Рис. 27–20. Транзисторный последовательный регулятор напряжения, использующий переменный резистор, регулируемый вручную.
Транзистор включен таким образом, что через него течет ток нагрузки. Путем изменения тока базы транзистора можно управлять величиной тока, текущего через транзистор. Для того, чтобы сделать эту цепь саморегулирующейся, требуются дополнительные компоненты (рис. 27–21).
Рис. 27–21. Саморегулирующийся последовательный стабилизатор.
Эти компоненты позволяют транзистору автоматически компенсировать изменения входного напряжения и тока нагрузки.
На рис. 27–22 изображен простой последовательный стабилизатор.
Рис. 27–22. Последовательный стабилизатор.
На его вход подается нестабилизированное постоянное напряжение, а на его выходе получается стабилизированное постоянное напряжение меньшее по величине. Транзистор включен как эмиттерный повторитель, и поэтому здесь отсутствует обращение фазы между базой и эмиттером. Напряжение на эмиттере повторяет напряжение на базе. Нагрузка подключена между эмиттером транзистора и землей. Напряжение на базе транзистора устанавливается с помощью стабилитрона. Следовательно, выходное напряжение равно напряжению стабилизации стабилитрона за вычетом 0,7 вольта падения напряжения на переходе база-эмиттер.
Когда входное напряжение на транзисторе увеличивается, выходное напряжение также пытается увеличиться. Напряжение на базе транзистора установлено с помощью стабилитрона. Если на эмиттере появляется положительный потенциал больший, чем на базе, проводимость транзистора уменьшается. Когда транзистор уменьшает свою проводимость, это действует так же, как включение между входом и выходом большого резистора. Большая часть добавившегося входного напряжения падает на транзисторе и только малая его часть увеличит выходное напряжение.
Недостатком стабилизатора с эмиттерным повторителем является то, что стабилитрон должен быть рассчитан на достаточно высокую мощность, а стабилитроны большой мощности стоят дорого.
Наиболее популярным типом последовательных стабилизаторов является стабилизатор с обратной связью. Он содержит цепь обратной связи, контролирующую выходное напряжение. При изменениях выходного напряжения появляется управляющий сигнал. Этот сигнал управляет проводимостью транзистора. На рис. 27–23 изображена блок-схема стабилизатора с обратной связью.
Рис. 27–23. Блок-схема последовательного стабилизатора с обратной связью.
Нестабилизированное напряжение постоянного тока подается на вход стабилизатора. Более низкое стабилизированное постоянное напряжение появляется на выходе стабилизатора.
К выходу стабилизатора подключена цепь выбора напряжения. Цепь выбора напряжения — это делитель напряжения, который подает выходное напряжение для сравнения на цепь регистрации ошибок. Это напряжение изменяется при изменениях выходного напряжения.
Цепь регистрации ошибок сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением. Для получения опорного напряжения используется стабилитрон. Разность между выходным и опорным напряжением называется напряжением ошибки. Напряжение ошибки усиливается усилителем ошибки. Усилитель ошибки управляет проводимостью последовательно включенного транзистора. Проводимость транзистора меняется в ту или иную сторону для компенсации изменений выходного напряжения.
На рис. 27–24 изображена схема стабилизатора напряжения с обратной связью. Резисторы R3, R4 и R5 — цепь выбора напряжения. Транзистор Q2 работает в качестве и регистратора, и усилителя ошибки. Стабилитрон D1 и резистор R1 задают опорное напряжение. Транзистор Q1 — последовательно включенный регулирующий транзистор. Резистор R2 является коллекторной нагрузкой транзистора Q2 и подает смещение на базу транзистора Q1.
Рис. 27–24. Последовательный стабилизатор с обратной связью.
Если выходное напряжение начинает увеличиваться, то увеличится и напряжение, передаваемое для сравнения. Это увеличит напряжение смещения на базе транзистора Q2. Напряжение на эмиттере транзистора Q2 удерживает постоянным стабилитрон Это приводит к увеличению проводимости транзистора Q2 и увеличению тока через резистор R2. Это, в свою очередь, приведет к уменьшению напряжения на коллекторе транзистора Q2 и на базе транзистора Q1. Теперь уменьшатся прямое смещение транзистора Q1 и его проводимость. Когда проводимость транзистора убывает, через него течет меньший ток. Это снижает падение напряжения на нагрузке и компенсирует увеличение напряжения.