Інформація про новину
  • Переглядів: 584
  • Дата: 19-02-2022, 14:46
19-02-2022, 14:46

11.1.6. Стабілізатори напруги

Категорія: Електротехніка та електроніка





Попередня сторінка:  11.1.5. Випрямлячі на тиристорах
Наступна сторінка:   11.1.7. Згладжувальні фільтри

Зміст

11.1.6.1. Параметричні стабілізатори

11.1.6.2. Компенсаційні стабілізатори

 

11.1.6.1. Параметричні стабілізатори

Стабілізатори напруги - це електронні пристрої, призначені для підтримання сталого значення напруги з необхідною точністю в заданому діапазоні зміни напруги джерела або опору навантаження (дестабілізуючі чинники).

За типом вихідної напруги стабілізатори діляться на стабілізатори постійної напруги і стабілізатори змінної напруги. Як правило, вид вихідної напруги (постійна чи змінна) є такою самою, як і вид вхідної напруги, хоча можливі винятки.

За принципом роботи стабілізатори напруги поділяються на параметричні та компенсаційні. Параметричний метод стабілізації базується на зміні параметрів нелінійного елемента стабілізатора, залежно від зміни дестабілізуючого чинника, а сам стабілізатор називають параметричним.

У компенсаційному методі стабілізації у вимірювальному елементі порівнюється величина, що стабілізується, з еталонною і виробляється сигнал неузгодженості. Цей сигнал перетворюється, підсилюється і подається на регулювальний елемент.

Стабілітрони знаходять широке застосування в різноманітних пристроях електроніки як джерела стабільної (опорної) напруги, наприклад, використовуються в параметричних стабілізаторах напруги.

Найпростіша схема параметричного стабілізатора напруги складається з баластного резистора і стабілітрона, включених послідовно. Вони працюють при оберненому включенні, а їхні стабілізуючі властивості пояснюються особливістю зворотної гілки вольт-амперної характеристики.

При зміні струму в навантаженні вихідна напруга залишається практично незмінною, оскільки вона визначається спадом напруги на стабілітроні 4shx = Ucr Очевидно, що стабілізація напруги при зміні струму через стабілітрон можлива при зміні внутрішнього опору стабілітрона, тобто його параметра. Параметричний стабілізатор напруги показано на рис. 11.12.

Особливості роботи такого стабілізатора напруги базуються на тому, що напруга стабілітрона на зворотній ділянці його вольт-амперної характеристики змінюється незначно в широкому діапазоні зміни зворотного струму стабілітрона. Тобто коливання напруги на вході стабілізатора зумовлюють значну зміну струму стабілітрона при незначних змінах напруги на ньому. Схема міс-

тить баластний резистор /?6 і стабілітрон VD, що включається паралельно до навантаження RH (тобто це стабілізатор паралельного типу). З метою зниження пульсацій вихідної напруги, при коливаннях струму в навантаженні, у схему може включатися фільтрувальний конденсатор.

Стабілізатори характеризуються коефіцієнтом стабілізації

(11.6)

який для параметричних стабілізаторів становить

Опір баластного резистора R6 вибирають такий, щоб при номінальному значенні напруги джерела U, напруга і струм стабілітрона теж дорівнювали номінальним значенням UCJH, /стн. Величину /стн визначають за паспортними даними та виразом

(11.7)

Тоді з рівняння електричної рівноваги визначається баластний опір за виразом

Для нормальної роботи стабілізатора струм у навантаженні повинен бути меншим від струму через стабілітрон /н < /ст.

Для збільшення напруги стабілізації допускається послідовне з'єднання стабілітронів з однаковим струмом стабілізації. Паралельна робота стабілітронів не допускається через різні умови пробою.

Недоліками параметричних стабілізаторів є:

а) мале значення коефіцієнта стабілізації, особливо при великих струмах навантаження;

б) неможливість регулювання вихідної напруги.

 

11.1.6.2. Компенсаційні стабілізатори

Перелічених вище недоліків позбавлені компенсаційні стабілізатори, що є, по суті, автоматичними регуляторами, у яких фактична вихідна напруга порівнюється з еталонною (опорною) напругою. Різницевий сигнал підсилюється і впливає на регулювальний елемент стабілізатора таким чином, щоб вихідна напруга наближалась до еталонного рівня. Залежно від різниці між стабільною та вихідною напругою (неузгодженість) здійснюється автоматичне регулювання, що направлене на зменшення цієї неузгодженості. За способом вмикання регулювального елемента відносно навантаження виділяють компенсаційні стабілізатори послідовного та паралельного типів.

Як джерело опорної напруги, як правило, використовують параметричний стабілізатор.

Розглянемо структурну схему стабілізатора послідовної дії (рис. 11.13). Функцію регулювального елемента виконує транзистор VT1, а транзистор VT2 виконує функцію підсилювального елемента. Еталонна напруга задається за допомогою стабілітрона VD. Вона порівнюється з напругою на резисторі /?2, яка пропорційна вихідній напрузі стабілізатора, тому що цей резистор є плечем дільника напруги Rv R2.

Різниця цих напруг підсилюється транзистором VT2 і виділяється на резисторі Rp. Напруга на цьому резисторі є вхідною напругою регулювального елемента VT1 і тому зумовлює зміну напруги емітер - колектор VT1, завдяки чому забезпечується стабілізація вихідної напруги.

Стабільна (опорна) напруга Ua створюється на кремнієвому стабілітроні Д. Транзистор Т відіграє роль порівняльного та регулювального елемента.

Між емітером та базою діє невелика позитивна напруга

Таким чином,

При збільшенні опору навантаження схема працює так само. Зменшення вхідної напруги призведе до збільшення Ue6. У кінцевому підсумку Ue6 майже не зміниться.

Компенсаційні стабілізатори дають змогу розширити діапазон стабілізованих напруг та забезпечити вищу якість стабілізації

порівняно з па

раметричними стабілізаторами.

Підприємства багатьох держав випускають стабілізатори напруги в інтегральному виконанні. Класичним прикладом таких мікросхем є серія LM78xx. Першим трививідним стабілізатором була мікросхема LM109, розроблена американським інженером Робертом Відларом (1970).

На рис. 11.14 зображено популярну 3-пінову мікросхему МС7812 на + 12 В.

МС7812 - мікросхема компенсаційного стабілізатора напруги, у якій стабілізація здійснюється внаслідок впливу зміни вихідної напруги (струму) на його регулювальний пристрій через коло зворотного зв'язку.

 

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020

 




Попередня сторінка:  11.1.5. Випрямлячі на тиристорах
Наступна сторінка:   11.1.7. Згладжувальні фільтри



^