Параметрические стабилизаторы напряжения: Параметрические стабилизаторы напряжения. Расчёт простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне

Содержание

Параметрические стабилизаторы напряжения. Расчёт простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне

Параметрический стабилизатор напряжения — это устройство, в котором стабилизация выходного напряжения достигается за счет сильной нелинейности вольт-амперной характеристики электронных компонентов, использованных для построения стабилизатора (т.е. за счет внутренних свойств электронных компонентов, без построения специальной системы регулирования напряжения).

Для построения параметрических стабилизаторов напряжения обычно используются стабилитроны, стабисторы и транзисторы.

Из-за низкого КПД такие стабилизаторы находят применение в основном в слаботочных схемах (с нагрузками до нескольких десятков миллиампер). Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения (например, в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения).

Параметрические стабилизаторы напряжения бывают однокаскадными, многокаскадными и мостовыми.

Рассмотрим простейший параметрический стабилизатор напряжения, построенный на основе стабилитрона (схема приведена ниже):

  1. Iст — ток через стабилитрон
  2. Iн — ток нагрузки
  3. Uвых=Uст — выходное стабилизированное напряжение
  4. Uвх — входное нестабилизированное напряжение
  5. R0 — балластный (ограничительный, гасящий) резистор

Работа стабилизатора основана на том свойстве стабилитрона, что на рабочем участке вольт-амперной характеристики (от Iст min до Iст max) напряжение на стабилитроне практически не изменяется (на самом деле конечно изменяется от Uст min до Uст max, но можно считать, что Uст min = Uст max = Uст).

В приведенной схеме, при изменении входного напряжения или тока нагрузки — напряжение на нагрузке практически не меняется (оно остаётся таким же, как и на стабилитроне), вместо этого изменяется ток через стабилитрон (в случае изменения входного напряжения и ток через балластный резистор тоже). То есть, излишки входного напряжения гасятся балластным резистором, величина падения напряжения на этом резисторе зависит от тока через него, а ток через него зависит в том числе от тока через стабилитрон, и таким образом, получается, что изменение тока через стабилитрон регулирует величину падения напряжения на балластном резисторе.

Уравнения, описывающие работу данной схемы:

Uвх=Uст+IR0, учитывая, что I=Iст+Iн, получим

Uвх=Uст+(Iн+Iст)R0 (1)

Для нормальной работы стабилизатора (чтобы напряжение на нагрузке всегда было в пределах от Uст min до Uст max) необходимо, чтобы ток через стабилитрон всегда был в пределах от Iст min до Iст max. Минимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки. Зная это, найдём сопротивление балластного резистора:

R0=(Uвх min-Uст min)/(Iн max+Iст min) (2)

Максимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном токе нагрузки и максимальном входном напряжении. Учитывая это и сказанное выше относительно минимального тока через стабилитрон, с помощью уравнения (1) можно найти область нормальной работы стабилизатора:

Перегруппировав это выражение, получим:

Или, по другому:

Если считать, что минимальное и максимальное напряжение стабилизации (Uст min и Uст max) отличаются незначительно, то первое слагаемое в правой части можно считать равным нулю, тогда уравнение, описывающее область нормальной работы стабилизатора, примет следующий вид:

   (3)

Из этой формулы сразу виден один из недостатков такого параметрического стабилизатора — мы не можем сильно менять ток нагрузки, поскольку это сужает диапазон входного напряжения схемы, более того, можно увидеть, что диапазон изменения тока нагрузки не может быть больше, чем диапазон изменения тока стабилизации стабилитрона (поскольку в этом случае правая часть уравнения вообще становится отрицательной)

Если ток нагрузки постоянен или изменяется незначительно, тогда формула для определения области нормальной работы становится совсем элементарной:

   (4)

Далее, давайте рассчитаем КПД нашего параметрического стабилизатора. Он будет определяться отношением мощности, отдаваемой в нагрузку к входной мощности: КПД=Uст*Iн/Uвх*I. Если учесть, что I=Iн+Iст, то получим:

   (5)

Из последней формулы видно, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, а также чем больше ток через стабилитрон — тем хуже КПД.

Чтобы понять, что значит «хуже» и насколько вообще плохо обстоит дело с КПД у этого стабилизатора — давайте, используя формулы выше, попробуем прикинуть, что будет, если понижать напругу скажем с 6-10 Вольт до 5-ти. Возьмём самый обычный стабилитрон, скажем КС147А. Ток стабилизации у него может меняться в пределах от 3-х до 53-х мА. Чтобы при таких параметрах стабилитрона получить область нормальной работы шириной в 4 Вольта — нам нужно взять балластный резистор на 80 Ом (воспользуемся формулой 4, как будто ток нагрузки у нас постоянный, поскольку если это не так, то всё будет ещё хуже). Теперь из формулы 2 можно посчитать на какой именно ток нагрузки мы можем в этом случае рассчитывать.

Получается всего 19,5 мА, а КПД в этом случае будет, в зависимости от входного напряжения, в пределах от 14% до 61%.

Если для этого же случая посчитать на какой максимальный выходной ток мы можем рассчитывать при условии, что выходной ток не постоянный, а может меняться от нуля до Imax, то решив совместно системы уравнений (2) и (3), получим R0

=110 Ом, Imax=13,5 мА. Как видите, максимальный выходной ток получился почти в 4 раза меньше максимального тока стабилитрона.

Более того, выходное напряжение, полученное на таком стабилизаторе, будет обладать значительной нестабильностью в зависимости от выходного тока (у КС147А на рабочем участке ВАХ напряжение меняется от 4,23 до 5,16В), что может оказаться неприемлемым. Единственный путь борьбы с нестабильностью в данном случае — взять более узкий рабочий участок ВАХ — такой, на котором напряжение меняется не от 4,23 до 5,16В, а скажем от 4,5 до 4,9В, но в этом случае и рабочий ток стабилитрона будет уже не 3..53мА, а скажем 17.

.40мА. Соответственно, и без того небольшая область нормальной работы стабилизатора станет ещё меньше.

Итак, единственный плюс такого стабилизатора — это его простота, тем не менее, как я уже говорил, такие стабилизаторы вполне себе существуют и даже находят активное применение в качестве источников опорного напряжения для более сложных схем.

Простейшая схема, позволяющая получить существенно больший выходной ток (или существенно более широкую область нормальной работы, или и то и другое) — параметрический стабилизатор на транзисторе.

Параметрические стабилизаторы с повышенной нагрузочной способностью

 

Типовые схемы параметрических стабилизаторов обеспечивают приемлемые параметры только при достаточно малых тока нагрузки (не более \({0,5…1} \cdot I_{ст max}\)). Для питания более мощных цепей требуются дополнительные меры.

Может показаться, что проблема разрешима при параллельном включении нескольких однотипных стабилитронов на выходе стабилизатора. Однако делать это недопустимо, поскольку из-за разброса параметров стабилитроны будут работать в существенно различающихся режимах. В крайнем случае можно применить стабилитрон с большей мощностью. Если же таким образом повысить ток нагрузки до требуемого уровня не удается, то можно применить дополнительный транзистор, включенный по схеме эмиттерного повторителя (рис. 3.5-6).

 

Рис. 3.5-6. Параметрический стабилизатор с эмиттерным повторителем

 

В такой схеме максимально допустимый ток нагрузки повышается в \(h_{21э}\) раз (\(h_{21э}\) — статический коэффициент усиления тока базы транзистора). Значение резистора \(R1\) (балластный резистор) должно подбираться в зависимости от конкретного тока нагрузки (\(I_{н max} = I_{VT1} \cdot h_{21э} – I_{ст min} \cdot h_{21э}\)). Резистор \(R2\) обеспечивает нормальный режим работы транзистора при малых токах. Выходное напряжение стабилизатора равно: \(U_{вых} = U_{ст} – U_{б-э}\), где \(U_{ст}\) — напряжение стабилизации применяемого стабилитрона, \(U_{б-э}\) — напряжение на эмиттерном переходе транзистора.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора при включении эмиттерного повторителя не увеличивается.

Чтобы увеличить коэффициент стабилизации (в 5…10 раз) необходимо обеспечить постоянство тока стабилитрона при изменениях входного напряжения стабилизатора. Для этого балластный резистор заменяют источником тока. На рис. 3.5‑7 приведена схема стабилизатора с источником тока на биполярном транзисторе, а на рис. 3.5‑8 схемы стабилизаторов с эмиттерным повторителем и источником тока на полевом транзисторе.

 

Рис. 3.5-7. Параметрический стабилизатор с источником тока

 

Рис. 3.5-8. Параметрические стабилизаторы с эмиттерным повторителем и источником тока

 

Если в стабилизаторе, схема которого приведена на рис. 3.5-8а выбрать \(R1 = 0\), то допустимый ток нагрузки достигнет максимального значения. Однако при этом несколько снижается коэффициент стабилизации. Его можно улучшить, если включить цепь обратной связи, обозначенную пунктиром. Эта цепь вместе с резистором \(R1\) образует для переменной составляющей напряжения на транзисторе \(VT2\) делитель, с выхода которого напряжение поступает в цепь управления этим транзистором таким образом, что ток базы транзистора изменяется в противофазе с напряжением пульсаций.

Применение источника тока для питания стабилитрона позволяет ограничить ток базы транзистора эмиттерного повторителя и, следовательно, ток коллектора этого транзистора при коротком замыкании в цепи нагрузки. Однако в стабилизаторах с большим значением выходного напряжения (особенно при применении германиевых транзисторов) возможен перегрев транзистора вследствие повышения рассеиваемой мощности и эффекта саморазогрева. В стабилизаторе по схеме рис. 3.5-8б действует ООС по току, поскольку ток нагрузки протекает через резистор \(R1\). Поэтому ток короткого замыкания очень слабо зависит от температуры корпуса транзистора \(VT2\) и лавинный саморазогрев не проявляется до температур порядка 50. ..60 °C. Ток короткого замыкания устанавливается подбором резистора \(R1\).

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Параметрические стабилизаторы напряжения и тока

Стабилизаторы бывают параметрическими и компенсационными. Принцип  действия параметрических состоит в том, что в них используются особенные свойства элементов, параметры которых, а именно сопротивление, изменяются так, что стабилизация становится возможной.

Ниже приведены характеристики обыкновенного транзистора (а) и кремневого стабилитрона (б):

 Стабилизатор тока

В первой из них сопротивление элемента изменяется так, что в значительных границах изменений напряжения на элементы ток в нем практически постоянный. В другой наоборот – при значительных изменениях тока почти постоянным является напряжение. Поэтому транзистор (или другие полупроводниковые приборы с подобной характеристикой) можно использовать для стабилизации тока, а стабилитрон – для стабилизационного напряжения. Ниже приведена схема для стабилизации тока:

Для ее расчета сначала выбирают стабилизирующий элемент СЕ с подходящей характеристикой и током Iст (смотри рисунок выше а). Напряжение, которое будет приложено к этому элементу, определяется, как среднее напряжение между началом и концом стабилизации:

При этом на нагрузке будет напряжение IстRн. За этими данными подсчитывают значения Uвх , которое нужно приложить к стабилизатору:

На этом и завершается расчет стабилизатора тока.

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения, показанный на схеме ниже, рассчитывается аналогично:

По заданному значению Uст подбирают подходящий стабилитрон и по его характеристике определяют Imin и Imax. По этим данным подсчитывают ток Iст = ( Imin + Imax)/2. Общий ток Iвх  равен Iст + Uст/Rн. чтобы обеспечить поддержку на нагрузке Uст = Iст Rн при уменьшении напряжения в сети, поданное на входе Uвх выбирают процентов на 20 выше чем Uст. Это превышение будет использоваться на балластном резисторе Rб, величину которого найдем по формуле:

Для определения качества стабилизатора введен коэффициент стабилизации, равный отношению относительных отклонений входного напряжения к относительным отклонениям напряжения на нагрузке:

При Kст = 1 стабилизация отсутствует. Чем больше Kст отличается от  единицы, тем эффективнее стабилизация.

У параметрических стабилизаторов коэффициент стабилизации не очень большой. Для качественной стабилизации используются так называемые компенсационные стабилизаторы. Стабилизирующим элементом в них являются обычные транзисторы, которые автоматически управляются таким образом, чтобы их коллекторное напряжение изменялось и компенсировало отклонение входящего напряжения.

Параметрические и компенсационные стабилизаторы напряжения принцип работы, алгоритм поиска неисправностей


Рис. 1. Рис. 1. Параметрический стабилизатор напряжения а) и тока, б):
Uн — напряжение нестабилизированное; Uстаб — напряжение стабилизированное; Rн — сопротивление нагрузки; Iн — нестабилизированный ток; Iстаб — стабилизированный ток.

Стабилизированные источники питания применяются в аппаратуре в тех случаях, когда в условиях переменной нагрузки требуется повышенная стабильность напряжения или тока. Их разделяют на два типа: параметрические и компенсационные.

Параметрические стабилизаторы напряжения и тока

Параметрические стабилизаторы используют нелинейность вольт-амперной характеристики полупроводниковых диодов, варисторов, газонаполненных электровакуумных приборов. В современной аппаратуре, выполненной на транзисторах и интегральных микросхемах, функции стабилизатора напряжения выполняют специализированные диоды — стабилитроны или как их еще называют – диоды Зенера (zener diode, по имени первооткрывателя туннельного пробоя Кларенса Зенера). Варисторы и газовые стабилитроны рассчитаны на стабилизацию относительно высокого напряжения — выше 100 Вольт.

На рис. 1, а приведена принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения. Резистор R1 определяет режим работы стабилитрона.

Параметрические стабилизаторы тока выполнялись преимущественно на бареттерах (электронные компоненты с нелинейными сопротивлениями). В современных схемных решениях используются полевые или биполярные транзисторы (рис. 1, б). Резистор R1 задает рабочую точку транзистора. В основном параметрические стабилизаторы применяют в качестве эталона напряжения или тока в других типах стабилизаторов.

Стабилизаторы напряжения и тока компенсационного типа


Рис. 2. Структурная схема стабилизатора компенсационного типа.

Более высокие параметры обеспечивают стабилизаторы компенсационного типа (рис. 2). Принцип работы такого стабилизатора состоит в автоматическом поддержании постоянного выходного напряжения с помощью регулирующего элемента, управляемого по цепи обратной связи. Практические схемы стабилизированных источников питания различаются по способам включения регулирующего элемента и получения опорного напряжения Uоп, а также по схемному решению цепи обратной связи.

Типовая схема компенсационного стабилизатора напряжения с последовательным регулирующим транзистором и источником опорного напряжения на стабилитроне приведена на рис. 3, а. Здесь транзистор VT1 — регулирующий элемент, транзистор VT2 — усилитель постоянного тока (усилитель обратной связи). Схема сравнения выходного напряжения с опорным реализована на транзисторе VT3. Источник опорного напряжения собран на VD1 и R3.

Поиск неисправностей в схемах стабилизированных источников питания начинают с проверки выходного напряжения. При его отсутствии определяют напряжение на входе стабилизатора. Наличие напряжения свидетельствует о дефекте в стабилизаторе. При его отсутствии поиск неисправностей необходимо перенести на выпрямитель и трансформатор.

В стабилизаторе проверяют сначала регулирующий транзистор VT1 (см. рис. 3.), затем управляющий VT2, транзистор схемы сравнения VT3 и источник опорного напряжения VD1. Один из возможных алгоритмов поиска неисправности стабилизатора напряжения показан на рис. 3, б. В основу алгоритма положен способ последовательных промежуточных измерений.

Зарубежная и отечественная промышленность выпускает интегральные микросхемы – например, стабилизаторы напряжения AN77L03 — AN8005, МС7705 — MC7924, LM7805 — LM7915, из отечественных можно выделить — К142ЕН1 — К142ЕН9.


Рис. 3. Принципиальная схема (а) и алгоритм диагностики (б) стабилизатора.

Диагностика электронных стабилизаторов на микросхемах сводится к проверке возможных замыканий в нагрузке и контролю напряжений на выводах. После сравнения измеренных величин с табличными или полученными на исправном блоке, делается вывод о состоянии стабилизатора. Отметим, что в современных модификациях интегральных микросхем стабилизаторов напряжения не требует внешних дополнительных элементов (трехвыводные стабилизаторы).

Параметрические стабилизаторы напряжения для микроконтроллеров

Стабилизатор напряжения является важным звеном в любом источнике питания. От устойчивости и стабильности питающего напряжения во многом зависит надёжность работы и долговечность всего устройства.

Для питания МК обычно применяют стабилизаторы двух видов: параметрические на стабилитронах и компенсационные на интегральных микросхемах. Многочисленные разновидности транзисторных стабилизаторов напряжения, которые публиковались в 1980-х годах, сейчас уже не актуальны. Причина банальная — если нужно максимально дешёвое изделие, то ставят стабилитрон, а если нужен высокий коэффициент стабилизации и защита от перегрузок, то ставят малогабаритную интегральную микросхему.

Несмотря на простоту параметрических стабилизаторов напряжения, именно они хорошо отводят излишний ток, попадающий в цепь питания через входные диоды в стандартных схемах защиты линий портов МК (например, Рис. ЗЛО, б).

Следует учитывать, что низковольтные стабилитроны общего применения имеют «тестированный» ряд напряжений — 3.0; 3.3; 3.6; 3.9; 4.3; 4.7; 5.1; 5.6; 6.2; 7.5; 8.2; 9.1; 12 В при точности ±5 или ±10%. Минимальный ток стабилизации согласно даташитам может составлять 1; 3; 5 мА. Мощность рассеяния стабилитронов бывает 0.5; 1; 3; 5 Вт, что зависит от их габаритных размеров и материала корпуса (металл или пластмасса). У поверхностно монтируемых стабилитронов в SMD-корпусе мощность рассеяния составляет 0.25 и 0.5 Вт.

Параметрические стабилизаторы положительного напряжения выполняются по схемам, приведенным на Рис. 6.5, а…е. Их ядром служат двух- или трёхвыво-дные стабилитроны, иногда дополненные транзисторными усилителями тока.

Рис. 6.5. Схемы параметрических стабилизаторов напряжения (начало):

а) стандартный стабилизатор напряжения с балластным резистором R1 и стабилитроном VDI. Конденсаторы C1…СЗ снижают сетевые пульсации и ВЧ-помехи. Диод VD2 уменьшает выходное напряжение до необходимых +4. м диа» пазоне входных напряжений, температур и токов нагрузки;

б) светодиод HL1 одновременно является индикатором наличия питания и частью стабилизатора напряжения. По яркости его свечения можно приблизительно судить о токе нагрузки. Важно, чтобы ток через индикатор HL1 всегда был меньше 20 мА, иначе следует увеличить сопротивление резистора R1 или поставить параллельно светодиоду резистивный шунт;

Рис. 6.5. Схемы параметрических стабилизаторов напряжения (окончание):

в) повышение коэффициента стабилизации за счёт генератора тока на полевом транзисторе VT1. Транзистор VT2 увеличивает отдаваемую в нагрузку мощность. Выходное напряжение +5 В меньше напряжения стабилизации VD1 на 0.6…0.7 В из-за падения напряжения между базой и эмиттером транзистора VT2.

г) базовая схема включения трёхвыводного стабилитрона VDI. Его достоинства — повышенный до 800… 1000 коэффициент стабилизации и широкий диапазон тока нагрузки 1…100 мА. При полном замыкании резистора R2 выходное напряжение равняется внутреннему опорному напряжению стабилитрона VD1 (2. 5 В). Замена VD1 — любой трёхвыводной стабилитрон из серии «431» разных фирм-изготовителей;

д) стабилизатор напряжения с транзисторным усилителем тока. Выходное напряжение определяется по формуле = 1-25-(1 + R2 ,[кОм]/(R2 2[кОм] + /?3[кОм])) + 0.7, где R2, (R2 2) — это сопротивление между верхним и средним (нижним и средним) отводами резистора R2 после регулирования. Число «0.7» означает.напряжение Ub7) транзистора VTI в вольтах. Число «1.25» означает внутреннее опорное напряжение стабилитрона VD1 в вольтах. В качестве замены подойдут любые трёхвыводные стабилитроны из серии «1431». Также можно использовать стабилитроны с опорным напряжением 2.5 В из серии «431», заменив число «1.25» числом «2.5» в расчётной формуле для ишх;

е) мощный «параллельный» стабилизатор напряжения с балластным резистором R1 и шунтирующим транзистором VT1. Выходное напряжение устанавливается резистором R2.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

параметрический стабилизатор напряжения

Для любителей более точных и изощренных расчетов предлагается способ посложнее. Здесь исходными данными будут стабилизированное напряжение Uст = Uн на нагрузке Rн, предельные значения тока нагрузки Iн min и Iн max и наибольшие относительные ожидаемые отклонения входного напряжения питания и от его номинального значения Uвх ном. Исходя из соображений надежности аппаратуры мощность, рассеиваемая на стабилитроне, должна обязательно быть ниже предельной. Учитывая это, рекомендуется принимать при расчете наибольшее рабочее значение тока через стабилитрон не более 0,8 от указанного в справочнике Iст max. Это принятое значение тока обозначим Iст.р max. При токе Iст min , регламентированном техническими условиями, динамическое сопротивление rд стабилитрона существенно увеличивается по сравнению со значением, соответствующим номинальному току стабилизации. Это ухудшает стабильность выходного напряжения в режиме наибольших значений тока нагрузки и при напряжении Uвх, близком к нижнему пределу. Для того, чтобы обеспечить приемлемый коэффициент стабилизации, минимальное рабочее значение тока через стабилитрон Iст. р min принимают при расчете в 3раза большим, чем Iст min. При расчете необходимо учитывать, что чем больше Iст.р min и чем меньше Iст.р max, тем больше необходимое значение напряжения Uвх.
Сначала проверяют пригодность выбранного по напряжению стабилизации стабилитрона при заданных пределах тока нагрузки и питающего напряжения:
, где и . Если неравенство не выполняется и нет возможности применить более мощный стабилитрон, то придется задаться меньшими значениями и , уменьшить Iн max или увеличить Iн max.
В тех случаях, когда нагрузка включена постоянно и нагрузочный ток не изменяется, можно принять Iн max = Iн min. Если же, наоборот, надо предусмотреть режим холостого хода стабилизатора, то во избежание повреждения стабилитрона выбирают Iн min = 0. Ток выражают в миллиамперах.
Номинальное значение напряжения Uвх, которое должен обеспечить выпрямитель, вычисляют по формуле:

naf-st >> Источники питания >> Стабилизаторы напряжения

Стабилизатором напряжения (СТН) называют устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Другими словами, стабилизатор напряжения — это устройство, на выходе которого напряжение остается неизменным при воздействии дестабилизирующих факторов.

Стабилизаторы бывают параметрические (ПСН) и компенсационные (КСН). Параметрический стабилизатор наиболее простой. Его работа основана на свойствах полупроводникового диода, а точнее на одной из его разновидностей — стабилитрона. Типичная наипростейшая схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 1.



Рис. 1 — Параметрический стабилизатор напряжения

В стабилитронах используется явление электрического лавинного пробоя. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод напряжение изменяется на нем очень незначительно. Входное напряжение через ограничительный резик Rбал подводится к параллельно включенным стабилитрону и сопротивлению нагрузки. Поскольку напряжение на стабилитроне меняется незначительно, то и на нагрузке оно будет иметь тот же характер. При увеличении входного напряжения практически все изменение Uвх передается на Rбал, что приводит к увеличению тока в нем. Увеличение этого тока происходит за счет увеличения тока стабилизации при почти неизменном токе нагрузки. Другими словами, все изменение входного напряжения поглощается в ограничительном (балластном) резике.

Часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника гуляет (т. е. нестабильно), а сопротивление нагрузки постоянно. Для нормального режима стабилизации сопротивление резика Rогр должно иметь определенное значение. Если напряжение Uвх гуляет от Umin до Umax, то для расчета Rогр можно воспользоваться формулой:

Rогр = (Uвх.ср — Uст)/(Iср + Iн),

где Uвх.ср = 0.5(Uвх.min + Uвх.max) — среднее значение напряжения источника, Iср. = 0.5(Imin + Imax) — средний ток стабилитрона, Iн = Uн/Rн — ток нагрузки. При изменении входного напряжения в ту или иную сторону будет изменяться ток стабилитрона, на напряжение на нем, следовательно и на нагрузке будет оставаться постоянным.

Коли все изменения напряжения источника гасятся в Rогр, то наибольшее изменение напряжения (Uвх. max — Uвх.min = ΔUвх) должно соответствовать наибольшему возможному изменению тока, при котором еще сохраняется стабилизация (Imax — Imin = ΔIст). Отсюда следует, что стабилизация будет осуществляться только при соблюдении условия:

ΔUвх ≦ ΔIстRогр

Бывает режим стабилизации, когда входное напряжение постоянно, а сопротивление нагрузки изменяется, т. е. гуляет от Rн.min до Rн.max. Для такого режима Rогр определяется по формуле:

Rогр = (Uвх — Uст)/(Iср + Iн.ср),

где Iн.ср = 0.5(Iн.min + Iн.max), причем Iн.min = Uст/Rн.max, а Iн.max = Uст/Rн.min.

Иногда необходимо получить такое напряжение, на которое стабилитрон не рассчитан. В этом случае применяют последовательное соединение стабилитронов. Тогда напряжение стабилизации будет соответствовать сумме напряжений стабилизаций последовательно включенных стабилитронов.

Помимо рассмотренной схемы применяют каскадное включение стабилитронов. Говоря проще, берут несколько вышерассмотренных схем и включают одну за другой. При этом напряжение стабилизации предыдущего стабилитрона должно быть больше, чем следующего. Такие схемы применяют для увеличения коэффициента стабилизации. Бывает еще и мостовая схема, называемая мостовой параметрический стабилизатор. Теоретически у такой схемы коэффициент стабилизации стремится к бесконечности (хотя в это верится с трудом).

К сожалению большой мощи с вышерассмотренной схемы не снять. Поэтому придумали ниже приведенную схемку, которая проста до безобразия.



Рис. 2 — Параметрический стабилизатор напряжения с усилителем мощности

Как видим, ничего сложного. Просто нагрузку воткнули через транзистор, включенный по схеме ОК, выполняющего роль усилителя мощности.

Ахтунг: Как-то один препод втулял на полном серьезе, что схема на рисунке 2 — компенсационный стабилизатор напряжения. Тогда меня чуть не вывернуло. Не ведитесь на такую фигню. Про КСН чуть ниже. Там и будет понятно отличие ПСН от КСН.

Такая схема при малых и средних токах нагрузки работает как стабилизатор, а при больших токах нагрузки — как транзисторный фильтр (если параллельно стабилитрону влепить кондер). Если параллельно стабилитрону влепить переменный (подстроечный) резик, то выходное напряжение становиться регулируемым. Можно также влепить параллельно нагрузке кондер. Кондеров вообще можно повтыкать несколько штук, не повредит. Для уменьшения высокочастотной (ВЧ) составляющей выходного напряжения параллельно нагрузке втыкают кондер емкостью 0,01…1 мкФ. Это касается любых источников питания. В умных книжках пишут, что кондер должен быть керамический, хотя и бумажные, слюдяные, пленочные и прочие работают ничтяково.

Тип транзистора в схеме на рисунке 2 выбирается из учета мощности нагрузки. Например, для питания усилка (особенно большой мощности), когда ток нагрузки велик, втыкают составной транзистор. Составной транзистор — это когда берут два (или больше) транзистора и коллектор или эмиттер одного подключают к базе другого, а оставшийся вывод первого транзистора соединяют с оставшимся выводом следующего. На рисунке ниже это намного понятнее:



Это составной транзистор

И это составной транзистор

Теперь ясно? Вся фишка в том, что у составного транзистора коэффициент передачи равен произведению коэффициентов передачи каждого транзистора. То есть берем два говяненьких транзистора с коэффициентом усиления, скажем, 100, делаем составной и получаем транзистор с коэффициентом передачи 10 000. Суть ясна?

Итак, для больших токов используют составные транзисторы, ну а для питания парочки микросхем подойдет транзистор средней и малой мощности. Даже 315-е работают вполне удовлетворительно.

Бывает ешчё куча всяких схем ПСН, но наиболее употребительные две вышерассмотренные. Ну понятно, наверное, чтобы получить напряжение обратной полярности, просто переворачиваем стабилитрон вверх ногами (на рис. 1), а транзистор втыкаем другого типа проводимости (рис. 2; был n-p-n, ставим p-n-p). Полярность кондеров тоже необходимо поменять, не забывая при этом поменять полярность входного напряжения.

Компенсационные стабилизаторы напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения (КСН) работает по иному принципу, нежели ПСН. Из названия видно, что КСН чего-то там компенсирует. В общем-то принцип действия КСН основан на изменении сопротивления регулирующего элемента в зависимости от управляющего сигнала. А вот и определение из книжки — КСН относятся к стабилизаторам непрерывного действия и представляют собой устройства автоматического регулирования, которые с заданной точностью поддерживают напряжение на нагрузке независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. КСН бывают последовательного и параллельного типа. Для рывка рассмотрим структурную схему типичного КСН последовательного типа.



Рис. 3 — КСН последовательного типа

РЭ — это регулирующий элемент, в качестве которого чаще всего используется транзистор (биполярный или полевой), СУ — схема управления — собственно управляет работой РЭ. Иногда вместо СУ изображают усилитель постоянного тока (УПТ). Его задача — усилить сигнал рассогласования и подать его на РЭ. Д — делитель напряжения, ИОН — источник опорного напряжения. В качестве ИОН применяют схему параметрического стабилизатора. Источник опорного напряжения и делитель объединяют в так называемый измерительный элемент (ИЭ). Из-за включения РЭ последовательно с нагрузкой схема так и называется — последовательная.

Итак, источник опорного напряжения (ИОН) задает опорное напряжение, поступающее на вход СУ. С делителя часть выходного напряжения (соизмеримого с напряжением ИОН) также подается на вход схемы управления (СУ). В результате сравнения выходного напряжения (или его части) с опорным СУ управляет РЭ, сопротивление которого меняется в ту или иную сторону. Короче, если, к примеру, напряжение на входе скакнуло, эта фигня, естественно, передается на выход. Сигнал с делителя напряжения подается на схему управления и та, в свою очередь, сравнивая напряжение с ИОН, дает команду РЭ увеличить (уменьшить) сопротивление. В результате на нагрузке напряжение остается постоянным. Кроме того, измерительный элемент выделяет пульсации выпрямленного напряжения, поступающие на РЭ, который достаточно хорошо сглаживает их. При рассмотрении принципиальной схемы все станет ясней.

Параллельную схему КСН рассмотрим только в структуре. Ее изображение приведено на рисунке 4.



Рис.4 — КСН параллельного типа

Принцип действия такого стабилизатора основан на изменении проводимости РЭ (опять же, в соответствии с управляющим сигналом), вызывающее изменение падения напряжения на балластом резике. Эта схема хорошо работает при небольшом импульсном изменении тока нагрузки. Её основное достоинство — при импульсном изменении тока нагрузки не происходит изменения тока, потребляемого от сети.

Ну а теперь перейдем к самому главному: к схемам. Очень простая и понятная, так сказать, типичная схема приведена на рисунке 5.



Рис.5 — Принципиальная схема КСН.

Итак, разберем все деталюшки. Функции РЭ выполняет транзистор VT1. ИОН образован резиком R1 и стабилитроном VD1 (как видим, это параметрический стабилизатор). Делитель, соответственно, состоит из резиков R2-R4. На транзисторе VT2 собран усилитель постоянного тока (УПТ). ИОН задает для УПТ образцовое напряжение, которое вводится в цепь эмиттера транзистора VT2. На базу транзистора поступает напряжение с делителя. Если изменяется выходное напряжение, а соответственно, и напряжение на базе транзистора VT2, который сравнивая это напряжение с напряжением на эмиттере, задает РЭ такой режим работы, что сопротивление его перехода изменяется, и напряжение на нагрузке остается постоянным. С помощью резика R3 можно регулировать выходное напряжение.

В качестве регулирующего элемента при малом токе нагрузки (не больше 0,1-0,2 А) используются одиночные транзисторы. При больших токах нагрузки ставят составные и так называемые тройные составные транзисторы.

Такая схема обладает защитой от короткого замыкания (КЗ). При КЗ обесточивается стабилитрон VD1 и транзисторы VT1, VT2 закрываются. Правда злоупотреблять этим не следует (т. е. ради интереса замыкать плюс с минусом). Защита от КЗ кратковременная. Но работает!

На практике один из вариантов такой схемы можно встретить с резиком между коллектором и эмиттером РЭ. Он необходим для нормальной работы стабилизатора при отрицательных температурах. Иногда пишут, что резик, шунтирующий переход коллектор-эмиттер РЭ, служит для запуска стабилизатора. Ну в принципе, наверное, понятно, что для смены полярности необходимо поменять тип транзисторов, направление включения стабилитрона и, соответственно, полярность включения кондеров (на схеме не показаны).

Итак, практическая схема вышеописанного стабилизатора приведена ниже:



Рис. 6 — КСН

Эта схема содрана с блока питания магнитофона приставки «Карат МП-201С» и, как видно, отличие состоит лишь в кондерах и резике R1. Резиком R4 подстраивают выходное напряжение. Подбирая стабилитрон VD1 можно изменять выходное напряжение ( при изменении входного, соответственно). При этом надо менять сопротивление резика R1. Две черточки на его корпусе обозначают мощность, т. е. 2 Вт. При больших токах нагрузки резик R1 греется. Естественно, транзистор VT1 необходимо установить на радиатор, площадью хотя бы 50 см2, т. к. и он может «пыхнуть».

Одной из разновидностей схем такого рода является так называемая схема с «холодным» коллектором. Её отличием является то, что регулирующий транзистор включается в цепь общего провода, а не «горячего». А это значит, что изолировать транзистор от радиатора или радиатор от корпуса устройства не надо, чего не скажешь о схемах на рисунках 5 и 6. В этих схемах транзисторы вылетают, как с добрым утром, если забыли изолировать коллектор (для тех, кто в танке, коллектор мощных транзисторов электрически соединен с корпусом транзистора или его частью для лучшего теплового контакта). На рисунке 7 эта схема и показана. Схема слизана с журнала Радио аж за 1984 год (Радио №12/1984).



Рис. 7 — КСН с «холодным» коллектором

Как видно, практически никаких отличий от предыдущей схемы. В качестве регулирующего использован составной транзистор КТ827А. Его можно легко заменить двумя — КТ815 и КТ819. Недостаток схемы — меньший ток нагрузки, нежели у схемы на рисунке 6. Да к тому же для такого стабилизатора необходим отдельный выпрямитель . Другими словами, если нужно несколько стабилизаторов, то для каждого придется забабахать свой выпрямитель. Зато все регулирующие транзисторы можно поставить на один теплоотвод, не изолируя их.

Другие схемы не только по этой теме будут постепенно накапливаться в отдельном разделе; назовем его «каталог схем».

Параметрический регулятор напряжения Электроника, Микроэлектроника …

Параметрический регулятор напряжения

Во многих радиоэлектронных устройствах, где используются вторичные источники питания, требования по поддержанию напряжения или тока на определенном постоянном уровне являются требуется, независимо от возможных изменений входного напряжения и выходного тока. Для этого используются стабилизаторы напряжения или тока. В данном учебно-методическом пособии рассматривается параметрический стабилизатор напряжения на полупроводниковом стабилитроне.Параметрические стабилизаторы имеют простую конструкцию и высокую надежность, но обладают низким КПД.
Схема параметрического регулятора напряжения рис. 4 состоит из балластного резистора Rbal (для ограничения тока через стабилитрон) и включенного параллельно нагрузке стабилитрона, выполняющего основную функцию стабилизации.


Рис. 4 Параметрический параметрический регулятор напряжения
Основные соотношения токов и напряжений в стабилизаторе определяются первым и вторым законами Кирхгофа:

Принцип действия параметрического стабилизатора

Принцип работы параметрического стабилизатора постоянного напряжения удобно пояснить на рис.5, на котором показана вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона и «инвертированная» ВАХ балластного резистора. Работа регулятора напряжения следующая. При изменении напряжения на входе стабилизатора U происходит соответствующее изменение тока I, а следовательно, и токи стабилитрона и нагрузки. Однако при изменении тока стабилитрона напряжение на нем изменится на очень небольшую величину в соответствии с вольт-амперной характеристикой стабилитрона (рис.5), т.е. практически без изменений. Согласно второму закону Кирхгофа, при изменении входного напряжения падение напряжения на балластном сопротивлении изменяется пропорционально току, равному приращению входного напряжения. Другими словами, все приращение входного напряжения падает на балластном сопротивлении, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке практически не меняется. Запишем вышесказанное математически:

U ± ∆U = (Ist + In ± ∆Ist) • Rbal + Un

Принимая, U = const и Rn = const, получаем In = const, а условие сохранения рабочего точка стабилитрона на участке АВ вольт-амперной характеристики (рис.5) определяется по формуле:
± ∆U = ± ∆IstRbal


Рис. 5. Пояснение принципа действия регулятора напряжения

Отсюда следует, что нормальная работа обеспечивается соответствующим выбором величины балластного сопротивления. Тогда при изменении напряжения на входе стабилизатора нормальные пределы стабилизации выходного напряжения Un не нарушаются.
Когда напряжение стабилизируется путем принятия, In = var и Rn = var и U = const, токи перераспределяются на входе стабилизатора между нагрузкой и стабилитроном при сохранении того же напряжения на стабилитроне и падения напряжения на балластное сопротивление согласно уравнению:

U = I • Rbal + Un = ((In ± ∆In) + (Iast ± ∆Ist)) • Rbal + Un

Для нормальной работы стабилизатора с переменными нагрузками, изменение тока не должно приводить к выходу тока стабилитрона за пределы его максимального и минимально допустимых значений.
При условии, что U = const и Rh = const, расчет стабилизатора сводится к выбору стабилитрона и выбора Rbal, тогда из системы уравнений (1) получаем формулу для расчета Rbal:

Сопротивление резистор должен быть таким, чтобы ток стабилитрона был не менее Ist min, т. е. не выходил за пределы рабочей области AB (рис.5) вольт-амперной характеристики стабилитрона.
Балластное сопротивление определяет основные потери стабилизатора, поэтому параметрические стабилизаторы используются только в маломощных схемах.Стабилитрон
выбирается параметрами из справочника:
1. Ist max — максимально допустимый ток стабилитрона;
2. Усть — стабилизация напряжения;
3. Ist min — минимальный ток стабилитрона.

Основные параметры стабилизатора:

1. Коэффициент стабилизации равен отношению приращений входного и выходного напряжения. Коэффициент стабилизации характеризует качество стабилизатора.

2.Выходной импеданс стабилизатора
Rout = Rdiff
Чтобы найти Kst и Rout, рассматривается схема замены стабилизатора для приращений, показанная на рисунке 6. Нелинейный элемент действует на участке стабилизации, где его сопротивление переменному току Rdif является параметром стабилизатора.


Рис. 6 Эквивалентная схема параметрического регулятора напряжения
Дифференциальное сопротивление Rdif определяется из уравнения:

Для эквивалентной схемы получаем коэффициент стабилизации с учетом того, что Rn >> Rdif и Rbal >> Rdif:

Коэффициент стабилизации параметрического регулятора напряжения Кст = 5 ÷ 30
Для увеличения стабилизированного напряжения используется последовательное включение стабилитронов.
Параллельное включение стабилитронов не допускается. Для увеличения коэффициента стабилизации можно каскадировать несколько параметрических регуляторов напряжения.

Типы регуляторов напряжения и принцип работы | Статья

.

СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность


Как работает регулятор напряжения?

Стабилизатор напряжения — это схема, которая создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.

Регуляторы напряжения (VR) поддерживают напряжение источника питания в диапазоне, совместимом с другими электрическими компонентами. Хотя регуляторы напряжения чаще всего используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, некоторые из них также могут выполнять преобразование мощности переменного / переменного или переменного / постоянного тока. В этой статье речь пойдет о регуляторах постоянного / постоянного напряжения.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Оба типа регулируют напряжение в системе, но линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД.В высокоэффективных импульсных регуляторах большая часть входной мощности передается на выход без рассеивания.

Линейные регуляторы

В линейном стабилизаторе напряжения используется устройство активного прохода (например, BJT или MOSFET), которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Для того, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейный регулятор регулирует сопротивление устройства прохода путем сравнения внутреннего опорного напряжения для дискретизированного выходного напряжения, а затем вождения ошибки к нулю.

Линейные регуляторы — это понижающие преобразователи, поэтому по определению выходное напряжение всегда ниже входного. Однако у этих регуляторов есть несколько преимуществ: они, как правило, просты в конструкции, надежны, экономичны и предлагают низкий уровень шума, а также низкие пульсации выходного напряжения.

Линейные регуляторы, такие как MP2018, требуют только входной и выходной конденсатор для работы (см. Рисунок 1) . Их простота и надежность делают их интуитивно понятными и простыми устройствами для инженеров, а зачастую и очень рентабельными.

Рисунок 1: Линейный регулятор MP2018

Импульсные регуляторы

Схема импульсного регулятора обычно более сложна в разработке, чем линейный регулятор, и требует выбора значений внешних компонентов, настройки контуров управления для обеспечения стабильности и тщательного проектирования компоновки.

Импульсные регуляторы

могут быть понижающими преобразователями, повышающими преобразователями или их комбинацией, что делает их более универсальными, чем линейный регулятор.

Преимущества импульсных регуляторов заключаются в том, что они высокоэффективны, имеют лучшие тепловые характеристики и могут поддерживать более высокие токи и более широкие приложения VIN / VOUT.Они могут достичь эффективности более 95% в зависимости от требований приложения. В отличие от линейных регуляторов, для импульсной системы питания могут потребоваться дополнительные внешние компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы, полевые транзисторы или резисторы обратной связи. HF920 является примером импульсного стабилизатора, который обеспечивает высокую надежность и эффективное регулирование мощности (см. Рисунок 2) .

Рисунок 2: Импульсный регулятор HF920

Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными, поскольку в определенных случаях использования они рассеивают большое количество энергии. Падение напряжения линейного регулятора сравнимо с падением напряжения на резисторе. Например, при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В между клеммами возникает падение 2 В, а эффективность ограничивается 3 В / 5 В (60%). Это означает, что линейные регуляторы лучше всего подходят для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT.

Важно учитывать расчетную рассеиваемую мощность линейного регулятора в приложении, поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к значительному рассеиванию мощности, что может привести к перегреву и повреждению компонентов.

Еще одним ограничением линейных регуляторов напряжения является то, что они способны только к понижающему (понижающему) преобразованию, в отличие от импульсных регуляторов, которые также предлагают повышающее (повышающее) и понижающее-повышающее преобразование.

Импульсные регуляторы

очень эффективны, но некоторые недостатки включают то, что они, как правило, менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложны и могут создавать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны тщательно. Шум может быть очень важным для конкретного приложения, поскольку шум может повлиять на работу и производительность схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.

Топологии импульсного регулятора

: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

Существуют различные топологии линейных и импульсных регуляторов. Линейные регуляторы часто используют топологию с малым падением напряжения (LDO). Для импульсных регуляторов существует три распространенных топологии: понижающие преобразователи, повышающие преобразователи и повышающие-понижающие преобразователи. Каждая топология описана ниже:

Регуляторы LDO

Одной из популярных топологий линейных регуляторов является стабилизатор с малым падением напряжения (LDO).Линейные регуляторы обычно требуют, чтобы входное напряжение было как минимум на 2 В выше выходного напряжения. Тем не менее, стабилизатор LDO разработан для работы с очень небольшой разницей напряжения между входными и выходными клеммами, иногда до 100 мВ.

Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие преобразователи

(также называемые понижающими преобразователями) принимают большее входное напряжение и производят более низкое выходное напряжение. И наоборот, повышающие преобразователи (также называемые повышающими преобразователями) принимают более низкое входное напряжение и производят более высокое выходное напряжение.

Пониженно-повышающие преобразователи

Понижающий-повышающий преобразователь — это одноступенчатый преобразователь, который сочетает в себе функции понижающего и повышающего преобразователя для регулирования выхода в широком диапазоне входных напряжений, которые могут быть больше или меньше выходного напряжения.

Управление регулятором напряжения

Четыре основные компоненты линейного регулятора являются проход транзистора, усилитель ошибки, опорное напряжение, и сетевой резистор обратной связи. Один из входов усилителя ошибки установлен двумя резисторами (R1 и R2) для контроля процентного значения выходного напряжения. Другой входом является ссылкой стабильного напряжения (VREF). Если дискретизированное выходное напряжение изменяется относительно VREF, усилитель ошибки изменяет сопротивление проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Для работы линейных регуляторов

обычно требуется только внешний входной и выходной конденсатор, что упрощает их внедрение.

С другой стороны, импульсный стабилизатор требует большего количества компонентов для создания цепи. Силовой каскад переключается между VIN и землей для создания пакетов заряда для доставки на выход.Подобно линейному регулятору, есть операционный усилитель, который производит выборку выходного постоянного напряжения из цепи обратной связи и сравнивает его с внутренним опорным напряжением. Затем сигнал ошибки усиливается, компенсируется и фильтруется. Этот сигнал используется для модуляции рабочего цикла ШИМ, чтобы вернуть выход в режим регулирования. Например, если ток нагрузки быстро увеличивается и вызывает падение выходного напряжения, контур управления увеличивает рабочий цикл ШИМ, чтобы обеспечить больший заряд нагрузки и вернуть шину в режим регулирования.

Применение линейного регулятора и импульсного регулятора

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые чувствительны к затратам, чувствительны к шуму, слаботочны или ограничены в пространстве. Некоторые примеры включают бытовую электронику, такую ​​как наушники, носимые устройства и устройства Интернета вещей (IoT). Например, в таких приложениях, как слуховой аппарат, можно использовать линейный регулятор, поскольку в них нет переключающего элемента, который мог бы создавать нежелательный шум и влиять на работу устройства.

Более того, если проектировщики в основном заинтересованы в создании недорогого приложения, им не нужно так беспокоиться о рассеивании мощности, и они могут полагаться на линейный регулятор.

Импульсные регуляторы полезны для более общих приложений и особенно полезны в приложениях, требующих эффективности и производительности, таких как потребительские, промышленные, корпоративные и автомобильные приложения (см. Рисунок 3) . Например, если приложение требует большого понижающего решения, лучше подходит импульсный стабилизатор, так как линейный регулятор может создавать большое рассеивание мощности, которое может повредить другие электрические компоненты.

Рисунок 3: Понижающий регулятор MPQ4430-AEC1

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

Некоторые из основных параметров, которые следует учитывать при использовании регулятора напряжения, — это входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток. Эти параметры используются для определения того, какая топология VR совместима с ИС пользователя.

Другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи, могут иметь значение в зависимости от приложения.

Ток покоя важен, когда приоритетом является эффективность в режимах малой нагрузки или ожидания. Если рассматривать частоту коммутации как параметр, максимальное увеличение частоты коммутации приводит к меньшим системным решениям.

Кроме того, термическое сопротивление имеет решающее значение для отвода тепла от устройства и его рассеивания по системе. Если контроллер включает в себя внутренний полевой МОП-транзистор, то все потери (проводящие и динамические) рассеиваются в корпусе и должны учитываться при расчете максимальной температуры ИС.

Напряжение обратной связи — еще один важный параметр, который необходимо изучить, поскольку он определяет минимальное выходное напряжение, которое может поддерживать регулятор напряжения. Это стандарт, чтобы посмотреть на опорное напряжение параметров. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, точность которого влияет на точность регулирования выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Чтобы выбрать подходящий регулятор напряжения, разработчик должен сначала понять их ключевые параметры, такие как V IN , V OUT , I OUT , системные приоритеты (например, V IN , V OUT , I OUT ). грамм. эффективность, производительность, стоимость), а также любые дополнительные ключевые функции, такие как индикация хорошего энергопотребления (PG) или включение управления.

После того, как разработчик определил эти требования, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее желаемым требованиям. Таблица параметрического поиска — ценный инструмент для дизайнеров, поскольку она предлагает различные функции и пакеты, доступные для соответствия требуемым параметрам для вашего приложения.

Каждое устройство MPS поставляется с таблицей данных, в которой подробно описано, какие внешние компоненты необходимы и как рассчитать их значения для достижения эффективной, стабильной и высокопроизводительной конструкции.Таблицу данных можно использовать для расчета таких значений компонентов, как выходная емкость, выходная индуктивность, сопротивление обратной связи и другие ключевые компоненты системы. Кроме того, вы можете использовать инструменты моделирования, такие как программное обеспечение DC / DC Designer или MPSmart, обращаться к примечаниям по применению или обращаться с вопросами в местный FAE.

MPS предлагает множество эффективных, компактных линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, включая семейство HF500-x, семейство MP171x, MP20056, MP28310, MPQ4572-AEC1 и MPQ2013-AEC1.

Список литературы

Глоссарий по электронике

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Просмотреть все сообщения на форуме

Пять вещей, которые вы должны знать о линейном письме

Аннотация: Хотя линейные регуляторы (LDO) кажутся относительно простыми, возникает много ситуаций, в которых LDO работают вопреки вашим ожиданиям.В этой заметке по применению рассматриваются пять из этих ситуаций, включая запуск, ток покоя при отключении, переходные характеристики нагрузки, PSRR и шум, а также средства защиты входа. Понимание этих ситуаций улучшит процессы выбора продуктов и отладки.

Введение

Если сегодня вы ищете линейный регулятор, это просто перемещаться по, казалось бы, безграничным предложениям с помощью параметрических инструменты поиска и сузьте свой выбор до нескольких подходящих кандидатов.Что выходное напряжение мне нужно? Какой ток нагрузки? Выдерживает входное напряжение? Как близко к выпадению регулятора будет работать? Какая максимальная рабочая мощность Напряжение? А как насчет упаковки и размеров внешних компонентов? Далее идет тонкая настройка. Что делать, если нагрузка чувствительна к колебаниям напряжения питания? Ты можешь нужен очень низкий выходной шум и высокий PSRR. Может быть, ваш дизайн работает от батареи устройство с постоянным питанием. В этом случае вам понадобится регулятор с сверхнизкий ток покоя.

Теперь вы достаточно сузили поле до части, подходящие для вашего приложения.Но вы еще не закончили. Там пять вещей, которые нужно учесть, прежде чем сделать окончательный выбор.

Как регулирующий орган поступает с запуском?

Ток покоя все еще низкий, если я наткнусь на или рядом, недоучка?

Как насчет переходных характеристик нагрузки с фактическая нагрузка, а не только ситуация, описанная в паспорте?

В моей выходной пульсации LDO преобладает сквозное соединение? от входа из-за низкого PSRR, или из-за шума на выходе LDO?

Как ведет себя деталь, когда я ее выключаю?

Почему эти вопросы так важны? Это не так. . . пока не будет проблема. Затем некоторые проблемы с функциональностью просто превратили вашу новую любимую деталь в самую любопытную часть. Вы, вероятно, чувствуете себя немного преданным или, по крайней мере, недостаточно информированным. И вам нужно потратить дополнительное время на устранение неполадок и, возможно, на переделку вашей платы.

Это примечание по применению проливает свет на эти пять LDO Особенности. Надеюсь, эта информация будет полезна при следующем выборе и разработка линейного регулятора.

# 1: Запуск

Большинство регуляторов имеют вход разрешения для управления включения регулятора и для экономии энергии при отключении выхода.Регуляторы с входами включения, как правило, также есть функция плавного пуска. Мягкий пуск предотвращает регулятор от перегрузки входа при включении выхода. Мягкий старт обычно реализуется одним из двух способов.

Текущий плавный пуск

Первый метод — текущий плавный пуск. Большинство регулирующих органов имеют текущий лимит; текущий плавный пуск работает путем увеличения или увеличения этого текущий предел. Текущий плавный пуск приводит к медленному нарастанию выходного напряжения, так как выходная емкость заряжается чем-то намного меньшим, чем максимальная ток нагрузки.Преимущество текущего плавного пуска заключается в том, что вход регулятора ток следует последовательному возрастанию, без переноса запуска переходные процессы тока нагрузки на вход.

Когда схема нагрузки включена, вы можете заметить точку где линейное изменение выходного напряжения резко меняет направление. Это происходит потому, что цепь нагрузки включается и пытается работать от регулятора с ограниченный выходной ток. Если ток нагрузки превышает плавный пуск ток, нагрузка втягивается в пониженное напряжение, что приводит к нежелательному сбросу.Этот цикл продолжается, пока ток нагрузки меняется. включить и выключить. В конце концов предел тока плавного пуска становится достаточно высоким, чтобы поддерживать нагрузку, схема сброса срабатывает в последний раз, а нагрузка схемотехника просыпается с похмелья.

Напряжение плавного пуска

Второй метод плавного пуска заключается в увеличении регулирования. Напряжение. Увеличение регулируемого напряжения вызывает монотонный наклон на выходе. напряжение, отсутствие каких-либо переходных процессов напряжения при включении нижестоящих цепей.Этот также должен предотвратить загрузку от многократных посещений в состояние сброса, поскольку выходное напряжение пересекает только пониженное напряжение нагрузки порог один раз.

Определяется пусковой ток при плавном пуске по напряжению. выходной емкостью и скоростью нарастания выходного напряжения, а также ток, потребляемый нагрузкой. Обычно скорость нарастания выходного напряжения устанавливается равной уровень, который создает пусковой ток примерно от 1% до 10% от максимального номинальный выходной ток при использовании рекомендованного минимального выходного конденсатора.Параметр пусковой ток до менее 10% от максимального тока нагрузки оставляет место для дополнительный ток от нагрузки и любая дополнительная выходная емкость. Обратной стороной является что входной ток зависит от нагрузки и напрямую не контролируется. В Преимущество состоит в том, что вы избегаете многократных сбросов.

На рисунке 1 показано сравнение текущего плавного пуска. и поведение при плавном пуске по напряжению.

Рисунок 1. Характеристики текущего плавного пуска и напряжения мягкий старт.
# 2: Падение тока питания

Если ваша схема питается от батареи, регулятор питания ток может быть важным.Схема нагрузки может работать кратковременно, а затем оставаться в режиме ожидания в течение длительного времени для экономии энергии. В этом случае Срок службы батареи может в значительной степени зависеть от источника питания в состоянии покоя. ток регулятора и нагрузки. В таком случае вы, скорее всего, выберете линейный регулятор с минимально возможным током покоя.

А теперь представьте, что ваша батарея разрядилась до предела. где ваше напряжение ввода-вывода становится небольшим. При запуске линейного регулятор в отключенном состоянии, даже если ток нагрузки может быть очень небольшим, Регулятор заставляет выходной полевой транзистор сильно включаться, чтобы минимизировать вход-выход падение напряжения. Проблема здесь в том, что при резком отключении выходного полевого транзистора может потреблять большой ток в схеме управления затвором (, рис. 2, ). Этот превращает ваш «ждущий режим» в «быструю разрядку батареи». Режим.»

Рис. 2. Повышенный ток покоя при отключении, вызванный M G сопротивление драйвера.

Даже на лучших моделях это не редкость для ток покоя увеличивается при отключении. Увеличение отсева ток питания в 2 раза не редкость, а некоторые конструкции имеют увеличение в 10 или более раз. более.Иногда ток отключения питания указан в таблице ЕС или в типовой кривая рабочих характеристик тока покоя в зависимости от входного напряжения. Чаще, тем не менее, информация о высоком значении тока выпадения питания не включена в таблицу данных.

Если ток покоя при отключении важен в вашем приложения, найдите LDO с таблицей данных, которая предоставляет эту информацию, или измерьте его сами, чтобы убедиться, что производительность соответствует вашему ожидания.

# 3: Переходные характеристики нагрузки

Большинство регуляторов имеют некоторую способность удерживать выход в режиме регулирования. при быстром изменении нагрузки.При изменении нагрузки выходной сигнал затвора на полевом транзисторе нужно изменить. Время, необходимое для того, чтобы привод ворот вышел на новый уровень. обычно определяет выходное кратковременное недостижение или перерегулирование.

Обычно быстрый переход к полной нагрузке приводит к кратковременное снижение выходного сигнала в худшем случае. Прежде чем сравнивать регуляторы, всегда проверьте пусковой ток нагрузки до применения переходного процесса. Начиная с 10% полной нагрузки дает гораздо лучшие результаты, чем запуск с 1%, поскольку выходное напряжение затвора полевого транзистора начинается намного ближе к его окончательному значению при предварительном смещении 10% нагрузки vs.нагрузка 1%. Гораздо больше трудно добиться хороших переходных характеристик нагрузки, когда нагрузка переход от холостого хода к полной нагрузке.

Вы можете подумать, что поддержание минимальной нагрузки на вашем выход регулятора предотвращает большие переходные процессы при нагрузке. Это, безусловно, должно помочь, но не всегда решение. Когда регулятор восстанавливается после скачка нагрузки от полной нагрузки до легкой часто наблюдается выброс мощности. В то время как регулятор восстанавливается после этого перерегулирования, он находится в наиболее уязвимом состояние — ситуация, когда выходной полевой транзистор полностью отключен.В этом состоянии, если сразу применяется другой шаг нагрузки, на выходе отображается недолет, который намного хуже, чем первый.

Если у вас возникли ситуации, когда быстрое включение и выключение нагрузки могут возникать импульсы, рекомендуется проверить характеристики переходной нагрузки каждый регулятор в одинаковых условиях. Рисунок 3 показывает переходную нагрузку деградация при двухимпульсных нагрузках.

Рисунок 3. Переходная нагрузка снижение производительности при двухимпульсных нагрузках.

# 4: Шум vs.Источник питания Коэффициент отклонения (PSRR)

Большинство регуляторов, рассчитанных на низкий выходной шум, также имеют отличный PSRR по понятным причинам. Нагрузка чувствительна к питанию. рябь вне зависимости от причины.

При работе от импульсного регулятора PSRR может быть больше проблема, чем выходной шум. Возьмем случай линейного регулятора с понижающий регулятор на входе и шумочувствительная нагрузка на выходе. Если пульсация от понижения составляет 50 мВ P-P при 100 кГц, и при этом 100 кГц линейный регулятор имеет 60 дБ PSRR, есть 50 мВ P-P пульсации на выходе, что, возможно, эквивалентно примерно 15 мВ RMS на выходе шум.Возможно, общий выходной шум того же линейного регулятора равен менее 5 мВ RMS в полосе частот от 10 Гц до 100 кГц, но из-за PSRR и входной пульсации выход характеристики пульсации не лучше, чем у регулятора с 3-кратным уровнем шума, как показано на Рисунок 4 .

Рисунок 4. Выходной шум деградация преобладает PSRR.

Для более высоких выходных напряжений выходной шум линейного регулятор может стать доминирующим в производительности PSRR.Это потому, что Шум входа обратной связи усиливается делителем обратной связи. Возьми случай линейного регулятора, используемого для преобразования зашумленного выходного сигнала повышающего преобразователя От 17 В до тихого источника питания 16 В с напряжением менее 100 мВ ряби. С PSRR 60 дБ на частоте переключения, 50 мВ P-P пульсации повышающего преобразователя будут ослаблены до 50 мВ P-P или 15 мВ RMS на выход. При кажущемся тихом 5 мВ RMS ссылки и входной усилитель обратной связи, вы можете подумать, входной шум обратной связи не будет проблемой.Но если вход обратной связи регулируется до 1,25 В и Строка обратной связи резистора устанавливает выход на 16 В, шум на выходе увеличивается до 5 мВ RMS x (16 В / 1,25 В), или 64 мВ RMS , и составляет вероятно, доминирующий источник шума. Рисунок 5 показывает выходной шум. деградация из-за высокого выходного напряжения.

При поиске линейного регулятора обычно оба выходных шум и PSRR необходимо учитывать при питании чувствительной к шуму нагрузки.

Рис. 5. Ухудшение выходного шума из-за высокого выходного напряжения.

# 5: Защита входа

Для линейных регуляторов часто используется внутренний диод. выходные полевые транзисторы. Этот диод предотвращает превышение выходного напряжения более чем на 0,7 В Вход. В большинстве случаев этот диод не мешает, но есть два случаи, когда это может стать проблемой.

Защита от обратного напряжения

Бывают ситуации, когда можно ввести напряжение подается с неправильной полярностью. Представьте батарею на 9 В с ее два металлических контакта, сидящих рядом.Хотя разъем может предотвратить постоянное обратное подключение к АКБ, может быть несколько секунд или больше обратного напряжения по мере того, как пользователь заменяет батарею.

Защита от обратного напряжения позволяет входному контакту быть ниже заземляющий контакт, не потребляя значительного тока. Для этого Основной диод выходного полевого транзистора необходимо отключить последовательным переключателем. Наиболее регуляторы включают диоды, которые предотвращают попадание любого штыря под землю для защиты штифт от электростатического разряда или ESD.Эти диоды тоже нужно убрать. и заменен другим устройством защиты для обеспечения защиты от обратного напряжения. См. рисунок 6 .

Пример устройства с защитой от обратного напряжения: MAX1725 , который позволяет его входу быть 12 В под землей без значительного потребления Текущий.

Рисунок 6. Защита от обратного напряжения.

Защита от обратного тока

Защита от обратного тока в линейных регуляторах часто бывает перепутал с защитой от обратного напряжения.Хотя эффект похож на блокировать обратную проводимость тока в корпусном диоде выходного полевого транзистора, механизм управления совсем другой. Рисунок 7 показывает, как обратный ток охрана работает.

Представьте себе случай, когда сильно емкостная нагрузка, например аудиосхема с множеством развязывающих конденсаторов с распределенным питанием, запитанная от линейного регулятора. Предположим также, что этот линейный регулятор запитан. от сильноточного понижающего преобразователя, а в выключенном состоянии преобразователь закорачивает свой выход на массу.Было бы неудивительно обнаружить, что во время первого отключения линейный регулятор выходит из строя, так как сеть нагрузочных конденсаторов одновременно разряжается через корпусный диод линейного регулятора.

Линейные регуляторы с защитой от обратного тока избегают этого проблема с отключением основного диода, когда входное напряжение падает ниже выходное напряжение. Если выход был ранее в режиме регулирования, выходной FET будет включен, и перед срабатыванием будет протекать небольшой обратный ток. схема защиты.Обратите внимание, что защита от обратного тока просто устраняет ток от выхода к входу, но не пытается блокировать ток, когда входное напряжение на выводе опускается ниже уровня земли, как в случае обратного напряжения защита. Примером устройства с защитой от обратного тока является MAX8902, который блокирует обратный ток. ток от нагрузочных конденсаторов при замыкании входа на массу.

Рисунок 7. Обратный ток защита.

Заключение

Характеристики линейного регулятора, которые мы только что обсудили, могут быть некоторые из наиболее важных для вашего приложения.Они также вряд ли будут найдено в параметрическом поиске. Не всегда легко определить, какой набор функций, которые есть у каждого линейного регулятора, но знание потенциальных проблем дает Вы получите преимущество, необходимое при поиске подходящей детали.

Таблица выбора понижающих регуляторов высокого входного напряжения | Параметрический поиск

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной активности. Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг.Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить Принять и продолжить

Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

Строго необходимые файлы cookie:
Это файлы cookie, которые необходимы для работы analog.com или определенных предлагаемых функций.Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.
Аналитические / рабочие файлы cookie:
Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.
Функциональные файлы cookie:
Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.
Целевые / профилирующие файлы cookie:
Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. С этой целью мы также можем передавать эту информацию третьим лицам.
Файлы cookie снижения

Надежное управление автоматическим регулятором напряжения (АРН) с реальными структурированными параметрическими неопределенностями на основе H∞ и μ-анализа

Основные моменты

Предложение структуры P-D-K системы АРН с реальными структурированными неопределенностями.

Разработка надежного контроллера H∞ с минимальной фазой SISO (заказ 6) для системы AVR.

Представляем пошаговый подход к разработке надежного контроллера H∞ AVR.

Abstract

В рамках этой работы был представлен новый контроллер с точки зрения H бесконечности (H∞) и структурированного разложения по сингулярным значениям, чтобы обеспечить надежную работу системы автоматического регулятора напряжения (AVR). погрешности в приводе, возбудителе и генераторе были приняты для линейных передаточных функций системы АРН.Каждый неопределенный параметр варьируется от минимального до максимального значения из-за изменений нагрузки в течение определенного периода времени и эффектов старения в течение срока службы. Эффективность представленной конструкции объясняется двумя основными причинами. Первый — это одновременный учет выходных возмущений, шумов датчиков и неопределенностей системы в подходе к проектированию контроллера. Второй — неконсервативное моделирование всех шести структурированных параметров в требуемой конфигурации μ-синтеза P − Δ − K. С помощью субоптимального метода проектирования управления H∞ и теоремы μ-анализа получается контроллер с одним входом и одним выходом (SISO), содержащий замкнутую систему с μ <1.Превосходство предлагаемого контроллера выражается в сравнении его производительности с некоторыми другими оптимизированными ПИД-регуляторами, ПИД-регуляторами дробного порядка (FOPID), нечеткими + ПИД-регуляторами и нечеткими логическими контроллерами типа 2 с помощью алгоритмов эвристической оптимизации. Результаты моделирования показывают, что предоставленный надежный контроллер для системы AVR имеет лучшую производительность, чем другие оптимизированные и нечеткие контроллеры в широком диапазоне неопределенностей. Кроме того, лучшее поведение предполагаемого надежного контроллера было показано в двух тестах: одна машина, подключенная к сети 230 кВ, и двухзонная тестовая система с четырьмя машинами.

Ключевые слова

AVR

Автоматический регулятор напряжения

Надежное управление

H infinity

μ-анализ

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть полный текст

© 2020 ISA. Опубликовано Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Ю. Я. Бревде, “Анализ действия параметрического регулятора постоянного напряжения импульсного тока”, Автомат. и Телемех., 1968, вып. 5, 170–173












Автомат. и телемех., 1968, вып. 5, стр. 170–173 (Mi at10573)

Банкноты

Анализ действия параметрического регулятора постоянного напряжения импульсного тока

Ю. Я. Бревде

Ростов-на-Дону

Аннотация: В статье дан анализ действия параметрического регулятора постоянного напряжения с кремниевым стабилизатором, питаемого выпрямленным синусоидальным напряжением и нагруженного по активному сопротивлению.Заключение содержит описание методики расчета параметров системы.

Полный текст: PDF-файл (641 kB)
УДК: 621.316.722.1.024.2

Поступила: 11.04.1966

Образец цитирования: Ю. Я. Бревде, “Анализ действия параметрического регулятора постоянного напряжения импульсного тока”, Автомат. и телемех., 1968, вып. 5, 170–173

Цитирование в формате AMSBIB

\ RBibitem {1}
\ by Ю.Я. Brevde
\ paper Анализ действия параметрического стабилизатора постоянного напряжения импульсного тока
\ jour Автомат. и Телемех.
\ год 1968
\ выпуск 5
\ pages 170--173
\ mathnet {http://mi.mathnet.ru/at10573}

Варианты соединения:

  • http://mi.mathnet.ru/rus/at10573
  • http://mi.mathnet.ru/rus/at/y1968/i5/p170

    Цитирующие статьи в Google Scholar: Русские цитаты, Цитаты на английском языке
    Статьи по теме в Google Scholar: Русские статьи, Английские статьи

  • Количество просмотров:
    Эта страница: 69
    Полный текст: 31

    Параметризованный линейный регулятор

    Параметризованный линейный регулятор моделирует линейный регулятор с регулируемый максимальный выходной ток и ток короткого замыкания.Модель реализована в виде двухсегментной кусочно-линейной устройство, в котором первый сегмент увеличивает выходное напряжение в соответствии с входным напряжением. а второй сегмент имеет наклон около 0 для моделирования выходного напряжения в регулирование.

    Модель Имя: Линейный регулятор с линией и Регулировка нагрузки и включение / выключение
    Симулятор: Это устройство совместимо с симулятором SIMPLIS
    Селектор деталей Расположение меню:
    Символ Библиотека: simpleis_analog_functions.sxslb
    Модель Файл: simpleis_analog_functions.lb
    Символ Имя: SIMPLIS_LINEAR_REG
    Подсхема Имя: SIMPLIS_LINEAR_REG_BB
    Символ:
    Несколько Выборы: Можно выбрать несколько устройств и редактировали одновременно.

    Совместимость с предыдущими версиями

    Эта модель и символ были введены в версии 8.2; однако модель и поддержка файлы идентичны параметризованным Опорное напряжение.

    Для версии Параметризованного опорного напряжения Editable с версиями до версия 7.20, см. запись в селекторе запчастей:

    Редактирование параметризованного линейного регулятора

    Для настройки линейный регулятор, выполните следующие действия:

    1. Дважды щелкните символ на схеме, чтобы открыть диалоговое окно редактирования.
    2. Измените характеристики и параметры ввода / вывода.
    Табличка с параметрами Квартир Описание
    Vi1 В Первый ввод точка напряжения, определяющая характеристику отклика.
    Vi2 В Вторая точка входного напряжения, определяющая характеристика отклика.
    Vi3 В Третья точка входного напряжения, определяющая характеристика отклика.
    VR1 В Первая точка выходного напряжения, определяющая отклик характеристика.
    VR2 В Вторая точка выходного напряжения, определяющая характеристика отклика.
    VR3 В Третья точка выходного напряжения, определяющая характеристика отклика.
    Регулировка смещения выходного напряжения В Смещение постоянного тока для регулируемого выхода Напряжение.
    Макс. Выходной ток A Максимальный выходной ток. Если на выходе ток превышает это значение, выходное напряжение начнет снижаться.
    Выходное сопротивление Ом Выходной импеданс ссылки.
    Ток смещения A Входной ток смещения.
    Короткий выходной ток A Ток, подаваемый ссылкой во время событие короткого замыкания на выходе.
    Постоянная времени с Внутренняя постоянная времени.

    Примеры

    Ниже приведены два примера, демонстрирующие определенные аспекты линейный регулятор.

    Пример 1 — Поведение при запуске

    Испытательная схема, используемая для генерации примеров сигналов в следующем разделе. можно скачать здесь: simpleis_083_linear_reg_ramp_input.sxsch.

    Пример 1 — Формы сигналов

    Формы сигналов, показанные ниже, относятся к испытательной схеме с линейно увеличивающееся входное напряжение.Ниже приводится краткое описание поведения с диалоговым окном. ниже используется для справки:

    • При t = 0 мкс входное напряжение (Vi) начинается с 0 В и начинает увеличить до конечного напряжения 8 В.
    • При t = 25 мкс входное напряжение достигнет 200 мВ (Vi1 выше). Это будет соответствовать выходному напряжению 1 мВ (Vr1 выше).
    • При t = 700 мкс входное напряжение достигнет 5.6В (Vi2 выше). Это будет соответствовать выходному напряжению 5 В (Vr2 выше). На это точка, регулятор находится в точке регулирования.
    • При t> 700 мкс выходное напряжение останется ~ 5 В и будет расти линейно в зависимости от Vi3 и Vr3. В типичном приложении ввод диапазон напряжения от Vi2 до Vi3 — это когда выход находится в режиме регулирования.

    График X-Y ниже помогает визуализировать взаимосвязь между входным напряжением (Vi) и выходным напряжением (Vr).Ось X показывает ввод Напряжение и ось Y показывают регулируемое выходное напряжение. Без нагрузки точки перегиба должны точно соответствовать точкам Vi и Vo, определенным в диалоговом окне.

    Пример 2 — Наклонная нагрузка

    тестовая схема, используемая для генерации примеров сигналов в следующем разделе, может быть скачал здесь: simpleis_083_linear_reg_ramp_load.sxsch.

    Пример 2 — Формы сигналов

    Формы сигналов, показанные ниже, относятся к испытательной цепи с линейным нарастанием ток нагрузки.Ниже приводится краткое описание поведения с диалоговым окном ниже. используется для справки:

    • При t = 0 мкс ток нагрузки начинается с 10 мА.
    • При t = 250 мкс ток нагрузки начинает нарастать и продолжает расти. окончательное значение 25 мА.
    • При t = ~ 580 мкс ток нагрузки достигает макс. Выход Текущее значение 20 мА.
    • При t> 580 мкс регулируемое выходное напряжение будет начинают уменьшаться по мере увеличения тока нагрузки.
    • При t = 750 мкс ток нагрузки достигнет выходного значения. Значение тока короткого замыкания 25 мА. В этот момент выходное напряжение будет ~ 0В.

    График X-Y ниже помогает визуализировать взаимосвязь между регулируемым выходным напряжением и выходным током.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *