ข้อเสียเปรียบหลักของตัวปรับความคงตัวเชิงเส้นกำลังปานกลางและสูงคือประสิทธิภาพต่ำ ยิ่งไปกว่านั้นยิ่งน้อย แรงดันขาออกแหล่งพลังงานประสิทธิภาพก็จะยิ่งต่ำลง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในโหมดเสถียรภาพทรานซิสเตอร์กำลังของแหล่งจ่ายไฟมักจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลดและสำหรับการทำงานปกติของโคลงดังกล่าวแรงดันสะสม - อิมิตเตอร์ (11ke) อย่างน้อย 3 ..5 V ต้องทำงานบนทรานซิสเตอร์ควบคุม ที่กระแสมากกว่า 1 A ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมากเนื่องจากการปลดปล่อยพลังงานความร้อนที่กระจายไปในทรานซิสเตอร์กำลัง ซึ่งส่งผลให้ต้องเพิ่มพื้นที่ระบายความร้อนหรือใช้พัดลมระบายความร้อน

เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นแบบรวมบนวงจรขนาดเล็กจากซีรีส์ 142EN (5...14) ก็มีข้อเสียเปรียบเหมือนกัน เนื่องจากมีราคาที่ต่ำ ใน เมื่อเร็วๆ นี้ปรากฏว่าวางขาย ไมโครวงจรนำเข้าจากซีรีส์ "LOW DROP" (SD, DV, LT1083/1084/1085) วงจรไมโครเหล่านี้สามารถทำงานได้ที่แรงดันไฟฟ้าลดลงระหว่างอินพุตและเอาต์พุต (สูงสุด 1...1.3 V) และให้แรงดันเอาต์พุตที่เสถียรในช่วง 1.25...30 V ที่กระแสโหลด 7.5/5/3 A ตามลำดับ อะนาล็อกในประเทศที่ใกล้เคียงที่สุดในแง่ของพารามิเตอร์ประเภท KR142EN22 มีกระแสเสถียรภาพสูงสุดที่ 5 A

ที่กระแสไฟขาออกสูงสุดผู้ผลิตจะรับประกันโหมดความเสถียรด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุต - เอาท์พุตอย่างน้อย 1.5 V วงจรไมโครยังมีการป้องกันในตัวจากกระแสส่วนเกินในโหลดของค่าที่อนุญาตและการป้องกันความร้อนจากความร้อนสูงเกินไปของ กรณี.

สารเพิ่มความคงตัวเหล่านี้ทำให้เกิดความไม่เสถียรของแรงดันเอาท์พุตที่ "0.05%/V, ความไม่เสถียรของแรงดันเอาท์พุตเมื่อกระแสเอาท์พุตเปลี่ยนจาก 10 mA เป็นค่าสูงสุดที่ไม่แย่กว่า 0.1%/V แผนภาพวงจรทั่วไปสำหรับการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าดังกล่าว ความคงตัวแสดงในรูปที่ 4.1

ตัวเก็บประจุ C2...C4 ควรตั้งอยู่ใกล้กับวงจรไมโครและจะดีกว่าถ้าเป็นแทนทาลัม ความจุของตัวเก็บประจุ C1 ถูกเลือกจากสภาวะ 2,000 μF ต่อ 1 A ของกระแส ไมโครวงจรมีการออกแบบตัวเรือนสามประเภท ดังแสดงในรูปที่ 1 4.2. ประเภทของที่อยู่อาศัยจะระบุด้วยตัวอักษรตัวสุดท้ายในการกำหนด มากกว่า รายละเอียดข้อมูลสำหรับไมโครวงจรเหล่านี้มีอยู่ในเอกสารอ้างอิง เช่น J119

เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจที่จะใช้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าดังกล่าวเมื่อกระแสโหลดมากกว่า 1 A รวมถึงในกรณีที่ไม่มีพื้นที่ในการออกแบบ องค์ประกอบแยกยังสามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟที่ประหยัดได้ แสดงในรูปที่. วงจร 4.3 ได้รับการออกแบบมาสำหรับแรงดันเอาต์พุต 5 V และกระแสโหลดสูงถึง 1 A ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานปกติที่แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำบนทรานซิสเตอร์กำลัง (0.7... 1.3 V) ซึ่งทำได้โดยใช้ทรานซิสเตอร์ (VT2) ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำในสถานะเปิดเป็นตัวควบคุมกำลัง ซึ่งช่วยให้วงจรสเตบิไลเซอร์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าอินพุต-เอาท์พุตต่ำลง

วงจรมีการป้องกัน (แบบทริกเกอร์) ในกรณีที่กระแสไฟฟ้าในโหลดเกินค่าที่อนุญาต รวมถึงแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตของโคลงเกิน 10.8 V

ชุดป้องกันทำมาจากทรานซิสเตอร์ VT1 และไทริสเตอร์ VS1 เมื่อไทริสเตอร์ถูกกระตุ้น มันจะปิดไฟไปยังไมโครวงจร DA1 (พิน 7 ลัดวงจรกับสายสามัญ) ในกรณีนี้ ทรานซิสเตอร์ VT3 และ VT2 จะปิดและเอาต์พุตจะมีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ วงจรสามารถกลับสู่สถานะเดิมได้หลังจากกำจัดสาเหตุที่ทำให้เกิดโอเวอร์โหลดโดยการปิดแล้วเปิดแหล่งจ่ายไฟเท่านั้น

โดยปกติไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุ SZ - หน้าที่ของมันคืออำนวยความสะดวกในการสตาร์ทวงจรในขณะที่เปิดเครื่อง

วงจรสามารถกลับสู่สถานะเดิมได้หลังจากกำจัดสาเหตุที่ทำให้เกิดโอเวอร์โหลดโดยการปิดแล้วเปิดแหล่งจ่ายไฟเท่านั้น โดยปกติไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุ SZ - หน้าที่ของมันคืออำนวยความสะดวกในการสตาร์ทวงจรในขณะที่เปิดเครื่อง โทโพโลยี แผงวงจรพิมพ์สำหรับการติดตั้งองค์ประกอบต่างๆ ดังแสดงในรูปที่ 1 4.4 (ประกอบด้วยจัมเปอร์โวลุ่มหนึ่งอัน) มีการติดตั้งทรานซิสเตอร์ VT2 บนหม้อน้ำ

ในการผลิตมีการใช้ชิ้นส่วนต่อไปนี้: ตัวต้านทานที่ปรับแล้ว R8 ประเภท SPZ-19a, ตัวต้านทานอื่น ๆ ทุกประเภท; ตัวเก็บประจุ C1 - K50-29V สำหรับ 16 V, C2...C5 - K10-17, C5 - K52-1 สำหรับ 6.3 V สามารถต่อวงจรได้ ตัวบ่งชี้ที่นำการเปิดใช้งานการป้องกัน (HL1) ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องติดตั้งองค์ประกอบเพิ่มเติม: ไดโอด VD3 และตัวต้านทาน R10 ดังแสดงในรูป 4.5.

วรรณคดี: I.P. Shelestov - แผนภาพที่เป็นประโยชน์สำหรับนักวิทยุสมัครเล่นเล่ม 3

จำเป็นต้องมีแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร การดำเนินงานที่เหมาะสมมากมาย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์. เพื่อให้เกิดความมั่นคง แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงในส่วนของโหลดเมื่อแรงดันไฟหลักผันผวนและกระแสที่ใช้โดยโหลดเปลี่ยนแปลง จะมีการติดตั้งตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงระหว่างวงจรเรียงกระแสพร้อมตัวกรองและโหลด (ผู้บริโภค)

แรงดันไฟขาออกของโคลงขึ้นอยู่กับทั้งแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของโคลงและกระแสโหลด (กระแสไฟขาออก):

เราจะพบ เฟืองท้ายเต็มการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเมื่อเปลี่ยนและ:

ลองหารด้านขวาและซ้ายด้วย และคูณและหารเทอมแรกทางขวาด้วย และเทอมที่สองด้วย

เรามีการแนะนำสัญลักษณ์และการส่งผ่านการเพิ่มขึ้นอันจำกัด

นี่คือค่าสัมประสิทธิ์เสถียรภาพเท่ากับอัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุตในหน่วยสัมพันธ์

ความต้านทานภายใน (เอาต์พุต) ของโคลง

ความคงตัวแบ่งออกเป็นพารามิเตอร์และการชดเชย

โคลงแบบพาราเมตริกนั้นขึ้นอยู่กับการใช้องค์ประกอบด้วย ลักษณะไม่เชิงเส้นตัวอย่างเช่น ซีเนอร์ไดโอดสารกึ่งตัวนำ (ดูมาตรา 1.3) แรงดันไฟฟ้าของซีเนอร์ไดโอดในบริเวณที่กระแสไฟฟ้าย้อนกลับได้นั้นเกือบจะคงที่โดยมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของกระแสย้อนกลับผ่านอุปกรณ์

แผนภาพของตัวกันโคลงแบบพาราเมตริกแสดงไว้ในรูปที่ 1 5.10 ก.

ข้าว. 5.10. โคลงพาราเมตริก (a) วงจรสมมูลสำหรับการเพิ่ม (b) และลักษณะภายนอกของวงจรเรียงกระแสที่มีโคลง (เส้นโค้ง 2) และไม่มีโคลง (เส้นโค้ง ) (c)

แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของโคลงต้องมากกว่าแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด หากต้องการจำกัดกระแสผ่านซีเนอร์ไดโอด ให้ติดตั้ง ตัวต้านทานบัลลาสต์ แรงดันไฟเอาท์พุตจะถูกลบออกจากซีเนอร์ไดโอด แรงดันไฟฟ้าอินพุตส่วนหนึ่งหายไปทั่วทั้งตัวต้านทาน ส่วนที่เหลือจะถูกนำไปใช้กับโหลด:

เราคำนึงว่า เราได้รับ

กระแสที่ยิ่งใหญ่ที่สุดไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดที่

กระแสที่เล็กที่สุดไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดที่

หากตรงตามเงื่อนไข - กระแสซีเนอร์ไดโอดที่จำกัดส่วนการรักษาเสถียรภาพ แรงดันไฟฟ้าคร่อมโหลดจะเสถียรและเท่ากัน จาก .

เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมจะเพิ่มขึ้น เมื่อความต้านทานโหลดเพิ่มขึ้น กระแสโหลดจะลดลง กระแสที่ผ่านซีเนอร์ไดโอดจะเพิ่มขึ้นตามค่าเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมและคร่อมโหลดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

หากต้องการค้นหา เราจะสร้างวงจรสมมูลสำหรับโคลงในรูป 5.10 และสำหรับการเพิ่มขึ้น องค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้นทำงานในส่วนการรักษาเสถียรภาพโดยที่ความต้านทานต่อกระแสสลับเป็นพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ วงจรการเปลี่ยนโคลงจะแสดงในรูปที่ 1 . จากวงจรสมมูลที่เราได้รับ

เมื่อพิจารณาว่าเรามีโคลงแล้ว

ในการค้นหา เช่นเดียวกับเมื่อคำนวณพารามิเตอร์ของแอมพลิฟายเออร์ (ดู§ 2.3) เราใช้ทฤษฎีบทกำเนิดที่เทียบเท่าและตั้งค่า จากนั้นความต้านทานที่เอาต์พุตของโคลง

นิพจน์ (5.16), (5.17) แสดงว่าพารามิเตอร์ของโคลงถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ของซีเนอร์ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ (หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ) ที่ใช้ โดยปกติแล้วสำหรับตัวทำให้คงตัวแบบพาราเมตริกจะไม่เกิน 20-40 แต่มีช่วงตั้งแต่หลายโอห์มไปจนถึงหลายร้อยโอห์ม

ในบางกรณีตัวบ่งชี้ดังกล่าวไม่เพียงพอจากนั้นจึงใช้ตัวปรับความเสถียรชดเชย ในรูป รูปที่ 5.11 แสดงหนึ่งในวงจรที่ง่ายที่สุดของตัวปรับเสถียรภาพการชดเชย โดยที่โหลดเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอินพุตผ่านองค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้นซึ่งควบคุม ทรานซิสเตอร์ V สัญญาณ OS จะถูกส่งไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ผ่าน op-amp อินพุตของออปแอมป์รับแรงดันไฟฟ้าจากตัวแบ่งความต้านทานสูงและแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง (อ้างอิง)

ข้าว. 5.11. โครงการที่ง่ายที่สุดโคลงชดเชยด้วย op-amp

พิจารณาการทำงานของโคลง สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ตามด้วยการเพิ่มขึ้น และในกรณีนี้ การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเชิงบวกจะถูกนำไปใช้กับอินพุตแบบกลับด้านของ op-amp และแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเชิงลบจะเกิดขึ้นที่เอาต์พุตของ op-amp ความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าฐานและแรงดันไฟฟ้าของตัวส่งถูกนำไปใช้กับทางแยกตัวส่งสัญญาณควบคุมของทรานซิสเตอร์ V ในโหมดที่เรากำลังพิจารณา กระแสของทรานซิสเตอร์ V จะลดลง และแรงดันไฟฟ้าของเอาต์พุตจะลดลงเกือบเป็นค่าเดิม ในทำนองเดียวกันการเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุตจะได้รับการแก้ไขเมื่อเพิ่มขึ้นหรือลดลง: จะเปลี่ยนสัญญาณที่เกี่ยวข้องจะปรากฏขึ้นและกระแสทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยนไป สูงมากเนื่องจากในระหว่างการใช้งานโหมดการทำงานของซีเนอร์ไดโอดจะไม่เปลี่ยนแปลงและกระแสที่ไหลผ่านจะเสถียร

ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าชดเชยนั้นผลิตขึ้นในรูปแบบของไอซีซึ่งรวมถึงองค์ประกอบไม่เชิงเส้นควบคุม, ทรานซิสเตอร์ V, ออปแอมป์และวงจรที่เชื่อมต่อโหลดกับอินพุต

ในรูป 5.10, c แสดงลักษณะภายนอกของแหล่งพลังงานที่มีตัวปรับเสถียร พื้นที่ทำงานถูกจำกัดด้วยค่าปัจจุบัน

ในเรื่องนี้ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับเอาต์พุตของโคลง "ยังคงอยู่" บนทรานซิสเตอร์และส่วนที่เหลือจะไปที่เอาต์พุตของโคลง หากคุณเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ฐานของทรานซิสเตอร์คอมโพสิต มันจะเปิดขึ้นและแรงดันตกคร่อมจะลดลงและแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของโคลงจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ และในทางกลับกัน. ในทั้งสองกรณี ค่าแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของโคลงจะใกล้เคียงกับระดับแรงดันไฟฟ้าที่ฐานของทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต

การรักษาค่าแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของโคลงในระดับที่กำหนดนั้นดำเนินการเนื่องจากส่วนหนึ่งของแรงดันเอาต์พุต (แรงดันลบ ข้อเสนอแนะ) จากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า R10, R11, R12 ไปที่แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ DA1 (เครื่องขยายแรงดันป้อนกลับเชิงลบ) แรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในวงจรนี้จะมีแนวโน้มเป็นค่าที่ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตจะเป็นศูนย์

สิ่งนี้เกิดขึ้นดังนี้ แรงดันป้อนกลับจากตัวต้านทาน R11 ถูกส่งไปยังอินพุต 4 ของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ ที่อินพุต 5 ซีเนอร์ไดโอด VD6 จะรักษาค่าแรงดันไฟฟ้าคงที่ (แรงดันอ้างอิง) ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่อินพุตจะถูกขยายโดยแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานและจ่ายผ่านตัวต้านทาน R3 ไปยังฐานของทรานซิสเตอร์คอมโพสิต ซึ่งเป็นแรงดันตกคร่อมซึ่งกำหนดค่าของแรงดันเอาต์พุตของตัวปรับความเสถียร ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าอินพุตจากตัวต้านทาน R11 จะถูกจ่ายให้กับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานอีกครั้ง ดังนั้นการเปรียบเทียบแรงดันป้อนกลับกับแรงดันอ้างอิงและผลกระทบของแรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการต่อแรงดันเอาต์พุตของโคลงจึงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง

หากแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของโคลงเพิ่มขึ้น แรงดันป้อนกลับที่จ่ายให้กับอินพุต 4 ของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งจะมากกว่าแรงดันอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะถูกขยายโดยแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานซึ่งแรงดันเอาต์พุตจะลดลงและปิดทรานซิสเตอร์คอมโพสิต เป็นผลให้แรงดันตกคร่อมเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้แรงดันเอาต์พุตของโคลงลดลง กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าแรงดันป้อนกลับจะเกือบเท่ากับแรงดันอ้างอิง (ความแตกต่างขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องขยายสัญญาณการทำงานที่ใช้และสามารถเป็น 5...200 mV)

เมื่อแรงดันเอาต์พุตของโคลงลดลง กระบวนการย้อนกลับจะเกิดขึ้น เนื่องจากแรงดันป้อนกลับลดลง และน้อยกว่าแรงดันอ้างอิง ความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์แรงดันป้อนกลับจะเพิ่มขึ้นและเปิดทรานซิสเตอร์คอมโพสิต ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงดันเอาต์พุตของโคลง

ขนาดของแรงดันไฟขาออกขึ้นอยู่กับปัจจัยจำนวนมาก (กระแสไฟฟ้าที่ใช้โดยโหลด, ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายหลัก, ความผันผวนของอุณหภูมิโดยรอบ ฯลฯ ) ดังนั้นกระบวนการที่อธิบายไว้ในโคลงจึงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง กล่าวคือ แรงดันไฟขาออกจะผันผวนอย่างต่อเนื่องโดยมีค่าเบี่ยงเบนเล็กน้อยมากเมื่อเทียบกับค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

แหล่งที่มาของแรงดันอ้างอิงที่จ่ายให้กับอินพุต 5 ของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน DA1 คือซีเนอร์ไดโอด VD6 เพื่อเพิ่มเสถียรภาพของแรงดันอ้างอิง แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายจะจ่ายจากตัวปรับเสถียรภาพพาราเมตริกบนไดโอดซีเนอร์ VD5

เพื่อป้องกันโคลงจากการโอเวอร์โหลดจึงใช้ออปโตคัปเปลอร์ VU1, เซ็นเซอร์กระแส (ตัวต้านทาน R8) และทรานซิสเตอร์ VT3 การใช้ออปโตคัปเปลอร์ในชุดป้องกัน (LED และโฟโตไทริสเตอร์ที่มีการเชื่อมต่อแบบออปติกและติดตั้งอยู่ในตัวเครื่องเดียว) ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการทำงาน

เมื่อกระแสที่ใช้โดยโหลดจากโคลงเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R8 จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับฐานของทรานซิสเตอร์ VT3 จะเพิ่มขึ้น ที่ค่าหนึ่งของแรงดันไฟฟ้านี้ กระแสสะสมของทรานซิสเตอร์ VT3 ถึงค่าที่ต้องการในการส่องสว่าง LED ของออปโตคัปเปลอร์ VU1

การแผ่รังสี LED จะเปิดไทริสเตอร์ออปโตคัปเปลอร์และแรงดันไฟฟ้าที่ฐานของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตลดลงเป็น 1... 1.5V เนื่องจากเชื่อมต่อกับบัสทั่วไปผ่านความต้านทานต่ำของไทริสเตอร์ที่เปิดสวิตช์ เป็นผลให้ทรานซิสเตอร์คอมโพสิตปิดและแรงดันและกระแสที่เอาต์พุตของโคลงจะลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน R8 จะลดลง ทรานซิสเตอร์ VT3 จะปิดและออปโตคัปเปลอร์จะหยุดทำงาน แต่ไทริสเตอร์จะยังคงเปิดอยู่จนกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก (สัมพันธ์กับแคโทด) จะน้อยกว่า 1 V สิ่งนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าอินพุต ปิดโคลงหรือหน้าสัมผัสของปุ่ม SB1 ปิดอยู่

สั้น ๆ เกี่ยวกับจุดประสงค์ขององค์ประกอบที่เหลือของวงจร ตัวต้านทาน R1, ตัวเก็บประจุ C2 และซีเนอร์ไดโอด VD5 ก่อให้เกิดโคลงแบบพาราเมตริกซึ่งทำหน้าที่รักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานและทำให้แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง R5, VD2 มีเสถียรภาพเบื้องต้น ตัวต้านทาน R2 ให้แรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นที่ฐานของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือของการเริ่มต้นโคลง ตัวเก็บประจุ SZ ป้องกันการกระตุ้นของโคลงที่ความถี่ต่ำ ตัวต้านทาน R3 จะจำกัดกระแสเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานในกรณีนี้ ไฟฟ้าลัดวงจรที่เอาต์พุต (ตัวอย่างเช่นเมื่อไทริสเตอร์ออปโตคัปเปลอร์เปิดอยู่)

วงจร R4, C2 ป้องกันการกระตุ้นของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานและเลือกตามคำแนะนำที่ให้ไว้ในเอกสารอ้างอิงสำหรับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานประเภทเฉพาะ

ซีเนอร์ไดโอด VD7 และตัวต้านทาน R7 ก่อให้เกิดโคลงแบบพาราเมตริกซึ่งทำหน้าที่รักษาแรงดันไฟฟ้าของชุดป้องกันให้อยู่ในระดับคงที่เมื่อแรงดันเอาต์พุตของโคลงเปลี่ยนแปลง

ตัวต้านทาน R6 จำกัดกระแสสะสมของทรานซิสเตอร์ VT3 ให้อยู่ในระดับที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติของ LED ออปโตคัปเปลอร์ ในฐานะตัวต้านทาน R6 ให้ใช้ตัวต้านทานประเภท C5-5 หรือตัวต้านทานแบบโฮมเมดที่ทำจากลวดความต้านทานสูง (เช่น เกลียวจากเหล็กหรือเตาให้ความร้อน)

ตัวเก็บประจุ C1 ช่วยลดระดับระลอกคลื่นของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและ C5 - แรงดันเอาต์พุตของโคลง ตัวเก็บประจุ C6 บล็อกวงจรเอาต์พุตของโคลงสำหรับฮาร์โมนิกความถี่สูง ระบบการระบายความร้อนปกติของทรานซิสเตอร์ VT2 ที่กระแสโหลดสูงนั้นมั่นใจได้โดยการติดตั้งบนหม้อน้ำที่มีพื้นที่อย่างน้อย 100 ซม.

อุปกรณ์ทำให้คงตัวช่วยให้สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตได้อย่างราบรื่นภายใน 4.5...12 V ที่กระแสเอาท์พุตสูงถึง 1 A โดยมีระดับระลอกคลื่นของแรงดันเอาท์พุตไม่เกิน 15 mV การป้องกันการโอเวอร์โหลดจะถูกเปิดใช้งานเมื่อกระแสเอาต์พุตเกิน 1.1 A

ตอนนี้เกี่ยวกับการแทนที่องค์ประกอบ สามารถเปลี่ยนแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ K553UD1 ได้ด้วย K140UD2, K140UD9, K553UD2 ทรานซิสเตอร์ VT1 สามารถเป็นประเภท KT603, KT608 และ VT2 - KT805, KT806, KT908 เป็นต้น โดยมีดัชนีตัวอักษรใด ๆ ออปโตคัปเปลอร์ - ประเภทที่ระบุพร้อมดัชนีตัวอักษรใด ๆ

แรงดันไฟฟ้า กระแสสลับจ่ายให้กับวงจรเรียงกระแสโคลงจากหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ใด ๆ ที่ให้แรงดันเอาต์พุตอย่างน้อย 12 V ที่กระแส 1 A หม้อแปลงเอาท์พุต TVK-110 LM และ TVK-110 L1 สามารถใช้เป็นหม้อแปลงดังกล่าวได้

โคลงบนชิปพิเศษ

หม้อแปลงด้านบนสามารถใช้ร่วมกับตัวปรับแรงดันไฟฟ้าได้ซึ่งมีแผนภาพดังแสดงในรูป ประกอบบนวงจรรวมเฉพาะ K142EN1 เป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องพร้อมการเชื่อมต่อตามลำดับขององค์ประกอบควบคุม

คุณลักษณะประสิทธิภาพสูงเพียงพอ มีวงจรป้องกันการโอเวอร์โหลดในตัวที่ทำงานจากเซ็นเซอร์กระแสภายนอก และวงจรเปิด/ปิดตัวกันโคลงจาก แหล่งภายนอกสัญญาณทำให้สามารถผลิตแหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียรโดยให้แรงดันเอาต์พุตในช่วง 3...12 V.

วงจรของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าในตัวนั้นไม่สามารถให้กระแสโหลดเกิน 150 mA ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับการทำงานของอุปกรณ์บางชนิดอย่างชัดเจน ดังนั้นเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของโคลงจึงเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเพาเวอร์แอมป์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต VT1, VT2 ด้วยเหตุนี้กระแสไฟขาออกของโคลงจึงสามารถเข้าถึง 1.5 A ในช่วงแรงดันไฟขาออกที่ระบุ

แรงดันป้อนกลับที่จ่ายให้กับเอาต์พุตของวงจรรวม DA1 ซึ่งในวงจรนี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายสัญญาณป้อนกลับเชิงลบที่มีแหล่งแรงดันอ้างอิงภายในจะถูกลบออกจากตัวต้านทาน R5 ตัวต้านทาน R3 ทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์กระแสสำหรับยูนิตป้องกันกระแสเกิน ตัวต้านทาน R1, R2 ให้โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ VT2 และทรานซิสเตอร์ป้องกันภายในของวงจรรวม DA1 ตัวเก็บประจุ C2 ช่วยลดการกระตุ้นตัวเองของวงจรรวมที่ความถี่สูง

ตัวต้านทาน R3 เป็นแบบลวดพัน คล้ายกับที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ในฐานะทรานซิสเตอร์ VT1 คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์เช่น KT603, KT608 และ VT2 - KT805, KT809 ฯลฯ กับดัชนีตัวอักษรใดก็ได้

ดังนั้นวงจรของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าชดเชยที่ง่ายที่สุดจะแสดงในรูปด้านขวา

การกำหนด:

1. I R - กระแสผ่านตัวต้านทานบัลลาสต์ (R 0)
2. ฉัน - กระแสผ่านซีเนอร์ไดโอด
3. ฉัน n - โหลดกระแส
4. Iin - กระแสอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน
5. ฉัน d - กระแสผ่านตัวต้านทาน R 2
6. Uin - แรงดันไฟฟ้าขาเข้า
7. U out - แรงดันเอาต์พุต (แรงดันตกคร่อมโหลด)
8. คุณ st - แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมซีเนอร์ไดโอด
9. U d - แรงดันไฟฟ้าที่ถูกลบออกจากตัวแบ่งตัวต้านทาน (R 1, R 2)
10. U op-amp - แรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน
11. คุณเป็น - แรงดันตกคร่อม ทางแยกพีเอ็นทรานซิสเตอร์ตัวส่งสัญญาณฐาน

เหตุใดโคลงจึงเรียกว่าการชดเชยและมีข้อดีอย่างไร? ในความเป็นจริงโคลงนั้นเป็นระบบควบคุมที่มีการตอบรับแรงดันลบ แต่สำหรับผู้ที่ไม่รู้ว่ามันคืออะไรเราจะเริ่มจากระยะไกล

อย่างที่คุณจำได้ แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานจะขยายความต่างแรงดันไฟฟ้าระหว่างอินพุตของมัน แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่กลับด้านจะเท่ากับแรงดันเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด (U st) สำหรับอินพุตอินเวอร์เตอร์เราจัดหาส่วนหนึ่งของแรงดันเอาต์พุตที่นำมาจากตัวแบ่ง (U d) นั่นคือเรามีแรงดันเอาต์พุตหารด้วยค่าสัมประสิทธิ์ที่กำหนดโดยตัวต้านทาน R 1, R 2 ความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ (U st -U d) เป็นสัญญาณข้อผิดพลาด ซึ่งแสดงว่าแรงดันไฟฟ้าจากตัวแบ่งแตกต่างจากแรงดันไฟฟ้าบนซีเนอร์ไดโอดมากน้อยเพียงใด (ลองแสดงความแตกต่างนี้ด้วยตัวอักษร E)

นอกจากนี้ แรงดันเอาท์พุตของ op-amp จะเท่ากับ E*K ou โดยที่ K ou คืออัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานที่มีลูปป้อนกลับแบบเปิด (ในวรรณคดีอังกฤษ G openloop) แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมโหลดเท่ากับความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของ op-amp และแรงดันตกคร่อมจุดเชื่อมต่อ p-n ของตัวปล่อยฐานของทรานซิสเตอร์

ในทางคณิตศาสตร์ ทุกสิ่งที่เราพูดถึงข้างต้นมีลักษณะดังนี้:

U ออก =U ou -U be =E*K ou -U be (1)

E=U เซนต์ -U d (2)

ลองมาดูสมการแรกให้ละเอียดยิ่งขึ้นแล้วแปลงเป็นรูปแบบนี้:

E=U ออก / K ou + U be / K ou

ทีนี้มาจำอะไรกันดีกว่า คุณสมบัติหลักแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ และทำไมใครๆ ก็รักมันมาก? ถูกต้อง คุณสมบัติหลักของพวกเขาคือการได้รับเพิ่มขึ้นอย่างมากจากลำดับ 10 6 ขึ้นไป (สำหรับ op-amp ในอุดมคติ โดยทั่วไปจะเท่ากับอนันต์) สิ่งนี้ให้อะไรเราบ้าง? อย่างที่คุณเห็น ทางด้านขวาของสมการสุดท้าย ทั้งสองเทอมมี K ou อยู่ในตัวหาร และเนื่องจาก K ou มีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นทั้งสองเทอมนี้จึงมีขนาดเล็กมาก (ด้วย op-amp ในอุดมคติ พวกเขามักจะมีแนวโน้ม ให้เป็นศูนย์) นั่นคือระหว่างการทำงาน วงจรของเรามีแนวโน้มที่จะอยู่ในสถานะที่สัญญาณข้อผิดพลาดเป็นศูนย์ เราสามารถพูดได้ว่าแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตและหากต่างกัน (หากมีข้อผิดพลาด) แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของ op-amp จะเปลี่ยนไปเพื่อให้ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตกลายเป็นศูนย์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เขาพยายามชดเชยข้อผิดพลาด ดังนั้นชื่อของโคลง - การชดเชย

0=U st -U d (2*)

อย่างที่เราจำได้ U d เป็นส่วนหนึ่งของแรงดันเอาต์พุตที่ถอดออกจากตัวแบ่งข้ามตัวต้านทาน R 1, R 2 หากเราคำนวณตัวหารโดยไม่ลืมเกี่ยวกับกระแสอินพุตของ op-amp เราจะได้:

และหลังจากแทนนิพจน์นี้เป็นสมการ (2*) เราสามารถเขียนสูตรต่อไปนี้ (3) สำหรับแรงดันเอาต์พุต:

กระแสอินพุตของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานมักจะมีขนาดเล็กมาก (ไมโคร, นาโนและแม้แต่พิโคแอมป์) ดังนั้นด้วยกระแสไฟที่มีขนาดใหญ่เพียงพอ I d เราสามารถสรุปได้ว่ากระแสในแขนทั้งสองข้างของตัวแบ่งจะเท่ากันและเท่ากับ I d เทอมขวาสุดของสูตร (3) ถือว่าเท่ากับศูนย์ และเขียนสูตร (3) ใหม่ดังนี้:

U ออก =U เซนต์ (R 1 +R 2)/R 2 (3*)

เมื่อคำนวณตัวต้านทาน R 1, R 2 จำเป็นต้องจำไว้ว่าสูตร (3*) ใช้ได้ก็ต่อเมื่อกระแสผ่านตัวต้านทานตัวแบ่งมีค่ามากกว่ากระแสอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานมาก ค่าของ Id สามารถประมาณได้โดยใช้สูตร:

I d =U st /R 2 หรือ I d =U ออก /(R 1 +R 2)

ทีนี้มาประเมินพื้นที่การทำงานปกติของโคลงของเรา คำนวณ R0 และคิดว่าอะไรจะส่งผลต่อความเสถียรของแรงดันไฟขาออก

ดังที่เห็นได้จากสูตรสุดท้าย เฉพาะความเสถียรของแรงดันอ้างอิงเท่านั้นที่สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อเสถียรภาพของ Uout แรงดันอ้างอิงเป็นแรงดันที่เราเปรียบเทียบส่วนหนึ่งของแรงดันเอาท์พุตนั่นคือแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมซีเนอร์ไดโอด เราจะพิจารณาความต้านทานของตัวต้านทานว่าไม่ขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหลผ่าน (เราไม่ถือว่าอุณหภูมิไม่เสถียร) การพึ่งพาแรงดันเอาต์พุตกับแรงดันตกที่ทางแยก p-n ของทรานซิสเตอร์ (ซึ่งอ่อนแอ แต่ขึ้นอยู่กับกระแส) เช่นเดียวกับในกรณี ก็หายไปเช่นกัน (จำไว้ว่าเมื่อเราคำนวณข้อผิดพลาดจากสูตรแรก - เรา แบ่งการดรอปที่ทางแยก BE ของทรานซิสเตอร์ด้วย K ou และคำนวณนิพจน์นี้เท่ากับศูนย์เนื่องจากได้รับ op-amp ที่มีขนาดใหญ่มาก)

จากที่กล่าวมาข้างต้น วิธีหลักในการเพิ่มความเสถียรที่นี่คือการเพิ่มความเสถียรของแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง ในการทำเช่นนี้คุณสามารถจำกัดช่วงการทำงานปกติให้แคบลง (ลดช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตของวงจรซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของกระแสผ่านซีเนอร์ไดโอด) หรือใช้ตัวกันโคลงแบบรวมแทนซีเนอร์ไดโอด นอกจากนี้คุณสามารถจำเกี่ยวกับการทำให้เข้าใจง่ายของเราได้จากนั้นมีหลายวิธีเกิดขึ้น: ใช้ op-amp ที่มีค่าเกนสูงกว่าและกระแสอินพุตต่ำกว่า (ซึ่งจะทำให้สามารถใช้ตัวต้านทานตัวแบ่งที่มีค่ามากขึ้น - ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้น) .

เอาล่ะ กลับไปที่พื้นที่การทำงานปกติและการคำนวณ R 0 กัน สำหรับการทำงานตามปกติของวงจร กระแสซีเนอร์ไดโอดจะต้องอยู่ในช่วงตั้งแต่ Ist min ถึง Ist max กระแสซีเนอร์ไดโอดขั้นต่ำจะอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตขั้นต่ำ นั่นคือ:

U ในนาที =IR *R 0 +U st โดยที่ I R =I st min +I เข้า

นี่ก็คล้ายกัน - หากกระแสซีเนอร์ไดโอดมากกว่ากระแสอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานมากเราสามารถพิจารณา I R =I st min จากนั้นสูตรของเราจะเขียนในรูปแบบ U ใน min =I st min *R 0 +U st (4) และจากนั้นเราสามารถแสดง R 0:

R 0 =(U ในนาที -U st)/I st นาที

จากข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสสูงสุดผ่านซีเนอร์ไดโอดจะไหลที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุดเราจะเขียนสูตรอื่น: U ในสูงสุด =I st max *R 0 +U st (5) และรวมกับสูตร (4) เราพบพื้นที่ปฏิบัติการปกติ:

ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้วหากช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ได้กว้างกว่าที่คุณต้องการคุณสามารถแคบลงได้และความเสถียรของแรงดันไฟขาออกจะเพิ่มขึ้น (โดยการเพิ่มเสถียรภาพของแรงดันอ้างอิง)

ข้อดีของตัวควบคุม PWM ที่ใช้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานคือ คุณสามารถใช้ op-amp ได้เกือบทุกประเภท (in โครงการมาตรฐานการรวมเข้าด้วยกันแน่นอน)

ระดับของแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพเอาท์พุตจะถูกปรับระดับโดยการเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp ซึ่งช่วยให้สามารถใช้วงจรเป็น ส่วนประกอบตัวควบคุมแรงดันและกระแสต่าง ๆ รวมถึงวงจรที่มีการจุดระเบิดและดับหลอดไส้อย่างราบรื่น
โครงการทำซ้ำได้ง่าย ไม่มีองค์ประกอบที่หายาก และหากองค์ประกอบทำงานได้ดี องค์ประกอบก็จะเริ่มทำงานทันทีโดยไม่ต้องกำหนดค่า ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามกำลังถูกเลือกตามกระแสโหลด แต่เพื่อลดการกระจายพลังงานความร้อน ขอแนะนำให้ใช้ทรานซิสเตอร์ที่ออกแบบมาสำหรับกระแสสูงเพราะว่า พวกเขามีความต้านทานน้อยที่สุดเมื่อเปิด
บริเวณหม้อน้ำสำหรับ ทรานซิสเตอร์สนามผลถูกกำหนดโดยการเลือกประเภทและกระแสโหลดอย่างสมบูรณ์ หากจะใช้วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายออนบอร์ด + 24V เพื่อป้องกันการพังทลายของเกตของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ระหว่างตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ VT1 และชัตเตอร์ VT2 คุณควรเปิดตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 1 K และตัวต้านทาน R6 เมื่อสับเปลี่ยนด้วยซีเนอร์ไดโอด 15 V ที่เหมาะสม องค์ประกอบที่เหลือของวงจรจะไม่เปลี่ยนแปลง

ในวงจรที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ทั้งหมด จะใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามกำลังไม่มี ทรานซิสเตอร์แบบช่องสัญญาณเป็นลักษณะทั่วไปและมีคุณสมบัติที่ดีที่สุด

ถ้าจำเป็นต้องควบคุมแรงดันไฟฟ้าของโหลด ซึ่งขั้วต่ออันใดอันหนึ่งต่ออยู่กับกราวด์ ให้ใช้วงจรที่ไม่มี ทรานซิสเตอร์สนามผลช่องสัญญาณเชื่อมต่อเป็นท่อระบายไปยัง + ของแหล่งพลังงาน และโหลดจะเปิดอยู่ในวงจรแหล่งที่มา

เพื่อให้แน่ใจว่ามีความเป็นไปได้ที่จะเปิดทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามได้เต็มที่วงจรควบคุมจะต้องมีหน่วยสำหรับเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในวงจรควบคุมเกตเป็น 27 - 30 V เช่นเดียวกับที่ทำในวงจรไมโครเฉพาะยู 6 080B ... U6084B, L9610, L9611 จากนั้นระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดจะมีแรงดันไฟฟ้าอย่างน้อย 15 V หากกระแสโหลดไม่เกิน 10A คุณสามารถใช้สนามกำลังได้พี - ทรานซิสเตอร์ช่องสัญญาณซึ่งมีช่วงที่แคบกว่ามากเนื่องจากเหตุผลทางเทคโนโลยี ประเภทของทรานซิสเตอร์ในวงจรก็เปลี่ยนไปเช่นกันวีที1 และลักษณะการปรับ R7 ย้อนกลับ หากในวงจรแรกแรงดันไฟฟ้าควบคุมเพิ่มขึ้น (แถบเลื่อนตัวต้านทานแบบแปรผันเลื่อนไปที่ "+" ของแหล่งพลังงาน) ทำให้แรงดันเอาต์พุตที่โหลดลดลงจากนั้นในวงจรที่สองความสัมพันธ์นี้จะตรงกันข้าม หากวงจรเฉพาะต้องการการพึ่งพาแรงดันเอาต์พุตแบบผกผันกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจากวงจรเดิมจะต้องเปลี่ยนโครงสร้างของทรานซิสเตอร์ในวงจร VT1 เช่น ทรานซิสเตอร์ VT1 ในวงจรแรกคุณต้องเชื่อมต่อเป็นวีที1 สำหรับโครงการที่สองและในทางกลับกัน