Лекція 25
Тема: Стабілізатори
1 Загальні відомості про стабілізатори.
2 Стабілізатори напруги параметричного типу.
3 Стабілізатори напруги компенсаційного типу.
1. Стабілізатором називають, пристрій, за допомогою якого вихідна величина підтримується незмінною при зміні вхідної величи у певних межах у техниці стабілізувати можна будь яку величину, в електронних схемах, стабілізують величину напруги (постійної або змінної) та величину струму.
Стабілізатори класифікують за наступними ознаками:
-за призначенням (стабілізатори напруги, струму, швидкості);
-за конструкцією (може бути електронні, напівпровідникові, газорозрядні, феромагнітні, електромагнітні та інш.);
- за принципом дії (параметричні та компенсаційні).
Робота будь якого стабілізатора характеризується наступними основними показниками:
1-коефіцієнт
стабілізації—це відношення відносної
зміни вхідної величини до відносної
зміни вихідної величини:
>>1
де А—це амплітуда;
2-амплітудна характеристика—це залежність амплітуди вихідної величини від амплітуди вхідної величини (рисунок 25.1).
Авих
2
Авих2 Р
Авих.ном. 1
Авих1
Авх
Авх1 Авх Авх2
Рисунок 25.1—Типова амплітудна характеристика стабілізатора
На амплітудній характеристиці (рисунок 25.1)
0.1—не робоча ділянка стабілізатора;
1.2—робоча ділянка стабілізатора;
Авх=Авх2-Авх1—робочий діапазон зміни вхідної величини.
Якщо вхідна величина змінюється у цих межах то вихідна або не змінюється зовсім (ідеальний стабілізатор) або змінюється у припустимих межах (реальний стабілізатор).
За допомогою амплітудної характеристики можна обчислити коефіцієнт стабілізації, для цього на робочій ділянці визначається робоча точка Р, яка розташована посередині робочої ділянки. За допомогою робочої точки визначаються номінальні значення вхідної та вихідної величини (рисунок 25.1).
Проектуємо початок та кінець робочої ділянки на вісь Y і визначаємо величину зміни вихідної величини:
Авих=Авих2-Авих1
2. У стабілізаторах параметричного типу зміна вихідної величини компенсується за рахунок зміни якогось параметра стабілізуючого елемента. Наприклад, стабілізуючим елементом може бути кремнієвий стабілітрон, у момент стабілізації, певним чином, змінюється провідність р-п переходу.
Параметричні стабілізатори мають непогані показники роботи, але якщо їх застосовувати для стабілізації напруги, то вихідна напруга не може перевищувати десятки вольт. Прикладом схеми параметричного стабілізатора постійної напруги є схема включення кремнієвого стабілітрона (рисунк25.2).
R—баластний резистор.
_
R
_
Uвх VD Uвих
+ +
Рисунок 25.2—Схема параметричного стабілізатора постійної напруги
Схема призначається для стабілізації напруги постійної у межах десятків вольт при максимальному струмі у навантаженні до 100 мА.
Принцип дії схеми базується на властивостях кремнієвого стабілітрона при роботі на зворотній вітці вольт-амперної характеристики у режимі лавинного пробою р-п перехода. У момент такого пробою падіння напруги на стабілітроні зменшується, тому у схемі виникає надлишок напруги, який у вигляді падіння напруги компенсується баластним резистором.
Схема має досить хороші характеристики, але недоліком схеми можна вважати те, що вона малопотужна. Тому у випадках коли на навантаженні треба стабілізувати досить велику потужність, більше ніж 1 Вт, більше застосовують стабілізатори компенсаційні.
3. У стабілізаторах напруги компенсаційного типу вихідна напруга підтримується постійною за рахунок перерозподілу напруги між окремими елементами схеми. Виконуються такі стабілізатори за наступною структурною схема (рисунок 25.3).
Структурна схема стабілізатора напруги компенсаційного типу наведена на рисунку 25.3.
Uз
+ +
Uвх Uвих
_ _
1-чутливий елемент;
2-підсилювач постійного струму;
3-компенсаційний елемент;
U3-пкадіння напруги на компенсаційному елементі.
Рисунок 25.3—Структурна схема стабілізатора напруги компенсаційного типу
Схема призначається для стабілізації постійної напруги (сотні вольт) при струмі на навантаженні десятки ампер. Тому схема повинна складатися з силових напівпровідникових або електронних приладів..
У загальному випадку схема працює наступним чином:
Якщо під впливом будь-яких зовнішніх факторів змінюється величина вихідної напруги, то ця зміна сприймається чутливим елементом (датчиком) і передається на вхід підсилювача постійного струму. Після підсилення напруга подається на компенсацій ний елемент (силовий біполярний транзистор) і змінює його внутрішній опір. За рахунок цього змінюється величина напруги U3, це компенсує зміни вихідної напруги.