Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения
На рисунке представлена принципиальная схема компенсационного стабилизатора непрервного действия с последовательным РЭ. Регулирующий элемент выполнен на транзисторе VT1, УПТ на транзисторе – VT2, источником эталлоного напряжения служит стабилитрон VD, резистор R2 ограничивает ток стабилитрона. Делитель напряжения выполнен на резисторах R3, R4.
При возрастании напряжения U1 в первоначальный момент времени возрастает напряжени на нагрузке U2 и напряжение обратной связи UОС, снимаемое с нижнего плеча делителя напряжения R4. Напряжение ошибки U увеличивается, потенциал эмиттера транзистора VT2 остается постоянным, а потенциал базы становится наболее положительным. Транзистор VT2 открывается, что приводит к увеличению тока IK2. По закону Кирхгофа для узла:
Iδ1 = I1 – IK2 , поэтому ток базы транзистора VT1 уменьшается и транзистор призакрывается. Падение напряжения ∆UКЭ1 увеличивается, а напряжение в нагрузке восстанавливается.
Рассмотрим перемещение рабочей точки на выходных характеристиках транзистора (РЭ) при возрастании входного напряжения. При этом нагрузочная прямая перемещается параллельно вправо по отношению к нагрузочной прямой для номинального уровня U1ном.
При возрастании напряжения U1 катет прямоугольного треугольника U2 остается постоянным, изменяется падение напряжения ∆UКЭ1 = U1 – U2 . Рабочая точка переходит из положения “1” в “2”.
Рассмотрим принцип действия компенсационного
стабилизатора при изменении тока
нагрузки.
При возрастании тока нагрузки возрастает потребляемый ток от источника IК1, что приводит к увеличению падения напряженя на РЭ - ∆UКЭ1 и уменьшению напряжения на нагрузке. Рабочая точка переходит из положения “1” в “2” и происходит приоткрывание транзистора VT1 за счет увеличения тока базы. Напряжение на нагрузке восстанавливается.
44 – На рисунке показана схема импульсного стабилизатора со специализированной интегральной схемой.
На вход схемы подается входное напряжение от обычного выпрямителя. Показана только одна вторичная обмотка силового трансформатора. Внутри интегральной схемы находится электронный ключ с очень низким сопротивлением во включенном состоянии, ШИМ генератор с тактовой частотой 600 кГц, и схема стабилизации выходного напряжения, которое задается отношением сопротивлений делителя выходного напряжения. Эта схема может отдать в нагрузку до 10 Ватт мощности. Применение довольно высокой тактовой частоты дает возможность использовать малогабаритный дроссель и небольшой емкости блокирующий конденсатор на выходе. В этой схеме основная часть потерь энергии происходит в диоде, поскольку при протекании тока через диод на нем падает порядка одного вольта напряжения. Если выходное напряжение невелико, то эти потери становятся ощутимыми. Для снижения их диод заменяют полевым транзистором с очень низким сопротивлением канала во включенном состоянии. Схема стабилизации при этом должна быть дополнена формирователем импульсов управления моментами включения полевого транзистора. Есть транзисторы с сопротивлением канала 0.002 Ома. Подобные транзисторы используются в импульсных схемах стабилизации напряжения питания процессоров ЭВМ, потребляющих ток в несколько десятков ампер при напряжении 1.3-1.8 вольта.
45 – Достоинства вторичных источников питания с импульсной стабилизацией
Возможность достичь высокого коэффициента стабилизации;
Высокий КПД;
Большой диапазон входных напряжений, нередко с более чем двукратным перекрытием: типичные значения без переключения и без значительного ухудшения КПД для распространённых схем составляют 18...75 В пост. тока, или 90...260 В переменного тока;
Нечувствительность к частоте входного напряжения переменного тока, влияющей только на работу входного выпрямителя и фильтра;
Нечувствительность к качеству электропитания (к примеру, наличию гармонических составляющих переменного тока);
Лёгкость в дистанционном управлении и отключении;
Малые габариты и масса;
В общем случае, меньшая стоимость.
Фильтрация импульсных помех
Импульсный стабилизатор напряжения является источником высокочастотных помех в связи с тем, что содержит ключи, коммутирующие ток[10]. Сложно подобрать такой режим работы ключей, чтобы коммутация происходила в моменты, когда через ключ не протекает ток при размыкании, или на ключе нулевое напряжение при замыкании. Поэтому в моменты коммутации возникают довольно значительные броски напряжения и тока, распространяющиеся как на вход, так и на выход стабилизатора. Для поглощения помех помехоподавляющиефильтры устанавливаются как на входе, так и на выходе стабилизатора.