6.22. Микромощные стабилизаторы
Как мы уже ранее упоминали, можно спроектировать схему с батарейным питанием с очень низким током покоя, порядка десятков микроампер. Это как раз то, что нужно, чтобы сделать схему, которая работала бы в течение нескольких месяцев или лет от одной маленькой батареи (например, наручные часы или калькулятор). Щелочной
-вольтовый транзисторный аккумулятор, к примеру, полностью исчерпывает себя после
работы; следовательно,
-микроампер-ная схема будет работать около года (8800 часов). Если для такой схемы потребуется стабилизированное напряжение, то вы, очевидно, не можете позволить себе тратить
тока покоя в ИС
, поскольку это снизило бы срок службы батареи до недели!
Решить эту проблему можно либо с помощью стабилизатора на дискретных компонентах, либо используя одну из микромощных ИС. К счастью, в последние годы выпускают несколько хороших ИС. Одними из лучших являются стабилизаторы серии
фирмы
-трехвыводной нерегулируемый стабилизатор 5 В, выпускаемый в небольшом транзисторном корпусе
, или многовыводной регулируемый стабилизатор
. Обе версии имеют ток покоя
. Существуют ИС с ее более низким током
(или МАХ 663/4), регулируемые стабилизаторы на обе полярности с током покоя
. В гл. 14 мы рассмотрим микромощные стабилизаторы при обсуждении схем с батарейным питанием.
Как пример того, что можно сделать на дискретных компонентах, на рис. 6.57 мы приводим микромощную схему, которую можно использовать в электростимуляторе сердечной мышцы, работающем от литиевой батареи. Эта схема преобразует входное напряжение в диапазоне от
до + 3 В (по мере старения батареи) в стабилизированное напряжение +5,5 В.
Рис. 6.57. Микромощный импульсный стабилизатор.
Этот источник имеет ток покоя
, обеспечивает стабилизацию по входу и нагрузке 5% и эффективность преобразования 85% при полной нагрузке для всего диапазона напряжений батареи, Как мы отмечали при обсуждении импульсных источников, традиционные линейные источники, использующие генератор, удвоитель и последовательный проходной стабилизатор, были бы гораздо менее эффективными, потому что при более высоких нестабилизированных напряжениях потери в стабилизаторе возрастают. Схемы с обратным выбросом эффективны как умножители напряжения с переменным коэффициентом умножения; они дают чрезвычайно высокий КПД и поэтому достаточно привлекательны для использования в микромощных схемах.
На управляемом однопереходном транзисторе
собран релаксационный генератор. Его анодный вывод не проводит ток, пока напряжение на нем не превысит напряжение на управляющем электроде на величину падения на диоде; в этот момент он начинает пропускать большой ток, разряжая конденсатор. Результирующий положительный импульс на базе
«тянет» коллектор
к земле, запуская схему 4098, известную под названием «одновибратор» (см. разд. 8.20), которая генерирует положительный импульс постоянной длительности на своем выходе
в этой схеме снимает выходное напряжение и «отнимает» часть разрядного тока у
снижая скорость нарастания импульса преобразования энергии до величины, необходимой для поддержания требуемого выходного напряжения. Обратите внимание на большие величины сопротивлений резисторов во всей схеме. Температурная компенсация в данном случае не тема для разговора, поскольку схема работает в условиях постоянной температуры
«передвижной печи». (Предостережение: рекомендуем читателю еще раз заглянуть в «Юридическую справку» в предисловии).