Рішення про те, чи буде компаратор в ПІП включати єдиний транзистор, операційний підсилювач або спеціальний інтегральний модуль, має бути відкладено до тих пір, поки не визначений режим роботи компаратора. У схемах лінійних стабілізаторів, компаратор зазвичай забезпечує посилення в широкому діапазоні напруг, і накладаються вимоги можуть сильно відрізнятися від компаратора, який реагує на сигнал неузгодженості, перемикаючи вихідний сигнал з однієї полярності на іншу. У першому випадку ми маємо справу з лінійним підсилювачем помилки і очікуємо на виході посилене відхилення від опорного рівня. Це вимагає пристрою, здатного посилювати напругу або струм із збереженням полярності, що не важко виконати. Виявляється, що зовсім не потрібно мати лінійний підсилювач у всьому динамічному діапазоні, що часто і спостерігається в схемі з одним транзистором. Такий підсилювач сигналу помилки не повинен потрапляти в режим насичення. Його частотна характеристика повинна бути достатня широкосмугової, щоб встигати реагувати на перехідні процеси стабілізатора в цілому; в той же час підсилювач повинен бути вільний від автоколивань, і не створювати нестійкості в ланцюзі зворотного зв’язку. Всі ці вимоги легко переборні.

Цілком природно розглянути в якості не насичується, лінійного компаратора операційний підсилювач. Завдяки наявності у нього диференціальних входів, високого коефіцієнта посилення па напрузі при відсутності зворотного зв’язку, несиметричного виходу з низьким опором і інших чудових властивостей, що стосуються вартості і зручного корпусу, ці пристрої здаються спеціально пристосованими до потреб імпульсного стабілізатора. Серед підсилювачів, які вже довели свою надійність у роботі є ОУ фірми National Semiconductor 709, ZJl/101, LM141 і LM747. Деякі ОУ мають внутрішню частотну корекцію, що часто спрощує проектування і виготовлення схеми. З іншого боку, ОУ з зовнішньої частотної корекцією зазвичай мають широкосмугову частотну характеристику, що часто надає схемою додаткову гнучкість. Наприклад, іноді вигідно змінювати фазові характеристики ОУ з тим, щоб компенсувати зсув фази в іншому місці петлі зворотного зв’язку.

Інший дуже зручний метод лінійного зчитування сигналу неузгодженості включає застосування ИС стабілізаторів напруги, таких як LM723. Переваги застосування операційних підсилювачів обумовлені не тільки їх параметрами, але також і характеристиками і режимами роботи, прямо пов’язаними з системами регулювання. Наприклад, LW23 має власне опорне напруга; мало того, що це зручно та економно, але Вам довелося б докласти ще значних зусиль для того, щоб отримати ту ж температурну стабільність зі звичайними стабілітронами. Більш того, цей внутрішній джерело опорного напруги має достатню здатність навантаження по струму, щоб забезпечити стабільний рівень напруги для зовнішніх ланцюгів при незначному зниженні стабільності або зміни абсолютного значення. Цей і подібні інтегральні стабілізатори напруги мають засоби захисту від перевантажень, можливість дистанційного керування і програмування. Максимальне число висновків, зроблених з різних точок схеми, сприяють гнучкості при проектуванні схем. Наприклад, вхід компаратора на операційному підсилювачі можна використовувати як в неінвертуючий, так і в інвертується режимі.

Насищаються варіант компаратора працює як комутатор. Зазвичай він працює без зворотного зв’язку, щоб скористатися великим коефіцієнтом посилення. Операційні підсилювачі успішно виконували цю функцію, але є деякі обставини, які можуть перешкоджати їх застосування. Використовуваний таким чином

ОУ повинен бути здатний працювати без замикання. Механізм замикання перешкоджає поверненню підсилювача з насиченого стану. Зараз зіткнутися з цим менш імовірно, ніж було раніше; завдання було вирішена в нових розробках. Реакція (швидкість наростання вихідної напруги) насичує компаратора повинна бути дуже швидкою, швидше, ніж вважається необхідною для управління подальшими комутаторами. Швидке спрацьовування, як і у випадку з потужним транзистором, потрібно не для збереження потужності, що розсіюється, а скоріше для попередження автоколивань. Нагадаємо, що коефіцієнт посилення залишається великим між крайніми точками біполярного насичення. Часто ця проблема вимагає винахідливості конструктора. Деяка передбачливість завжди кращий засіб – Ви повинні просто уважно ставитися до трасуванні вхідних і вихідних провідників, що йдуть від компаратора, ось чому конструктор повинен знати не тільки техніку постійного і змінного струму, але також і мистецтво компонування високочастотних схем.

Схеми деяких типових насищаються компараторів, що використовують ОУ, показані на рис. 14.10. Щоб поліпшити стабільність і стійкість перед перешкодами, в насищаються компараторі часто використовують гістерезис так, щоб його робота була подібна роботі тригера Шмітта. Це реалізується за допомогою введення ланцюга позитивного зворотного зв’язку, як можна бачити на прикладах С і D. Такий прийом зменшує чутливість компаратора, але зазвичай на такий компроміс йдуть в ПІП. Петля гістерезису фактично визначає один з основних конструктивних параметрів таких джерел живлення – подвійний розмах пульсацій напруги.

Широкий вибір ОУ, які можна використовувати як насищаються компараторів, і різноманітність схемних рішень дозволяють створювати більш швидкі, стабільні компаратори або якось інакше змінювати їх характеристики. Але, використання спеціально розроблених модулів має привернути особливу увагу. Так сталося, що основна увага приділялася насищаються компаратора з тим, щоб задовольнити вимогам цифровий техніки. В результаті цих сконцентрованих зусиль тепер є спеціалізовані ИС, які підходять для використання їх як насищаються компаратори навіть краще, ніж високоякісні ОУ. Одним з піонерів у цій роботі була компанія National Semiconductor Corporation, яка створила багато чудових інтегральних компараторів. Для ПІП прекрасно підходять ІС LM71Q і LM1M. Працює цих схем з більшістю логічних рівнів, є важливим фактором у зв’язку з постійно розширюється використанням логічних методів в петлі регулювання ПІП. Схема інтегрального компаратора напруги наведена на рис. 14.11.

Рис. 14.10. Насищаються компаратори напруги, що використовують ОУ.

(A) Схеми широко використовуваних компараторів напруги.

(B) Компаратор, що використовує ОУ з польовим транзистором.

(C) Компаратор з гістерезисом.

(D) Компаратор з гістерезисом і високою навантажувальною здатністю.

Особливо зручний компаратор ZA/2901, що містить чотири ОУ, що працюють від єдиного джерела живлення. Мало того, що чотири окремих підсилювача можна використовувати як насищаються компаратори, інші, якщо потрібно тільки один компаратор, можуть бути використані для реалізації інших функціональних блоків в ПІП, таких як режиму мультівібратор, детектора проходження через нуль, генератор прямокутних коливань (мультівібратор), двійковий каскад (мультівібратор з двома стійкими станами), логічна схема І або АБО.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.