Принцип действия стабилизатора с непрерывным регулированием

Рис80.схема соответствует САР на рис 79, в к-й отсутствует импульсный блок. Силовая цепь образуется регулирующим элемен-м T1 и Rн, все остальные эл-ты входят в схему управ-я. Пусть возмущающим воздействием явл-ся отклонение U1 от номинального значения. В 1-ый момент времени, когда еще не действует отриц-я ОС при возрастании U1 U2 то же возрастает. След-но возрастает напряжение ОС., на нижнем плече нижнего делителя напряжения R2. Источником опорного напряжения яв-ся параметрический стабилизатор на стабилитроне Ст с гасящим сопротивлением Rг. Сигнал ошибки выделяется на переходе база-эмиттер транзистора T2, к-й яв-ся УПТ(услитель пост-го тока). При возрат-ии U2 увелич-ся Uос , т.е. полож-ый потенциал базы T2. Ток базы возраст-т, след-но возраст-т ток коллектора I2, при этом увелич-ся падение напряжения на нагрузочном сопрот-ии Rу. В рез-те потенциал базы T1 становится более отриц-м и ток базы умень-ся, след-но увелич-ся R коллектор-эмиттер T1 и напряжение Uкэ1, но ΔU2 след-но вых-е напряжение U₂ при возрастании U_к-э1 умень-ся до своего первоначального значения с нек-й точностью, эта точность и соответствует нестабильности вых напряж-ия N2 Коэф-т стабилизации, а след-но и N2 в компенсационных стаб-рах определяются в основном коэф-м усиления цепи ООС. Действительно, при высоком коэф-те усиления УПТ на рис 79 достаточно малая величина сигнала ошибки. Δ при значительном усилении сможет воздействовать на РЭ, не допуская тем самым отклонение U2. Теоретически нестабильность можно получить сколь угодно малой и ограничением здесь яв-ся возможность схемотех-ой реализации стабилитронов. Расс-им особенности стабилитрона с непрерывным регулированием, из рис80 видим, что потери мощности Rэ определяются током нагрузки стабилизатора и разницей м/у U1 и U2 . Если U1=20В, U2=10В, ток нагрузки 1А, то КПД=0,5. Такой стабилизатор не эффективен. Область применения – малые токи нагрузки и мин-е U кол-ра-эмит-ра результирующего эл-та. В этом случае возможно получить высокий КПД, а сам стаб-р выполнить в виде интегральной микросхемы. Выходной конденсатор Cн играет роль эл-та, корректирующего динамические хар-ки стаб-ра. Он не яв-ся ФНЧ. Напротив, сам стаб-р можно считать активным фильтром для низкочастотных пульсации вх напряжения U1:пульсации воспринимаются как нестабильность U1 и подавляются цепью ООС.

48

Широко импульсное регулирование

На рис 81 показаны схема ИСН со схемой управ-я. Эта схема соответствует САР рис79 с импульсным блоком. В качестве схемы управления как правило исп-ся специализированные микросхемы или ШИМ-контроллеры. Схема управ-я формирует импульсы управ-я силового ключа и регулирует их длительность,т.е.ширину. Транз-ры VT2, VT3 яв-ся вспомогательными и обеспечивают согласование управляющего сигнала Uт, поступающего из схемы управ-я в цепь базы регулирующего тр-ра VT1. к-я не имеет с управляющей схемой общего провода. Открывание транз-ра VT3 сигналом Uт вызовет появление тока через резисторы к его коллекторной цепи. При этом откроется транз-р VT2. Транз-р VT2 соединяет базу регулирующего эл-та VT1 с положит-м полюсом источника питания U1.(или с дополнительным источником U_доп ) При этом появл-ся базовый ток и открывается VT1. При нулевом уровне сигнала Uт транз-ры VT3, VT2, а затем и VT1 закрываются. Расс-м схему управ-я и временные диаграммы рис82. Как и в непрерывном стабилиз-ре датчиком напряжения ДН яв-ся делитель вых. напряжения R1 R2. Напряжение обратной связи Uос поступает на вх компаратора DA1(УПТ), на другой его вх подается эталонное напряжение Uэт от источника опрного напряжения. В компараторе DA1 выделяется сигнал ошибки Δ и усиливается. В рез-те формируется определенный уровень управ-щего напряжения, поступающего на вх импульсного блока на рис 82. Импульсный блок представляет собой ШИМ рис81. Генератор пилообразного напряжения G формирует пилообразное напряжение, задающее частоту коммут-ции ключа. DA2- компоратор напряж-ия, в к-м происходит напряжения, в рез-те чего на вых-е компаратора формируются импульсы, модулированные по ширине. Управ-й сигнал Uупр воздействует на инверсный вх компаратора, а пилообразный- на его прямой вх. Еден-ый уровень с-ла U на вых компарартора DA2 формируется на интервале превышения пилообразным сигналом U_G уровня управ-го Uу. Это инвервалы времени T1-T2, T3-T4,T5-T6 . Из диаграммы(рис.82) видно, что снижение уровня Uу вызывает увеличение длительности импульса управ-я. Коэф-т передачи ШИМ где T- период коммут-ции регулирующего эл-та(период пилообразного напряжения), а U_ПМАКС-размах пилообразного сигнала.До возмущения при управл.с-ле U_упр1 цепь управл-ия формирует имп-сы U_t с длит-тью t_u1.При снижении вх.напряж-ия на вел-ну дельта U₁ первоначально (пока цепь ОС не отреагирует на возущение) площадь имп-сов U_вх формируемых силовым ключом VT1 на вх LC-фильтра,соотв-но уменьш-ся вел-на пост.составляющей U₀.Этот с-л Uу воздействует на инверсный вход компаратора DA2 (рис.81).При этом увелич-ся длит-ть имп-сов U_t до вел-ны t_u2. Соотв-но возрастут площадь имп-сов на вых.ключа и их пост.составляющая.Изменится коэф-т заполнения т.о.,что вых.напряж-ие примет первоначальное значение с некот-ой точностью .В отличии от компенсац. Стабилизаторов непрер. действия стабализ-ии напряжения (тока) посредством ШИМ не связана с энергетич. потерями и наиболее эффективна д/ППН с гальванической развязкой. В ППН,задавая коэф-т трансф-ции импульсного трансф-ра можно выбрать оптимальный диапазон регулирования ΔКз, исходя из парам-ов схемы преобразователя.