Reduzierung der Welligkeit der Ausgangsspannung. Schema, Beschreibung

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Reduzieren Sie die Welligkeit der Ausgangsspannung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Stabilisierte Netzteile sind ein wichtiger Bestandteil elektronischer Geräte. Die Hauptparameter des gesamten Geräts hängen häufig von den Qualitätsindikatoren der Stromversorgung ab. Die wichtigsten Eigenschaften des Stabilisators sind die Stabilisierungskoeffizienten Kst und die Pulsationsunterdrückung Kpulse, wobei an den zweiten Parameter oft strengere Anforderungen gestellt werden als an den ersten.

Es ist relativ einfach, einen Stabilisator mit einem großen Stabilisierungsfaktor herzustellen. Es ist viel schwieriger, eine niedrige Welligkeit zu erreichen, da die Implementierung einer hohen Verstärkung im Rückkopplungskreis eines Kompensationsstabilisators mit einer Verschlechterung der Stabilität seines Betriebs verbunden ist. Mit dem Aufkommen von Operationsverstärkern mit hoher Verstärkung und niedriger Vorspannung sind die Qualitätsindikatoren von Netzteilen dramatisch gestiegen.

Reduzierung der Welligkeit der Ausgangsspannung

Neben der Implementierung einer hohen Verstärkung ist jedoch eine ziemlich einfache und effektive Möglichkeit bekannt, den Welligkeitsunterdrückungsfaktor in fast jedem kompensierenden Spannungsregler zu erhöhen. Diese Methode demonstriert die bekannte Stabilisatorschaltung. Darin befindet sich am Operationsverstärker DA1 und am Transistor VT2 ein Steuerelement (ein Fehlersignalverstärker) und an VT1 ein Steuerelement. Wenn beispielsweise die Änderung der Ausgangsspannung dUout des Stabilisators bei einer Änderung des Eingangs dUin um 1 V 1 mV nicht überschreiten soll, dann müsste das Stellglied theoretisch eine Verstärkung von K=1000 liefern.

Dabei ist jedoch die Dämpfung des Signals dUout im Messelement (Messspannungsteiler), bestehend aus den Widerständen R4, R7, nicht berücksichtigt. Bei einer niedrigen Eingangsimpedanz des verwendeten Operationsverstärkers gelangt auch der Rin-Operationsverstärker in das Messelement. Daher sollte K in Wirklichkeit 10 ... 30 Mal größer sein als angegeben.

Das Vorhandensein des Messelements reduziert die Amplitude der Welligkeit, die über den Gegenkopplungskreis zum Eingang des Operationsverstärkers des Steuerelements gelangt, um denselben Faktor wie das Signal dUout. Mit zunehmendem Uout des Stabilisators nimmt auch die Dämpfung des Fehlanpassungssignals zu, daher ist der Welligkeitsunterdrückungskoeffizient bei Hochspannungsstabilisatoren normalerweise niedriger als bei Niederspannungsstabilisatoren.

Aus dem Vorstehenden folgt, dass der Unterdrückungskoeffizient der Stabilisatorwelligkeit erheblich erhöht werden kann, indem eine zusätzliche negative Wechselstromrückkopplung über die C4R5-Schaltung eingeführt wird. Ausgangsspannungswelligkeiten werden entweder direkt (über den Kondensator C4), wenn Uout <= 15 V, oder über einen Kondensator und einen Widerstand r5 mit relativ niedrigem Widerstand an den Eingang des Operationsverstärkers übertragen. In diesem Fall erhöht sich der Teilungsfaktor des Messelements für den variablen Spannungsanteil und der Kpulse-Koeffizient erhöht sich ungefähr um das Vielfache, in dem der Gesamtwiderstand des Widerstands r5 und des Kondensators C4 bei der Welligkeitsfrequenz kleiner ist als der Widerstand des Widerstands r4 . Der Widerstand r5 ist erforderlich, um die Eingangskreise des Operationsverstärkers bei einer hohen Ausgangsspannung uout zu schützen (er begrenzt den Lade- und Entladestrom des Kondensators C4 beim Ein- und Ausschalten des Stabilisators). Die Dioden vu1 und vd2 dienen demselben Zweck.

Die Kapazität des Kondensators C4 wird abhängig vom Widerstandswert des Widerstands R4 und dem Laststrom gewählt. Bei einer Verringerung des Widerstandswerts des Widerstands R4 und einer Erhöhung des Laststroms des Stabilisators muss die Kapazität erhöht werden. Da der Kondensator C4 im Gegenkopplungskreis enthalten ist, kann er die Zeit- und Temperaturstabilität der Ausgangsspannung stark beeinflussen. Daher muss der Kondensator C4 bei Nenntemperatur eine geringe Leckage aufweisen. Bei einer großen Kapazität dieses Kondensators stellt sich die Spannung am Ausgang des Stabilisators langsamer ein. Es ist auch zu beachten, dass die Einbeziehung des Kondensators C4 in die OS-Schaltung die Stabilität des Stabilisators gegenüber niederfrequenten Tonabnehmern erheblich erhöht.

Eine Analyse des Stabilisatorbetriebs ergab, dass bei Betrieb mit derselben Referenzspannungsquelle Uobr die Amplitude der Ausgangsspannungswelligkeit ohne Rückkopplung für Wechselstrom 40 ... 50 mV erreicht und mit dem Anschluss des Rückkopplungskreises auf abnimmt 1 mV.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die betrachtete Methode zur Verbesserung der Welligkeitsunterdrückung nicht nur in Operationsverstärkerstabilisatoren, sondern in nahezu jedem kompensierenden Spannungsregler angewendet werden kann.

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