Стабилизаторы тока и напряжения

1. Лекция 6

Стабилизаторы тока и напряжения

2.

За время работы выпрямителя его напряжение
может изменится из-за нестабильности
питающей сети, изменения тока нагрузки и
ряда других причин. Вместе с тем ряд
электронных установок требуют для своего
питания стабильного напряжения. Для
получения такого напряжения используют
стабилизаторы.
Причины
нестабильности
питающего
напряжения: колебания напряжения питающей
сети, изменение нагрузки на выходе,
изменение температуры окружающей среды,
частоты питающего напряжения и т.д.

3.

Качество работы стабилизатора характеризуется
коэффициентами стабилизации, которые показывают
во сколько раз относительное изменение выходного
тока или напряжения меньше относительного
изменения входного тока или напряжения.
Коэффициент стабилизации по напряжению:
K стU
Коэффициент
U в х
U в х.ном
U в ых
U в ых.ном
стабилизации по току:
K стI
I в х
I в х.ном
I в ых
I в ых.ном

4.

где U вх U вх. max U вх. min
U вых U вых.max U вых. min
I вых I вых.max I вых. min
В зависимости от рода стабилизированного
напряжения или тока стабилизаторы подразделяют на
стабилизаторы переменного напряжения или тока
и стабилизаторы постоянного напряжения или
тока.
В зависимости от метода стабилизации они
подразделяются
на
параметрические
и
компенсационные.

5. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ Принцип действия основан на использовании элементов с нелинейной ВАХ.

U
Uвх.max
U1
ΔUвх.
1
Uвх.min
U2=Uвых
Uвых.max ΔUвых.
Uвх
2
Rн Uвых.min
U2
Uвых
Рисунок - Структурная схема
параметрического стабилизатора,
где 1 – линейный элемент, 2 –
нелинейный элемент
U1
I
Область стабилизации
Рисунок – ВАХ параметрического стабилизатора

6. Пояснения

При изменении входного сигнала на ΔUвх.
большая часть этого изменения напряжения
приходится на долю линейного элемента 1, а
на нелинейном элементе 2, и следовательно на
нагрузке,
напряжение
изменяется
незначительно (ΔUвых), так как в области
стабилизации крутизна ВАХ нелинейного
элемента меньше крутизны ВАХ линейного
элемента

7.

В
параметрических
стабилизаторах
постоянного напряжения в качестве линейных
элементов используются резисторы, а в
качестве нелинейных – полупроводниковые
стабилитроны.
Стабилитрон представляет собой
I
Uпр U
Uст
Iст.min
Iст.max
ВАХ стабилитрона
плоскостный диод, изготовленный по
особой технологии. В отличии от
диодов кремниевые стабилитроны
работают на обратной ветви ВАХ в
области электрического пробоя. При
электрическом пробое стабилитрон
сохраняет работоспособность, если ток
не превысит Iст.max. При значительном
изменении тока (от Iст.min до Iст.max) на
стабилитроне постоянное напряжение

8. Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения

-
Компенсационные стабилизаторы обладают
более высоким коэффициентом стабилизации
по сравнению с параметрическими
РЭ
RН
Uвх
У
ИОН
+
Рисунок – Структурная схема компенсационного
стабилизатора
РЭ – регулирующий
элемент;
У – усилитель;
ИОН – источник
опорного напряжения

9.

UКЭ1
-ЕK
IН
VT1
RK
R1
RН
VT2
UВХ
UБ1
UБЭ2
UОП
VD
UБ2
R2
+
Рисунок – Принципиальная схема
компенсационного стабилизатора

10.

Транзистор VT1 – регулирующий элемент.
Усилитель постоянного тока выполнен на
транзисторе VT2.
Источником опорного напряжения является
стабилитрон VD, включенный в цепь эмиттера
VT2.
R1, R2 – делитель входного напряжения.
Силовая цепь стабилизатора включает источник
питания, транзистор VT1 и нагрузку RН, и
представляет собой усилительный каскад на
транзисторе VT1 с ОК; UБ1- входное
напряжение.

11.

Предположим, что под действием уменьшения
напряжения UВХ напряжение UН стало меньше
номинального.
Снижение
напряжения
UН
вызывает
уменьшение напряжения на базе UБ2 и
напряжения UБЭ2 транзистора VT2, а
следовательно, его токов IБ2 и IК2.
Уменьшение тока IК2 приводит к меньшему
падению напряжения на резисторе RК и
увеличению
напряжения
UБ1 и
UБЭ1
транзистора
VT1. Вследствие чего UКЭ1
уменьшается повышая тем самым до прежней
величины UН .