Меню

Схема компенсационный регулируемый стабилизатор

Принцип действия и устройство компенсационных стабилизаторов напряжения и тока

Для стабилизации величин напряжений и токов применяют стабилизаторы. Они бывают компенсационными и параметрическими. В данной статье мы рассмотрим компенсационные стабилизаторы.

Компенсационный стабилизатор тока

Принципиальная схема простейшего компенсационного стабилизатора тока, которая очень распространена во всяких схемах, приведена ниже:

От схемы параметрического стабилизатора ее отличает то, что стабилизирующим элементом тут является совокупность транзистора Т, резистора R Е и источника опорного напряжения U оп .

Схема функционирует следующим образом: при подаче внешнего напряжения U вх в цепи устанавливается заданный ток. На R Е падает напряжение, которое вместе с U оп обеспечивает между базой и эмиттером условия для этого тока. Когда же по каким либо причинам ток в нагрузке пытается измениться (например, увеличиться из-за увеличения питающего напряжения U вх), то увеличивается и падение на R E. Увеличение этого падения, поданное на базу положительным знаком, приведет к уменьшению общего тока, который мог бы увеличиться. Иначе говоря, подача положительного напряжения на базу относительно эмиттера увеличивает сопротивление транзистора. И на этом падение будет увеличиваться (при практически не увеличенном токе), чем и будет компенсироваться прирост питающего напряжения.

Компенсационный стабилизатор напряжения

Наиболее распространенная, но и самая простая схема стабилизатора напряжения приведена ниже:

Роль источника опорного напряжения в ней играет цепочка R б -C т, что представляет собой уже знакомый нам параметрический стабилизатор напряжения с кремниевым стабилитроном С т (одновременно на этой схеме показано условное обозначение кремневого стабилитрона). Напряжение U c т изменяется мало. Ее выбирают несколько большей, чем U н таким образом, чтобы обеспечить управляющее напряжение U БЕ=U ст — U н

Напряжение U н на нагрузке равняется разнице U вх— U БЕ. Если U вх например, увеличивается должен увеличиться общий ток, который увеличит U н . Однако наименьшее увеличение U н уменьшит U БЕ, транзистор уменьшит свой ток, что и компенсирует возможное повышение U н.

Читайте также:  Структурная схема электронного стабилизатора

Разберем работу этой схемы подробнее. Для этого заменим транзистор его ранее рассмотренной эквивалентной схемой, положив в ней h 12Б=0, а стабилитрон заменим его динамическим сопротивлением R Д. Полученную таким образом схему:

Несколько упростим, отбросив резистор с проводимостью h 22Б, который зашунтирован значительно меньшим сопротивлением R б. Получим остаточную расчетную схему:

По принципу суперпозиции отыщем только отношение ∆U вх / ∆U н , что входит множителем в выражение для коэффициента стабилизации.

Источник



Содержание курса лекций по дисциплине: “Основы преобразовательной техники”, страница 11

Диапазон применения:

  1. Где не требуется регулирование выходного напряжения.
  2. Где не требуется высокий коэффициент стабилизации.
  3. Общий ток нагрузки до единиц ампер.

Стабилизаторы компенсационного типа

Осуществляют компенсацию дестабилизирующего фактора за счёт обратной связи, воздействующей на регулирующий элемент в направлении уменьшения возмущающего воздействия (рис. 51).

Рис. 51 — Структурная схема стабилизатора компенсационного типа

Принцип действия: изменение напряжения на нагрузке передаётся на специально вводимый в схему регулирующий элемент (РЭ), препятствующий изменению напряжения на нагрузке. Воздействие на РЭ осуществляется управляющей схемой, в которую входят измерительный элемент (ИЭ) и источник эталонного напряжения (ЭЭ). С помощью ИЭ производится сравнение напряжения на нагрузке с эталонным напряжением.

Стабилизаторы компенсационного типа

Стабилизаторы компенсационного типа непрерывного действия

Стабилизаторы компенсационного типа непрерывного действия бывают:

  1. С последовательным соединением регулирующего элемента.
  2. С параллельным соединением регулирующего элемента.

1. Стабилизатор последовательным соединением регулирующего элемента

Рис. 52 — Структурная схема стабилизатора непрерывного действия

с последовательным включением регулирующего элемента

Стабилизация напряжения нагрузки осуществляется путём изменения напряжения на регулирующем элементе. Ток регулирующего элемента равен току нагрузки. Усилитель (У) усиливает разность (U ээ – U н) и подаёт её на регулирующий элемент.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения компенсационного типа с последовательным соединением регулирующего элемента приведена на рис. 53.

Читайте также:  Стабилизаторах сети своими руками

Рис. 53 — Схема стабилизатора напряжения компенсационного типа

с последовательным соединением регулирующего элемента

Транзистор VT1 служит регулирующим элементом. Источником опорного напряжения служит стабилизатор параметрического типа с R б и стабилитроном VD1. Силовая цепь стабилизатора, включая источник питания, VT1 и R н представляет собой усилительный каскад на транзисторе VT1 с общим коллектором, в котором U вх – напряжение питания, U оу – входное напряжение, U н – выходное напряжение.

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

В данной схеме U н = U вх – U kVT1.

Изменение U вх на DU вх приводит к изменению DU н = DU вх — DU kVT 1, где

где — определяет уровень стабилизации выходного напряжения (рис. 53).

Следовательно, DU н = DU вх — DU н × s × K VT 1 × K oy. Отсюда получаем:

K ст = l(1 + s × K VT 1 × K oy) – коэффициент стабилизации.

Задачу регулирования уровня стабилизации выходного напряжения решают путём введения во входную цепь усилителя потенциометра R.

1. К ст > 1000 (высокий коэффициент стабилизации).

3. Малое внутреннее сопротивление.

1. Низкий КПД (не более 0,5 ¸ 0,6).

2. Сложность схемы (следовательно, уменьшение надёжности).

3. Высокая стоимость (по сравнению с параметрическими стабилизаторами).

3. Стабилизатор с параллельным соединением регулирующего элемента

Рис. 54 — Структурная схема стабилизатора непрерывного действия

с параллельным включением регулирующего элемента

Стабилизация напряжения на нагрузке достигается, как и в параметрическом стабилизаторе, изменением напряжения на балластном резисторе R б путём изменения тока регулирующего элемента. Изменение тока нагрузки от нуля до I н max, будет сопровождаться соответствующим изменением тока регулирующего элемента от I н max до нуля. Мощность, теряемая в данной схеме складывается из потерь на резисторе R б и регулирующем элементе, в то время как в схеме на рис. 53 мощность теряется только на регулирующем элементе. Таким образом, энергетические показатели (КПД) параллельных стабилизаторов более низкие, чем у последовательных. Поэтому последовательные стабилизаторы нашли набольшее применение на практике.

Читайте также:  Как долго ходят стойки стабилизатора

Источник