4 Стабилизаторы

4.1 Основные определения

Стабилизатор это устройство автоматического поддержания в заданных пределах напряжения или тока в условиях воздействия дестабилизирующих факторов (напряжение, ток, температура, давление, влажность, вибрация и пр.).

Стабилизатор обязательно должен иметь регулирующий орган

( регулирующий элемент – РЭ ).

В зависимости от способа включения РЭ относительно нагрузки, стабилизаторы делятся на параллельные и последовательные (рис.4.1).

Рисунок 4.1 – Стабилизаторы

В параллельных стабилизаторах РЭ включен параллельно нагрузке. Эти стабилизаторы не боятся перегрузок по току и КЗ нагрузки. Через балластный резистор () протекает ток, а выходное напряжение равно:

(4.1)

Очевидно, что при изменении входного напряжения, путём изменения тока через РЭ можно поддерживать постоянство выходного напряжения.

В последовательных стабилизаторах РЭ включен последовательно в цепь тока нагрузки. Здесь выходное напряжение:

(4.2)

При изменении входного напряжения, путём изменения сопротивления РЭ можно изменять падение напряжения на нём и поддерживать постоянство выходного напряжения.

В зависимости от того, чем управляется РЭ все стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные.

В параметрических стабилизаторах управление РЭ производится тем же внешним воздействием, которое нарушает постоянство выходной величины. В них используются нелинейные свойства характеристик РЭ ( вольт-амперных, ампер-вольтовых, ом-градусных, вебер-амперных, вольт-секундных и др.). В качестве РЭ применяются стабилитроны, терморезисторы, дроссели насыщения и пр.

В компенсационных стабилизаторах управление РЭ производится отклонением выходной величины от заранее заданного значения независимо от того, чем вызвано это отклонение. В этих стабилизаторах обязательно имеется эталонный источник и цепь обратной связи.

Стабилизаторы характеризуются рядом параметров, основными из которых являются:

1. Коэффициент стабилизации по выходному напряжению в номинальном режиме:

, (4.3)

иногда используется нестабильность выходного напряжения (или статическая ошибка):

при (4.4)

2. Внутреннее сопротивление стабилизатора:

при (4.5)

Зная , можно найтипри изменении тока нагрузки.

Вместо иногда используют нестабильность по току:

при (4.6)

3. Нестабильность в температуре:

или при(4.7)

4. Коэффициент сглаживания пульсаций:

, (4.8)

где - амплитуда пульсаций.

Если пульсации считать нестабильностью входного напряжения определённой частоты, то q должен быть равным K_U, но обычно это не выполняется в компенсационных стабилизаторах из-за частотных свойств цепи обратной связи, поэтому в общем случае q ≠ K_U.

5. Коэффициент полезного действия:

(4.9)

Стабилизаторы переменного напряжения (тока) дополнительно характеризуются нестабильностью по частоте сети (), нестабильностью входного импеданса () или его реактивной части и коэффициентом мощности. Существенны также их масса, объём и срок службы.

Наибольший вклад в общую нестабильность выходного напряжения вносят первые три составляющие и, в зависимости от этой суммарной нестабильности , стабилизаторы делят на:

низкой точности

средней точности

высокой точности

прецизионные .

Для питания аппаратуры связи, в подавляющем большинстве случаев, применяют стабилизаторы средней точности.