Глава 9 параметрические стабилизаторы напряжения переменного и постоянного токов

9.1 Общие сведения о стабилизаторах

Работа аппаратуры связи во многом зависит от работы источников питания. Напряжение питания должно оставаться постоянным, но под действием дестабилизирующих факторов, изменяется во времени плавно или скачком.

Дестабилизирующие факторы:

1. Напряжение в сети питания изменяется в течение времени (+5%  - 10%) Uн.

2. Изменение нагрузки приводит к потерям напряжения на токораспределительной сети Δ Uтрс - 3% Uн.

3. Изменение температуры окружающей среды.

4. Изменение напряжения аккумуляторной батареи при разряде.

Для устранения влияния дестабилизирующих факторов применяют стабилизаторы.

Стабилизатором напряжения или тока называется устройство, автоматически поддерживающее напряжение или ток неизменным по величине с допустимой точностью.

Классификация стабилизаторов:

1. По роду тока: стабилизаторы постоянного тока или стабилизаторы переменного тока, стабилизаторы напряжения постоянного тока или стабилизаторы напряжения переменного тока.

2. По принципу действия: параметрические или компенсационные стабилизаторы.

Компенсационные стабилизаторы классифицируются:

1. По способу включения регулирующего элемента: последовательно с нагрузкой или параллельно с нагрузкой.

2. По режиму работы: с непрерывным или с импульсным регулированием.

3. По применяемому регулирующему элементу: транзисторные, тиристорные и с реактором насыщения.

9.2 Основные параметры

Для оценки качества работы стабилизатора и сравнения их работы вводятся параметры:

1. Коэффициент стабилизации – показывает во сколько раз относительное изменение напряжения или тока на входе стабилизатора больше относительного изменения напряжения или тока на выходе стабилизатора.

Кст U=(ΔUвх/Uвх. н)/(ΔUвых/Uвых. н) (9.1)

2. Температурный коэффициент стабилизатора – показывает отношение изменения выходного напряжения к изменению температуры окружающей среды.

3. Внутреннее сопротивление стабилизатора равно отношению приращения выходного напряжения к приращению тока нагрузки

r_i = ΔUвых / ΔIн. (9.2)

4. Коэффициент сглаживания пульсаций показывает отношение коэффициента пульсации на входе стабилизатора к коэффициенту пульсации на выходе стабилизатора

g_СТ = Кп1вх / Кп1вых. (9.3)

5. Коэффициент полезного действия стабилизатора

ηст = P2 / P1. (9.4)

Существенными параметрами стабилизатора являются срок службы, габариты и масса.

9.3 Параметрический стабилизатор переменного напряжения

Параметрический стабилизатор предназначен для поддержания постоянным по величине напряжения переменного тока с допустимой точностью для данной аппаратуры связи.

Принцип действия стабилизатора параметрический.

Рисунок 9.1 – Структурная схема параметрического стабилизатора

Линейный элемент включается последовательно с нагрузкой, ограничивает ток, поступающий к нагрузке. Нелинейный элемент включается параллельно нагрузке, имеет нелинейную характеристику. Напряжение на нагрузку снимается с нелинейного элемента. АВ – участок стабилизации на характеристике. Рабочая точка соответствует номинальному значению напряжения сети питания.

При увеличении напряжения сети питания ток возрастает, падение напряжения на линейном элемент увеличивается, а на нелинейном элементе остаётся неизменным. Рабочая точка на графике сдвигается вправо к точке В. Напряжение на нагрузке не изменяется. При уменьшении напряжения сети питания уменьшается напряжение на линейном элементе, рабочая точка на графике сдвигается влево, а на нелинейном элементе и на нагрузке напряжение остаётся неизменным.