2.4. Стабилизаторы повышающего типа

Временные диаграммы изменений токов и напряжений для стабилизатора повышающего типа (рис. 2.2) приведены на рис. 2.14.

а

б

Рис. 2.14. Диаграммы изменений напряжений и токов в стабилизаторе повышающего типа в режимах непрерывных (а) и прерывистых (б) токов дросселя

2.4.1. Режим непрерывных токов дросселя

На интервале времени 0t₁ транзистор VT закрыт, ток дросселя протекает через диод VD в нагрузку R_н и конденсатор C_н. При этом напряжение на дросселе равно U_н  U_п  U_пр, а на транзисторе U_н  U_пр. В момент времени t₁ открывается транзистор VT и через него на интервале (t₁t₂) протекает импульсный ток амплитудой I_К m, обусловленный разрядом конденсатора C_н через диод VD из-за его инерционности. По окончании процессов рассасывания неоснов­ных носителей в диоде VD (момент времени t₂) конденсатор С_н от­ключается от дросселя и транзистора и разряжается в нагрузку то­ком I_н. В течение этого же времени (t₂t₃) происходит накопление энергии в дросселе (увеличение тока от I_L min до I_L max) из-за его подключения к источнику питания через насыщенный транзистор VT. При этом напряжения равны u_КЭ = U_КЭ нас; u_L = U_п  U_КЭ нас; u_д = U_н  U_КЭ нас.

С момента времени t₃ весь процесс повторяется. Наличие процессов рассасывания в транзисторе приводит к его закрыванию через время t_рас после окончания импульса u_пу.

Ток I_К m может быть определен (как и для схемы на рис. 2.1) по графикам на рис. 2.12. Максимальные значения обратного тока через диод и тока разряда конденсатора I_{обр max} = I_{C max} = I_{K m}  I_{L min}.

Статическая регулировочная характеристика стабилизатора повышающего типа (без учета потерь в транзисторе и диоде) опре­деляется зависимостью [5]

Uн / Uп = (1  ) (1  ) / [ + (1  ) (1  )2],

(2.2.13)

где  = (r_L + r_дин) / R_н; r_L, r_дин, R_н  сопротивления диода (динамиче­ское), дросселя и нагрузки соответственно.

Из построенных по формуле (2.2.13) кривых на рис. 2.15 видно, что в идеальном случае при  = 0 и   1 регулировочная характеристика устремляется в бесконечность. При наличии прак­тически неизбежных потерь в дросселе (  0), а также в транзи­сторе и диоде на регулировочной характеристике появляется экс­тремум, значение которого сильно зависит от . На основании построенных регулировочных характеристик можно отметить сле­дующие недостатки стабилизаторов повышающего типа:

 для получения большого диапазона регулирования выход­ного напряжения необходимо обеспечить малые значения ;

 нелинейность характеристик ухудшает условия устойчивой работы стабилизатора;

 в режиме холостого хода выходное напряжение стабилиза­тора, начиная с  > (0,60,8), резко увеличивается при   0.

Рис. 2.15. Регулировочные характеристики стабилизатора повышающего типа

Отличие процессов, протекающих в схемах с автотрансфор­маторным включением дросселя, заключается в следующем:

 наличие в контуре коммутации транзистора в момент его открывания дополнительной индуктивности полуобмотки дросселя приводит к уменьшению выбросов коллекторного тока I_K m, и об­ратного тока через диод I_обр max, а также уменьшает амплитуду тока разряда I_C max конденсатора фильтра;

 регулировочная характеристика смещается влево при n > 1 и вправо при n < 1 (пунктирные линии на рис. 2.15).