Другие предметы \ Основы преобразовательной техники

Содержание курса лекций по дисциплине: “Основы преобразовательной техники”, страница 10

Uн = Uноф – Iн(Rф + Rв + Rтр) - кривая соответствует выпрямителю с С - фильтром. В этом случае , поскольку при Iн = 0 конденсатор фильтра заряжается до амплитудного значения U2. При Iн > 0 напряжение Uн уменьшается по двум причинам: ввиду падения напряжения на элементах схемы на этапе заряда конденсатора и меньшего напряжения на конденсаторе на этапе его разряда через нагрузку.

Внешняя характеристика RC – фильтра имеет бόльший наклон, чем характеристика с С – фильтром. Дополнительное снижение напряжения в этом фильтре вызвано падением напряжения на последовательно включенном резисторе R.

Рис. 48 – Внешняя характеристика неуправляемого выпрямителя

Стабилизаторы напряжения Uн и тока Iн

Факторы, влияющие на нестабильность Uн:

  1. Изменение напряжения питающей сети ±DU.
  2. Изменение частоты питающей сети  ±Df.
  3. Изменение температуры окружающей среды  ±Dt°.
  4. Изменение тока нагрузки ±DIн.

Нестабильность Uн определяется коэффициентом нестабильности, равным:

Потребители допускают нестабильность Uн:

Электронная аппаратура- 3%.

На интегральных схемах- (0,0001-0,5)%.

Усилители постоянного тока – 10-4 %.

Для уменьшения нестабильности Uн применяют стабилизаторы напряжения.

Классификация стабилизаторов:

  1. Параметрические стабилизаторы.

(Имеют наихудшие характеристики, но они дешевле).

  1. Компенсационные.

2.1.  Непрерывного действия.

2.1.1.  Параллельное включение регулирующего элемента.

2.1.2.  Последовательное включение регулирующего элемента

            2.2. Импульсного действия.

                  2.2.1. Релейного типа.

                  2.2.2. С широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Стабилизаторы непрерывного действия наиболее эффективны, но сильно зависят от температуры окружающей среды.

Параметры стабилизаторов напряжения

1. - коэффициент стабилизации.

1.1  Интегральный Кст (на всём прямолинейном участке ВАХ от Iст.min до Iст.max)

1.2  Дифференциальный Кст (в точке Iст.ном: Uст.ном)

2. Выходное сопротивление , при const.

3. Дрейф Uвых. Изменение Uвых за определённый интервал времени в заданном диапазоне влияющих величин.

4. КПД .

5. Диапазон регулирования стабилизируемого напряжения: Uвых.н ± DUвых.ном; Iн ± DIн.ном.

Параметрические стабилизаторы напряжения

Используют свойства приборов поддерживать падение напряжения на них неизменным при изменение тока, протекающего через него, в широких пределах (стабилитроны) (рис. 49).

Устройство схемы:

Схема параметрического стабилизатора напряжения состоит из балластного сопротивления Rб и стабилитрона VD1. Стабилизатор подключается к выходу выпрямителя с фильтром. Нагрузка включена параллельно стабилитрону (Uн = Uст).

Рис. 49 - Схема параметрического стабилизатора напряжения

Рис. 50 – Обратная ветвь ВАХ стабилитрона

Принцип действия:

Стабилизатор поддерживает Uн в заданных пределах при изменении Uвх на ±DUвх и Iн  на ±DIн, за счёт изменения падения напряжения на балластном сопротивлении.

Предположим, изменилось входное напряжение. Исходное состояние: Uвх1; Uн1; Iст.ном; URб = Iб1Rб. Стало Uвх = Uвх2, где Uвх2 > Uвх1, следовательно, P®P’; Uн = Uн2; URб = Iб2×Rб, а DUн = (Uн2 – Uн1) значительно меньше, чем DUвх = (Uвх2 – Uвх1).

Параметры элементов схемы стабилизатора

  1. VD1 выбирается из условия:

Uc ном = Uн; Icт.min; Icт.max.

  1. Rб рассчитывают исходя из условия, тогда
  2. Коэффициент стабилизации.

,      ;

Так как , , то .

Коэффициент стабилизации зависит от величины Rб (чем больше Rб, тем выше Kст), при его этом нельзя сделать бесконечным, потому что Iст станет меньше Iст.min и рабочая точка переместится на другой участок характеристики с меньшим наклоном (рис. 50). Чем меньше rст., тем выше коэффициент стабилизации:

;  .

Достоинство схемы: простота и низкая стоимость.

Недостатки:

  1. Низкий коэффициент стабилизации (20 ¸ 50).
  2. Большая зависимость Кст от температуры окружающей среды.
  3. Ограниченная мощность вследствие невозможности параллельного соединения стабилитронов.
Скачать файл