Побудова двополярної стабілізатора напруги на оу, авторська платформа

Побудова двополярної стабілізатора напруги НА ОУ

Операційні підсилювачі (ОУ) знаходять все більш широке застосування в самих різних вузлах радіоаматорського апаратури, в тому числі і в стабілізованих блоках харчування. ОУ дозволяють різко підвищити якісні показники стабілізаторів і їх експлуатаційну надійність. Про використання ОУ в стабілізаторах можна прочитати в журналі «Радіо» (1975, № 12, с. 51, 52 і 1980, № 3, с. 33 - 35), В вміщеній нижче статті описано побудову двополярної стабілізатора на ОУ.

Найпростіше Двуполярность, стабілізатор напруги може бути отриманий з двох однакових однополярних, як показано на рис. 1.

Мал. 1. Схема стабілізатора, побудованого з двох однакових однополярних

Цей Двуполярность стабілізатор може забезпечити по кожному з плечей живлення навантаження струмом до 0,5 А. Коефіцієнт стабілізації при зміні вхідної напруги на ± 10% дорівнює 4000. При зміні опору навантаження від нуля до максимуму вихідна напруга стабілізатора змінюється не більше ніж на 0,001%, т. е. його вихідний опір не перевищує 0,3 МОм. Пульсації вихідної напруги частотою 100 Гц при максимальному струмі навантаження - не більше 1 мВ (подвійне амплітудне значення).

Гідність такого способу побудови двополярного-го стабілізатора очевидно - можливість застосування однотипних елементів для обох плечей. Недолік же полягає в тому, що джерела вхідної змінної напруги в цьому випадку не повинні мати загальної точки, іншими словами необхідні дві ізольовані одна від одної вторинні обмотки на мережевому трансформаторі, два окремих випрямляча і чотирьохпровідну з'єднання стабілізатора з випрямлячами.

Для того щоб скоротити число сполучних проводів до трьох, необхідно регулюючий елемент (транзистори V4, V5) нижнього по Схемі плеча стабілізатора перенести з його плюсового в мінусовій провід (верхній канал залишається без зміни). Зробити це можна, застосувавши транзистори іншої структури: n - р -n для транзистора V4 і р - n - р для V5 (рис. 2, а). Вихідна напруга операційного підсилювача А2 при цьому буде мати негативну полярність щодо спільного проведення. За параметрами цей стабілізатор. практично не відрізняється від описаного вище.

Потужні регулюють транзистори одного, типу в обох плечах двополярної стабілізатора можуть бути застосовані і в тому випадку, якщо за схемою складеного транзистора включити регулюючий елемент верхнього за схемою плеча стабілізатора (рис. 2, в), залишивши в іншому стабілізаторі транзистори різної структури.

Мал. 2. Схема стабілізатора з живленням від одного випрямляча

Мал. 3. Схема стабілізатора з харчуванням ОУ від вихідної напруги

У розглянутих стабілізаторах ОУ харчуються безпосередньо вхідним однополярним напругою, але це можливо толвко в тих випадках, коли вхідна напруга приблизно дорівнює номінальній напрузі живлення ОП. Якщо перше з названих напруг перевищує друге, то живити ОУ можна, наприклад, від найпростіших параметричних стабілізаторів, що обмежують вхідна напруга на необхідному уровне.1 В тому. випадку, коли напруга живлення кожного з плечей стабілізатора виявляється значно менше необхідного для живлення ОП. слід перейти до його харчування Двуполярность напругою. У двополярної стабілізатора це реалізується порівняно просто.

На рис. 3 показана схема стабілізатора, вихідна двополярної напруги якого дорівнює напрузі живлення ОП. що дозволило живити їх безпосередньо з виходу стабілізатора. Транзистори V3 і V8 забезпечують посилення вихідної напруги ОП до необхідного рівня, Діод V4 захищає емітерний перехід транзистора V3 від зворотного напруги, яке може з'являтися на виході ОУ (при його двополярної харчуванні), наприклад, при перехідних процесах. У тому випадку, коли найбільше допустиме зворотна напруга між емітером і базою транзистора перевищує напруга живлення ОУ, застосування такого діода є зайвим. Саме тому в базовій ланцюга транзистора V8 діод відсутня.

Місце включення джерел зразкового напруги (стабилитронов V5 і V9) в порівнянні з розглянутим раніше стабілізатором (див. Рис. 2, а) тут змінено для того. щоб зберегти негативний характер зворотного зв'язку при наявності додаткових підсилювачів на транзисторах V3 і V8. Зворотній зв'язок була б негативною і в тому випадку, якщо кожен з стабилитронов V5 і V9 включити між інвертує входом відповідного ОУ і загальним проводом стабілізатора, але в даному випадку таке включення неприпустимо, так як при цьому буде перевищено граничний синфазное напруга, яке для ОУ К1УТ401Б (нове найменування К.140УД1Б) одно ± 6 В.

При харчуванні ОУ вихідним напругою слід звертати особливу увагу на надійність запуску стабілізатора. В даному випадку такий запуск забезпечується тим. що відразу після подачі вхідної напруги через навантажувальні резистори R2 і R9 протікають базові струми транзисторів V2 і V7 відповідно. Регулюючі елементи плечей стабілізатора при цьому відкриваються, вихідні напруги збільшуються. вводячи пристрій в робочий режим.

Експериментальна перевірка цього стабілізатора дала наступні результати: коефіцієнт стабілізації при зміні вхідної напруги на ± 10% перевищує 10 000, вихідний опір одно 3 МОм.

Всі розглянуті вище двополярного стабілізатори напруги представляють собою поєднання двох об'єк-єднання загальним проводом однополярних стабілізатор рів, вихідні напруги яких встановлюють не-залежно одне від іншого. При такій побудові дво-полярного стабілізатора важко забезпечити рівність напруг його плечей як при налагодженні стабілізатора. так і в умовах його експлуатації. У ряді випадків, наприклад у перетворювачах «код-напруга», до двополярної стабілізатора пред'являються ресьма високі вимоги щодо симетричності його вихідної напруги відносно загального проводу. Виконання таких вимог порівняно просто забезпечується в стабілізаторі, схема якого показана на рйс. 4.

Мал. 4. Схема стабілізатора з симетричним вихідним напругою

Тут, верхнє за схемою плече нічим не відрізняється від верхнього плеча попереднього стабілізатора (див. Рис. 3). Нижня ж плече побудовано інакше. У ньому інвертується вхід ОП з'єднаний із загальним проводом, і, отже, напруга на цьому вході дорівнює нулю. Так як диференціальне вхідна напруга ОУ незначно (частки або одиниці мілівольт), то і напруга на неінвертуючий вході дорівнюватиме нулю. Але цей вхід ОУ підключений до середньої точки дільника напруги R14R15, включеного між крайніми висновками стабілізатора; Завдяки цьому абсолютна величина напруги U вих. н на виході нижнього плеча стабілізатора буде визначатися таким виразом:

де U вих. н - напруга верхнього плеча.

У разі рівного розподілу опорів резисторів R14 і R15 вихідна напруга нижнього плеча автоматично встановлюється рівним напрузі верхнього, і пристрій постійно «стежить» за його значенням. Наприклад, якщо ми за допомогою підлаштування резистора R8 збільшимо напруга U вих. в, це призведе до збільшення напруги на неінвертуючий вхід ОП А2 і, отже, на його виході. При цьому транзистор V8 почне закриватися, і напруга на регулюючому транзисторі V6 зменшиться. Вихідна напруга нижнього плеча збільшиться до такого рівня, при якому напруга на неінвертуючий вході ОП А2 знову стане рівним нулю, т. Е. До знову встановленого рівня UВИX. B.

Таким чином, в розглянутому двополярної стабілізаторі напруга на виході обох плечей уста новлюється одним підлаштування резистором R8, а рівність абсолютних величин позитивного і негативного вихідних напруг при R14 = R15 визначається лише класом точності цих резисторів.

За своїми якісними показниками стабілізатор не відрізняється від попереднього.