Все лекции по ЭУиСТ ЭПУ РЭС / 8- ЭПУ РЭС (ПСН)

Тема: Стабилизаторы постоянного напряжения

Стабилизатор – устройство, предназначенное для поддержания постоянства контролируемого параметра в заданных пределах при наличии дестабилизирующих факторов

Дестабилизирующий фактор – такое воздействие на систему (электронную схему), которое приводит к отклонению контролируемого параметра от номинального значения

Диапазон стабилизации

Диапазон стабилизации это интервал входных напряжений, к котором выходное напряжение (контролируемый параметр) находится в заданных пределах

Показатели качества стабилизаторов

P₀₁ U_0н ∙ I_0н

1. КПД =  =  P₀₂ U_0ВХ ∙ I_0ВХ

КПД это отношение активной мощности, отдаваемой потребителю к активной мощности, потреблённой от источника

δU_0ВХ

2. К_СТ = 

δU_0Н

Коэффициент стабилизации это отношение коэффициентов пульсаций (по первой гармонике) на входе и выходе сглаживающего фильтра

_{так как} δU_0ВХ = ▲U_0ВХ / U_0ВХ

δU_0Н = ▲U_0Н / U_{0Н то:}

_{Сравним коэффициент стабилизации с коэффициентом сглаживания пульсаций}

δU_0ВХ ▲U_0ВХ U_0Н

• К_СТ =  = ——— ∙ ——

δU_0Н ▲U_0Н U_0ВХ

К_{П1 ВХ} U_{m1 ВХ} U_0Н

• К

  К_{П1 Н}

  _СП =  =  ∙  = К_Ф ∙ К₀ U_{m1 Н} U_0ВХ

К_Ф К₀

_{Следовательно:}

_{Любой стабилизатор в рамках своего быстродействия эквивалентен сглаживающему фильтру}

▲U_0Н 

3. R_ВЫХ =  —— 

 ▲I_H при U_0ВХ = const

Выходное сопротивление это модуль отношения изменения (приращения) напряжения в нагрузке к вызвавшему его изменению (приращению) тока нагрузки при постоянстве напряжения на входе стабилизатора

Тема: Параметрические стабилизаторы постоянного напряжения (ПСН) и тока (ПСТ)

I_ВХ = I_ЛЭ= I_НЭ = I_Н

Нелинейный элемент ПСН Нелинейный элемент ПСТ

(идеализированный) (идеализированный)

Рабочая область стабилитрона

З.О. – зона ограничения.

В этой зоне напряжение (ток) нелинейного элемента при дальнейшем росте напряжения на входе прекращает изменяться

Зона ограничения это диапазон стабилизации параметрического стабилизатора

Линейный элемент предназначен для осаждения дестабилизирующего фактора

Примеры ПСН

1. Параметрический стабилизатор постоянного напряжения на стабилитроне

Балластное (гасящее) сопротивление R_Б выполняет две функции:

• Как линейный элемент предназначено для осаждения дестабилизирующего фактора (изменения U_ВХ )

• Обеспечивает согласование входного нестабилизированного напряжения с напряжением стабилизации выбранного типа стабилитрона

В структуре любого параметрического стабилизатора можно выделить два основных функциональных элемента (ФЭ): линейный элемент (ЛЭ) и нелинейный элемент (НЭ).

• Характеристика идеализированного НЭ имеет линейную часть, идущую от нуля. Затем – точка излома, с которой начинается зона ограничения, параллельная одной из осей. В этой зоне при дальнейшем увеличении дестабилизирующего фактора Контролируемый параметр, например, напряжение НЭ или ток НЭ, перестают изменяться, то есть, обеспечивается их постоянство. Таким образом, зона ограничения это диапазон стабилизации параметрического стабилизатора

• Линейный элемент предназначен для осаждения дестабилизирующего фактора

В ПСН на стабилитроне балластный резистор выполняет две функции:

- функция линейного элемента (ЛЭ) для осаждения изменений входного напряжения;

- для согласования входного нестабилизированного напряжения с напряжением стабилизации выбранного типа стабилитрона

К_СТ = ∙ ≤ 30

R_ВЫХ = r_{дифф. СТ} ( несколько  )

η = ∙ ≤ 0.3

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

P_K ≤ 3 Вт

r_{дифф. СТ}

U_0Н

R_Б

U_{0 ВХ}

1

U_0Н

1 + I_СТ / I_Н

U_{0 ВХ}

2. Параметричесий стабилизатор переменного напряжения.

а) Параметрический стабилизатор на базе линейного и нелиненого реакторов

К_СТ ≤ 6

К_{НИ ≈ 40 %}

• В этом типе ПСН переменного напряжения линейный элемент (ЛЭ) это линейный реактор (магнитопровод имеет зазор), нелинейный элемент (НЭ) – нелинейный реактор (магнитопровод без зазора)

• Потребляемый ток имеет существенно индуктивный характер, активная составляющая этого тока невелика. Поэтому коэффициент мощности низок, объём обоих реакторов велик, большие нелинейные искажения, низкий коэффициент стабилизации

б) Феррорезонансный стабилизатор переменного напряжения (ФРС)

В ФРС параллельно нелинейному реактору устанавливается конденсатор и полученный контур настраивается в резонанс сетевой частотой 50 Гц. При этом на частоте резонанса и потребляемый ток имеет чисто активный характер. В результате:

- резко уменьшаются нелинейные искажения;

- уменьшаются объёмы и потери в реакторах;

- повышается коэффициент мощности;

- в заданном диапазоне рабочих токов результирующая кривая (напряжение на контуре Lнр С) имеет наклон существенно меньше, чем только у реактора Lнр (как в а) );

- реальный ФРС – устройство более сложное, обеспечивающее гальваническую развязку