Электронды құрылғыларды қоректендіру көздері

 

                            

1.9 Сурет – Тізбекті компенсациялы тұрақтандырғыштың құрылымдық сұлбасы

 

Тізбекті  типті компенсациялық тұрақтандырғыштың  құрылымдық сұлбасы кері байланыстарды  ескере отырып, 1.9 суреттегі түрге келеді. СЭ элементінде тұрақтандырғаштың шығыс кедергісінің нақты мәнін ТКК мәні анықтайтын көрсеткішпен салыстыру қажет. Анықталған шығыс кедергінің өзінің берілген кедергісі мәніне ауытқуына тәуелді, СЭ элементінің шығысындағы К күшейткішпен күшейтілген келіспеу сигналы R_упр реттеуші элементке әсер етуі нәтижесінде, ауытқу кішірейіп, шығыс кернеу берілген мәнге жақындайды, яғни тұрақтанады.

Тізбекті  компенсациялы тұрақтандырғыштың  ең бір қарапайым 

 

1.10 Сурет – Тізбекті орынбасу тұрақтандырғыш

 

сұлбасының бірі 1.10 суретінде көрсетілген. Мұнда VT1 транзисторы реттелетін кедергінің қызметін атқарады, оның басқару кірісіне (базасына) сигнал VT2 транзисторынан түседі. VT2 транзисторында эмиттер потенциалы параметрлік тұрақтандырғыш көмегімен тұрақтандырылған (VD1 стабилитроны R1 резисторы мен C1 конденсаторымен бірге), ал базадағы кернеу шығыс кедергінің бөлігі болып табылады. Шығыс кедергісінің нақтыдан ауытқуы VT2 транзисторының базасы мен эмиттері арасындағы кернеуді өзгертеді, ол өз кезегінде транзистордың базалық және коллекторлық токтарының көлемінде көрініс табады. VT2 транзисторының коллекторлық жүктемесі R2 резисторы мен VT1 транзисторы болады. VT2 транзситорындағы коллекторлық токтың өзгеруі VT2 коллекторының потенциалы өзгеруіне әкеледі және сәйкесінше VT1 базасы да өзгереді. VT1базасы потенциалының өзгеруі, өз кезегінде, VT1 коллектор – эмиттер учаскесінің кедергісінің өзгеруіне әкеледі, нәтижесінде, ондағы кедергінің түсуі өзгереді.

Осылайша, VT2 транзисторында эталонды кернеудің ағымдағы шығыс кернеуінің мәнімен салыстыру жүреді, яғни, келіспеу сигналының түзілуі мен оның алдағы күшейткішпен күшейтілуі. R3 потенциометрінің қозғалтқышын өзгерте отырып, белгілі бір шектерде шығыс кедергісінің номиналды мәнін өзгертуге болады. C2 конденсаторы сұлбаның пульсация бойынша жылдам әрекеттілігінің өсуін қамтамасыз етеді.

Қарастырылғанға ұқсас сұлбаларда шығыс кедергі  шамамен омның ондаған бөлігіне дейін, ал тұрақтандыру коэффициенті - бірнеше ондықтан бірнеше жүздікке дейін қамтылады. Параметрлердің жақсаруына сұлбаны күрделілендіру арқасында жетуге болады, ол үшін кері байланыс ілмегінде үлкен күшейту коэффициенті бар операционды күшейткіштерді қолдану керек; транзистор жүйесіне кіретін база токтарының таралу коэффициентін жоғарылату үшін құрама транзисторларды қолдану керек.

Тізбекті  типті тұрақтандырғыштардың кемшілігі, шығыстағы токтың қайта жүкелуі  мен қысқа тұйықталуы кезінде  реттеуіш транзисторлар істен шығуы  мүмкін, сондықтан тұрақтандырғыштар сұлбасына арнайы қорғау элементтерін енгізеді.

 

 

1.11 Сурет – Шығыс тогы шектелген ОК тұрақтандырғышы

 

Басқарушы транзистор операциялық күшейткішпен алмастырылған  сапалы тұрақтандырғыш сұлбасы 1.11 суретте келтірілген. ОУ қоректенуі бір полярлы оң кернеумен U_кір (бұл жағдайда ОУ шығысында теріс кернеулерді алу шарты жоқ) жүзеге асады, бұл стандартты операциялық күшейткіштерді шығыс кернеуі 30 В дейінгі тұрақтандырғыштар сұлбасында қолдануға мүмкіндік береді.

R2  резисторы  мен VT2 транзисторы шығыс тогының шектеу сұлбасын құрайды. Жүктеменің номиналды тогының R2-ге түсуі VT2 база-эмиттер ауысуының ашылуы кернеуінен аспайды, VT2 транзисторы жабық және тұрақтандырғыш сұлбасының жұмыс істеу принципіне кедергі жасамайды. Қосымша шығыс тогының күшейткіші бар опериялы күшейткіш VT1 терістемейтін УПТ сұлбасы бойынша қосылған, бұдан шығыс кернеуді есептейтін өрнек шығады

 

                                        

                                          (1.50)

 

Егер  R2- ге түсетін кернеу 0,6 В жақындаған мәнінен асатын болса, VT2 транзисторы ашылып  келешектегі VT1 транзисторы базасының тогының өсуін тоқтады. Осылайша, тұрақтандырғыштың шығыс тогы

 

                                           

                                           (1.51)

 

деңгейімен  шектелген.

Тұрақтандырғыштың сапалық көрсеткіштері 1.11 суреттегі сұлба бойынша, келесі қатынастармен анықталады:

• тұрақтандырғыш коэффициенті (оны , R1 – ді ток көзімен ауыстырсақ жоғарылатуға болады)

 

                                                                                                  (1.50)

 

• шығыс кедергі

 

                                                                              (1.51),

 

мұнда К –  ОК кедергі бойынша күшейту коэффициенті, r_шығ – ОК-тің шығыс кедергісі.

кернеудің температуралық коэффициенті

 

                     

                      (1.52),

 

мұнда – ОК ығысуының дрейфі, – ОК кіріс тогының дрейфі, ТКН_ст – стабилитронның кернеу температуралық коэффициенті.

1.11 суреттегі сызбаға ұқсас келетін кернеу стабилизаторлары интегралды микросұлбалар түрінде орындалады. К142ЕН5 микросұлбалары (6, 8) U_шығ белгілі бір мәніндегі функционалды аяқталған тұрақтандырғыштар болып табылады. К142ЕН5 микросұлбасының шығыс кернеуі 5 В тең, ±0,2 В. Жүктеменің максималды тогы 3 А. Минималды кіріс кернеу 7,5 В. Кіріс кернеуі бойынша тұрақтандырғыштың тұрақсыздану коэффициенті 0,05% аспау керек. Жылулық қорғаныс тұрақтандырғышты кристаллдың 175^°С ± 10% кезінде қосады, ток бойынша рұқсат етілген мән (20-25)% артса тоқ бойынша қорғаныс іске қосылады.

Қарастырылған барлық тұрақтандырғыштар U_кір тұрақсыздығын тек желілік кернеу тербелістерінің баяулығынан ғана емес, сонымен қатар электронды тегістегіш сүзгі ретінде  орындалған түзеткіштен кейін U_кір пульсациясының есесінен нәтижелі түрде азайтады. Сондықтан тұрақтандырғыш кірісінде салыстырмалы түрдегі кернеудің жоғары пульсация деңгейі рұқсат етіледі.

Параллель және тізбектей қосылған тұрақтандырғыштардың мәнді кемшіліктері, реттеуші транзистродағы үлкен қуат жоғалтулары, және соның  салдары ретінде ПӘК-нің төмендеуі.

ПӘКөн жоғарытауға  ұмтылыс, импульсті реттеуішті тұрақтандырғыштың  пайда болуына әкелді. Реттеуші элементі периодты түде тұйықталатын кілт (ереже бойынша транзистор кілттік режимде) жүктемені U_кір тұрақты кіріс көзінің кернеуіне қосады да, ол импульсті деп аталады.  Егер кілтті қосу периодында Т, t_қосу уақытының ішінде кілт тұйықталған қалыпта тұрса, онда, жүктемедегі тұрақты кернеу құраушысы

 

       U_шығ = U_кір t_қосу / T                              (1.53)

 

Реттегіш  транзистор импульсті тұрақтандырғышта кілттік режимде жұмыс жасайды, яғни уақытының көп бөлігін не бос режимде не қанығу режимінде жұмыс істейді. Транзисторлардағы энергия жоғалтулар тек қана ауысу мезеттерінде ғана болады, және ауысу уақытынң ұзақтығымен сипатталады. Сондықтан кілттік транзистордың жиіліктік сипаттары неғұрлым жақсы болса, импульстік тұрақтандырғыштың ПӘК соғұрлым үлкен.

Үздіксіз  реттеуі бар тұрақтандырғыштардан ерекшелігі, салыстырғыш элементпен СЭ түзілген келіспеу сигналы, кең-импульсті  модулятормен (ШИМ) импульстарға түрлендіріледі, келесілері ұзақтығы келіспеу сигналының әсерінен өзгеретін тұрақты жиілікті (импульс генераторымен ГИ беріледі) болады. Импульсті тұрақтандырғыштың келесі бір ерекшелігі, оның қарапайым сыйымдылықты фильтрде (конденсатор С_ф) жұмыс жасай алмауы болып табылады. Алдыңғы параграфта көрсетілгендей, түзеткіштің (кілттің) сыйымдылықты жүктемеге жұмысы кезінде, сол жүктемеде көлемі бойынша кірісітегі кернеудің амплитудасына жақын тұрақты кернеу түзіледі, ал импульсті тұрақтандырғышта кернеудің тұрақты құраушысын бөлу керек.

 

1.12 Сурет – Импульсті реттегіш элемент

 

Сол себептен мұнда не кілттік транзистордың  өтімділік заңын (коммутация) бұзбайтын  күрделі RC сүзгілерді, немесе басқа да арнайы шешімдер сұлбасын қолдануға болады. Осындай сұлбалық шешімдердің бірі принципиалды сұлбасы 1.12 суретте көрсетілген импульсті реттеуіш элемент болып табылады. Бұл сұлбада: VT1 - реттеуіш кілттік транзистор; L_фC_ф - Г-тәрізді төменгі жиілікті LC-; VD1 - разрядты диод.

 

1.13 Сурет – Сұлбаның токтары мен кернеулерінің эпюрлері

 

Әдетте разрядты деп аталатын VD1 диодының тағайындалуын  қарастырайық. Бұл диодсыз трансизторды құлыптағанда ток L_ф дросселі арқылы өтуін тоқтатады, айта кетерлік жайт, сол мезетте тоқтайды. Өздік индукция заңы бойынша дроссельде өз индукциясының үлкен ЭҚК-і болу керек. Бұл ЭҚК реттеуіш транзистор немесе дроссельдің өзін істен шығуына алып келеді. Диодтың бар болуы дроссельдің разрядты тогының өтуін және сұлбадағы кернеудің тым көбеюінен сақтайды. Егер транзисторды қайталану периоды Т және ұзақтылығы t_қосу болатын тікбұрышты импульстармен басқарылатын идеалды кілттік элемент деп санайтын болсақ, онда сұлбадағы токтар мен кернеулердің өзгеру сипаты басқаратын кернеу (толық сызық), дроссель тогы (пунктир сызық) түрде болады.

t=0 уақыт мезетінде басқару импульсі базаға келгенінде реттегіш транзистор VT1 ашылады,барлық кіріс кернеу дроссельге беттестіріледі. U_кір әсерінен диод  құлыптанады, ал дроссель арқылы өтетін ток t₁ транзистордың  өшуі уақытына келгенде өзінің максималды мәніне жетеді. Басқару сұлбасынан келген сигнал бойынша транзистор құлыптанып, өзіндік индукцияның ЭҚК диодты ашады, содан дроссел тогы диод арқылы тұйықталып, жүктеме бойымен өтеді. Дроссель L_ф мен конденсаторда C_ф жиналған энергия, жүктеме бойымен таратыла бастайды да, дроссель тогы азая бастайды. Бұл азаю VT1 транзистордың t₂ уақыт мезетіне дейінгі жаңадан ашылғанына дейін жалғасады. t₂ уақытынан бастап, үрдістер қайталанады. 

Егер де қандай да бір себептермен байланысты тұрақтандырғыштың  шығыс кернеуі нақты кернеумен  салыстырғанда өзгеретін болса, мысалы, өссе, онда басқару сұлбасы одан қысқа интервал t_қосу = t₁ түзеді, ол дегеніміз төмендей бастайды және U_шығ бастапқы мәнге ұмтылады.

Айнымалы кедергіні  түзету мен түзетілген кернеуді реттеуді қоса алып жүру басқарылатын түзеткіштерге  іске асады. Мұндай құралдардың негізгі элементтерінің бірі тиристор болып табылады. Ашылатын импульс тиристордың басқару электродына белгілі бір фазалық ауысумен беріледі.Оны басқару бұрышы деп атайды.

Басқару бұрышын  реттеу, әдетте сәйкесінше шығыс кернеуінің мәндері де тиристордың басқару электродына берілетін, кернеу фазасын ығыстыратын, фаза айналдырғыш арқылы жүзеге асады.