Стабілізатори напрги і струму

1. Класифікація і призначення

2. Параметри стабілізаторів

3. Параметричні стабілізатори постійної та змінної напруги

1. Класифікація і призначення

Для нормальної роботи пристроїв зв’язку необхідно, щоб напруга живлення або стуму були постійними. Напруга ж на виході випрямляча або ж АБ змінюється в часі в широких межах під дією дестабілізуючих факторів:

• температура навколишнього середовища;

• зміна напруги в мережі;

• зміна опору навантаження;

• зниження напруги АБ в процесі розрядки.

Допустимою нормою коливань напруги в мережі є від 15 до 5% номінального значення.

Стабілізатором напруги, або струму називається пристрій, який автоматично підтримує незмінним напругу або струм на навантаженні з заданою точністю при зміні дестабілізуючих факторів.

Класифікація стабілізаторів:

1. По роду стабілізуючої величини:

А) стабілізатори постійної напруги (струму);

Б) стабілізатори змінної напруги (струму).

2. По способу стабілізації:

А) параметричні;

Б) компенсаційні;

В) імпульсні.

II. Параметри стабілізації

1. Коефіцієнт стабілізації (якісний показник) - показує в скільки разів відносна зміна вихідної напруги або струму менша відносної зміни вхідної напруги або струму

K_ст.u = ΔU_вх. / ΔU_вих.

K_ст.u = ΔI_вх. / ΔI_вих.

2. Температурний коефіцієнт по напрузі (ТКН) – показує зміну вихідної напруги при зміні температури навколишнього середовища.

3. ККД (енергетичний показник) – показує відношення активної потужності на навантаження, до активної потужності яка споживається стабілізатором з мережі.

η = Р_вих/Р_вх

III. Параметричні стабілізатори постійної та змінної напруги

Параметричним стабілізатором – називається пристрій, в якому стабілізація напруги або струму здійснюється за рахунок використання властивостей нелінійних елементів.

В параметричних стабілізаторах змінної напруги в якості нелінійних елементів застосовують дросель з насиченим осердям (який має нелінійну ВАХ).

Схема параметричного стабілізатора на дроселі

Принцип дії:

При збільшенні напруги на вході стабілізатора збільшується напруга в балансному дроселі L1 і на навантаженні; струм через дросель різко зростає, але при цьому спад напруги на дроселі L1 зростає, а на дроселі L2 і на навантаженні незначно збільшується.

При зменшенні вхідної напруги процес стабілізації відбувається аналогічно.

Переваги:

• низький ККД 40-60%;

• малий коефіцієнт потужності cos φ = 0.6;

• малий коефіцієнт стабілізації (менше 10);

• спотворення форми кривої на навантаженні;

• великі габарити і маса.

В параметричних стабілізаторах постійної напруги в якості нелінійних елементів застосовують напівпровідникові прилади:

А) стабілітрони – діоди, які нормально працюють в режимі електричного пробою (рис. 2а)

Б) стабістор – прилад, напруга на якому в прямому напрямку змінюється незначно при значних змінах струму.

Схема параметричного стабілізатора на стабілітроні

Принцип дії:

При збільшенні напруги на вході напруга на виході намагається збільшуватись, але незначне збільшення напруги на стабілітроні викликає різке збільшення струму через нього; при цьому збільшується спад напруги на балансному резисторі, а напруги на навантаженні змінюється незначно.

Переваги:

• простота схеми;

• малі габарити і маса.

Недоліки:

• невелика допустима потужність в навантаженні (0,5 – 3 Вт);

• невисокий коефіцієнт стабілізації (до 30);

• залежність параметрів від температури;

• низький ККД (до 30%).

Для отримання більшого коефіцієнту стабілізації використовують багато каскадне включення стабілітронів, але при цьому різко зменшується ККД стабілізатора.