. Tas ir nepārtraukts sprieguma stabilizators ar vadības elementa secīgu savienojumu.

Pietiekami augstas veiktspējas raksturlielumi, iebūvēta pārslodzes aizsardzības ķēde, kas darbojas no ārēja strāvas sensora, un stabilizatora ieslēgšanas/izslēgšanas ķēde no ārējais avots signāls ļauj uz tā bāzes izgatavot stabilizētu barošanas bloku, nodrošinot izejas spriegumu diapazonā no 3...12 V.

Pati integrētā sprieguma stabilizatora ķēde nevar nodrošināt slodzes strāvu, kas lielāka par 150 mA, kas acīmredzami nav pietiekama dažu ierīču darbībai. Tāpēc, lai palielinātu stabilizatora kravnesību, tā izejai ir pievienots jaudas pastiprinātājs, kura pamatā ir salikts tranzistors VT1, VT2. Pateicoties tam, stabilizatora izejas strāva norādītajā izejas sprieguma diapazonā var sasniegt 1,5 A.

Atgriezeniskās saites spriegums, kas tiek piegādāts integrālās shēmas DA1 izejā, kas šajā shēmā darbojas kā negatīvas atgriezeniskās saites pastiprinātājs ar iekšējo atsauces sprieguma avotu, tiek noņemts no rezistora R5. Rezistors R3 kalpo kā strāvas sensors pārstrāvas aizsardzības blokam. Rezistori R1, R2 nodrošina tranzistora VT2 un integrālās shēmas DA1 iekšējās aizsardzības tranzistora darbības režīmu. Kondensators C2 novērš integrālās shēmas pašaizraisīšanos augstās frekvencēs.

Rezistors R3 ir vadu aptinums, kas ir līdzīgs iepriekš aprakstītajam. Kā tranzistoru VT1 varat izmantot tādus tranzistorus kā KT603, KT608 un VT2 - KT805, KT809 utt. ar jebkādiem burtu indeksiem.

Tātad vienkāršākā kompensācijas sprieguma stabilizatora shēma ir parādīta attēlā pa labi.

Apzīmējumi:

1. I R - strāva caur balasta rezistoru (R 0)
2. I st - strāva caur zenera diodi
3. I n - slodzes strāva
4. Iin - operacionālā pastiprinātāja ieejas strāva
5. I d - strāva caur rezistoru R 2
6. Uin - ieejas spriegums
7. U out - izejas spriegums (sprieguma kritums pāri slodzei)
8. U st - sprieguma kritums pāri Zener diodei
9. U d - spriegums, kas noņemts no rezistīvā dalītāja (R 1, R 2)
10. U op-amp - operacionālā pastiprinātāja izejas spriegums
11. U be - sprieguma kritums visā p-n krustojums bāzes izstarotāja tranzistors

Kāpēc šādu stabilizatoru sauc par kompensāciju un kādas ir tā priekšrocības? Faktiski šāds stabilizators ir vadības sistēma ar negatīvu sprieguma atgriezenisko saiti, bet tiem, kas nezina, kas tas ir, mēs sāksim no tālienes.

Kā jūs atceraties, darbības pastiprinātājs pastiprina sprieguma starpību starp tā ieejām. Spriegums pie neinvertējošās ieejas ir vienāds ar Zenera diodes stabilizācijas spriegumu (U st). Invertējošajai ieejai mēs piegādājam daļu no izejas sprieguma, kas ņemts no dalītāja (U d), tas ir, tur mums ir izejas spriegums, kas dalīts ar noteiktu koeficientu, ko nosaka rezistori R 1, R 2. Atšķirība starp šiem spriegumiem (U st -U d) ir kļūdas signāls; tas parāda, cik daudz spriegums no dalītāja atšķiras no sprieguma uz Zener diodes (apzīmēsim šo atšķirību ar burtu E).

Tālāk operētājsistēmas pastiprinātāja izejas spriegums ir vienāds ar E*K ou, kur K ou ir operacionālā pastiprinātāja pastiprinājums ar atvērtu atgriezeniskās saites cilpu (angļu literatūrā G openloop). Spriegums pāri slodzei ir vienāds ar starpību starp spriegumu pie op-amp izejas un sprieguma kritumu tranzistora bāzes emitētāja p-n krustojumā.

Matemātiski viss, par ko mēs runājām iepriekš, izskatās šādi:

U out = U ou -U būt =E*K ou -U būt (1)

E=U st -U d (2)

Apskatīsim tuvāk pirmo vienādojumu un pārveidosim to šādā formā:

E=U out / K ou + U be / K ou

Tagad atcerēsimies, ko galvenā iezīme operacionālie pastiprinātāji un kāpēc visi tos tik ļoti mīl? Tieši tā, to galvenā iezīme ir milzīgs ieguvums, apmēram 10 6 vai vairāk (ideālam operētājpastiprinātājam tas parasti ir vienāds ar bezgalību). Ko tas mums dod? Kā redzat, pēdējā vienādojuma labajā pusē abiem terminiem dalītājā ir K ou, un tā kā K ou ir ļoti ļoti liels, tāpēc abi šie vārdi ir ļoti mazi (ar ideālu darbības pastiprinātāju tiem ir tendence līdz nullei). Tas ir, darbības laikā mūsu ķēdei ir tendence nonākt stāvoklī, kurā kļūdas signāls ir nulle. Var teikt, ka operacionālais pastiprinātājs salīdzina spriegumus tā ieejās un, ja tie atšķiras (ja ir kļūda), tad spriegums pie op-amp izejas mainās tā, ka sprieguma starpība tā ieejās kļūst par nulli. Citiem vārdiem sakot, viņš cenšas kompensēt kļūdu. Līdz ar to stabilizatora nosaukums - kompensācija.

0=U st -U d (2*)

U d, kā mēs atceramies, ir daļa no izejas sprieguma, kas tiek noņemts no dalītāja pāri rezistoriem R 1, R 2. Ja mēs aprēķinām savu dalītāju, neaizmirstot par op-amp ieejas strāvu, mēs iegūstam:

un pēc šīs izteiksmes aizstāšanas vienādojumā (2*), mēs varam uzrakstīt šādu formulu (3) izejas spriegumam:

Operatīvā pastiprinātāja ieejas strāva parasti ir ļoti maza (mikro, nano un pat pikoampēri), tāpēc pie pietiekami lielas strāvas I d varam pieņemt, ka strāva abās dalītāja zaros ir vienāda un vienāda ar I d , formulas (3) galējo labo vārdu var uzskatīt par vienādu ar nulli un pārrakstīt formulu (3) šādi:

U out = U st (R 1 + R 2)/R 2 (3*)

Aprēķinot rezistorus R 1, R 2, jāatceras, ka formula (3*) ir spēkā tikai tad, ja strāva caur dalītāja rezistoriem ir daudz lielāka par darbības pastiprinātāja ieejas strāvu. Id vērtību var aprēķināt, izmantojot formulas:

I d =U st /R 2 vai I d =U out /(R 1 +R 2).

Tagad novērtēsim mūsu stabilizatora normālas darbības zonu, aprēķināsim R0 un domāsim par to, kas ietekmēs izejas sprieguma stabilitāti.

Kā redzams no pēdējās formulas, tikai atsauces sprieguma stabilitāte var būtiski ietekmēt Uout stabilitāti. Atsauces spriegums ir tas, ar kuru mēs salīdzinām daļu no izejas sprieguma, tas ir, tas ir spriegums pāri Zener diodei. Mēs uzskatīsim, ka rezistoru pretestība nav atkarīga no strāvas, kas plūst caur tiem (mēs neuzskatām temperatūras nestabilitāti). Pazūd arī izejas sprieguma atkarība no sprieguma krituma tranzistora p-n krustojumā (kas ir vājš, bet atkarīgs no strāvas), tāpat kā gadījumā ar , (atcerieties, kad mēs aprēķinājām kļūdu no pirmās formulas - mēs sadalīja kritumu tranzistora BE krustojumā ar K ou un aprēķināja šo izteiksmi, kas vienāda ar nulli, pateicoties ļoti lielajam op-amp pastiprinājumam).

No iepriekš minētā izriet, ka galvenais veids, kā palielināt stabilitāti, ir palielināt atsauces sprieguma avota stabilitāti. Lai to izdarītu, varat vai nu sašaurināt parastās darbības diapazonu (samazināt ķēdes ieejas sprieguma diapazonu, kas novedīs pie mazākām strāvas izmaiņām caur Zener diode), vai arī Zener diodes vietā izmantot integrētu stabilizatoru. Turklāt jūs varat atcerēties par mūsu vienkāršojumiem, tad parādās vēl vairāki veidi: ņemiet op-amp ar lielāku pastiprinājumu un mazāku ieejas strāvu (tas ļaus arī ņemt dalītāju rezistorus ar lielāku vērtību - efektivitāte palielināsies) .

Labi, atgriezīsimies pie parastās darbības zonas un R 0 aprēķina. Normālai ķēdes darbībai Zenera diodes strāvai jābūt diapazonā no Ist min līdz Ist max. Minimālā Zenera diodes strāva būs pie minimālā ieejas sprieguma, tas ir:

U min =I R *R 0 +U st, kur I R =I st min + I in

Šeit ir līdzīgi - ja Zenera diodes strāva ir daudz lielāka par operacionālā pastiprinātāja ieejas strāvu, tad varam uzskatīt, ka I R =I st min. Tad mūsu formula tiks ierakstīta formā U min =I st min *R 0 +U st (4) un no tās mēs varam izteikt R 0:

R 0 =(U min -U st)/I st min

Pamatojoties uz to, ka maksimālā strāva caur Zenera diodi plūdīs pie maksimālā ieejas sprieguma, mēs uzrakstīsim citu formulu: U in max =I st max *R 0 +U st (5) un apvienojot to ar formulu (4) mēs atrodam parasto darbības zonu:

Nu, kā jau teicu, ja iegūtais ieejas sprieguma diapazons ir plašāks nekā nepieciešams, varat to sašaurināt, un izejas sprieguma stabilitāte palielināsies (palielinot atsauces sprieguma stabilitāti).

PWM regulatoru priekšrocības, izmantojot darbības pastiprinātājus, ir tādas, ka var izmantot gandrīz jebkuru darbības pastiprinātāju (in standarta shēma ieslēgumi, protams).

Izejas efektīvā sprieguma līmenis tiek regulēts, mainot sprieguma līmeni op-amp neinvertējošā ieejā, kas ļauj ķēdi izmantot kā komponents dažādi sprieguma un strāvas regulatori, kā arī ķēdes ar vienmērīgu kvēlspuldžu aizdedzi un dzēšanu.
Shēma to ir viegli atkārtot, nesatur retus elementus, un, ja elementi ir labā darba kārtībā, tas sāk darboties nekavējoties, bez konfigurācijas. Jaudas lauka tranzistors tiek izvēlēts atbilstoši slodzes strāvai, bet siltuma jaudas izkliedes samazināšanai vēlams izmantot tranzistorus, kas paredzēti lielai strāvai, jo tiem ir vismazākā pretestība, kad tie ir atvērti.
Radiatoru zona priekš lauka efekta tranzistors to pilnībā nosaka tā veida un slodzes strāvas izvēle. Ja ķēde tiks izmantota, lai regulētu spriegumu borta tīklos + 24V, lai novērstu lauka tranzistora aizbīdņa pārrāvumu starp tranzistora kolektoru VT1 un aizvars VT2 jums vajadzētu ieslēgt rezistoru ar pretestību 1 K un rezistoru R6 šunts ar jebkuru piemērotu 15 V zenera diodi, pārējie ķēdes elementi nemainās.

Visās iepriekš apspriestajās shēmās tiek izmantots jaudas lauka efekta tranzistors n- kanālu tranzistori, kas ir visizplatītākie un kuriem ir vislabākās īpašības.

Ja nepieciešams regulēt spriegumu slodzei, kuras viens no spailēm ir savienots ar zemi, tad tiek izmantotas ķēdes, kurās n- Kanāla lauka efekta tranzistors ir pievienots kā aizplūšana strāvas avota +, un avota ķēdē tiek ieslēgta slodze.

Lai nodrošinātu iespēju pilnībā atvērt lauka tranzistoru, vadības ķēdē jāietver bloks sprieguma paaugstināšanai vārtu vadības ķēdēs līdz 27 - 30 V, kā tas tiek darīts specializētās mikroshēmās. U 6 080B ... U6084B, L9610, L9611 , tad starp vārtiem un avotu būs vismaz 15 V spriegums. Ja slodzes strāva nepārsniedz 10A, varat izmantot jaudas lauku lpp - kanālu tranzistori, kuru diapazons tehnoloģisku iemeslu dēļ ir daudz šaurāks. Mainās arī tranzistora veids ķēdē VT1 , un regulēšanas raksturlielums R7 apgriež. Ja pirmajā ķēdē vadības sprieguma pieaugums (mainīgā rezistora slīdnis virzās uz barošanas avota “+”) izraisa izejas sprieguma samazināšanos pie slodzes, tad otrajā ķēdē šī attiecība ir pretēja. Ja konkrētai ķēdei nepieciešama apgriezta izejas sprieguma atkarība no ieejas sprieguma no sākotnējās, tad ķēdēs ir jāmaina tranzistoru struktūra VT1, t.i., tranzistors VT1 pirmajā ķēdē jums ir jāpievieno kā VT1 otrajai shēmai un otrādi.