8.4.3.2 Стабілізатори постійної напруги

Вихідна напруга випрямляча має великі пульсації і залежить від коливань напруги мережі і зміни навантаження. Для отримання напруги, яка незначно залежить від вказаних чинників, застосовують стабілізатори.

Компенсаційні стабілізатори

Компенсаційні стабілізатори відносяться до пристроїв з регульованим зворотним зв'язком (рис 8.9).

Регулюючий U_Н

елемент

Uвх Підсилювач Пристрій R_H

порівняння

_ДОН

Рисунок 8.9 – Структурна схема компенсаційного стабілізатора (ДОН – джерело опорної напруги)

У наведеній схемі регулюючий елемент (транзистор) включений послідовно з навантаженням R_Н. При зміні вхідної напруги Uвх або струму навантаження, в пристрої порівняння формується сигнал управління у вигляді різниці вихідної і опорної напруги, який підсилюється підсилювачем і подається на вхід регулюючого елемента, змінюючи його опір по постійному струму, таким чином, щоб вихідна напруга U_Н на навантаженні R_Н зберігалася постійною з певною мірою точності. Пристроєм порівняння виділяється також сигнал і змінної складової (пульсації) випрямленої напруги і згладжується регулюючим елементом до дуже малого рівня.

Компенсаційні стабілізатори знаходять широке застосування в ПЖ. Однак ККД їх низький, тому що частина вхідної напруги падає на регулюючому елементі (транзисторі).

Імпульсні стабілізатори

Принцип роботи імпульсного стабілізатора оснований на періодичному підключенні на час тривалості імпульсу навантаження до джерела і його відключення на час паузи. Якщо напруга джерела рівна Uвх, то постійна складова напруги на навантаженні:

, (8.10)

де t_і – тривалість імпульсу;

Т – період проходження імпульсів.

Змінюючи тривалість імпульсу t_і можна регулювати вихідну напругу.

Схема імпульсного компенсаційного стабілізатора наведена на рис. 8.10.

Uвх

Керований Фільтр

генератор Ключ НЧ U_H імпульсів

Uоп

Рисунок 8.10 – Схема імпульсного стабілізатора

Період проходження імпульсів Т задається керованим генератором. Цими імпульсами керується ключ, що періодично підключає джерело напруги Uвх до навантаження. Фільтр НЧ виділяє постійну складову вихідногї напруги. Джерело опорної напруги (ДОН) і підсилювач виробляють сигнал управління генератором імпульсів. При підвищенні вихідної напруги тривалість імпульсів повинна зменьшуватися, а при пониженні - збільшуватися.

Імпульсні стабілізатори в залежності від способу управління регулюючим транзистором (ключем) можуть виконуватися з широтно імпульсною модуляцією (ШІМ) і частотно-імпульсною модуляцією (ЧІМ). У ШІМ стабілізаторах змінюється тривалість імпульсу, а в ЧІМ стабілізаторах змінюється частота проходження імпульсів.

Імпульсний режим роботи дозволяє значно зменшити втрати на регулюючому елементі і тим самим підвищити ККД пристрою живлення, зменшити його масу і габарити, за рахунок зменшення площі радіатора для регулюючого транзистора.