10.4.2 Компенсаційні стабілізатори напруги

Принцип дії таких пристроїв ґрунтується на спаді напруги на регулюючому елементі і автоматичному збільшенні або зменшенні цього спаду. Структурна схема оказана на рис.10.9.

К омпенсаційний стабілізатор являє собою замкнуту систему автоматичного регулювання із зворотнім зв’язком, в якому діє співвідношення між напругами:

_{Uвих = Uвх – UPE}

Вхідна напруга U_ВХ , яка формується на виході ЗФ, поступає до навантаження R_Н через регулюючий елемент і таким чином формується вихідна напруга U_ВИХ. Одночасно ця напруга (або її частина) подається на схему порівняння (СП) де вона порівнюється із сталою еталонною (опорною) напругою U_ЕТ. При зміні вхідної напруги змінюється вихідна напруга, а відтак змінюється сигнал на першому вході СП. На другий вхід цієї схеми подається еталонна напруга.На виході СП формується сигнал помилки, який залежить від розбіжності між вхідною та еталонною напругами.

Пристрій налаштовується таким чином, щоб при номінальному значенні вихідної напруги і порівнянні її з еталонною напругою на виході СП формувався нульовий сигнал помилки. При цьому на регулюючому елементі спадає заздалегідь установлена напруга, яка дорівнює різниці вхідної та вихідної напруг, а тому за номінального значенняU_ВХ забезпечується необхідне значення U_ВИХ. Як тільки напруга на виході зміниться, схема порівняння виділяє сигнал помилки, він підсилюється підсилювачем, вихідний сигнал якого визначає стан РЕ: відкриває (зменшує опір) і таким чином зменшує спад напруги на ньому, або закриває – збільшує спад напруги. В результаті автоматичного регулювання зміна спаду напруги на РЕ компенсує зміни вхідного сигналу, а напруга на навантаженні залишається постійною.

Еталонна напруга завжди залишається сталою. Початкова напруга на першому вході СП, як частина вихідної, може попередньо встановлюватись (за допомогою подільника напруги). тобто можна встановити сигнал похибки і таким чином запрограмувати початковий стан РЕ, а значить спад напруги на ньому. В результаті стає можливим регулювати напругу на навантажені в деяких межах, що неможливо в параметричних стабілізаторах.

На РЕ завжди присутній спад напруги, через нього протікає струм який дорівнює струму навантаження, а тому ККД таких стабілізаторів невисокий. В якості РЕ найчастіше використовують транзистори, які працюють у режимі керованого опору (в активному режимі).

На рис.10.10 подано принципову електричну схему найпростішого КСН.

Р егулюючий елемент виконаний на транзисторі VT1. Еталонна напруга формується параметричним стабілізатором напруги (R2 – VD), який забезпечує сталу напругу на емітері транзистораVT2. На цьому транзисторі побудовано схему порівняння та підсилювач сигналу похибки.

Рис.10.10. Принципова електрична схема

компенсаційного стабілізатора

Необхідний рівень вихідної напруги попередньовстановлюється потенціометром R4. Якщо рівень вихідної напруги змінюється за рахунок дестабілізуючих факторів, на виході VT2 формується сигнал помилки, який змінює відповідним чином стан транзистораVT1. Наприклад, якщо вихідна напруга зростає, транзистор VT1 плавно закривається, його опір збільшується, а відтак спад напруги на ньому збільшується, що і компенсує зміну вихідної напруги.

В сучасній мікросхемотехніці для побудови джерел живлення використовуються стандартні стабілізатори напруги 142ЕН2, 142ЕН5.