3.6.5 Порівняння схем псн

ПСН застосовують для стабілізації напруги при потужності навантаження до одиниць ват і як джерела еталонної напруги в електронних стабілізаторах.

Однокаскадні малопотужні ПСН забезпечують до 100 івихідний опір 5...15 Ом. Уведення термокомпенсуючих елементів знижує у 2...3 рази.

У двокаскадних стабілізаторах . Вихідний опір дорівнює вихідному опору однокаскадного стабілізатора.

Мостові стабілізатори та ПСН зі стабілізаторами струму забезпечують коефіцієнт стабілізації до 10000. Проте вихідний опір мостового стабілізатора більший, ніж однокаскадного.

Достоїнства ПСН – мала кількість елементів; згладжування пульсацій напруги (коефіцієнт згладжування дорівнює коефіцієнтові стабілізації.

Недоліки ПСН: відносно великий вихідний опір, малий ККД, неможливість плавно регулювати вихідну напругу.

3.6.6 Порядок розрахунку псн

Наведемо порядок розрахунку ПСН за такими початковими даними:

величина, діапазон змін та коефіцієнт пульсацій вхідної напруги (необхідну величину напруги можна також розраховувати);

номінальне значення вихідної напруги і допуск на її розкид (наприклад: 81В);

максимальний та мінімальний струми навантаження;

максимальна відносна нестабільність вихідної напруги при зміні вхідної напруги та струму навантаження;

допустима амплітуда пульсацій вихідної напруги;

номінальне, максимальне та мінімальне значення робочої температури.

У процесі проектування стабілізатора необхідно: вибрати схему і стабілітрони; розрахувати величину вхідної напруги; знайти величину баластного резистора; визначити, якщо це необхідно, дані для розрахунку випрямляча (струм, напругу, коефіцієнт пульсацій). Струми, напруги, потужності не повинні перевищувати допустимі значення для елементів ПСН.

3.7 Компенсаційні стабілізатори постійної напруги з неперервним регулюванням

3.7.1 Загальні відомості про компенсаційні стабілізатори

Компенсаційний стабілізатор (КСН) з неперервним способом регулювання вихідної напруги являє собою замкнуту систему автоматичного регулювання (САР) зі зворотним від'ємним зв'язком. Факторами, що збурюють вихідну напругу, є зміни напруги живлення, навантаження, температури.

Активні елементи компенсаційних стабілізаторів працюють в лінійному режимі, тому такі стабілізатори ще називають лінійними.

Стабілізатори можуть бути виконані з послідовним та паралельним увімкненням регулюючого елемента. Вихідна напруга підтримується постійною за рахунок зміни падіння напруги відповідно на регулюючому елементі чи баластному резисторі. У якості регулюючого елемента у сучасних стабілізаторах використовують в основному транзистори, які працюють в режимі підсилення струму.

3.7.2 Послідовний та паралельний компенсаційні стабілізатори

Схеми стабілізаторів з послідовним та паралельним увімкненням регулюючого елемента наведені на рисунках 3.14, 3.15. У схемі з послідовним увімкненням регулюючого елемента постійність вихідної напруги забезпечується зміною падіння напруги на регулюючому елементі (транзисторі). У стабілізаторі паралельного типу ефект регулювання забезпечується зміною падіння напруги на гасячому резисторі, увімкненому послідовно з навантаженням [1, 3, 4, 6].

Рисунок 3.14 – Схема стабілізатора

з послідовним увімкненням регулюючого елемента

Рисунок 3.15 – Схема стабілізатора

з паралельним увімкненням регулюючого елемента

В обох схемах сигнал неузгодженості міжопорною (еталонною) напругою , яка забезпечується датчиком опорної напруги ДОН, та вихідною напругоюформується у схемі порівняння.

. (3.23)

Після підсилення напруги отримаємо керуючу напругу, де К – коефіцієнт підсилення підсилювача. Вона впливає на регулюючий елемент, змінюючи в необхідну сторону його опір.

Напруга на виході відповідно послідовного та паралельного стабілізаторів залишається постійною і дорівнює:

, (3.24)

, (3.25)

де ,– опір і струм регулюючого елемента.

Компенсаційні стабілізатори забезпечують високу стабільність вихідної напруги, ослаблюють як повільні, так і швидкі зміни вихідної напруги (пульсації).

Стабілізатори послідовного типу використовують частіше завдяки більшому ККД – 0,5...0,7 проти 0,3...0,4 у паралельних. Такі стабілізатори застосовують з випрямлячами, що мають малий вихідний опір. В паралельних КСН при цьому потрібно було б значно збільшувати опір баластного резистора. Послідовні стабілізатори мають високий ККД у режимі неповного навантаження, а паралельні – у режимі максимального навантаженням.

При короткому замиканні навантаження напруга на регулюючому елементі послідовного стабілізатора стає рівною напрузі живлення і на ньому виділяється велика потужність. Щоб стабілізатор зберіг працездатність уводять струмообмежувальні елементи та пристрої захисту. Для паралельного стабілізатора більш важким є режим холостого ходу, коли вся потужність розсіюється на регулюючому елементі.

Таким чином, вибір схеми стабілізатора залежить від особливостей його використання, режимів роботи, характеристик джерела первинного живлення.