транзисторе (t/np = Е я Tg заперт) ток базы заряжает конденсатор С. Диоды д2 4 - стабилизаторы напряжения, работающие на прямой ветви своей характеристики.

Для запирания Т^ напряжение на базе Тд снижается (f/ynp < Е). При этом Тд переходит в состояние насыщения и конденсатор С разряжается через него и диод Дх на промежуток база-эмиттер Т^. Этот разряд и создает отрицательный импульс тока в базе Т^. Заряд неосновных носителей рассасывается быстрее, мощный транзистор Т^ запирается форсированно.

Включаются в силовую цепь и элементы, уменьшающие перегрузку силового транзистора коммутационными экстратоками (рис. П. 13). Такими элементами являются дроссели Др, которые препятствуют быстрому нарастанию тока коллектора силового транзистора. Время рассасывания

ю

Рис. 11.12

Рис. 11.13

упр г

заряда неосновных носителей в базовой области диода при этом возрастает, но максимум тока 1. уменьшается.

Разряд дросселя в схеме рис. 11.13, а происходит через диод Д и дополнительную обмотку на источник f, а в схеме рис. 11.13, б - через диод Д на резистор R. Весьма эффективным способом уменьшения выбросов тока является включение активного ключа вместо разрядного диода (рис. 11.13, в). Отпирая и запирая активный ключ - транзистор специальными импульсами тока /упр2, можно свести экстратоки к м&пъш величинам. Однако к транзистору Т^ предъявляются специфические требования. Если исходя из полярности напряжения на коллекторе в запертом состоянии (Ti открыт) транзистор Гг выбран типа п-р-п, то в открытом состоянии через него будет протекать ток от эмиттера к коллектору, т. е. в инверсном направлении. Таким образом, Т^ должен иметь малое сопротивление насыщения и большой коэффициент усиления по току р в инверсном режиме. Большинство транзисторов этим требованиям не удовлетворяют.

§ 11.5. Схемы и показатели двухпозиционного стабилизатора напряжения

В двухпозиционных стабилизаторах в отличие от стабилизаторов с ШИМ частота переключения силового транзистора является не навязанной каким-либо генератором, а величиной свободной, зависящей от режима работы стабилизатора. В схеме рис. 11.14, а ключ изображен схематически в виде звена К- В качестве этого звена может быть использована схема рис. П. 12, хотя из-за отсутствия разрядного диода может быть применен и более простой ключ.

Импульсное устройство, управляющее ключом, состоит из транзисторов Т4, Тд и подключенных к ним резисторов. Такое устройство является транзисторным реле и называется триггером. Оно имеет два устойчивых состояния. В одном из них транзистор Т5 насыщен поданным на его базу положительным напряжением и е- Созданное его эмнттерным током падение напряжения на резисторе Рз запирает транзистор Т4.

Уменьшение напряжения (Уб приведет к под-запиранию транзистора Тд, уменьшению напряжения на эмиттерах Т5 и Т4 и возрастанию напряжения на базе Т4. Транзистор Т4 открывается (насыщается),

его эмиттерный ток, протекая по резистору R, запирает полностью Т5. Это второе устойчивое состояние триггера.

Возрастание напряжения на базе транзистора Т5 приведет к обратному переходу в первое устойчивое состояние. Однако этот переход начинается при напряжении f/g = отп. большем, чем первый, так как падение напряжения на резисторе R, вызванное током Т4, больше, чем вызванное током Т5.

Таким образом, колебания напряжения f/g приводят к перепадам напряжения на коллекторе Т4 при совпадении (/g с напряжениями отпирания и запирания U (см. рис. 11.14,6), соответствующими значениям выходного напряжения Umm и (Утах- При насьшхенном транзисторе Tg (t/g > Vo-Uyap = f и силовой транзистор в ключе К открыт, а при t/g < f/зап управляющее напряжение меньше Е и силовой транзистор закрыт.

При замкнутом ключе конденсатор заряжается от источника Е, напряжение на нем растет. Когда оно достигнет значения (Утах, напряжение на коллекторе усилительного транзистора T{U станет

Рис. 11.14

равным {Узап, ключ разомкнётся. После этого начинается разряд выходного конденсатора током нагрузки = const и напряжение на нем спадает линейно. Уменьшение выходного напряжения вызовет рост напряжения на коллекторе Tg и, когда оно сравняется с (Уоп, ключ замкнется. Снова наступает этап подзарядки конденсатора С.

Пусть ключ разомкнут в течение времени 6, а замкнут в течение интервала Т - 6. Так как скорость разряда конденсатора в данной модели (/о = const) не зависит от величины напряжения Е, то величина интервала е не меняется при изменениях входного напряжения Е. Колебания входного напряжения вызывают изменения лишь одной зарядной части периода Т - 6. Ее величина уменьшается с ростом Е, а вместе с ней уменьшается и весь период Т.

Увеличение тока нагрузки приводит к уменьшению зарядной и разрядной частей периода. Последняя изменяется резче. Поэтому увеличению тока нагрузки соответствует и уменьштение периода работы ключа Т и уменьшение относительной длительности паузы Q/T.

Самый большой период работы ключа такого стабилизатора соответствует наименьштему току нагрузки /omin и входному напряжению fmin- в реальных схемах добиваются того, чтобы этот период Т^а-я получался достаточно малым, так как иначе придется для сглаживания пульсаций напряжения применять громоздкий фильтр.

Рассмотренный стабилизатор обладает к. п. д. меньшим, чем стабилизатор с LC-фильтром. Но у него меньше и инерционность. Реле подключает или отключает источник L в те моменты времени, когда выходное напряжение достигает пороговых значений.

Включение в релейный стабилизатор дросселя L вместо балластного резистора улучшает к. п. д. стабилизатора, но вместе с тем вносит дополнительное запаздывание в систему регулирования. А это повышает пульсации выходного напряжения и склонность стабилизатора к самовозбуждению.

§ 11.6. Схемы цепей управления и показатели стабилизаторов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)

Цепь управления импульсного стабилизатора с ШИМ преобразовывает изменения постоянного напряжения в изменения длительности генерируемых ею коммутирующих импульсов. В качестве преобразователей используют ряд устройств: магнитные усилители, мультивибраторы и другие импульсные схемы.

Рассмотрим одну из схем преобразователей, принцип работы которой основан на сравнении сигнала ошибки и линейно-меняющегося напряжения. В момент, соответствующий их равенству, вырабатывается сигнал, переводящий транзистор силовой цепи в состояние отсечки. В насыщение силовой транзистор переводится в начале каждого такта работы задающего генератора.

Такой принцип используется в ряде микросхем, предназначенных для применения в цепях управления импульсных стабилизаторов. Микросхема включает в себя пять функциональных узлов: усилитель