29. Стабилизаторы напряжения. Разновидности. Параметры.

Стабилизатор напряжения (СН) – это устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Обычно СН представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования напряжения, в которой выходное напряжение поддерживается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению, создаваемому специальным источником опорного напряжения (ИОН). Стабилизаторы такого типа, называемые компенсационными, содержат регулирующий элемент (биполярный или полевой транзистор), включаемый последовательно или параллельно нагрузке. Регулирующий элемент может работать в активном (непрерывном) режиме, в этом случае стабилизатор называется линейным или с непрерывным регулированием, а также в ключевом режиме. В этом случае стабилизатор называется ключевым или импульсным.

Линейные стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные. Параметрические стабилизаторы являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики.

Параметрические стабилизаторы применяются в основном для построения источников опорного напряжения (ИОН). Так как стабильность ИОН определяет качество компенсационных стабилизаторов, то к стабилитронам применяются особые требования по стабильности характеристик. Чтобы повысить коэффициент стабилизации, применяют температурно-компенсиро-ванные двух- и трехвыводные стабилитронные интегральные микросхемы. Такие ИМС имеют в своем составе транзисторы, операционные усилители и обладают весьма стабильными характеристиками. На рис.17.2, а показана схема источника опорного напряжения TL431С (отечественный аналог – 142ЕН19).

Рис.17.2. ИМС ИОН (а) и схема ее включения (б)

«Стабилитрон» включается, когда управляющее напряжение достигает 2,75 В («стабилитрон» собран из биполярных транзисторов). Этот прибор по управляющему входу потребляет то всего лишь в несколько микроампер и имеет малый температурный коэффициент выходного напряжения. При указанных в схеме параметрах на выходе получается стабилизированное напряжение 10 В.

28. Источники вторичного электропитания рэа.

Источники вторичного электропитания (ИВЭП) – это преобразователи электрической энергии, получающие ее от источников первичного напряжения – сетей переменного или постоянного тока, гальванических элементов, солнечных батарей. Эти устройства преобразуют подводимую энергию по роду тока, значениям тока и напряжения, при необходимости регулируя или стабилизируя их. Общепринято ИВЭП называть источниками питания. Любая электронная схема – от простых схем на транзисторах до сложнейших микропроцессорных систем требует для своей работы одного или нескольких стабильных источников питания постоянного тока. Простые нерегулируемые источники питания типа трансформатор – мостовой выпрямитель – фильтр не могут обеспечить необходимой стабильности напряжения. Для питания аппаратуры используют источники, в состав которых входят, кроме указанных перечисленных элементов, стабилизаторы напряжения. Стабилизаторы строятся на дискретных элементах или на ИМС.

Рис.17.1. Структурные схемы источников питания без преобразования (а) и с преобразованием (б)

Источник питания без преобразования (рис. 17.1, а) содержит каскадно-соединенные трансформатор (Т), выпрямитель (В), сглаживающий фильтр (Ф) и стабилизатор (С).

Трансформатор предназначен для гальванической развязки питающей сети и нагрузки и изменения уровня переменного напряжения. Обычно трансформатор понижает сетевое напряжение. Выпрямитель преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя.

Основная роль трансформатора также состоит в гальванической развязке сети и нагрузки. Инвертор, трансформатор и выпрямитель В2 образуют конвертор – устройство для изменения уровня постоянного напряжения. К недостаткам источников с преобразованием можно отнести генерацию импульсных помех, которые могут влиять на электронные схемы. Тщательное экранирование и фильтрация, правильное заземление позволяют уменьшить помехи до приемлемого уровня. Вторым недостатком является гальваническая связь выпрямителя, фильтра и инвертора с сетевым напряжением. Источники питания характеризуются рядом параметров:1. Номинальные уровни входного U_{ВХ НОМ} и выходного U_{ВЫХ НОМ} напряжений. В зависимости от формы эти напряжения являются либо действующими (U_НОМ=U), либо постоянными (U_НОМ=U_СР). 2. Предельные отклонения входного и выходного напряжений, а также токов нагрузки, при которых сохраняется заданная степень стабилизации выходного напряжения, U_{ВХ МАКС} – U_{ВХ МИН}; U_{ВЫХ МАКС} – U_{ВЫХ МИН}; I_{Н МАКС} – I_{Н МИН},

3. Выходное сопротивление, характеризующее изменение выходного напряжения при колебаниях тока нагрузки, но при постоянном входном напряжении r_ВЫХ = ΔU_ВЫХ / ΔI_Н.т 4. КПД, равный отношению мощности, выделяемой на нагрузке (в номинальном режиме), к мощности, потребляемой от источника входного напряжения:

η = Р_ВЫХ / Р_ВХ.

5. Предельный уровень пульсаций выходного напряжения U_{ПУЛЬС ВЫХ}. Иногда эта величина задается в виде коэффициента пульсаций

ε = U_{ПУЛЬС ВЫХ} / U_{ВЫХ НОМ}.