Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 [144] 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

крутизной характеристики требуют меньшего изменения напряжения на сетке для получения стабилизирующего эффекта. Типовой метод расчета таких стабилизаторов дан на примере 15-10.

Стабилизатор для фиксированной нагрузки с п о с л е д о-


OSnx

Рис. 15-27. Схема стабилизатора с параллельным включением регулирующей лампы.

нательным включением регулирующей лампы. Схемы стабилизаторов, показанные на рис. 15-28, о и б, обеспе чивают постоянство напряжения на фикснро ванной нагрузке при колебаниях входного напряжения. В каждой из этих схем изменение падения напряжения на сопротивлении Ri, вызванное изменениями входною напряжения, усиливается лампой Jli. Усиленные сигналы имеют в анодной цепи лампы такую же полярность, как и полярность изменений входного напряжения. Если при этом амплитуда этих сигналов будет равна по величине амплитуде изменений входного напряжения, то напряжение на нагрузке RB останется неизменным. Если к сетке лампы Л1 подводится только часть входного напряжения, то для получения одной и той же степени стабилизации лампы с высоким коэффициентом усиления потребуется подать на управляющую сетку меньшей доли изменений входного напряжения.

Показанная на рис. 15-28,а схема имеет ограниченное применение. В ряде случаев эту схему использовать невозможно из-за того, что получение от нее требуемых эксплуатационных качеств связано с необходимостью выполнения двух взаимно противоречивых условий. Первое условие состоит в том, что для получения в этой схеме заданной стабилизации нужно установить определенное соотношение между R* и суммой /?, + Ra. Для выполнения второго условия необходимо, чтобы образующееся за счет действия делителя Ru R2 падение постоянного напряжения на сопротивлении Rs было значительно меньше 1 величины рабочего сме-

щения на сетке лампы Ль необходимого для получения заданного выходного напряжения. Если указанное падение напряжения приближается или больше рабочего смешения лампы Ль то схему использовать невозможно. Схема стабилизатора, показанная на рис. 15-28,6, свободна от этого недостатка.

В примере 15-11 подробно разбираются особенности расчета схем стабилизаторов с последовательным включением регулирующей лампы.

Пример 15-10

Рассчитать стабилизатор, схема которого показана на рнс. 15-27. Стабилизованное выходное напряжение 260 в при токе 10 ма. Напряжение источника тока может меняться от 365 до 435 е.

Примечание. В последующем анализе напряжения и токи, соответствующие среднему значению напряжения источника тока, именуются номинальными.

Решение

1. Определим выходное напряжение UBUX и ток нагрузки /н. Из условий задачи UBblx = = 260 в; /и = 0,010 а.

2. Найдем величину /2. Хотя величина Rt и не является критической, однако она не может быть настолько большой, чтобы оказалось невозможным установить для R2 значение, которое будет найдено в п. 8 расчета. Гарантировать


Рис. 15-28. Схемы стабилизаторов для фиксированной нагрузки с последовательным включением регулирующей лампы. о - упрощенная схема; б - усовершенствованная схема.

нормальную работу стабилизатора можно только в том случае, если /?4 будет меньше необходимой величины /?2- Поскольку расчеты в п. 8 связаны с решением в настоящем пункте, необходимо выбрать пробную величину сопротивления Rt. Для уменьшения расхода тока примем Rt = 50 000 ом.

3. Определим типы ламп, пригодные для данного случая. Чем ниже рабочее напряжение

1 Эта величина должна быть значительно меньше необходимого рабочего смещения лампы Л j, потому что через сопротивление R«, кроме тока делителя, течет ток нагрузки. Поэтому действительное падение напряжения на R» будет больше того, которое возникало бы только за счет тока самого делителя.



стабилитрона, тем больше падение напряжения на лампе Л,. Очевидно, стабилитрон типа 5644, имеющий напряжение стабилизации 95 в, вполне подойдет. При этом стабилитроне на лампе Л1 образуется фиксированное падение напряжения 260-95 или 165 в, чего вполне достаточно для большинства маломощных ламп. Применим в качестве лампы Лх лампу 5902, включенную триодом.

4. Найдем номинальный ток через лампы Л! и Л2. Так как минимально допустимый ток стабилитрона Л2 равен 5 ма, минимальный рабочий ток через лампы Л, и Л2 должен быть не меньше 5 ма.

Ввиду того что предельно допустимый ток лампы Л3 равен 25 ма, а лампы Л1 - 24 ма (при этом токе и напряжении 165 в мощность, рассеиваемая на аноде лампы Ль становится равной максимально допустимой: 4 вт), максимальный рабочий ток ограничивается этой последней величиной. Номинальный или средний ток через лампы Л) и Л2, при котором будет обеспечен наибольший динамический диапазон стабилизации, равен, следовательно, (24+5):2, или 14,5 ма. Именно такой ток должен протекать через лампы Л1 и Л2 в то время, когда входное напряжение стабилизатора будет равно номинальному (400 в).

5. Рассчитаем номинальное значение тока ?ь протекающего через сопротивление R-0:

/1 = /а + /3 + /н = /2 + номинальный ток через лампы Л. и Л, + /н = 0,0052+0,0145+ + 0,010=0,030 а.

6. Определим величину Она должна быть такой, чтобы при номинальном токе 30 ма снизить номинальное напряжение источника, равное 400 е, до выходного напряжения 260 в:

Rb =

номинальное напряжение источника номинальный ток через /?5

выходное напряжение

номинальный ток через Rb 460 - 260

0,030

= 4 670 ом.

7. Выясним диапазон изменений входного напряжения, в пределах которого схема будет стабилизировать.

Ток, протекающий через лампы Л! и Л2, может увеличиваться или уменьшаться на 9,5 ма в обе стороны от номинального значения 14,5 ма, определенного в п. 4. Допустимые отклонения напряжения источника от номинальной величины равны, следовательно, • 9,5 ма, или приблизительно 44 в. Таким образом, эта схема будет обеспечивать стабилизацию при напряжениях источника, равных 400 в плюс или минус 44 в, т. е. в пределах 356-444 в.

8. Найдем величины Ri и /?2. Требуемое соотношение между и /?2 задается уравнением

где S - крутизна характеристики лампы Л,; Rt - внутреннее сопротивление лампы Ль р. - коэффициент усиления лампы Л].

Как уже упоминалось в п. 2, величину /?2 нельзя произвольно делать намного меньшей R4. Так как /?4 выбрано равным 50 000 ом, то R-2 также можно взять равным 50 000 ом. Ввиду

того что ~ равно 16,5, Ri будет равно 16,5 X Ra

X 50 000, или 825 000 ом. Чтобы скомпенсировать возможные отклонения величин сопротивлений, рекомендуется в качестве /?3 поставить потенциометр с сопротивлением 100 000 ом.

Регулировка схемы. Регулировка R3 и Rt производится следующим образом. При установленном номинальном значении входного напряжения отрегулировать Rt до получения желаемого выходного напряжения на нагрузке. Затем, медленно меняя входное напряжение между его рабочими пределами, следить, повышается ли или понижается выходное напряжение при повышении входного. Если выходное напряжение повышается, необходимо увеличить величину R3. Наоборот, если выходное напряжение падает при повышении входного, Rs следует уменьшить. С каждой новой установкой Rs связана перерегулировка Rit производимая тем же способом, который был использован при первоначальной регулировке.

Следует иметь в виду, что при отключении нагрузки ток через лампы Л! и Л2 резко увеличивается, однако это увеличение будет не больше, чем на величину тока нагрузки. Если лампы Л, и Л2 не рассчитаны на такое увеличение тока, следует принять меры, препятствующие отключению нагрузки.

Пример 15-11

Рассчитать стабилизатор с последовательным включением регулирующей лампы. В качестве регулирующей лампы применить половину лампы 12AU7. Напряжение источника тока меняется в пределах 275-325 в. Стабилизатор должен давать на фиксированной нагрузке стабилизированное напряжение - 100 в при токе 10 ма. Если можно, то необходимо применить схему, показанную на рис. 15-28,а, в противном случае-схему на рис. 15-28,6.

Примечание. Хотя расчет и не зависит от полярности выходного напряжения, однако следует предусмотреть, чтобы у питающего устройства был заземлен только положительный полюс, так как иначе невозможно будет получить выходное отрицательное напряжение, заданное в данном примере. Так же как и в примере 15-10, напряжения и токи, соответствующие среднему значению входного напряжения, именуются номинальными.

Решение

1. Найдем (7ВЫХ и /н. Из условий задачи

вых = -00 «. н = °.°10 а-

2. Определим необходимую для стабили-

зации величину

R1 + R2

R1 + R3 t*+ 1 21 • 3. Исходя из величины отношения

и наименьшего питающего напряже-Ri + Rz

ния, найдем минимально допустимую величину



падения напряжения на сопротивлении R2 Она равна

275= 13,1 е.

4. Для схемы, показанной на рис. 15-28,а, определим сумму падений напряжений на лампе и сопротивлении /?2 при наименьшем значении входного напряжения.

Падение напряжения на лампе -f- падение напряжения на Я2 = наименьшее входное напряжение - UBblx - 275 - 100 = 175 е.

5. Для той же схемы найдем величины падения напряжения на лампе и смещение (падение напряжения на /?2), необходимые для получения заданного выходного напряжения при минимальном входном напряжении.

При нормальной работе схемы ток через лампу Л! имеет неизменную величину 10 ма. Проведем на анодной характеристике триодной части лампы 12AU7 через ординату 10 ма горизонтальную линию. Эта линия равного тока и будет являться динамической характеристикой лампы. Для определения на ней рабочей точки, соответствующей наименьшему значению входного напряжения, найдем на этой линии точку, в которой сумма анодного напряжения и соответствующего смещения была бы равна 175 е. В найденной точке смещению, немного большему 4 в, соответствует падение напряжения на лампе примерно 171 в, а их сумма совпадаег с найденной выше величиной 175s. Итак, при использовании схемы, показанной на рис. 15-28,а, необходимое смещение и падение напряжения>на лампе должны соответственно равняться 4 и 171 е.

Если рабочая точка лампы попадет в область положительных смещений, потребуется замена типа лампы.

6. Сравним минимально допустимое падение напряжения на /?2, определенное в п. 3 расчета, с величиной смещения, найденной вп 5 Это необходимо для того, чтобы выяснить возможность использования схемы, показанной на рис. 15-28,а.

Минимально допустимое падение напряжения на /?2, вычисленное в п. 3, равно 13,1 в, а необходимая для лампы JTi величина смещения (падение напряжения на /?2), найденная в п 5, равна 4 е. Отмечаем, что величины, определенные в пп. 3 и 5, находятся в явном противоречии, поэтому схему, показанную на рис. 15-28,а с выбранным типом лампы, использовать невозможно и придется перейти к схеме, показанной на рис. 15-28,6.

Примечание. Если бы оказалось, что схему на рис. 15-28,а можно применить, то величины Rt и Я2 надо было бы определить по следующему уравнению:

Е/с(и+1)1

[минимальное входное напряжение]

где (Ус - величинасмещения, найденная в п. 5; м- - коэффициент усиления лампы Л,; Ri = txR,.

Если подсчитанные величины Ri и Ra оказались бы слишком малыми, что вызвало бы

чрезмерно большой ток через Ri, то было бы экономичнее выбрать все-таки большие величины этих сопротивлений и перейти к схеме, показанной на рис. 15-28,6.

Чтобы скомпенсировать отклонения в величинах деталей схемы, следует предусматривать возможность регулирования величин Rt и Ra.

7. Выберем сумму Ri и R2 для схемы, показанной на рис. 15-28,6. Она не является критичной. Однако ввиду того что через сопротивление /?2 проходит ток нагрузки, целесообразно, делать его возможно меньшим, но так, чтобы это не вело к чрезмерному увеличению тока через Ri. В данном примере произвольно примем сумму Rt -f- Я2 равной 50 000 ом.

8. Подсчитаем Rt и Я2:

R* 1

Ri + Rz R,

50 000 20 -f- 1 Я» = 2 380 ом и = 50 000-= 47 620 ом.

-2 380

9. Найдем для схемы на рис. 15-28,6 номинальное значение напряжения UK на катоде лампы

номинальное входное напряжение . . +

300 4- (2 380 0,010 20) Q7

10. Рассчитаем необходимое для лампы Л! смещение Uz0 и сеточное напряжение Uc.

Падение напряжения на лампе JIi = номи-

нальное входное напряжение = 300-100-37=163 е.

Из характеристик лампы 12AU7 видно, что необходимое смещение, обеспечивающее при токе 10 ма падение напряжения на лампе 163 в, равно приблизительно - 4 е. Для получения такого смещения управляющая сетка лампы должна быть подключена к источнику напряжения, равному UK -f- Uc - 33 е. Этим источником является потенциометр, включенный параллельно стабилитрону Л2.

11. Выясним, будет ли данная схема стабилизировать напряжение в заданных пределах.

Наинизшее и наивысшее входные напряжения равны 275 и 325 в. Соответствующие им изменения смещения на сетке даются следующим уравнением:

изменение смещения - -=-.-=- х отклоне-Ri-г "а

ние входного напряжения от номинальной ве-2 380 , пг.. . .г. личины= дуооо (±25) = ±1,19 е.

Так как номинальное смещение равна - 4 в, крайние значения смещения будут:

- 4+ 1,19 = - 2,81 в;

- 4- 1,19 = -5,19 в.

Поскольку смещение не становится положительным, схема будет обеспечивать стабилизацию в требуемых пределах.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 [144] 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0017