Стабілізація вольтдобавки

У продовження теми про транзисторні ключі. Транзистор на схемі у минулому повідомленні на цю тему працює, взагалі кажучи, не у ключовому, а у лінійному режимі. Просто у тих використаннях на вході імпульс, на виході теж.

Проте, такий каскад зі спільною базою, який «перекидає» сигнал через шину живлення і відраховує його від іншої шини, може бути дуже корисним і у лінійних схемах.

Цілком реальна задача — є напруга живлення, наприклад, 12 V. Над нею потрібно зробити вольтдобавку, нехай це буде 6 V. Наче і нескладно — беремо імпульсний стабілізатор step-up, налаштовуємо зворотний зв’язок на напругу 18 V, маємо потрібну додаткову напругу. Але це коли у нас на вході саме 12 V, а не 12-вольтовий акумулятор.

У випадкові акумулятора маємо вхідну напругу під 14 вольт при заряді, а напруга на виході імпульсного стабілізатора збережеться, тобто вольтдобавка знизиться до 4 V. При розряді напруга на акумуляторі може знизитися до 10.5 V, вольтдобавка виросте до 7.5 V. Далеко не завжди це припустимо.
Отже, стабілізувати слід не «верхню» напругу, а різницю між нею та вхідною напругою. Можна поставити диференційний підсилювач, передати ним масштабовану різницю напруг на вхід зворотного зв’язку мікросхеми імпульсного стабілізатора. Крім суттєвого збільшення кількості компонентів це ще може додати мороки зі стабільністю, адже у петлі зворотного зв’язку з’явиться елемент зі складною характеристикою.

Інший шлях — додати один транзистор, як це показано на схемі. Разом з резисторами «звичайного» зворотного зв’язку R2 та R3 цей транзистор утворює точнісінько такий же каскад, як і наведений у згаданому вище дописі, тільки «перекидає» сигнал він тут не відносно землі, а відносно шини вхідної напруги UPOW. Різниця напруг між шинами живлення (з урахуванням падіння напруги на переході база-емітер транзистора) за допомогою резистора R3 перетворюється на струм
   i = (Uadd – Upow – Ube) / R3
який перетворюється назад у напругу на резисторі R2, відраховану від шини GND. Напруга зворотного зв’язку
   Ufb = R2 * (Uadd – Upow – Ube) / R3
тепер пропорційна вольтдобавці, а не верхній напрузі.

Схема має невеликий недолік — напруга Ube залежить від температури і на цю ж величину буде змінюватися різниця (Uadd – Upow). Втім, у дуже широкому діапазоні температур ця зміна не перевищить ±0.2V, а щоб позбавитися цього недоліку, достатньо додати ще один такий же транзистор і один резистор.

Перевага схеми не лише у її простоті (додається всього один копійчаний компонент), а й у тому, що каскад зі спільною базою працює у дуже широкій смузі частот без зсуву фази, не додаючи затримок, тому практично не впливає на частотні характеристики петлі зворотного зв’язку стабілізатора.

Leave a Reply

[flagcounter image]