|
Читайте также: |
У випрямлячах значення постійної складової може змінюватися при коливаннях напруги мережі та при змінах струму навантаження. Для отримання необхідної постійної напруги застосовують стабілізатори напруги.
Стабілізатором постійної напруги називають пристрій, який автоматично і з потрібною точністю підтримує постійну напругу на навантаженні при зміні дестабілізуючих факторів у заданих межах.
Основними параметрами стабілізатора є такі:
1. Коефіцієнт стабілізації, що являє собою відношення відносної зміни напруги на вході до відносної зміни напруги на виході стабілізатора (при незмінному струмі навантаження):
де U вх і U вих – номінальна напруга на вході та виході стабілізатора; ∆ U вх і ∆ U вих – абсолютні зміни напруг на вході та виході стабілізатора.
Коефіцієнт стабілізації є основним критерієм для вибору схеми стабілізатора та оцінювання її параметрів.
2. Вихідний опір, який характеризує зміну вихідної напруги при зміні струму навантаження і незмінній вхідній напрузі:
Чим менший R вих, тим краще зменшується загальний внутрішній опір блоку живлення, що призводить до зменшення падіння напруги на ньому і сприяє підвищенню стійкості роботи багатокаскадних схем, які живляться від загального джерела.
3. Коефіцієнт корисної дії, що дорівнює відношенню потужності в навантаженні та номінальної вхідної потужності:
4. Відносна нестабільність вихідної напруги d U, що характеризує допустиме відносне відхилення стабілізованої напруги від її номінального значення під впливом дії різних дестабілізуючих факторів:
.
Крім зазначених вище основних параметрів стабілізаторів, існує цілий ряд додаткових.
Відомі два різні методи стабілізації постійної напруги – параметричний і компенсаційний. Параметричні стабілізатори є найпростішими пристроями. У них використовують кремнієві стабілітрони, які мають нелінійну вольт-амперну характеристику. Сутність компенсаційного методу стабілізації напруги полягає в автоматичному регулюванні вихідної напруги.
Схеми стабілізаторів компенсаційного типу можуть бути зібрані на дискретних напівпровідникових приладах і в мікровиконанні. В усіх схемах стабілізаторів компенсаційного типу здійснюється порівняння фактичного значення вихідної напруги з його заданим значенням і автоматична коректувальна дія на елементи стабілізатора, спрямовується на зменшення цієї різниці.
На рис. 2.10. приведені структурні схеми компенсаційних стабілізаторів напруги послідовного (а) та паралельного (б) типу.
Основними елементами таких стабілізаторів є: Р – регулюючий елемент; Д – джерело опорної (еталонної) напруги; ЕП – елемент порівняння; П – підсилювач постійного струму.
У стабілізаторі послідовного типу (рис. 2.10, а) регулюючий елемент ввімкнено послідовно з джерелом вхідної напруги U вх і навантаженням R н. Звідси й назва – стабілізатор послідовного типу. У випадку зміни U вх або R н напруга на виході стабілізатора також миттєво змінюється. Це призводить до зміни різниці між опорною напругою і U вих, яка визначається елементом порівняння (ЕП). Напруга з ЕП підсилюється підсилювачем постійного струму (П) і подається на регулюючий елемент (Р). При цьому внутрішній опір регулюючого елемента відповідним чином змінюється – і напруга U вх розподілиться між Р і R н так, щоб U вих прийняло задане значення.
У схемі стабілізатора паралельного типу (рис. 2.10, б) при зміні U вих на ЕП формується сигнал різниці опорної та вихідної напруг. Потім сигнал різниці напруг підсилюється підсилювачем (П) і діє на регулюючий елемент, який увімкнений паралельно навантаженню R н. Струм регулюючого елемента I p змінюється, на резисторі R н змінюється напруга, а вихідна напруга залишається практично постійною: U вих = U вх – I вх R н.
Стабілізатори паралельного типу мають значно нижчий ККД порівняно із стабілізатором послідовного типу. Крім того, для стабілізації підвищених напруг і струмів при змінних навантаженнях як звичайно перевага надається стабілізатору
Рис. 2.10. Структурні схеми компенсаційних стабілізаторів постійної напруги: а – послідовного типу,
б – паралельного
послідовного типу. Основним недоліком стабілізатора послідовного типу є те, що при різкому збільшенні струму навантаження до регулюючого елемента буде подаватися підвищена напруга, значення якої не повинно перевищувати допустимого.
Стабілізатори напруги на ІС мають кращі електричні характеристики та значно менші розміри, ніж аналогічні стабілізатори на дискретних елементах із застосуванням напівпровідникових приладів. У складних електронних схемах іноді доцільно використовувати загальне нестабілізоване джерело живлення та індивідуальні стабілізатори на ІС, встановленні для кожної схеми. Сьогодні вітчизняною промисловістю випускаються аналогові інтегральні стабілізатори серій К142, К181, К224 та ін., що виконують функції стабілізаторів компенсаційного типу [2; 4; 5]. Основні параметри зазначених мікросхем наведені в табл. 2.8.
Стабілізатор компенсаційного типу (за принципом своєї дії) повинен мати тільки три виводи: вхід – для зв’язку з фільтром випрямляча, вихід стабілізованої напруги та загальний вивід (заземлення). В схемах інтегральних стабілізаторів робиться кілька додаткових виводів, з допомогою яких, використовуючи різні зовнішні дискретні елементи, можна змінити характеристики стабілізаторів та розширити їхні можливості. У випадку використання зовнішніх дискретних елементів їх необхідно розрахувати.
Принципова електрична схема інтегрального стабілізатора напруги на мікросхемі К142ЕН (1,2) приведена на рис. 2.11.
На транзисторі VT2 побудовано емітерний повторювач, на VT3, VT4 – диференційний підсилювач. Емітерний повторювач та розподільник напруги (R1, R2) забезпечують добру розв’язку диференційного підсилювача від джерела живлення опорної (еталонної) напруги на діоді VD2.
На транзисторах VT6, VT7 побудовано складовий транзистор, який виконує функцію регулюючого елемента. Невеликий вхідний опір складового транзистора (VT6, VT7), розв’язка диференційного підсилювача (VT3, VT4) від джерела опорної напруги (VD2) забезпечують високі стабілізуючі й динамічні властивості стабілізатора постійної напруги.
Транзистор VT5 є динамічним навантаженням правого плеча диференційного підсилювача. На лівий вхід диференційного підсилювача (базу транзистора VT3) подається опорна напруга, а на правий вхід (базу транзистора VT4) подається напруга, пропорційна вихідній. Диференційний підсилювач обчислює різницю цих напруг і підсилює її. Схема має додаткові елементи
Таблиця 2.8
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 137 | Нарушение авторских прав