16 Электроника Лекции в презентациях 2012

Стабилизаторы напряжения

Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

31

Стабилизаторы напряжения

Импульсный стабилизатор напряжения

Импульсный стабилизатор напряжения — это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть большую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения — с минимальным сопротивлением, а значит может рассматриваться как ключ.

Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку.

Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности.

32

Стабилизаторы напряжения

Разновидности импульсных стабилизаторов напряжения  По соотношению входного и выходного напряжения:

1)Понижающие.

2)Повышающие.

3)С произвольным изменением напряжения.

4)Инвертирующие.

 По типу ключевого элемента:

1)На полевых транзисторах.

2)На тиристорах.

3)На биполярных транзисторах.

 Интегрирующим элементом может быть: 1) Дроссель.

2) Конденсатор.

3) Аккумулятор.

 В зависимости от режима работы могут быть стабилизаторы:

1)на основе широтно-импульсной модуляции.

2)двухпозиционные (или релейные).

33

Стабилизаторы напряжения

 ШИМ

34

Стабилизаторы напряжения

 На рисунке изображена функциональная схема импульсного стабилизатора на основе широтно-импульсной модуляции. Входное напряжение Ui через ключ (1) поступает на интегратор (2). Интегратор накапливает энергию, подаваемую с ключа и отдаёт её в нагрузку, когда ключ разомкнут.

 В результате на выходе имеем усреднённое значение напряжения, которое зависит от входного напряжения и скважности импульсов с небольшой пульсацией, зависящей от частоты генератора и ёмкости конденсатора. Это напряжение с помощью операционного усилителя (4) сравнивается с опорным напряжением с эталона (6). Разница между ними поступает на модулятор (3). Модулятор преобразует импульсы генератора (5) в прямоугольные импульсы, скважность которых зависит от разности между опорным и выходным напряжением. Обычно генератор выдаёт треугольные или пилообразные импульсы, которые преобразуются в прямоугольные с помощью порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания. Импульсы с выхода модулятора

Стабилизаторы напряжения

 Ключевой

36

Стабилизаторы напряжения

 Импульсный стабилизатор на транзисторах

Простая схема импульсного стабилизатора 2.12 мин.

37

Стабилизаторы напряжения

 Несколько иначе устроен ключевой стабилизатор напряжения (называемый также релейным или стабилизатором с двухпозиционным регулированием). В нём также входное напряжение поступает через ключевой элемент (1) на накопитель (2), а выходное сравнивается с опорным в ОУ (4). Однако разность между ними подаётся на триггер Шмитта (3). Как только выходное напряжение превышает опорное на определённую величину U1, триггер Шмитта открывается и закрывает ключ (1). Накопитель разряжается, пока напряжение на нём не упадёт ниже опорного на некоторую величину U2, после чего ключ снова открывается и процесс повторяется.

 Такой стабилизатор проще по конструкции, однако частота замыкания/размыкания ключа в нём непостоянна, что не всегда удобно. Кроме того, при двухпозиционном регулировании возможно использование не всех видов преобразований: например невозможно использование повышающего преобразователя.

38

Стабилизаторы напряжения

 ШИМ стабилизатор напряжения

39

Стабилизаторы напряжения

Типовая схема включения микросхемы LM3677 для питания переносных устройств от литий-ионных аккумуляторов.

40