3. Интегральные компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения
3.1. Основные сведения и параметры интегральных кспн непрерывного действия
Миниатюризация, повышение надежности, улучшение качественных и количественных характеристик систем электрического питания достигаются широким применением интегральной технологии. Используются интегральные микросхемы (ИМС) как с планарной, так и с гибридной технологиями их производства. В настоящее время на практике применяются ИМС отечественного и зарубежного производства. Существует большое разнообразие ИМС КСПН непрерывного действия. Из отечественных ИМС наибольшее распространение получили микросхемы серии К142. Причем, микросхемы серии К142 постоянно обновляются, и расширяется их разновидность. Однако достаточно рассмотреть принцип построения, устройство и работу базовой ИМС данной серии: К142ЕН1 или К142ЕН2, чтобы легко освоить особенность и принцип действия КСПН других ИМС как отечественного, так и зарубежного производства. Поскольку структурные схемы КСПН подобного типа соответствуют рис.4,5, то достаточно просто понять принцип действия любой ИМС компенсационного стабилизатора, зная работу базовых микросхем, используемых для реализации КСПН непрерывного действия.
В качестве технических параметров интегральных КСПН применяются [5]:
коэффициент нестабильности по выходному напряжению стабилизатора КHU, % / В:
; (32)
коэффициент нестабильности по току потребителя (нагрузки) KH i, %:
; (33)
коэффициент стабилизации по входному напряжению, КСТ, дБ:
. (34)
Основные технические характеристики интегральных КСПН непрерывного действия серии К142 приведены в прил. 2.
3.2. Принципиальная электрическая схема имс к142ен1
Схема КСПН непрерывного действия в интегральном исполнении К142ЕН1, выполненная на основе полупроводниковой планарной технологии в объеме кристалла кремния, представлена на рис.8. Состав функциональных узлов ИМС К142ЕН1 (см. рис.8) соответствует (см. рис.4). Микросхема КСПН К 142ЕН1 (см. рис.8) включает: регулирующий элемент на транзисторах VT3, VT4, реализованный в виде составного транзистора по схеме Дарлингтона; дифференциальную схему сравнения на элементах VT6, VT7, R3; источник опорного напряжения (VD1, VT1, VT5, VD2, R1, R2), представляющий собой однокаскадный параметрический стабилизатор постоянного напряжения на стабилитроне VD1 с токостабилизирующим двухполюсником (VT1) и буферным каскадом на транзисторе VT5, включенном по схеме эмиттерного повторителя с выходным делителем напряжения на резисторах R1, R2 и термокомпенсирующим диодом VD2; однокаскадный усилитель постоянного тока на транзисторе VT7 с динамической нагрузкой, выполненной на полевом транзисторе с изолированным затвором VT2; схему электронной защиты от перегрузок по току ИМС на транзисторе VT9; схему управления на элементах VT8, VD3, R4. Основные технические данные интегрального стабилизатора К142ЕН1 приведены в прил. 2.
Конструктивно ИМС К142ЕН1 выполняется в двух видах: плоском 16-ти выводном металлокерамическом корпусе, когда корпус ИМС может быть использован в качестве дополнительного теплоотвода рассеиваемой мощности, если закрепить К142ЕН1 на радиатор; пластмассовом корпусе (в этом случае нумерация выводов ИМС будет отлична от той, что указана на рис.8).
Отметим назначение выводов интегрального стабилизатора напряжения К142ЕН1 (см. рис.8) (следует отметить, что схема стабилизатора К142ЕН1 использует не все выводы стандартного 16-ти выводного корпуса): 2 – фильтр шума (вывод коррекции амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) УПТ системы ОС стабилизатора); 4 – вход напряжения питания микросхемы; 6 – выход источника опорного напряжения; 8 – общий вывод; 9 – вход управления; 10 – эмиттер транзистора электронной схемы защиты от перегрузок стабилизатора по току; 11 – база транзистора электронной схемы защиты; 12 – вход дифференциальной схемы сравнения (вход регулировки значения выходного напряжения стабилизатора); 13 – выход стабилизированного напряжения КСПН; 14 – промежуточный выход регулирующего элемента; 16 – вход стабилизируемого напряжения.
Рис.8. Принципиальная электрическая схема интегральных стабилизаторов К142EH1 и К142EH2