Стабилизаторы

Стабилизаторы – устройства, которые уменьшают колебания напряжения на нагрузке.

Классификация

1) Стабилизаторы ~U. Включаются между электросетью и выпрямителем.

2) Стабилизаторы –U. Включаются между выпрямителем и нагрузкой. Строятся на базе стабилитронов, транзисторов, ИМС.

Феррорезонансный стабилизатор - стабилизатор ~U

При изменении сетевого U на 20 – 30В, U на нагрузке изменяется на 2 – 5В. На центральный стержень большого сечения (4) наматывается первичная обмотка 1 и компенсационная (3) выводы которой подключаются к нагрузке и к промежуточным виткам вторичной обмотки 2, которая намотана на боковой сердечник малого сечения. При протекании тока по первичной обмотки центральный стержень намагничивается, но не до насыщения, а боковой 5 до насыщения, поэтому при изменения U в сети магнитный поток в центральном стержне будет меняться, а в боковом практически нет, поэтому колебания выходного U будет гораздо меньше, чем выходного. Конденсатор С с обмоткой 2 образует колебательный контур, который настраивается в резонанс на частоту сети. Перемещение магнитного мунта 6. Это приводит к увеличению коэффициента стабилизации. Компенсационная обмотка 3 так же увеличивает коэффициент стабилизации.

Параметры стабилизации

1) Коэффициент стабилизации

Кст=∆Un(Uпит(%))/∆Uнагр(Uнагр(%))

Здесь ∆Uнагр – изменение напряжения на нагрузке. Этот коэффициент показывает, во сколько раз стабилизатор уменьшает величину колебания U.

Пример: Пусть изменение U в сети 20%, а на нагрузке 2%, тогда Кст=10. Чем больше Кст, тем лучше стабилизатор.

2) Номинальное входное и выходное U

3) Относительное отклонение величины входного U вверх от номинального, при котором сохраняется Кст.

4) δв=Uпит.max-Uпит.ном/Uпит.ном

δu=Uпит.ном-Uпит.min/Uпит.ном

5) Номинальная входная мощность на нагрузке стабилизатора.

6) КПД стабилизатора. Это отношение мощности на нагрузке и мощности потребляемого стабилизатором.

Стабилизаторы - U – параметрические

В этих стабилизаторах в процессе стабилизации изменяется параметры радиоэлементов схем.

Стабилизатор на кремневом стабилитроне.

U

Стабилитрон включается в обратном направлении параллельно нагрузке и работает в области электропробоя.

Из характеристики стабилитрона видно, что при изменении входного U ток через стабилитрон может изменяться значительно, а U на стабилитроне, а значит и на нагрузке незначительно.

Процесс электропробой стабилитрона является обратимым, т. е. он может повторяться несколько раз, при каждом последующем включении стабилитрона.

При выходе стабилитрона исходят из 2 – х фактов:

1) Jmax выбранного стабилитрона должен превышать ток через стабилитрон в схеме, иначе стабилитрон пробьется необратимо.

2) Uст выбранного стабилитрона должно быть как можно ближе к U на нагрузке.

Допускается последовательное соединение стабилитронов, при этом стабилизируемое U на нагрузке будет равно сумме U стабилизации стабилитронов.

Параллельное включение стабилитронов не допускается, т. к. из – за разности их внутренних сопротивлений токи через них распределятся неравномерно и стабилитроны будут пробиты.

Допускается вместо стабилитронов включение обычных выпрямительных диодов, но в прямом направлении. На прямом включении диоде U будет стабилизировано и составит 0,1 – 0,8В.

Для получения большего стабилизированного U диоды можно соединить последовательно.

Стабилизаторы U на транзисторах

Любая схема стабилизатора U на транзисторах включает в себя:

1) Датчик стабилизированного U на основе кремниевого стабилитрона

2) Регулирующий элемент – транзистор

Схема простейшего стабилизатора U на транзисторах

Из схемы видно, что Uст=Urн+Uбэ VT(1), отсюда Urн= Uст-Uбэ VT(2). Пусть U на нагрузке возросло. Из формулы (2) видно, что при этом Uбэ VT уменьшится, значит транзистор прикроется, U на нем возрастает, а поскольку он соединен последовательно с Rн, то U на Rн уменьшится. Пусть U на нагрузке уменьшилось. Из формулы (2) видно, что U между бэVT увеличится, значит VT приоткроется, падение U на нем станет меньше, а на Rн на j же величину больше.