Эрл Гейтс - Введение в электронику

Последовательный стабилизатор с обратной связью имеет еще один недостаток — значительное количество компонентов. Эта проблема может быть решена путем использования стабилизатора на интегральной микросхеме.

Современные стабилизаторы на интегральных микросхемах дешевы и просты в применении. Большинство стабилизаторов на интегральных микросхемах имеют только три вывода (вход, выход и земля) и могут быть подсоединены непосредственно к выходу фильтра выпрямителя (рис. 27–26).

Рис. 27–26. Микросхема стабилизатора с тремя выводами.

Стабилизаторы на интегральных микросхемах обеспечивают широкий диапазон выходных напряжений как положительной, так и отрицательной полярности. Если стабилизатора с нужным напряжением нет среди стандартных микросхем, то существуют микросхемы стабилизаторов с регулируемым напряжением.

При выборе микросхемы стабилизатора необходимо знать напряжение и ток нагрузки, а также электрические характеристики нестабилизированного блока питания. Микросхемы стабилизаторов классифицируются по их выходному напряжению. Микросхемы стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением имеют три вывода и обеспечивают только одно выходное напряжение. Существуют микросхемы стабилизаторов напряжения как положительной, так и отрицательной полярности. Двухполярные стабилизаторы напряжения обеспечивают и положительное и отрицательное напряжения. Микросхемы стабилизаторов с регулируемым напряжением существуют как в однополярном, так и в двухполярном вариантах. При использовании любых микросхем стабилизаторов напряжения обращайтесь к данным, предоставляемым производителем.

27-4. Вопросы

1. Каково назначение стабилизатора напряжения в блоке питания?

2. Каковы два основных типа стабилизаторов напряжения?

3. Стабилизаторы напряжения какого типа используются чаще?

4. Нарисуйте схему простого стабилизатора напряжения на стабилитроне и объясните, как она работает.

5. Нарисуйте блок-схему последовательного стабилизатора с обратной связью и объясните, как он работает.

Во всех случаях напряжение постоянного тока ограничено амплитудным значением входного синусоидального напряжения. Когда требуются более высокие постоянные напряжения, используется повышающий трансформатор. Однако более высокие постоянные напряжения могут быть получены и без повышающего трансформатора. Цепи, которые способны создавать высокие постоянные напряжения без помощи трансформатора, называются умножителями напряжения. Умножителями напряжения являются удвоитель напряженияи утроитель напряжения.

На рис. 27–27 изображен однополупериодный удвоитель напряжения. Он создает выходное постоянное напряжение, которое в два раза больше максимального значения входного сигнала.

Рис. 27–27. Однополупериодный удвоитель напряжения.

На рис. 27–28 изображена работа этой цепи в течение отрицательного полупериода входного сигнала. Диод D 1проводит, и ток течет по указанному пути. Конденсатор C 1заряжается до максимального напряжения входного сигнала. Поскольку путь разряда отсутствует, то конденсатор С 1остается заряженным.

Рис. 27–28. Однополупериодный удвоитель напряжения в течение отрицательного полупериода входного сигнала.

На рис. 27–29 изображен положительный полупериод входного сигнала. В этот момент конденсатор C 1заряжен до отрицательного максимального значения. Это запирает диод D 1и открывает диод D 2, что позволяет диоду D 2проводить, заряжая конденсатор С 2. Поскольку конденсатор С 1, заряжен до максимального отрицательного значения, конденсатор С 2заряжается до удвоенного максимального значения входного сигнала.

Рис. 27–29. Однополупериодный удвоитель напряжения в течение положительного полупериода входного сигнала.

Как только синусоида меняет знак с положительного на отрицательный, диод D 2отсекается. Это обусловлено тем, что конденсатор С 2удерживает диод D 2смещенным в обратном направлении. Конденсатор С 2разряжается через нагрузку, удерживая напряжение на нагрузке постоянным. Следовательно, он работает также и в качестве фильтрующего конденсатора.

Конденсатор С 2разряжается только в течение положительного полупериода входного сигнала, обеспечивая частоту пульсаций 60 герц (и название однополупериодного удвоителя напряжения). Напряжение, полученное от однополупериодного удвоителя напряжения трудно фильтруется, так как оно имеет частоту пульсаций 60 герц. Другим недостатком этого удвоителя является то, что конденсатор С 2должен быть рассчитан на напряжение, которое, по крайней мере, вдвое превышает максимальное значение входного сигнала переменного тока.

Двухполупериодный удвоитель напряжения свободен от некоторых недостатков однополупериодного удвоителя напряжения. На рис. 27–30 изображена схема цепи, которая работает как двухполупериодный удвоитель напряжения.

Рис. 27–30. Двухполупериодный удвоитель напряжения.

На рис. 27–31 показано, что в течение положительного полупериода входного сигнала конденсатор C 1заряжается через диод D 1до максимального значения входного сигнала переменного тока.

Рис. 27–31. Однополупериодный удвоитель напряжения в течение положительного полупериода входного сигнала.

На рис. 27–32 показано, что в течение отрицательного полупериода конденсатор С 2заряжается через диод D 2до максимального значения входного сигнала.

Рис. 27–32. Двухполупериодный удвоитель напряжения в течение отрицательного полупериода входного сигнала.

Когда входной сигнал переменного тока меняет знак, конденсаторы C 1и С 2последовательно разряжаются через нагрузку. Поскольку каждый конденсатор заряжен до максимального значения входного сигнала, полное напряжение на нагрузке будет в два раза больше максимального значения входного сигнала.

Конденсаторы C 1и С 2заряжаются до достижения максимумов входного сигнала. Так как оба конденсатора заряжаются в течение обоих полупериодов, то частота пульсаций полученного напряжения будет 120 герц. Конденсаторы C 1и С 2суммируют свое напряжение на нагрузке.

Рис. 27–33 представляет схему утроителя напряжения.

Рис. 27–33. Утроитель напряжения.

На рис. 27–34 показано, как положительный полупериод открывает диод D 1, и он начинает проводить. В результате конденсатор C 1заряжается до максимального значения входного сигнала и создает положительный потенциал на диоде D 2.

Рис. 27–34. Утроитель напряжения в течение первого положительного полупериода входного сигнала.