Стабилизатор напряжения 5 В; 3 Л повышенной надежности (рис. 22). В аппаратуре, содержаш,ей микросхемы, даже кратковременное повышение напряжения питания больше чем иа 20% от номинального значения приводит к необратимому электрическому пробогомикро-схем. Поэтому при разработке источников вторичного электропитания аппаратуры иа микросхемах необходимо особое внимание уделять защите от перенапряжений на выходе источника.

+ {58

Tf279034

6800

R6 0.5

§2

\\С2

6800 ,

3686

ПЧ е2

fl5 220

50,0

Рмс 22. Схема стабилизатора напряжения 5 В; 2 А повышенной надежности с микросхемами серии 142ЕН

Перенапряжения, связанные с переходными процессами при включении, выключении и коммутации нагрузки, устраняются относительно легко схемными решениями, В аварийных ситуациях, связанных с отказом проходного транзистора, к нагрузке прнкладьшается все входное напряжение. Широко распростраиеииая схема защиты по принципу форсирования перегорания предохранителя обеспечивает защиту потребителя от перенапряжения, но при этом аппаратура полностью отключается от источника питания н для ее включения требуется вмешательство оператора.

Стабилизатор имеет дублирование на случай отказа проходного транзистора. Схема состоит из двух последовательно соединенных стабилизаторов напряжения, обратная связь которых введена с выхода. Оконечный стабилизатор настроен на выходное напряжение 5 В, первый стабилизатор - на предельно допустимое напряжение питания микросхем 6 В. В нормальном режиме работы в первом стабилизаторе за счет введенной с выхода схемы

обратной связи регулирующий транзистор Т2 находится в режиме насыщения. Выходное иапряжение стабилизирует оконечный стабилизатор с регулирующим транзистором Т4, на котором в нормальном режиме работы выделяется основная мощность намного больше мощности, выделяелюй на транзисторе Т2. Оконечный стабилизатор содержит схему защиты по току иагрузки.

При отказе транзистора Т4 напряжение на выходе стабилизатора повышается до 6 В, регулирующий транзистор первого стабилизатора выходит из режима насыщения и ограничивает повышение выходного напряжения на уровне 6 В. В процессе настройки стабилизатора вначале настраивают первый стабилизатор при закороченном транзисторе Т4, затем - оконечный стабилизатор. С целью упрощения стабилизатора микросхемы 142ЕН питают от источника силовой цепп. Это несколько ухудшает стабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания. В остальном микросхемы 142ЕН включены в соответствии с техническими условиями.

Элементы схемы: резисторы R7, R8 - СП5-16; R6 - С2-13; остальные - 0Л1ЛТ; конденсаторы С1, С2 - KjM-6; сз - К50-20.

Технические данные

Напряжение, В

входное........... 13-17

выходное........... 5

Ток нагрузки, .\ ........ 2

Суммарная нестабильность выходного напряжения, %....... 2

Диапазоны рабочих теАШера-

тур, Х ............ от -60 до -ЬбО

4. ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

В отличие от стабилизаторов с непрерывным регулированием импульсные стабилизаторы напряжения обладают более высоким КПД за счет меньшей мощности рассеяния на регулирующем элементе, который работает в ключевом режиме. Это позволяет получить источники вторичного электропитания с высокими удельными характеристиками по массе и объему. Однако импульсные стабилизаторы имеют высокий уровень пульсаций, акустических шумов и радиопомех, худшие динамические характеристики.

Наибольшую трудность д.1я разработчика представляют пульсации, форма которых близка к дельта-функции Дирака *. Практически это проявляется в увеличении амплитуды гармоник, отличных от основной, прн уменьшении времени переключения регулируюш.его элемента увеличивается уровень высокочастотных пульсаций.

Исследования н сравнительная разработка импульсных стабилизаторов и стабилизаторов с непрерывным регулированием показали, что импульсные стабилизаторы с коэффициентами пульсаций малой и средней величины выигрыша в массе и габарите перед стабилизаторами с непрерывным регулированием не дают, более того, нз-за сложности схемы импульсные стабилизаторы менее надежны. Стабилизаторы с импульсным регулированием целесообразно применять прн величине пульсации более 1%.

Выходное напряжение в импульсных стабилизаторах изменяют коммутированием цепн постоянного тока с переменной скважностью:

к у *

где Т - период работы ключа, - длительность открытого состояния ключа, у - коэффициент започнения (величина, обратная скважности).

Изменение скважности последоватечьности импульсов можно осуществить тремя методами, которые и используются в импульсных стабилизаторах:

1) изменением длительности открытого или закрытого состояния ключевого элемента при неизменной частоте - метод шнротно-импульсной модуляции (ШИМ);

2) изменением частоты прн неизменной длительности открытого или закрытого состояния регулирующего элемента - метод частотно-импульсной модуляции;

3) комбинированный метод, при котором н частота и длительность состояний ключевого элемента изменяются.

Функционально схема импульсного стабилизатора состоит нз импульсной и непрерывной частей, а также

* Дельта-функция Дирака имеет спектр частот от нуля до бесконечности, причем при уменьшении длительности до нуля спектр становится равномерным по амплитуде во всем диапазоне частот.