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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Ridurre l'ondulazione della tensione di uscita. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Gli alimentatori stabilizzati sono una parte importante dei dispositivi elettronici. I parametri principali del dispositivo nel suo insieme dipendono spesso dagli indicatori di qualità dell'alimentazione. Le caratteristiche più importanti dello stabilizzatore sono i coefficienti di stabilizzazione Kst e la soppressione delle pulsazioni Kpulse, e il secondo parametro è spesso soggetto a requisiti più severi del primo. È relativamente facile realizzare uno stabilizzatore con un fattore di stabilizzazione elevato. È molto più difficile ottenere un basso livello di ripple, poiché l'implementazione di un elevato guadagno nel circuito di retroazione di uno stabilizzatore di compensazione è associato a un deterioramento della stabilità del suo funzionamento. Con l'avvento degli amplificatori operazionali con guadagno elevato e bassa tensione di polarizzazione, gli indicatori di qualità degli alimentatori sono aumentati notevolmente.
Tuttavia, insieme all'implementazione dell'alto guadagno, è noto un modo abbastanza semplice ed efficace per aumentare il fattore di soppressione dell'ondulazione in quasi tutti i regolatori di tensione di compensazione. Questo metodo dimostra il noto circuito stabilizzatore. In esso, sull'amplificatore operazionale DA1 e sul transistor VT2, viene realizzato un elemento di controllo (un amplificatore del segnale di errore) e su VT1 - un elemento di controllo. Se, ad esempio, la variazione della tensione di uscita dUout dello stabilizzatore non deve superare 1 mV quando l'ingresso dUin cambia di 1 V, allora teoricamente l'elemento di controllo dovrebbe fornire un guadagno di K=1000. Tuttavia, ciò non include l'attenuazione del segnale dUout nell'elemento di misura (divisore di tensione di misura), costituito dai resistori R4, R7. Con una bassa impedenza di ingresso dell'amplificatore operazionale applicato, anche l'amplificatore operazionale Rin entra nell'elemento di misura. Pertanto, in realtà, K dovrebbe essere 10 ... 30 volte maggiore di quanto indicato. La presenza dell'elemento di misura riduce l'ampiezza delle pulsazioni provenienti dal circuito di retroazione negativa all'ingresso dell'amplificatore operazionale dell'elemento di controllo dello stesso fattore del segnale dUout. Con un aumento di Uout dallo stabilizzatore, aumenta anche l'attenuazione del segnale di mismatch, quindi, per gli stabilizzatori ad alta tensione, il coefficiente di soppressione dell'ondulazione è solitamente inferiore rispetto a quelli a bassa tensione. Da quanto precede risulta che il coefficiente di soppressione dell'ondulazione dello stabilizzatore può essere notevolmente aumentato introducendo un'ulteriore retroazione CA negativa attraverso il circuito C4R5. Le ondulazioni della tensione di uscita vengono trasmesse all'ingresso dell'amplificatore operazionale direttamente (attraverso il condensatore C4), se Uout <= 15 V, o attraverso un condensatore e un resistore r5 con resistenza relativamente bassa. In questo caso, il fattore di divisione dell'elemento di misura per la componente di tensione variabile aumenta e il coefficiente Kpulse aumenta approssimativamente tante volte quanto la resistenza totale del resistore r5 e del condensatore C4 alla frequenza di ripple è inferiore alla resistenza del resistore r4. Il resistore r5 è necessario per proteggere i circuiti di ingresso dell'amplificatore operazionale ad alta tensione di uscita uout (limita la corrente di carica e scarica del condensatore C4 quando lo stabilizzatore viene acceso e spento). I diodi vu1 e vd2 hanno lo stesso scopo. La capacità del condensatore C4 viene selezionata in base alla resistenza del resistore R4 e alla corrente di carico. Con una diminuzione della resistenza del resistore R4 e un aumento della corrente di carico dello stabilizzatore, la capacità deve essere aumentata. A causa del fatto che il condensatore C4 è incluso nel circuito di feedback negativo, può influire notevolmente sulla stabilità del tempo e della temperatura della tensione di uscita. Pertanto il condensatore C4 deve avere una bassa dispersione alla temperatura nominale. Con una grande capacità di questo condensatore, la tensione all'uscita dello stabilizzatore viene impostata più lentamente. Va inoltre notato che l'inclusione del condensatore C4 nel circuito OS aumenta significativamente la stabilità dello stabilizzatore ai pickup a bassa frequenza. Un'analisi del funzionamento dello stabilizzatore ha mostrato che quando si lavora con la stessa sorgente di tensione di riferimento Uobr, l'ampiezza dell'ondulazione della tensione di uscita senza retroazione per corrente alternata raggiunge 40 ... 50 mV e con la connessione del circuito di retroazione diminuisce a 1 mV. In conclusione, va notato che il metodo considerato per migliorare la soppressione del ripple può essere applicato non solo negli stabilizzatori dell'amplificatore operazionale, ma in quasi tutti i regolatori di tensione di compensazione.
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