Laboratorium Elektroniki cz II 6

130

Rys. 5.12. Charakterystyka ogranicznika prądowego z redukcją prądu obciążenia

obciążenia l₀ nie przekracza wartości maksymalnej I₀m, tranzystor T, jest odpowiednio wysterowany przez wzmacniacz Wi. Napięcie na rezystorach dzielnika napięciowego R₅ i R₆ jest proporcjonalne do napięcia wyjściowego U₀. natomiast napięcie na rezystorze Rs jest proporcjonalne do prądu obciążenia lo. W momencie gdy prąd obciążenia przekracza dopuszczalną wartość Iom, spadek napięcia baza-emiter tranzystora T₂ wprowadza go w stan przewodzenia. Obniża to potencjał bazy tranzystora Ti prowadząc do wzrostu napięcia pomiędzy kolektorem a emiterem, a w konsekwencji do jednoczesnego obniżenia wartości napięcia i prądu wyjściowego. Zmniejszenie wartości napięcia wyjściowego obniża spadek napięcia na rezystorze R«, a więc i na bazie tranzystora T₂. W efekcie tranzystor T₂ wchodzi w stan coraz pełniejszego przewodzenia, co pociąga za sobą dalsze blokowanie tranzystora T_t. W ten sposób dzięki ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu następuje spadek wartości napięcia i prądu wyjściowego. Wartość prądu wyjściowego spada do momentu, gdy napięcie pomiędzy bazą a emiterem U_Be tranzystora T₂ osiągnie wartość wystarczającą do nasycenia tego tranzystora.

Opisany proces ograniczania prądu rozpoczyna się w momencie, gdy wartość napięcia baza-emiter tranzystora T₂ osiągnie wartość graniczną U_Be<g) ~ 0,65 V w temperaturze pokojowej. Należy pamiętać, że wartość ta zależy od temperatury złącza. W naszym przypadku nastąpi to, gdy spełniony będzie warunek:

Ube₍g, = r^-(Uo-IoRs)-U„    (5-25)

Na tej podstawie wyznacza się wartości rezystorów Rs i R6- Przykładowo, zakładając pewną wartość prądu zwarcia los, można wyliczyć wartość rezystora R_s:

Mi siol

Jb-ZbJ

a następnie wartość maksymalnego prądu obciążenia I₀m:

(5.27)

praca przy wykorzystaniu redukcji prądu obciążenia przy zwarciu na wyjściu stabilizatora jest bardzo korzystna, gdyż w tej sytuacji w tranzystorze regulacyjnym wydziela się znacznie mniejsza moc niż przy pracy ze zwykłym ograniczaniem prądu.

5.2.5. Stabilizatory monolityczne

Pierwszym krokiem w kierunku monolitycznych stabilizatorów napięcia było wprowadzenie wzmacniaczy operacyjnych do pętli sprzężenia zwrotnego układów regulacyjnych. Rozwiązanie to pozwoliło poprawić parametry stabilizatorów przynajmniej o rząd wielkości, między innymi poprawienie współczynnika stabilizacji napięcia z wartości rzędu 0,01 + 0,05 % do wartości 0,005 * 0,05 %. Szybki postęp w dziedzinie monolitycznych układów scalonych doprowadził do nieopłacalności budowy stabilizatorów ze wzmacniaczami operacyjnymi. Układy stabilizatorów wykonane w postaci scalonej powielają w zasadzie rozwiązania układowe znane z układów dyskretnych. Z reguły są one oparte na szeregowej stabilizacji napięcia (rys.5.5) i zawierają źródło napięcia odniesienia, wzmacniacz błędu, układ regulacyjny i układ zabezpieczający. Można wyróżnić pewne cechy wspólne tej grupy układów scalonych:

^ Napięcie zasilające układ scalony jest napięciem przeznaczonym do stabilizacji;

^ Wartości napięć stabilizowanych mogą być zarówno dodatnie, jak i ujemne z zakresu od 2 do 40 V;

^ Wartość prądu obciążenia zawiera się w graniach od kilkudziesięciu do kilkuset mA, a przy zastosowaniu zewnętrznych tranzystorów mocy nawet do 10 A;

* Dobra sprawność przy minimalnej różnicy napięcia pomiędzy wejściem a wyjściem rzędu 2 3 V;

*" Mała impedancja wyjściowa rzędu 10 + 20 mQ;

' Powszechne wykorzystanie układów kompensujących wpływ temperatury, co zapewnia dobrą stabilność stałoprądową w szerokim zakresie temperatur otoczenia;