Вы здесь: Главная » Схема уменьшения пульсации напряжения
Схема уменьшения пульсации напряжения


Схема уменьшения пульсации напряжения

Стабилизированные источники питания являются важной составной частью электронных устройств. От качественных показателей блока питания часто зависят основные параметры аппарата в целом. Важнейшими характеристиками стабилизатора являются коэффициенты стабилизации Кст и подавления пульсации Кпульс, причем ко второму параметру зачастую предъявляют более строгие требования, чем к первому. 

Изготовить стабилизатор с большим коэффициентом стабилизации относительно просто. Значительно труднее получить малый уровень пульсации, так как реализация высокого усиления в цепи обратной связи компенсационного стабилизатора связана с ухудшением устойчивости его работы. С появлением ОУ, обладающих большим коэффициентом усиления и малым напряжением смещения, качественные показатели источников питания резко возросли.
Однако наряду с реализацией высокого усиления известен довольно простой и эффективный способ повышения коэффициента подавления пульсации практически в любом компенсационном стабилизаторе напряжения. Этот способ демонстрирует широко известная схема стабилизатора. В нем на ОУ DА1 и транзисторе VT2 выполнен управляющий элемент (усилитель сигнала рассогласования), а на VT1 - регулирующий элемент. Если, например, изменение выходного напряжения dUвых стабилизатора не должно превышать 1 мВ при изменении входного dUвх на 1 В, то теоретически управляющий элемент должен обеспечивать усиление К=1000.

Однако сюда не входит ослабление сигнала dUвых в измерительном элементе (измерительном делителе напряжения), состоящем из резисторов R4, R7. При низком входном сопротивлении применяемого ОУ в измерительный элемент входит еще и RвхОУ. Поэтому в действительности К должен быть в 10...30 раз больше указанного.

Наличие измерительного элемента уменьшает амплитуду пульсации, поступающих по цепи отрицательной ОС на вход ОУ управляющего элемента, во столько же раз, во сколько и сигнал dUвых. С увеличением Uвых стабилизатора увеличивается и ослабление сигнала рассогласования, поэтому у высоковольтных стабилизаторов коэффициент подавления пульсаций обычно ниже, чем у низковольтных.
Из сказанного следует, что коэффициент подавления пульсации стабилизатора можно существенно повысить введением дополнительной отрицательной ОС по переменному току через цепь C4R5. Пульсации выходного напряжения передают на вход ОУ либо непосредственно (через конденсатор С4), если Uвых<=15 В, либо через конденсатор и резистор R5 с относительно небольшим сопротивлением. При этом коэффициент деления измерительного элемента для переменной составляющей напряжения увеличивается и коэффициент Кпульс возрастает примерно во столько же раз, во сколько суммарное сопротивление резистора R5 и конденсатора С4 на частоте пульсации меньше сопротивления резистора R4. Резистор R5 необходим для защиты входных цепей ОУ при большом выходном напряжении Uвых (он ограничивает ток зарядки и разрядки конденсатора С4 при включении и выключении стабилизатора). Этой же цели служат и диоды VU1 и VD2.
Емкость конденсатора С4 выбирают в зависимости от сопротивления резистора R4 и тока нагрузки. При уменьшении сопротивления резистора R4 и увеличении тока нагрузки стабилизатора емкость надо увеличивать. Ввиду того, что конденсатор С4 включен в цепь отрицательной ОС, он может сильно влиять на временную и температурную стабильность выходного напряжения. Поэтому конденсатор С4 должен иметь малую утечку при номинальной температуре. При большой емкости этого конденсатора напряжение на выходе стабилизатора устанавливается медленнее. Необходимо также отметить, что включение конденсатора С4 в цепь ОС значительно повышает устойчивость стабилизатора к низкочастотным наводкам.
Анализ работы стабилизатора показал, что при работе с одним и тем же источником образцового напряжения Uобр амплитуда пульсации выходного напряжения без ОС по переменному току достигает 40...50 мВ, а с подключением цепи ОС уменьшается до 1 мВ.
В заключение необходимо отметить, что рассмотренный способ улучшения подавления пульсации может быть применен не только в стабилизаторах на ОУ, но практически в любом компенсационном стабилизаторе напряжения.