Trois tensions d'un Krona. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'utilisation d'amplificateurs opérationnels (op-amps) dans les équipements portables pose immédiatement le problème de savoir comment les alimenter avec une tension bipolaire de +15 V. Une question similaire se pose car dans les documents de référence les paramètres de la plupart des amplis op sont donnés précisément pour ces tensions d'alimentation, et de nombreux radioamateurs ont l'impression que les amplis op ne peuvent bien fonctionner que dans ce mode. Dans la plupart des appareils radioamateurs, une tension bipolaire de ± 15 V est également fournie à l'amplificateur opérationnel. Mais si vous étudiez attentivement les données techniques de l'amplificateur opérationnel, vous constaterez que la limite inférieure des tensions de fonctionnement pour la plupart des amplificateurs opérationnels est de ± 5..6 V. al microcircuits: a Handbook. - M.: Radio and communication, 140).

Avec une diminution du niveau de tension d'alimentation, le courant consommé par l'amplificateur opérationnel diminue - cela simplifie également le problème d'une source d'alimentation pour les équipements portables. Pour la plupart des amplificateurs opérationnels, lorsqu'ils sont alimentés avec une tension de ± 5 V, la consommation de courant diminue d'environ 3 fois par rapport à une tension d'alimentation de ± 15 V. Bien entendu, une diminution de la tension d'alimentation entraîne une modification d'autres paramètres de l'amplificateur opérationnel, mais ces écarts n'affectent généralement pas le fonctionnement du circuit. En tant que source d'alimentation pour les appareils portables, il est pratique d'utiliser une batterie Krona-VTs ou Korund avec une tension de 9 V et d'obtenir une alimentation bipolaire de +5,5 et -4,8 V à l'aide de l'appareil décrit ci-dessous. La tension +5,5 V est stabilisée, elle est destinée non seulement à alimenter l'ampli-op, mais peut être utilisée pour les microcircuits numériques des séries K134, K176, K561. Le nœud de puissance produit également une tension de -10 V, qui, si nécessaire, est utilisée pour commander des commutateurs électroniques basés sur des transistors à effet de champ des séries K168 et K190.

L'asymétrie des tensions d'alimentation de l'ampli-op n'affecte pratiquement pas le fonctionnement du microcircuit, car le coefficient d'influence de l'instabilité des alimentations de l'ampli-op ne dépasse pas -60 dB. Le nœud de puissance se distingue par la présence d'une tension stabilisée et d'une faible consommation de courant sans charge. Le rendement dépend de la tension d'entrée et est de 0,4 ... 0,5.

Le schéma de l'unité de puissance est illustré à la fig. 1. Il se compose d'un stabilisateur de tension à polarité positive et d'un convertisseur d'impulsions.

Fig.1 (cliquez pour agrandir)

Le stabilisateur de tension positif contient un amplificateur CC à deux étages (transistors VT2 et VT3), dans lequel la diode Zener de référence est connectée au circuit de base du transistor VT3. L'alimentation de l'élément de référence avec une tension de sortie stabilisée permet d'obtenir un facteur de stabilisation de tension élevé (supérieur à 500) avec une faible résistance de sortie (pas plus de 0,2 Ohm). L'élément de régulation du stabilisateur est le transistor p-n-p VT1, de sorte que le mode de stabilisation à des courants de charge jusqu'à 20 mA se produit lorsque la tension à l'entrée du stabilisateur n'est que de 0,05 ... 0,1 V de plus que la sortie. Lors de la mise sous tension, le stabilisateur entre en mode de fonctionnement grâce à la chaîne d'éléments C1, R1, VD2, R3. Dans ce cas, le courant de charge du condensateur C1 traverse le circuit de démarrage : VD2, R3, la transition base-émetteur du transistor VT2 et amène les transistors VT1 et VT3 en mode de fonctionnement. Le stabilisateur a une protection contre les courts-circuits.

Le convertisseur d'impulsions contient un générateur, un étage de transistor de sortie et un multiplicateur de tension capacitif. Pour des raisons d'économie, le générateur est monté sur une puce DD1 de type CMOS. La tension de sortie du générateur est une onde carrée impulsionnelle avec une fréquence d'environ 10 kHz. Il alimente les bases des transistors VT4 et VT5 de l'étage de sortie et les commute alternativement à l'état ouvert. Lorsque le transistor VT4 est ouvert, le condensateur C6 est chargé à travers ce transistor et la diode VD6. Au demi-cycle suivant de la tension pulsée du générateur, le transistor VT5 s'ouvre et le condensateur C6, se déchargeant à travers lui et la diode VD7, transfère de l'énergie au condensateur C7. En conséquence, le condensateur C7 est chargé approximativement à la tension de sortie du stabilisateur. Lorsque VT4 est ouvert, le condensateur C8 est chargé le long du circuit : + Ustab, VT4, C8, VD8, C7, bus commun. Deux sources de tension sont connectées en série dans ce circuit : Ustab.

Par conséquent, le condensateur C8 sera chargé approximativement à la tension Uc8 = Ustab + Uc7 = 10V. Cette tension, lorsque le transistor VT5 est ouvert, est transmise à travers la diode VD9 au condensateur de sortie C9. A chaque cycle de recharge des condensateurs du multiplicateur de tension, il y a une perte de tension aux bornes des diodes et des transistors ouverts VT4 et VT5, de sorte que la tension de sortie diminue avec l'augmentation du courant de charge. Cette dépendance pour une tension négative de -4,5 V est illustrée à la fig. 2.

Ris.2

En mode veille, lorsque le courant de charge est nul, la tension de polarité négative pour les deux sorties est de -5,3 et -10,2 V. Dans ce mode, le convertisseur consomme un courant égal à 0,3...0,4 mA. Du fait que le convertisseur est alimenté par une tension stabilisée, la tension à ses sorties ne dépend que de la résistance de charge, c'est-à-dire qu'à charge constante, la tension de sortie négative sera inchangée. L'efficacité du convertisseur d'impulsions décrit à un courant de charge In égal à 3 mA atteint une valeur de 0,7, mais avec un écart par rapport à cette valeur de ± 2 mA, elle diminue à 0,6. L'amplitude de l'ondulation de la tension de sortie sous charge ne dépasse pas 10 mV.

Structurellement, le nœud de puissance est mieux réalisé sur la carte de circuit imprimé du circuit qu'il alimente, de sorte que le câblage de la carte de circuit imprimé du nœud de puissance n'est pas donné. La surface occupée par les éléments du circuit ne dépasse pas 12 cm2. Il utilise des résistances MLT-0,125 et de petits condensateurs C1, C8, C9 - K53-1 ; C3 - C5 - KM ; C2, C6, C7 - K52-1B.

L'unité de puissance décrite est simple, ce qui élimine tout travail de réglage après l'installation. Si la tension positive stabilisée de sortie diffère de la valeur nominale de plus de 5%, elle est définie en sélectionnant la diode Zener VD3. Les critères de santé de l'unité de puissance sont la présence de tensions de sortie et de courant à vide ne dépassant pas 2,5 mA.

Littérature

1. Kudryashov B.P. et al. Circuits intégrés analogiques: A Handbook.-M.: Radio and communication, 1981.
2. Khodakovsky E. Convertisseur de polarité de tension.- Radio, 1984, n° 7, p. 48-49.

Auteurs : V.Efremov, V.Fedko

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