кость уточняется экспериментально) (рис. 17-БЗ).

Определяем максимальный температурный коэффициент стабилизатора без термокомпенсации (17-131)

6 - 1,9

а =--- я 0,047%/Х.

10(8.5+0,2)

Так как к > Сд, то вводим термокомпенсацию путем введения в цепь делителя р-п переходов (германиевых диодов типа Д310), включенных в прямом направлении.

Считая температурный коэффициент одного диода равным 1,6 жв/°С, находим по формуле (17-132) ориентировочное число термокомпенсирующих р-п переходов

Лд = -

-1.6.0,615

Выбираем Лд=2 и находим по формуле (17-133) температурный коэффициент стабилизатора при самых неблагоприятных сочетаниях температурных коэффициентов [считаем Ynp =-(1,6±0,1 МвГС)]:

6-1,9

10(8,5 + 0,2) 1,5-2

Кмин-

10-13,6

3-2,5

0.025%/°Q 1,7-2

10(7 + 0.2) 10-11,6 = -0,022%/°С.

Даже с учетом влияния нулевого тока коллектора (который дает нестабильность 0,1%) температурная нестабильность не бу-

+0,65 дет превосходить q

Определяем максимальную мощность, рассеиваемую на мощных регулирующих транзисторах при коротком замыкании схемы в самом худшем случае (17-134),

Рпрея -

24,92

4(1,25 + 0,5/2)

к 103 ет.

Определяем ток короткого замыкания в самом неблагоприятном по мощности рассеяния случае (17-135)

24,9

о =-и 8,3 а.

2(1,25 + 0,5/2)

Определяем, используя данные табл. 17-15, допустимую длительность короткого замыкания (формула 17-136)

10*-1-0,62 (103/2)2 1.35с..

Так как оказалось достаточно большим, используем для защиты от короткого замыкания быстродействующий предохранитель типа ВП1 на ток За. Из кривых на рис. 17-52 находим время его сгорания при токе 8,3 а около 0,1 сек, чем и достигается необходимая защита. Можно использовать и

Как видно, в самых неблагоприятных условиях температурный коэффициент стабилизатора меньше допустимого значения, что в самом худшем случае дает температурную нестабильность не хужедрд

Рис 17-53. Схема стабилизатора напряжения с рассчитанными данными.

менее быстродействующий предохранитель типа ПК-30 ка 3 й с временем сгорания при 8,3 а около 350 жек, но это менее надежно, если учесть разброс параметров предохранителя. Предохранитель включаем в один из полюсов входного напряжения стабилизатора.

Данные, полученные в результате расчета, приведены на схеме рис. 17-53.

17-8. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРАНЗИСТОРАХ

Общие сведения

Преобразователями напряжения будем называть устройства, преобразующие постоянное напряжение одного номинала в переменные или постоянные напряжения различных номиналов. Преобразователи на. пряжения на транзисторах широко используются как источники электропитания различного рода устройств: радиоэлектронной аппаратуры, магнитных усилителей, двигателей и т. п.

транзисторные преобразователи напря-нения в отличие от вибрационных или электромашинных преобразователей ие имеют движущихся механических частей, поэтому они долговечны и надежны. К достоинствам транзисторных преобразователей напряжения относятся такнсе их высокий к, п. д., малый уровень помех, возможность работы на повышенных частотах, что позволяет существенно уменьшить йх вес и габариты.

В преобразователях напряжения транзисторы могут включаться по схеме с общим эмиттером, общим коллектором илн общей базой. Наггбольшее практическое применение находят схемы включения с общим эмиттердм, поскольку в них реализуется максимальное усиление транзисторов по мощности и наиболее просто достигаются условия самовозбуждения.

В преобразователях напряжения, требующих размещения транзисторов на одном общем радиаторе без их дополнительной электрической изоляции, рационально применять схему с общим эмиттером и отдельными базовыми обмотками.

По способу возбуждения преобразователи напряжения разделяются на два типа: преобразователи с самовозбуждением (автогенераторы) н преобразователи с усилением мощности.

Преобразователи с самовозбуждением выполняются на небольшие мощности (от единиц до нескольких десятков ватт) и предназначаются для работы с неизменяющейся нагрузкой, поскольку изменение тока нагрузки приводргт к изменению режима работы автогенератора и оказывает влияние на условия самовозбуждения. Преобразователи с усилением мощности содержат маломощный задающий генератор и выходной каскад - усилитель мощности. Изменение тока нагрузки выходного кагаада не приводит к изменению частоты и амплитуды колебаний задающего генератора. Поэтому преобразователи напряжения с усилением мощности находят широкое применение в устройствах электропитания с большим диналшческим диапазоном изменения нагрузки и выполняются на мощности от десятков до сотен ватт и больше.

Преобразователи напряжения с самовозбуждением могут выполняться по одно-гактной или двухтактной схеме.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения представляет собой релаксационный генератор с положительной обратной связью, выполненный на одном переключающем транзисторе. Трансформатор в однотактном преобразователе работает с подмагничиванием, что приводит к увеличению в нем потерь. Ввиду этого однотактные преобразователи напряжения находят ограниченное применение в источниках электропитания. Только при преобразовании малой мощности (порядка 1-2 вт) и питании от низковольтного ис-

точника их к. п. д. может оказаться выше, чем к, п. д. двухтактных преобразователей.

Двухтактный симметричный преобразователь постоянного напряжения имеет в своей основе мультивибратор с магнитной связью (рис. 17-54). Преобразователь состоит из двух транзисторов Ti и

Рис. 17-54. Схемы двухтактных пресбразсвателей с самоБсзбуждениеы.

а - симметричная схема; б - схема с общим базовым сопротивлением.

Гг И трансформатора Тр, выполненного на магнитопроводе с прямоугольной формой петли гистерезиса. Транзисторы Т\, поочередно подключают напряжение источника питания Un к первичным обмоткам трансформатора, вызывая изменение магнитного потока в магнитопроводе трансформатора. Входные цепи транзисторов питаются от обмоток положительной обратной связи Шб. Нагрузка подключается к вторичной обмотке трансформатора w.

Рис. 17-55 Динамическая характеристика переключения транзистора (а) ч кривая намагничивания магнитопровода трансформатора преобразователя с самовозбуждением (б).

Процессы в преобразователе напряжения описываются движением рабочей точки транзистора по его динамической характеристике переключения (рис. 17-55, е), которая показывает взаимное изменение тока коллектора и напряжения на коллекторе при переключении. Эти изменения зависят от магнитного состояния сердечника трансформатора, кривая намагничивания которого приведена на рис. 17-55,6.

Допустим, что перед включением напряжения питания для трансформатора исходной является точка / отрицательного насы-

щения, а при включении напряжения питания ток коллектора транзистора Ti будет больше, чем транзистора Гг. Результирующий ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора, индуктирует во всех его обмотках э. д. с, полярность которой определяется большим током транзистора Ti. Поэтому с обмотки положительной обратной связи Ш6 на базу транзистора Ti подается минус, а на базу Гг - плюс. В результате этого транзистор Ti начинает еще больше отпираться. Рабочая точка его по динамической характеристике (рис. 17-55, е) перемещается из положения А в положение Б. Ток коллектора при этом возрастает, а напряжение Сэ.к падает; транзистор полностью отпирается и в точке В входит в режим насыщения. Транзистор Tz при этом полностью запирается.

С этого момента начинается медленный этап формирования вершины импульса выходного напряжения. Состояние магнитного материала сердечника трансформатора при этом изменяется от точки 1 к точке 2. В конце медленного этапа при переходе от точки 2 к точке 3 сердечник трансформатора насыщается, а его магнитная проницаемость резко уменьшается, что вызывает увеличение тока намагничивания трансформатора и, как следствие этого, увеличение тока коллектора транзистора. Так как материал сердечника достиг насыщения, то прекращается процесс изменения магнитного потока. Напряжение, наведенное во всех обмотках трансформатора, падает до нуля. С этого момента начинается лавинообразный процесс, который приводит к переключению транзисторов преобразователя. Транзистор Г) выходит из режима насыщения, его рабочая точка по динамической характеристике рис. 17-55, а перемещается из положения В в активную область Г. При этом происходит небольшое уменьшение магнитного потока, что вызывает наведение э. д. с. обратной полярности во всех обмотках трансформатора. Теперь база транзистора Ti оказывается положительной, его рабочая точка перемещается в точку А и ои полностью запирается. На базу транзистора 7*2 при этом подается отрицательный потенциал, и он отпирается. В дальнейшем цикл переключения повторяется.

Условие возникновения автоколебании в преобразователе напряжения (рис. 17-54, а) тесно связано с параметрами схемы и нагрузкой и выражается зависимостью

> 1.

(17-137)

где =Rr/ Щ - сопротивление нагрузки, приведенное к коллекторной обмотке; Вст - коэффициент усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером;

Гвх - дифференциальное вход, ное сопротивление транзистора Б активной области;

Пб=гюе/гюк- коэффициент трансформации базовой обмотки;

П2=Ш2/ Ук - коэффициент трансформации выходной обмотки.

Для надежного возбуждения колебаний Б схему преобразователя вводится сопротивление смещения (резистор Rcu), которое вместе с ограничивающим сопротивлением в цепи базы (резистор Re) образует делитель напряжения; с этого делителя подается отпирающее смещение только на одно плечо преобразователя.

Возбуждение колебаний в преобразователе напряжения облегчается за счет уменьшения ограничительных сопротивлений в цепях базы (17-137). Практически это-реализуется шунтированием резисторов Re конденсаторами Сб (соединение пунктиром на рис. 17-54). Емкость конденсаторов выбирается так, чтобы постоянная времени разряда не превышала половину периода выходного напряжения

Сб<-. (17-138)

При частоте преобразования 1-3 кгц и величине резистора Re =30 ом емкость конденсатора Сб составляет 1-2 мкф.

В преобразователе напряжения, схема которого приведена на рис. 17-54,6, используется общее базовое сопротивление (резистор Re), которое вместе с сопротивлением смещения (резистор Rcu) образует пусковую цепь. В этой схеме резистор Re в момент переключения не ограничивает базовый ток и переключение происходит за более короткое время, чем в симметричном преобразователе (рис. 17-54,а).

При объяснении принципа действия преобразователя напряжения предполагалось, что ток коллектора транзистора устанавливается достаточным для насыщения сердечника магнитопровода трансформатора и переключение происходит из-за насыщения последнего. Возможно также переключение преобразователя напряжения из-за насыщения транзистора, когда его коллекторный ток достигнет своего максимального значения, определяемого током базы, раньше, чем наступит насыщение магнитопровода трансформатора. Однако работа преобразователя напряжения в таком режиме будет менее экономичной И неустойчивой из-за влияния разброса параметров транзисторов на режимпереключения. Такие схемы не находят практического применения.

В устройствах электропитания преобразователь напряжения с самовозбуждением используется как задающий генератор для усилителя мощности или как самостоятельный источник электропитания. В первом случае к автогенератору подключаются входные цепи транзисторов усилителя мощности, которые можно считать активной на-