18. Структурная схема стабилизатора компенсационного типа с последовательно включенным рэ.

18. Структурная схема стабилизатора компенсационного типа с параллельно включенным рэ.

Высокие коэффициенты стабилизации и плавное регулирование выходного напряжения можно получить только в стабилизаторах компенсационного типа.

Структурная схема

Выходное напряжение подается на схему сравнения (СС), в которой оно сравнивается с его заданным значением. При отклонении значения U_ВЫХ от заданного на выходе СС появляется сигнал рассогласования U_у, который после усиления подается на регулирующий элемент (РЭ). При этом изменяется внутреннее сопротивление РЭ и соответственно и падение напряжения на нем, которое компенсирует отклонение U_ВЫХ от его заданного значения. Таким образом, по окончании процесса стабилизации выходное напряжение будет постоянным, равным заданному. Здесь происходит автоматическое регулирование выходного напряжения благодаря отрицательной обратной связи на РЭ схемы.

РЭ может включаться как параллельно, так и последовательно относительно нагрузки. Стабилизаторы с параллельным включением РЭ имеют меньший КПД (поэтому применяются в маломощных источниках питания), но более высокую надежность (отсутствует опасность перегрузки стабилизатора при коротких замыканиях на выходе).

В компенсационных стабилизаторах напряжения в качестве усилителя и РЭ используются транзисторы, а в качестве источника опорного (заданного) напряжения – кремниевые стабилитроны.

25._______

26. Структурная схема импульсного стабилизатора напряжения

Импульсный стабилизатор напряжения — это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме[1], то есть бо́льшую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения — с минимальным сопротивлением, а значит может рассматриваться как ключ. Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку. Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности.

Импульсный стабилизатор выполняется по схеме, в которой регулирующий элемент РЭ и дроссель фильтра L включены последовательно с нагрузкой Rн. В качестве РЭ используется транзистор, работающий в режиме переключений, при котором он поочередно находится в режиме насыщения (когда он полностью открыт) или в режиме отсечки (когда он полностью закрыт). При открытом транзисторе в течении времени tu входной источник входного напряжения Uп (Uп = Uвх) замыкается через дроссель L, в котором накапливается избыточная энергия. При закрытом транзисторе в течении времени tп накопленная в дросселе энергия через диод VD совместно с напряжением питания передается в нагрузку.

27. Принципы работы стабилизаторов с шим, чим, релейных.

Рассмотрим работу релейного стабилизатора. При подаче U_вх VT открыт и ток через дроссель поступает в R_н. Конденсатор заряжается в течение t_и. Относительная длительность импульса  _и/T. U_L=U_вх-U_вых. Когда U_н>=U_н.макс, в цепи ООС вырабатывается такой управляющий сигнал, который запирает  VT  и i_k=0  . В дросселе возникает противо ЭДС, препятствующая снижению тока, что способствует отпиранию диода. Энергия, запасенная в фильтре, поступает в R_н. i_д    протекает через дроссель, С, R_н, VD. При уменьшении i_д уменьшается U_н и когда U_н<=U_н.мин, схема управления вырабатывает отпирающий сигнал, VT открывается, пропуская ток в нагрузку i_L=i _н=i_k+i_д. U_вых сохраняет заданный средний уровень U_н. Из равенства нулю постоянной составляющей напряжения на дросселе следует: (U_вх - U_вых)=(T - )U_вых, откуда       U_вых=_вх        (2.4.6).

Рис. 2.4.11.

     Принцип действия стабилизатора с ШИМ. Частота переключения регулирующего  транзистора постоянна. Изменяется соотношение между длительностями открытого и закрытого состояний регулирующего транзистора. На вход сравнивающего устройства (компаратора) подаются два сигнала, один из которых U_ГПН поступает с генератора пилообразного напряжения, а второй - с выходного делителя. Переключение транзистора будет происходить в момент равенства этих сигналов. При увеличении U_вх  возрастает KU_вых, что вызывает уменьшение длительности открытого состояния регулирующего транзистора и соответствующее уменьшение U_н. По сравнению с релейным стабилизаторы с ШИМ более сложны и содержат большее число элементов.

Рис. 2.4.12.

      В стабилизаторе с ЧИМ   t_и=const , а частота изменяется. Недостатки такого стабилизатора: сложность схемы управления, обеспечивающей изменение частоты в широких пределах; уменьшение коэффициента сглаживания при уменьшении частоты. В стабилизаторах с ШИМ можно подобрать оптимальную частоту, при которой КПД наибольший.       Кроме того, в стабилизаторах с ЧИМ и ШИМ пульсации выходного напряжения меньше. В релейном стабилизаторе U_вых~   принципиально не может быть равна нулю, так как периодическое переключение триггера в схеме управления возможно при изменении  U_н  в пределах от U _н.макс до_н.мин.

Рис. 2.4.13.