Мощный линейный формирователь с одним источником питания

Tom Gay

EDN

В маломощных аналоговых приложениях с одним источником питания часто требуется точное управление напряжениями, намного превышающими напряжение положительной шины питания. Схема на Рисунке 1 позволяет умножать входное напряжение VIN на коэффициент A, задаваемый резисторами R1 и R2. Выходное VOUT напряжение равно AVIN, где

Операционный усилитель получает питание от одного источника 5 В, а выходной каскад на дискретных компонентах работает от выпрямленного напряжения источника VS, отвечающего требованиям приложения. Когда схема отдает или принимает ток, на выходе операционного усилителя устанавливается напряжение выше 1.9 В (транзистор Q1 полностью закрыт), но ниже порогового напряжения N-канального MOSFET Q3 за вычетом 1.2 В (падение напряжения на двух диодах). Когда VIN увеличивается относительно заданного уровня, выходное напряжение операционного усилителя уменьшается, и постепенно открывается Q1. Увеличивающееся падение напряжения на резисторе R8 включает транзистор Q2. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжения на двух входах операционного усилителя не станут одинаковыми. Уменьшение VIN приводит к тому, что выходное напряжение операционного усилителя возрастает до значения, при котором Q3 пропускает ток, достаточный для эффективного управления нагрузкой. Конденсаторы C1, C2  и C3 необходимы для предотвращения самовозбуждения схемы.

Эта простая схема позволяет управлять напряжениями, намного превосходящими напряжение положительной шины питания.
Рисунок 1. Эта простая схема позволяет управлять напряжениями, намного превосходящими
напряжение положительной шины питания.

Эта схема, которая может использоваться в качестве мощного выходного каскада генераторов импульсов, обеспечивает времена нарастания и спада менее 15 мкс, практически не зависящие от напряжения питания VS. Испытать эту схему можно с операционными усилителями LMC7101, LT1013 и AD8551. С любым из них схема будет способна отдавать в нагрузку токи до 5 А при напряжении VS до 40 В. Одной из важных особенностей схемы является ее нечувствительность к допускам компонентов. При значениях R1 и R2, указанных на Рисунке 1, коэффициент A = 8. Сопротивление резистора R9 зависит от напряжения VS. Если использовать в схеме MOSFET с логическими уровнями управления, такие, например, как IRLZ34N, то из нее можно будет исключить элементы D1, D2, D4, R4, R9 и C4. В этом случае выход операционного усилителя подключается непосредственно к затвору Q3, а сопротивление R6 должно быть уменьшено, чтобы понизить напряжение базы Q1 и сохранить положение «окна бездействия», в котором отключены оба транзистора Q1 и Q3. Диапазон допустимых входных напряжений операционного усилителя должен включать потенциал земли. Диод D3 необходим только в тех случаях, когда истоки соединены с выходом. D3 предотвращает прохождение обратного тока от внешнего источника через Q2. Такая ситуация может возникнуть в случае, когда схема используется в приложении зарядного устройства аккумуляторов.

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 1000
сейчас смотрят 8
представлено поставщиков 577
загружено
позиций
25 067 862