Лекция 9. Компенсационные стабилизаторы напряжения
Основная литература:
1.Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/А.А.Бокуняев, В.М. Бушев, А.С. Жерненко и др.; Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь, 1998. – стр. 91-96.
2.В.Е. Китаев, А.А. Бокукняев, М.Ф. Колканов электропитание устройств связи. Под общей ред. В.Е.Китаев – М.: связь, 1975 –стр.185-195.
3. Е.А. Каминский Звезда, треугольник, зигзаг-. М.: Энергия, 1977, стр. 17-21, стр. 39-42, стр. 44-45, стр. 60-61.
Дополнительная литература:
4.М.М. Кацман Электрические машины. М.: Высшая школа, 2001. –стр. 35-39.
Рассматриваемые вопросы:
1. Компенсационные стабилизаторы напряжения.
2. Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения.
3. Способы повышения качества стабилизации в компенсационных стабилизаторах непрерывного действия.
4. Функциональная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения.
5. Коэффициент стабилизации компенсационного стабилизатора напряжения.
Компенсационный стабилизатор – это стабилизатор, в котором стабилизация осуществляется за счет воздействия изменения входного тока на регулирующий элемент через цепь ОС.
Стабилизатор содержит регулирующий элемент, схему сравнения и усилитель в цепи обратной связи.
В зависимости от местоположения регулирующего элемента (РЭ) разделяются на стабилизаторы с последовательным и параллельным включением регулирующего элемента.
Силовая цепь стабилизатора состоит из РЭ и нагрузки.
За счет изменения падения напряжения на РЭ поддерживается постоянство напряжения на нагрузке.
Цепь отрицательной обратной связи состоит: делитель напряжения (ДН), усилитель постоянного тока (УПТ), источник эталонного напряжения.
Напряжение обратной связи снимается с нижнего плеча делителя напряжения и подводится на вход УПТ, где происходит сравнение напряжения обратной связи и эталонного.
Разность напряжения обратной связи и эталонного образует сигнал ошибки, что приводит к изменению тока управления и изменению напряжения на РЭ.
Напряжение на выходе при этом восстанавливается до своего первоначального значения.
Преимущества данной схемы: высокий коэффициент полезного действия у последовательного соединения схемы.
Недостатками являются невысокая надежность (возможность перегорания РЭ).
Коэффициент стабилизации зависит от параметров и режимов работы применяемых элементов, от изменения тока нагрузки и входного напряжения.
Устранить влияние нестабильности напряжения питания усилителя на работу стабилизатора можно либо применением дополнительного стабилизированного источника питания, либо введением стабилизирующих цепей. На практике второй путь нашел более широкое применение.
Компенсационные стабилизаторы непрерывного действия наряду со стабилизацией выходного напряжения подавляют также пульсации входного напряжения на частотах до нескольких килогерц. Коэффициент сглаживания стабилизатора близок к коэффициенту стабилизации.
Основная тепловая нестабильность выходного напряжения стабилизатора связана с температурным изменением источника опорного напряжения и параметров транзисторов устройства сравнения. Нестабильность также могут внести резисторы делителей опорного напряжения или цепей обратной связи. Меньшую температурную нестабильность вносят регулирующие транзисторы, поскольку они охвачены обратной связью.
Для термокомпенсации делителей напряжения можно использовать терморезисторы и диоды. Первый способ позволяет плавно регулировать значение суммарного температурного коэффициента стабилизатора.
Значения КПД стабилизаторов непрерывного действия составляют примерно 30…50%. Опыт создания стабилизаторов показывает, что основные потери в них приходятся на регулирующий транзистор. Для нормальной работы стабилизатора необходимо, чтобы мгновенное значение входного напряжения вместе с напряжением пульсации было равно или больше минимального значения, обеспечивающего получение на нагрузке заданных значений напряжения с учетом падения на регулирующем элементе. Чтобы получить максимальный КПД и облегчить режим работы элементов, номинальную величину входного напряжения желательно выбирать минимально возможной по отношению к выходному.