Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсова (електроніка).doc
Скачиваний:
29
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
717.31 Кб
Скачать
  1. Імпульсні стабілізатори постійної напруги (огляд літератури)

2.1. Типи стабілізаторів

Стабілізатором напруги (струму) називається пристрій, що підтримує автоматично і з необхідною точністю напругу (струм) на навантаженні при зміні дестабілізуючих факторів в обумовлених межах.

Існують два принципово різних методи стабілізації напруги: параметричний і компенсаційний.

Принцип дії параметричних стабілізаторів заснований на використанні нелінійних властивостей (параметрів) елементів, що входять в схему, при зміні прикладеної до них напруги або струму. В них застосовуються кремнієві стабілітрони, варистори, терморезистори, іонні стабілітрони, дроселі та деякі інші елементи.

Суть компенсаційного методу стабілізації зводиться до автоматичного регулювання вихідної напруги. В них здійснюється порівняння фактичної вихідної напруги з заданою і, в залежності від величини і знака неузгодженості між ними, автоматично проводиться такий вплив на елементи стабілізатора, який зменшує цю неузгодженість.

Основними елементами таких стабілізаторів є:

  • джерело опорної (еталонної) напруги (О);

  • елемент, що порівнює і підсилює (ПП);

  • регулюючий елемент (РЕ).

Схеми компенсаційних стабілізаторів постійної напруги бувають послідовного і паралельного типів, причому перші одержали найбільше поширення.

У стабілізаторах послідовного типу (рис. 2.1) регулюючий елемент РЕ включений послідовно з джерелом вхідної напруги Uвх і навантаженням Rн. Якщо з якихось причин (наприклад, через нестабільність Uвх або при зміні Rн) напруга на виході Uвих відхилилась від свого номінального значення, то різниця між еталонною та вихідною напругою змінюється, підсилюється і впливає на регулюючий елемент. При цьому опір регулюючого елемента автоматично змінюється і напруга Uвх розподіляється між РЕ і Rн таким чином, щоб компенсувати зміни напруги, що сталися, на навантаженні.

Рис. 2.1

Якщо в статичному стані (при незмінності вхідної напруги, струму навантаження й інших дестабілізуючих факторів) напруга і струм всіх елементів схеми не змінюються, то стабілізатор є лінійними (неперервним, незмінним в часі). Зміна стану відбувається тільки при переході від одного статичного стану до іншого. Основні недоліки таких стабілізаторів: незначний коефіцієнт корисної дії (ККД) і погані масогабаритні показники. Перший із зазначених недоліків в основному визначається виділенням великої потужності на регулюючому елементі.

2.2. Стабілізатори постійної напруги ключового типу

У стабілізаторах з імпульсним регулюванням регулюючий елемент заміняється ключем, що зводить до мінімуму потужність, що розсіюється на ньому. Ключ може або приєднувати, або від'єднувати навантаження і тим самим, регулювати середню потужність, що забирається навантаженням від вхідного джерела. Власне кажучи, змінюється режим роботи регулюючого елементу (транзистора) з неперервного на імпульсний [1, 2, 3]. Такі стабілізатори одержали найменування імпульсних.

Якщо джерело постійного струму підключати до навантаження за допомогою ключа, що періодично замикається та розмикається, то середнє значення напруги на навантаженні складе

,

де tи – тривалість імпульсу замкнутого стані ключа; Т період комутації; i(t) – поточне значення струму.

Напруга на навантаженні визначається як напругою джерела Е, так і співвідношенням інтервалів, протягом яких ключ замкнутий або розімкнутий. Змінюючи тривалість управляючих імпульсів, можна регулювати напругу на навантаженні і, отже, підтримувати його постійним при змінах первинної напруги Е. Якщо паралельно навантаженню підключити конденсатор досить великої ємності, те змінна складова струму буде замикатися через нього і пульсації напруги на навантаженні будуть незначні.

Перетворення сигналу похибки, що є повільно мінливою напругою, в імпульсну послідовність з перемінною шпаруватістю, необхідну для управління ключем, виробляється спеціальним імпульсним пристроєм, що входить в ланцюг зворотнього зв'язку стабілізатора. Ці пристрої і з’єднуючі ланцюги утворюють схему управління.

Роботою ключа можна керувати різними способами. Якщо імпульсний пристрій створює на своєму виході імпульсну послідовність з постійним періодом повторення і змінною, в залежності від сигналу похибки, тривалістю імпульсу, то таку схему називають стабілізатором з широтно-імпульсною модуляцією. Якщо ж імпульсний пристрій замикає ключ при напрузі на виході, що менша деякого порога, і розмикає його при перевищенні порога, то таку схему називають релейним або двопозиційним стабілізатором. Якщо регулювання напруги відбувається в результаті зміни частоти проходження імпульсів, то таку схему називають стабілізатором з частотною модуляцією. Найбільше поширення одержав принцип широтно-імпульсної модуляції (ШІМ).

Ланцюги й елементи, через які проходить струм навантаження, прийнято називати силовою частиною (блоком) стабілізатора.

Як було сказано вище, в імпульсних стабілізаторах напруги (ІСН) регулюючий елемент (транзистор) працює в режимі переключень. В цьому режимі робоча точка транзистора значну частину періоду комутації знаходиться в області насичення або відсічення, а зону активної області проходить з високою швидкістю тільки в моменти переключення. Значення середньої потужності, що розсіюється на регулюючому транзисторі, в цьому разі, набагато менше, ніж при його роботі в безперервному режимі. Тому імпульсні стабілізатори напруги в порівнянні з лінійними мають більш високий ККД і, при високій частоті переключення, кращі масогабаритні показники.

Недоліки імпульсних стабілізаторів: більш складна схема уп­равління, підвищений рівень шумів, радіоперешкод і пульсації вихідної напруги, а також гірші динамічні характеристики [1, 2, 3].