Представленный стабилизатор напряжения работает по компенсационной схеме с умножением опорного напряжения, т.е. выдаёт напряжение большее, чем опорное напряжение стабилитрона VD2. Стабилизатор состоит из источника опорного напряжения VD2, как уже было отмечено, операционного усилителя (ОУ) DA1, который служит для сравнения и опорного и выходного напряжений, усилениях их разности и управления усилителем постоянного тока (УПТ). УПТ собран на транзисторах VT2-VT4 с коэффициентом усиления по напряжению, определяемым резисторами R7 и R8 в цепи обратной связи и равным
Общий коэффициент усиления УПТ и ОУ по напряжению, охваченных общей отрицательной обратной связью, равен
Отрицательная обратная связь создаёт баланс напряжений на обоих входах ОУ DA1, компенсируя воздействие дестабилизирующих причин. Чтобы стабилизатор напряжения не потерял устойчивость и не перешёл в режим самовозбуждения, в цепи ООС включены конденсатор C5, а также конденсатор C4, которые определяют затухание АЧХ на частоте фазового сдвига .
Установка выходного напряжения осуществляется переменным (подстроечным) резистором R15, а изменение пределов регулировки определяется резисторами R14 и R16.
Выходное напряжение стабилизатора рассчитывается по формуле
Выходное напряжение на выходе УО DA1 не превышает напряжение его питания и вычисляется по формуле
.
Помимо общей отрицательной обратной связи, стабилизатор охвачен и положительной обратной связью через цепь источника опорного напряжения (ИОН), которая создаёт дополнительный триггерный режим работы. Так для повышения стабильности опорного напряжения параметрический стабилизатор R13VD2 подключен к выходу стабилизатора и питает ОУ. При включении питания транзисторы УПТ находятся в режиме отсечки, и выходное напряжение будет отсутствовать, от которого запитан ИОН и ОУ – стабилизатор не работает в этом случае. Для запуска стабилизатора и перевода его в рабочее состояние на переход Б-Э транзистора VT3 через активно-емкостную цепь C3R6 подаётся короткий импульс, а также дополнительно через резистор R10 на ОУ подаётся постоянное напряжение питания с входа. После запуска стабилизатора питание ОУ осуществляется в основном от ИОН.
В режиме короткого замыкания (КЗ) управляющее напряжение УПТ шунтируется на общую шину через диод VD1, переводя транзисторы VT2-VT4 в режим отсечки. ОУ остаётся нагруженным на резистор R9. Если необходимо обесточить ОУ, то можно параллельно резистору R13 подключить диод аналогично диоду VD1. При снятии причины КЗ стабилизатор автоматически перейдёт в рабочий режим.
В случае перегрузки стабилизатора по току, на резисторе R1 падает достаточное напряжение для открытия транзистора VT1, который в свою очередь, шунтирует переход Б-Э VT3, прикрывая его, и следующий за ним силовой транзистор VT2, ограничивая, таким образом, протекающий ток в нагрузке. Ток ограничения определяется резистивным делителем R5R2 и при заданных номиналах составляет примерно 3А. Транзистор VT1 должен обладать хорошим коэффициентом усиления не менее ß>50.
Выходной силовой транзистор VT2 устанавливается на радиатор. Важно чтобы рассеиваемая мощность на транзисторе не превышала 30Вт. Минимальное падение напряжения на К-Э VT2 равно напряжению насыщения и составляет примерно 2…3В.
При сборке стабилизатора подбор деталей необязателен, кроме VT1 ß>50. Настройка стабилизатора сводится к установке необходимого выходного напряжения с помощью цепи резисторов R14-R16, а также тока ограничения с помощью резисторов R5R2.
Транзистор КТ853А – составной, можно заменить двумя по схеме Дарлингтона. Транзистор КТ361Б можно заменить любым подходящим типа КТ3107, 2SA733, 2SA539, BC557 и т.д. Транзисторы КТ502Е – КТ626Б-В, BC640; КТ503Е – КТ602АМ, КТ604Б, КТ605Б и т.д. Микросхему КР140УД608 можно заменить любым операционным усилителем общего назначения.
При переделке стабилизатора на другое напряжение необходимо пересчитать номиналы резисторов R10, R13, а также с условием максимального выходного напряжения ОУ пересчитать передаточные коэффициенты усиления.
Ниже приведено фото двухполярного варианта исполнения стабилизатора для питания УМЗЧ +/-42В.
Автор Рыбалко В.Н.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | Биполярный транзистор | КТ361Б | 1 | h21э > 50 | ||
| VT2 | Биполярный транзистор | КТ853А | 1 | |||
| VT3 | Биполярный транзистор | КТ502Е | 1 | |||
| VT4 | Биполярный транзистор | КТ503Е | 1 | |||
| DA1 | Микросхема | КР140УД608 | 1 | |||
| VD1 | Диод | КД521А | 1 | |||
| VD2 | Стабилитрон | Д814В | 1 | |||
| R1 | Резистор | 0.3 Ом | 1 | 5 Вт | ||
| R2 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | 0.125 Вт | ||
| R3 | Резистор | 680 Ом | 1 | 0.125 Вт | ||
| R4, R9 | Резистор | 2.2 кОм | 2 | 0,125 Вт | ||
| R5 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | 0,125 Вт | ||
| R6, R16 | Резистор | 10 кОм | 2 | 0,125 Вт | ||
| R7, R10 | Резистор | 6.8 кОм | 2 | R10 — 0.25 Вт | ||
| R8 | Резистор | 1 кОм | 1 | 0,125 Вт | ||
| R11, R14 | Резистор | 30 кОм | 2 | 0,125 Вт | ||
| R12 | Резистор | 3 кОм | 1 | 0,125 Вт | ||
| R13 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | 0.25 Вт | ||
| R15 | Подстроечный резистор | 10 кОм | 1 | |||
| R16 | Резистор | 10 кОм | 1 | 0,125 Вт | ||
| C1 | Электролитический конденсатор | 2200мкФ 63В | 1 | |||
| C2 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | |||
| C3 | Электролитический конденсатор | 2.2мкФ 50В | 1 | |||
| C4 | Конденсатор | 100 пФ | 1 | |||
| C5 | Конденсатор | 30 пФ | 1 | |||
| C6 | Электролитический конденсатор | 100мкФ 16В | 1 | |||
| C7 | Электролитический конденсатор | 330мкф 50В | 1 | |||
| C8 | Конденсатор | 1мкФ 63В | 1 | |||