Лекция стабилизаторы напряжения и тока
 Скачать 310 Kb.
|
Лекция«СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА» Факторы для стабилизации: (причины, вызывающие изменение напряжния)Изменение напряжения питающей сети Uс Uс Изменение тока нагрузки Iн Iн Изменение температуры окружающей среды То.с То.с Изменение частоты питающей сети fс fс Нестабильность напряжения % Электронная радиоаппаратура допускает до 3 % нестабильности. На ИМС : (0,0001 – 0,5)% допускается нестабильность. УПТ (усилитель постоянного тока) : 10-4 % допускается нестабильность. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯПараметрического типа
Непрерывного действия
С параллельным соединением регулирующего элемента Импульсного действия Релейного типа С широтно-импульсным модулятором ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИЗАТОРОВКоэффициент стабилизации:
Дифференциальный коэффициент стабилизации Кст – определяется в малых точках характеристики: Iн ном , Uн ном Внутреннее сопротивление , Uвх – постоянное. Дрейф выходного напряжения. Обусловлено изменением температуры окружающей среды, изменением выходного напряжения по параметру. Коэффициент полезного действия стабилизатора: Диапазон стабилизированного тока, напряжения ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫНапряжение питания изменяется: Uпит Uпит балластное сопротивление Rб включено последовательно стабилитрону VD1. Напряжение на нагрузке рассчитывается: Uн = Uпит – IбRб , Ток , проходящий через балластное сопротивление будет Iб = Iст + Iн Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатораUвх Uн где rст = rст Rн т.к. rст Rн , Rб ˃˃ rст Следовательно , где Коэффициент стабилизации Кст = 20 50. Выбор параметровНоминальное напряжение стабилитрона Uст. ном = Uн ном Балластное сопротивление должно быть как можно больше, но меньше определенного минимального тока стабилизации ОсобенностиСвойства: Параллельно стабилитроны нельзя соединять, из – за разброса параметров. Невозможность регулирования Uст Если надо Кст 50 , Iст = 1А Недостатки параметрического стабилизатора: Низкий коэффициент полезного действия. Сильная зависимость коэффициента стабилизации от температуры. Малый коэффициент стабилизации. 1 Компенсационные стабилизаторы Компенсационные стабилизаторы относятся к стабилизаторам непрерывного действия и представляют собой устройства автоматического регулирования, которые с заданной точностью поддерживают напряжение на нагрузке независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. Компенсационные стабилизаторы напряжения в зависимости от места расположения регулирующего элемента (РЭ) разделяются на стабилизаторы с последовательным и параллельным включением РЭ. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯРЭ – регулирующий элемент Напряжение на нагрузке будет: Uн = Uпит – UРЭ ИЭ – измерительный элемент UОП – опорное напряжение (эталонное). Последовательное соединение регулирующего элемента и нагрузки UОП – параметрический стабилизатор напряжения. У – усилитель и измерительный элемент, для сравнения Uн с Uоп и усилитель (может быть усилитель постоянного тока, операционный усилитель). РЭ – мощный транзистор Компенсационный стабилизатор с последовательным включением РЭ С параллельным включением регулирующего элемента Компенсационный стабилизатор с параллельным включением РЭ Стабилизатор с последовательным соединением регулирующего элементаТранзистор VT1 выполняет функцию регулирующего элемента. Источником опорного напряжения служит стабилизатор параметрического типа с Rб и стабилитроном VD1. Силовая цепь стабилизатора, включая источник питания, VT1 и Rн представляет собой усилительный каскад на транзисторе VT1, включенный по схеме с общим коллектором, в котором Uвх – напряжение питания, Uоу – входное напряжение, Uн – выходное напряжение Стабилизирующее действие схемы обусловлено наличием в ней глубокой отрицательной обратной связи по выходному напряжению Uн Преимущества : Мощность выходной нагрузки значительная (силовой транзистор) Коэффициент стабилизации Кст зависит от коэффициента усиления усилителя Кст > 1000 Безынерционен (практически) Низкое выходное сопротивление (10-3 – 10-4 Ом) Недостатки: Низкий КПД 0,5 – 0,6 Сложная схема Низкая надежность (отн. параметрического) Стабилизаторы в интегральном исполненииСущественные преимущества в отношении массо–габаритных, стоимостных и качественных показателей дает широко используемый в настоящее время интегральный принцип выполнения стабилизаторов, при котором вся маломощная часть схемы стабилизатора унифицируется и представляется в виде микросхемы. Отечественной промышленностью выпускаются следующие типы стабилизаторов: С регулированием Uн: К142EН1 … К142EН4 С фиксированным Uн: К142EН5. С двуполярным Uн: К142EН6.
Стабилизаторы с ШИМ В – выпрямитель; РЭ – регулирующий элемент; Ф – фильтр; МУ – модулирующее устройство; У – усилитель; ЭС – элемент сравнения. Принцип действияСтабилизация выходного напряжения осуществляется путем изменения соотношения длительностей открытого и закрытого состояния РЭ (Т = const, tи = var) в зависимости от изменения величины выходного напряжения, регистрируемого элементом сравнения (ЭС). Разность (Uвых – Uоп) усиливается усилителем (У) и передается на МУ. Уменьшение выходного напряжения Uвых относительно опорного Uоп компенсируется подачей более широких управляющих импульсов, и наоборот скважность импульса Стабилизатор релейного типаПУ – пороговое устройство VT1 – работает в режиме ключа. Rб – балластное сопротивление. C – фильтр. Достоинства: Малочувствительны к изменению температуры. КПД выше, чем у стабилизаторов непрерывного действия. Недостатки: Большие пульсации выходного напряжения, необходимость применения громоздких сглаживающих фильтров. Инерционность. Ухудшение параметров при работе на импульсную нагрузку Стабилизаторы токаПараметрические стабилизаторы тока
Такой характеристикой обладают:
Пентод Эти элементы включаются последовательно с RН и обеспечивают 1% изменения тока. Построены по тем же схемам, что и стабилизаторы напряжения, но с обратной связью по току |