Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Компенсационный стабилизатор тока схема

Компенсационный стабилизатор напряжения. Расчёт стабилизатора напряжения

Компенсационный стабилизатор

Различают компенсационные стабилизаторы напряжения непрерывного и импульсного действия. Стабилизаторы напряжения непрерывного действия представляют собой систему автоматического регулирования, в которой фактическое значение выходного напряжения сравнивается с заданным значением эталонного (опорного) напряжения. Возникающий при этом сигнал рассогласования усиливается и должен воздействовать на регулирующий элемент стабилизатора таким образом, чтобы выходное напряжение стремилось вернуться к заданному уровню. В качестве источника опорного напряжения обычно используют параметрический стабилизатор, работающий с малыми токами нагрузки, представляющий собой цепочку, состоящую из резистора и стабилитрона. В зависимости от способа включения регулирующего элемента различают компенсационные стабилизаторы последовательного и параллельного типов.
Структурная схема компенсационного стабилизатора последовательного типа представлена на рис. В этой схеме регулирующий элемент РЭ включен последовательно с нагрузкой и играет роль управляемого балластного сопротивления. Схему, состоящую из регулирующего элемента и сопротивления нагрузки можно представить как делитель напряжения, в котором определённая часть входного напряжения «падает» на сопротивлении нагрузки, а всё остальное напряжение – на регулирующем элементе. При этом, и все изменения входного напряжения отражаются не на нагрузке, а на регулирующем элементе.
Опорное стабилизированное напряжение формируется источником опорного напряжения ИОН. Схема сравнения СС сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением Uоп. Разностный сигнал рассогласования Uн — Uоп, формируемый схемой сравнения СС, поступает на вход усилителя постоянного тока У, усиливается и воздействует на регулирующий элемент РЭ.
Если в нагрузке оказывается напряжение большее, чем опорное Uоп – имеет место положительный сигнал рассогласования (Uн — Uоп) > 0, тогда внутреннее сопротивление РЭ возрастает и падение напряжения Uрэ на нем увеличивается. Так как регулирующий элемент и нагрузка включены последовательно, то при увеличении Uрэ выходное напряжение уменьшается.
При уменьшении выходного напряжения , отрицательном сигнале рассогласования (Uн — Uоп) Расчёт стабилизатора постоянного напряжения компенсационного типа и практические советы конструкторам

Как и ранее, я не пишу сложные формулы радиолюбительских расчётов, которые отбивают желание вообще становиться радиолюбителями. Они мной применяются только тогда, когда их использование действительно необходимо. Кроме того, если Вы научитесь понимать их физический смысл, то Вы самостоятельно сможете применять их на практике для расчётов цепей.

Расчёт стабилизированного блока питания мы будем проводить с использованием конкретной схемы, которую мы сначала изобразим, соблюдая правила построения схем, а потом рассчитаем на основе предъявляемых к ней требований.
1. Прежде всего, обратите внимание, на то, что большинство блоков питания имеет минус на массе, поэтому мы так же выполняя условие – «минус на массе» изменим полярности диодов и конденсаторов, а кроме того — тип проводимости транзисторов с p-n-p на n-p-n.
>2. Для повышения коэффициента стабилизации компенсационного стабилизатора в качестве регулирующего элемента мы будем использовать составной транзистор. Использование составного транзистора увеличивает коэффициент стабилизации на величину коэффициента усиления по току дополнительного транзистора, и на порядок увеличивает нагрузочную способность стабилизатора напряжения. Поэтому (см. схему) к ранее изученному стабилизатору, мы добавим этот транзистор VT3. Считаем, что каждый добавленный таким образом транзистор увеличивает нагрузочную способность в 10…20 раз, но не забываем, что основная часть мощности на него и «приложится». Поэтому чем мощнее транзистор, тем лучше.
3. Ток через делитель Iдел состоящий из R1,R2,R3 выбирают обычно на порядок меньше (в 10 раз), чем ток, протекающий по цепи Rб, VD1. Увеличение или уменьшение тока делителя за счет снижения, или повышения сопротивлений R1,R2,R3 нецелесообразно, так как приводит к существенному уменьшению КПД, или чувствительности схемы к изменению выходного напряжения и его пульсациям.
4. Резистор R2 предназначен для регулировки стабилизированного напряжения в небольших пределах. Пределы регулировок выходного напряжения такого стабилизатора ограничены параметрами стабилитрона – минимальным и максимальным током стабилизации. Как это выглядит практически, я затрону в процессе расчётов.
5. Напряжение стабилизации дополнительного источника опорного напряжения, используемого для смещения транзистора регулирующего элемента должно не менее, чем в 1,5 раза превышать значение выходного напряжения стабилизатора. Иначе силовыми транзисторами VT2 и VT3 «нечем будет управлять» — напряжение на эмиттерах будет превышать базовое, и ни о какой стабилизации речи не будет.
6. Предыдущее условие накладывает ограничения на нагрузочные способности стабилизатора потому, что разница входного и выходного напряжения стабилизатора помноженная на выходной ток, будет «падать» в виде рассеиваемой мощности на силовых транзисторах. Поэтому необходимо выбирать транзисторы способные выдерживать такую мощность – повторяется правило — чем мощнее транзистор, тем лучше. Но чем мощнее транзистор, тем меньше у него коэффициент передачи.

Исходные данные (допустим, к разрабатываемому ИП предъявлены такие требования):
— среднее выходное напряжение стабилизатора – 12 вольт;
— максимальный ток нагрузки стабилизатора – 2 ампера;
— используется трансформатор достаточной мощности, с выходным напряжением 25 вольт.

При расчётах сложных схем, обычно идут «с конца к началу», поэтому, предлагаю начать с расчёта схем опорного напряжения и сравнения.

Читайте так же:
Стабилизатор тока схема расчет

1. Выберем стабилитрон измерительного моста Стабилитрон VD1 выбирается со значением напряжения стабилизации, равном половине выходного напряжения стабилизатора: 12в / 2 = 6 вольт .
При этом условии обеспечивается наилучшая стабилизация. Но стабилитрон на такое напряжение в рознице отсутствует, поэтому выбираем стабилитрон, максимально близкий по напряжению стабилизации – КС156А, у которого Uст = 5,6 вольт, Iст = 10 мА.

2. Найдём резистор :
На резисторе падает напряжение: URб = Uвых – Uст = 12в – 5,6в = 6,4в
Зная падение напряжения и ток стабилизации, по закону Ома определяем сопротивление резистора: Rб = URб / = 6,4в/0,01А = 640 Ом
Ближайшее значение сопротивления резистора по номинальному ряду — 620 Ом.
Мощность резистора находим из условия РRб = URб * Iст * 2 = 6,4в * 0,01А * 2 = 0,128 Вт
Если кто не знает, что в формуле обозначает цифра 2, поясню, это коэффициент запаса по мощности (чтобы резистор не грелся). Ближайшее наибольшее значение мощности резистора по номинальному ряду – 0,125 Вт.
Таким образом, параметры Rб – 620 Ом на 0,125 Вт.

3. Определим возможные значения выходного напряжения стабилизатора, при которых стабилизация происходит.
Они ограничены предельными токами стабилитрона, стоящего в мостовой измерительной цепи.
а) Определим минимальное (регулируемое) напряжение стабилизации: По справочнику минимальный ток стабилизации КС156А = 3 мА, при этом токе значение выходного напряжения стабилизатора составит: Uвых.min = Uст + (Iст.min * Rб) = 5,6 в + (0,003 * 620) = 7,46 вольт
б) Определим максимальное (регулируемое) напряжение стабилизации:
По справочнику максимальный предельный ток стабилизации КС156А = 55 мА. Это большой ток, при котором стабилитрон будет греться и нужны дополнительные меры защиты, поэтому ограничимся значением, в 2 раза превышающем номинальное — 20 мА. При этом токе значение выходного напряжения стабилизатора составит:

Uвых.max = Uст + (Iст.max * Rб) = 5,6 в + (0,02 * 620) = 18 вольт
Поскольку мощность прикладываемая к резистору возросла, для того, чтобы резистор не сгорел от большой прикладываемой мощности, его мощность следует увеличить до значения:

РRб = URб * Iст * 2 = 12,4 в * 0,02 А * 2 = 0,5 Вт
Если Вы хотите, чтобы Ваш стабилизатор выдавал 18 вольт, то мощность резистора необходимо увеличить, но если Вы делаете стабилизатор на фиксированное напряжение (в данном случае 12 вольт), то этого можно не делать, удовлетворившись расчётом, приведённым в пункте 2.

4. Рассчитаем делитель R1,R2,R3:
Нам известно, что на стабилитроне КС156А падает – 5,6 вольта. А ещё мы знаем, что в режиме стабилизации, транзистор VT1 находится в «рабочей точке», это означает, что на его переходе база-эмиттер «падает» напряжение 0,65 вольта. А это в свою очередь означает, что на базе должно быть всегда 5,6 + 0,65 = 6,25 вольта относительно корпуса стабилизатора. База соединена с «ползунком» среднего регулировочного резистора, значит, это напряжение 6,25 вольта всегда присутствует на его «ползунке».
Исходя из этого, можно составить, систему уравнений с тремя неизвестными, но это Вас только запутает, поэтому мы пойдем по более простому, но практичному пути.
При максимальном напряжении стабилизации Uвых.max = 18 вольт, ползунок находится в нижнем по схеме положении, ток стабилизации Iст.max = 0,02 A, а ток делителя R1,R2,R3 в 10 раз меньше: Iцепи = 0,002 А , следовательно: R3 = 6,25 / Iцепи = 6,25 / 0,002 = 3,125 кОм;
R1 + R2 = (Uвых.max — UR3) / Iцепи = 11,75 / 0,002 = 5,875 кОм.
Суммарное сопротивление R1 + R2 + R3 = 5 875 + 3 125 = 9 кОм
При минимальном напряжении стабилизации Uвых.min = 7,46 вольта, ток делителя будет:

Iцепи = Uвых.min / (R1 + R2 + R3) = 7,46 / 9000 = 0,00083 А
найдем значение R1 = (Uвых.min – 6,25) / Iцепи = (7,46 – 6,25) / 0,00083 = 1,46 кОм,
отсюда значение R2 = 5,88 – 1,46 = 4,42 Ом,
округлим значения резисторов до значений номинального ряда: R1 = 1,5 кОм, R2 = 4,3 кОм (переменный), R3 = 3 кОм

5. Рассчитаем второй источник опорного напряжения и смещения VT2.
В качестве стабилитрона выбираем Д816А, у которого Uст = 22 вольта, Iст = 10 мА.
Найдём Rсм.
Выходное напряжение трансформатора после выпрямления и сглаживания фильтром = 25 вольт, тогда Rсм = (Uтр. — Uст) / Iст = 25 – 22 / 0,01А = 300 Ом.
Мощность резистора РRсм = URсм / Iст = 3 *0,01 = 0,03 Вт, ближайшая из номинального ряда — 0,125 Вт
Для стабильной работы цепи опорного напряжения Rсм VD2, необходимо, чтобы не оказывал на эту цепь шунтирующего действия. Поэтому ток должен быть не менее, чем в 2 раза меньше тока стабилитрона. Кроме того, на нём падает разность между входным и выходным напряжением: URк = Uтр. — Uвых. = 25 – 12 = 13 вольт,

отсюда: Rк = URк / (Iст/2) = 13 / 0,005 = 2,7 кОм.

Мощность РRк = URк * Iст / 2 = 13 *0,005 = 0,0325 Вт, ближайший 0,125 Вт.

6. Наконец дело дошло до транзисторов.
В качестве VT1 подойдёт транзистор КТ315Г. Он удовлетворяет требованиям:
— достаточно высокий коэффициент усиления (передачи) h21Э = 50…350;
— допустимое напряжение коллектор-эмиттер – 35 вольт.
В качестве VT2 подойдёт транзистор КТ815 с любым буквенным индексом. Коэффициент передачи h21Э = 40 – 70 , обеспечивает усиление тока резистора с 5 мА до 250 мА;
В качестве VT3 попробуем взять не то, что надо искать, а то, что есть — например КТ809А. Коэффициент передачи h21Э = 15…100 , что обеспечивает усиление тока с 250 мА до 3,7 А, но максимальный ток коллектора – 3 А это по справочнику – предел, нет «запаса прочности», поэтому ставим два транзистора в параллель. При выходном напряжении = 12 вольт и токе 2 ампера, на них должно падать 13 вольт, таким образом, общая мощность рассеивания транзисторов: РVT3 = UVT3 * I VT3 = 2 * 13 = 26 Вт.
Это вполне приемлемое значение. Для выравнивания мощностей на транзисторах придётся использовать два резистора в эмитерных цепях выходных транзисторов. 0,05…1 Ом с мощностью по 2 Вт.

Читайте так же:
Стабилизатор напряжения постоянного тока с регулировкой напряжения

7. Остался один резистор . Rэ = 0,65 / 2 * 50 = 16 Ом,
где 0,65 – падение на переходе база-эмиттер, 2 – номинальный ток нагрузки = 2 ампер), 50 — усреднённое значение коэффициента передачи транзистора.

Итак, рисуем схему нашего стабилизатора

Дополнения к статье
1. При выборе стабилитронов возможно последовательное их соединение, например два КС156А (по 5,6 вольта) можно соединить последовательно для получения стабилитрона на напряжение стабилизации 11,2 вольта;
2. Для возможности регулировки выходного напряжения в более широких пределах цепочку источника опорного напряжения R3, VD6 (см. схему) подключают не к выходу, а на вход стабилизатора с применением цепей сглаживания (по аналогии с R1, VD5 и С2). Естественно, необходимо пересчитать резистор R3. В результате этого, входное напряжение ИОН не зависит от выходного напряжения, поэтому ток стабилизации номинальный и постоянен. Другой вариант расширения диапазона стабилизируемых напряжений — использование в качестве одного резистора Rб – галентного переключателя с несколькими резисторами;
3. Для повышения нагрузочных свойств стабилизатора, и как следствие повышения надёжности рекомендую вместо двух КТ809А поставить один составной КТ827А без резисторов R4 – R6.
4. Никогда не брезгуйте рассчитать мощность резисторов, иначе это может Вам выйти кучей сгоревших дорогих элементов;
5. В приведённой схеме стабилизатора имеется защита по первичной обмотке трансформатора, а во вторичных цепях защита отсутствует. В простейшем случае поставьте на выходе стабилизатора двух-трехватный предохранитель, но лучше сделать более интеллектуальную схему защиты

Компенсационный стабилизатор напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения — это устройства, в которых стабилизация осуществляется за счет воздействия изменения выходного напряжения на регулирующий орган через цепь обратной связи. Наибольшее распространение получили электромеханические (сервоприводные, электродинамические) компенсационные стабилизаторы напряжения и ступенчатые корректоры напряжения (дискретные, ключевые стабилизаторы).

Компенсационные стабилизаторы напряжения обладают более высоким коэффициентом стабилизации и меньшим выходным сопротивлением по сравнению с параметрическими. Их принцип работы основан на том, что изменение напряжения на нагрузке (под действием изменения Uвх или Iн) передается на специально вводимый в схему регулирующий элемент (РЭ), препятствующий изменению напряжения Uн .

Регулирующий элемент (транзистор) может быть включен либо параллельно нагрузке, либо последовательно с ней. В зависимости

Рис. 3.32

от этого различают два типа компенсационных стабилизаторов напряжения: параллельные (рис. 3.32, а) и последовательные (рис. 3.32, б).

Воздействие на регулирующий элемент в обоих типах стабилизаторов осуществляется управляющей схемой, в которую входят усилитель постоянного тока У и источник опорного напряжения ИОН. С помощью ИОН производят сравнение напряжения на нагрузке с опорным напряжением. Функция усилителя сводится к усилению разности сравниваемых напряжений и подаче усиленного сигнала непосредственно на регулирующий элемент.

В схеме рис. 3.32, а стабилизация напряжения на нагрузке достигается, как и в параметрическом стабилизаторе, изменением напряжения на балластном резисторе Rб путем изменения тока регулирующего элемента. Если принять входное напряжение стабилизатора неизменным, то постоянству напряжения на нагрузке будет соответствовать постоянство напряжения на балластном резисторе. Изменение тока нагрузки от нуля до Iнmax будет сопровождаться соответствующим изменением тока регулирующего элемента от Iнmax до нуля.

В схеме рис. 3.32, б регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой. Стабилизация напряжения нагрузки осуществляется путем изменения напряжения на регулирующем элементе. Ток регулирующего элемента здесь равен току нагрузки.

Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа приведена на рис. 3.33, а. Транзистор T1 служит регулирующим элементом, а усилитель постоянного тока (однокаскадный) выполнен на транзисторе T2 . Источником опорного напряжения является стабилитрон Д, включенный в цепь эмиттера транзистора Т2 . Резистор R (показан пунктиром) используют для вывода стабилитрона на рабочий участок характеристики, если ток IЭ2 транзистора T2 мал. Резисторы R1,R2 являются элементами входного делителя напряжения. Напряжение между базой и эмиттером транзистора Т2 Uбэ2=((R2/(R1+R2))*(Uн-Uоп).

Силовая цепь стабилизатора, включающая источник питания, транзистор Т1, и нагрузку Rн, представляет собой усилительный каскад на транзисторе T1 с общим коллектором, в котором Uвх — напряжение питания, Uб1 — входное, а Uн — выходное напряжения (Uн=Uб1-Uбэ1). Для получения требуемого напряжения Uн необходимо, чтобы напряжение на выходе усилителя (Uк2=Uб1) было близко к напряжению Uн. Для этого питание коллекторной цепи транзистора T2 осуществляют от отдельного источника — Eк. Усилитель постоянного тока при этом обеспечивает соответствие необходимого напряжения Uк2 напряжению его входной цепи Uб2. Указанные соображения положены в основу расчета элементов схемы по заданным параметрам Uн, Iн номинального режима.

Читайте так же:
Простой стабилизатор тока транзисторе

Стабилизирующее действие схемы обусловлено наличием в ней глубокой отрицательной обратной связи по приращениям выходного напряжения Uн.

Предположим, что под действием уменьшения напряжения Uвх напряжение Uн (здесь и далее имеются в виду абсолютные значения напряжений) стало меньше номинального. Снижение напряжения Uн вызывает уменьшение напряжения на базе Uб2 и напряжения Uбэ2 транзистора Т2 , а следовательно, его токов Iб2 и Iк2. Уменьшение тока Iк2 приводит к меньшему падению напряжения на резисторе Rк и увеличению напряжений Uб1 и Uбэ1 транзистора T1. Вследствие увеличения напряжения Uбэ1 напряжение Uкэ1 транзистора Т1 уменьшается, повышая тем самым почти до прежней величины напряжение Uн. Подобно рассмотренному осуществляется компенсация изменения напряжения Uн при увеличении Uвх ,а также при изменениях тока нагрузки.

Коэффициент стабилизации стабилизатора находят из соотношения

где rbx2, rб2, rк(э)2 — соответственно входное, базовое и коллекторное сопротивления транзистора T2 ; А = 1 + rд/rвх2+(R1?R2)/rвх2?2 — поправочный коэффициент, учитывающий влияние динамического сопротивления стабилитрона rд и сопротивлений делителя в базовой цепи транзистора Т2.

Приняв Uб1=const имеем Rвых=rэ1+rб1/(1+?1), что составляет достаточно малую величину. Поскольку усилитель создает в схеме отрицательную обратную связь по напряжению, выходное сопротивление получается еще меньше. Для его расчета можно воспользоваться выражением

Числовое значение коэффициента стабилизации стабилизатора находится в пределах нескольких сотен, а выходное сопротивление составляет десятые и сотые доли ома.

При разработке стабилизатора часто ставится задача регулирования его выходного напряжения Uн. Возможность регулирования напряжения можно показать, выразив напряжение Uн схемы через параметры входной цепи усилителя:

Элементы входного делителя обычно выбирают достаточно низкоомными, обеспечивающими выполнение условия Iд>>Iб2. Это необходимо для ослабления влияния изменяющегося в процессе работы схемы тока Iб2 на напряжение Uб2, а следовательно, на коэффициент стабилизации стабилизатора. С учетом сказанного вторым членом в выражении (3.36) можно пренебречь. Тогда получим

Таким образом, задачу регулирования напряжения решают путем изменения соотношения плеч выходного делителя, что реализуется введением во входную цепь усилителя потенциометра R1-2 (рис. 3.33, б). Пределы регулирования напряжения при этом составляют:

Если, например, принять Uоп=10 В, R1 == 300 Ом, R2 = 360 Ом и R1-2 = 240 Ом, то выходное напряжение стабилизатора можно регулировать в диапазоне от 5 до 15 В.

Напряжение Uн стабилизатора связано с напряжениями входной цепи транзистора Т1, соотношением

Соотношение (3.38) позволяет сделать ряд важных выводов о работе стабилизатора и возможностях его применения. С этой целью рассмотрим два режима работы стабилизатора: Uвх=var, Rн=const (Iн=const) и Uвх=const, Rн=var (Iн=var).

При изменении входного напряжения величина Uн стабилизатора изменяется незначительно. Поэтому можно считать, что приращение напряжения ?Uвх будет скомпенсировано соответствующим увеличением или уменьшением напряжения ?Uкэ1 транзистора T1. При условии Iэ1=Iн=const это вызовет в конечном итоге изменение тока базы, (и коллектора) регулирующего транзистора посредством изменения тока Iк2 усилителя, протекающего через резистор Rк. Напряжение Uн будет тем стабильнее, чем меньшему значению ?Uн будет соответствовать необходимое изменение тока Iк2 , т. е. чем выше будет коэффициент усиления усилителя. Повышение коэффициента усиления в рассматриваемой схеме достигается увеличением коэффициента ?2 и сопротивления Rк. Увеличение сопротивления Rк при этом требует повышения напряжения питания Eк усилителя.

В условиях изменяющегося тока нагрузки ток базы регулирующего транзистора Iб1 изменяется пропорционально Iн, так как Iб1=Iн/(1+?1). Поскольку напряжение Uбэ1 мало (доли вольта), режиму стабилизации напряжения Uн согласно выражению (3.38) соответствует почти неизменная сумма токов Iб1+Iк2. Это означает, что с уменьшением тока Iн ток Iк2 увеличивается на величину, на которую уменьшился ток Iб1. При изменении нагрузочного тока от Iнmax до нуля ток Iк2 изменяется от некоторого минимального значения Iк2min до Iнmax/(1+?1)+Iк2min?Iнmax/(1+?1)=Iб1max. Таким образом, транзистор T2 в схеме рис. 3.33, а необходимо выбирать на коллекторный ток, близкий к максимальному току базы регулирующего транзистора.

С увеличением тока Iн транзисторы T1, T2 выбираются на большие коллекторные токи. Однако использование рассматриваемой схемы при Iн> 200 — 300 мА неэффективно из-за трудностей в обеспечении высоких значений коэффициента усиления усилителя, а, сле­довательно, и коэффициента стабилизации. Причина заключается в вынужденном уменьшении сопротивления Rк (ввиду больших значений Iб1 и Iк2), а также в малых значениях коэффициента ? мощных транзисторов.

Задачу уменьшения тока базы регулирующего транзистора при переходе к большим токам нагрузки решают заменой его в стабилизаторе составным транзистором (рис. 3.33, в). Состав­ной транзистор представляет собой соединение двух, трех транзисторов и более, при котором база каждого последующего транзистора связана с эмиттером предшествующего, а коллекторы всех транзисторов объединены.

Поскольку ток базы каждого транзистора меньше его тока эмиттера в 1+? раз, ток управления составным транзистором получается во много раз меньше тока эмиттера выходного транзистора (т. е. тока нагрузки стабилизатора). Так, для схемы, состоящей из трех транзисторов (рис. 3.33, а), имеем

Читайте так же:
Импульсный стабилизатор тока lm2576

где ?с — коэффициент передачи тока составного транзистора, числовое значение которого равно 103—104.

Тем самым обеспечивается необходимый режим согласования по току выходной цепи усилителя и входной цепи регулирующего транзистора при больших токах Iн.

Токоотводящие резисторы R01,R02 (показаны пунктиром) создают цепи протекания начальных токов Iк0(э) транзисторов T1-1, и Т1-2, исключай их протекание по цепям баз последующих транзисторов. С их помощью обеспечивается нормальный режим работы схемы при минимальном токе нагрузки. Для расчета сопротивлений R01 и R02 можно воспользоваться соотношением

Составные транзисторы нашли широкое применение в стабилизаторах на токи 0,5 — 1 А и выше.

Повышение коэффициента стабилизации (и уменьшение выходного сопротивления) компенсационных стабилизаторов также может достигаться путем увеличения коэффициента усиления усилителя за счет использования в нем большего числа каскадов. Для исключения дрейфа напряжения Uн стабилизатора, вызываемого дрейфом усилителя, последний выполняют на основе балансных каскадов с применением температурной компенсации.

Существенные 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.

Стабилизаторы постоянного напряжения выполняют также с импульсным (ключевым) режимом работы регулирующего элемента (применяется транзистор или тиристор). Такие стабилизаторы, называемые импульсными, реализуются на основе импульсных преобразователей постоянного напряжения.

46.Высоковольтный стабилизатор напряжения.

Принципиальная схема линейного стабилизатора на выходное напряжение 115 В показана выше. Источником напряжения для стабилизатора служит сеть переменного тока 220 В или вторичная обмотка силового трансформатора. Стабилизатор выполнен на интегральной микросхеме SE115N, представляющей собой детектор напряжения на 115 В.

Если напряжение на выходе стабилизатора стремится увеличиться свыше рабочего напряжения микросхемы, то открывается выходной п-p-n транзистор микросхемы, коллектор которого выведен на вывод 2. Это приводит к тому, что понижается напряжение затвор-исток, что приводит к понижению выходного напряжения стабилизатора. На мощном высоковольтном полевом n-канальном транзисторе VT1 выполнен истоковый повторитель напряжения. Светодиод HL1 сигнализирует о наличии выходного напряжения, кроме того, цепь R3HL1 разряжает оксидные конденсаторы при отключенной нагрузке. Резистор R1 должен быть проволочным. Его сопротивление и мощность выбирают исходя из параметров подключенной к стабилизатору нагрузки.

Если, например, к выходу стабилизатора подключена нагрузка мощностью 30 Вт, то при питании устройства от сети 220 В, на транзисторе будет рассеиваться мощность около 80 Вт. Если же входным напряжением для стабилизатора будет, например, напряжение +180 В (выход выпрямителя «лампового» трансформатора), то при выходном напряжении 115 В и токе нагрузки 0,5 А установленный на теплоотвод транзистор будет рассеивать около 33 Вт тепловой мощности. Это немало, поэтому, линейные высоковольтные стабилизаторы напряжения целесообразно применять для питания слаботочной нагрузки — входных и буферных каскадов УНЧ.

Типовые схемы компенсационных стабилизаторов напряжения

Имея принципиальные схемы функциональных узлов стабилизатора, можно составить принципиальную схему стабилизатора напряжения в целом.

Типовая схема стабилизатора напряжения с последовательным включением регулирующего элемента приведена на рисунке 2.5. В этой схеме конденсатор СОС предназначен для повышения устойчивой работы компенсационного стабилизатора напряжения за счет уменьшения коэффициента усиления усилителя постоянного тока по переменному напряжению, а конденсатор СН — для улучшения переходных характеристик и повышения степени устойчивости компенсационного стабилизатора напряжения. Резисторы, соединяющие минусовую шину источника питания UП с базами регулирующих составных транзисторов, предназначаются для компенсации обратных токов транзисторов (R3 на рисунке 2.5).

С целью повышения коэффициента стабилизации компенсационного стабилизатора напряжения часто применяют вместо ЕДОП токостабилизирующий двухполюсник (ТСД), выполненный на транзисторе VT1, резисторах R1, R2 и стабилитроне VD1 (рисунок 2.5). Иногда в стабилизаторах вместо VD1 включают один или два диода в прямом направлении. Применение ТСД вместо ЕДОП приводит к небольшому

увеличению минимально допустимого входного напряжения на компенсационный стабилизатор напряжения.

Для повышения качества выходного напряжения в усилителях постоянного тока стабилизатора применяются операционные усилители, которые обладают большим коэффициентом усиления и малым температурным уходом. Питание операционного усилителя может осуществляться непосредственно от выходного напряжения стабилизатора.

Рисунок 2.5 — Типова схема стабилизатора постоянного напряжения с последовательным включением регулирующего транзистора

Основными показателями качества выходного напряжения компенсационного стабилизатора напряжения являются коэффициент стабилизации KСТ по изменению напряжения питания UП, внутреннее сопротивление rн нестабильности от изменения напряжения дополнительного источника ∆UП.ДОП. и температуры ∆UН.Т. Величины KСТ и rН для стабилизаторов, представленных на рисунке 2.5, равны

, (2.17)

, (2.18)

h11э, riT, µТ — входное и внутреннее сопротивление, а также коэффициент усиления по напряжению составного транзистора;0, rТ.Д, riУ — внутреннее сопротивление источника питания UП, токостабилизирующего двухполюсника (ТСД) и транзистора УПТ;Н — коэффициент передачи цепи обратной связи, равный произведению коэффициентов передачи УПТ и делителя выходного напряжения.

Нестабильность выходного напряжения компенсационного стабилизатора напряжения при изменениях напряжения дополнительного источника, питающего коллекторную цепь транзистора, равна

Читайте так же:
Ограничение тока для импульсного стабилизатора

. (2.19)

Величина температурной нестабильности ∆Uh.t определяется в основном температурным уходом напряжения эмиттер-база транзистора первого каскада УПТ, источника опорного напряжения и делителя выходного напряжения. Для получения минимального значения ∆Uh.t необходимо:

в делитель выходного напряжения применять термостабильные резисторы (ПТМН, С5-22, C2-3I);

первый каскад УПТ выполнять на дифференциальном усилителе с использованием двух транзисторов, выполненных на одном кристалле (KIHT591) или операционном усилителе;

применять термокомпенсированные стабилитроны типа Д818E, КС 196Г. Обеспечить малое значение ∆Uh.t можно также применением термочувствительных резисторов в делителе выходного напряжения или р-п переходов. Недостатком данного метода является то, что требуется многократная регулировкам иногда и подбор элементов, что значительно увеличивает трудоемкость регулировки стабилизаторов и поэтому такой метод термокомпенсации применяется редко.

В результате исследования существующих схемотехнических решений для построения источников питания, выбрана структурная схема, которая приведена на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 — Структурная схема непрерывного последовательного стабилизатора напряжения

Перечень элементов структурной схемы:

— РЭ — регулирующий элемент;

Лучшие статьи по информатике

Расчет основных характеристик усилительного каскада биполярного транзистора
транзистор усилитель каскад Целью данной курсовой работы по предмету “Схемотехника телекоммуникационных устройств” является применение знаний полученных .

Разработка принципиальной схемы 16 разрядного счетчика с использованием программы Electron ics Workbench 5.12
Подсчет импульсов является одной из наиболее распространенных операций, выполняемых в устройствах дискретной обработки информации. Такая операция в циф .

Техническое обслуживание и ремонт Автомагнитолы JVC
Ни один автолюбитель не откажется от поездки в авто под хорошую музыку. Современный водитель покупает автомагнитолу не в качества доп .

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Компенсационный стабилизатор — ток

Компенсационный стабилизатор тока ( рис. 140, б) имеет схему, аналогичную схеме компенсационного стабилизатора напряжения. [1]

Компенсационный стабилизатор тока ( рис. 3.12, б) имеет схему, аналогичную схеме компенсационного стабилизатора напряжения. [2]

Компенсационные стабилизаторы тока , в которых в качестве регулирующего элемента используются магнитные усилители, обеспечивают высокую стабильность тока при изменениях напряжения питающей сети и сопротивления нагрузки. Однако такие стабилизаторы не могут сглаживать пульсации тока. Поэтому для сглаживания пульсаций необходимо применение громоздких дросселей. [4]

Блок-схема компенсационных стабилизаторов тока : и — последовательная; б — параллельная. [5]

В компенсационных стабилизаторах тока последовательно с нагрузкой включается эталонный резистор R3i, напряжение на котором стабилизируется с помощью обычного стабилизатора напряжения. [6]

Для поддержания постоянства тока в соленоиде используются компенсационные стабилизаторы тока , содержащие регулирующий элемент, измерительный элемент и усилитель постоянного тока. В качестве регулирующих элементов, так же как и в стабилизаторах напряжения компенсационного типа, могут использоваться электронные лампы, транзисторы и магнитные усилители. Сравнивающее устройство, являющееся измери — 9.22. Схема компенсацион-тельным элементом, уста — ного стабилизатора тока на навливает сигнал, пропор — транзисторе, циональный изменению тока в цепи нагрузки. На рис. 9.22 изображена схема компенсационного стабилизатора тока на транзистор ах. Разность напряжений опорного источника Um и падения напряжения на резисторе R подается на вход УПТ. С выхода УПТ сигнал поступает на базу составного регулирующего транзистора. При увеличении тока нагрузки повышается потенциал эмиттера усилительного транзистора Г3, потенциал базы которого неизменен. Сопротивление транзистора Tz уменьшается и ток коллектора возрастает. Каскадный транзистор Г2 применяют для увеличения входного сопротивления регулирующего элемента, что дает возможность уменьшить мощность, необходимую для управления регулирующим элементом. [7]

Этим требованиям в определенной степени отвечает схема компенсационного стабилизатора тока с регулируемым элементом, включаемым последовательно с нагрузкой. При таком включении на регулируемом элементе в рабочем режиме должна рассеиваться мощность более 22 5 Вт, а при случайном коротком замыкании входных зажимов источника — более 45 Вт, при напряжении на регулируемом элементе более 300 В. [8]

На рис. 9.9 приведен один из вариантов схемы компенсационного стабилизатора тока . [10]

Для поддержания постоянства тока в соленоиде используются компенсационные стабилизаторы тока, содержащие регулирующий элемент, измерительный элемент и усилитель постоянного тока. В качестве регулирующих элементов, так же как и в стабилизаторах напряжения компенсационного типа, могут использоваться электронные лампы, транзисторы и магнитные усилители. Сравнивающее устройство, являющееся измери — 9.22. Схема компенсацион-тельным элементом, уста — ного стабилизатора тока на навливает сигнал, пропор — транзисторе, циональный изменению тока в цепи нагрузки. На рис. 9.22 изображена схема компенсационного стабилизатора тока на транзистор ах. Разность напряжений опорного источника Um и падения напряжения на резисторе R подается на вход УПТ. С выхода УПТ сигнал поступает на базу составного регулирующего транзистора. При увеличении тока нагрузки повышается потенциал эмиттера усилительного транзистора Г3, потенциал базы которого неизменен. Сопротивление транзистора Tz уменьшается и ток коллектора возрастает. Каскадный транзистор Г2 применяют для увеличения входного сопротивления регулирующего элемента, что дает возможность уменьшить мощность, необходимую для управления регулирующим элементом. [11]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию