Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального, страница 22

Параметрический стабилизатор напряжения, схема которого приведена на рисунок 2.8,б, представляет собой эмиттерный повторитель на транзисторе Т с последовательно включенным сопротивлением нагрузки R_н. Источником опорного напряжения в данной схеме является стабилитрон Д (вместо него может быть использована батарея). Выходное напряжение стабилизатора

U_н = U_ст - U_ЭБ ≈ U_ст (в том случае, если U_ст >> U_ЭБ).

Схема работает следующим образом. При возрастании по какой-либо   причине   выходного   напряжения   U_н  происходит  уменьшение отпирающего   напряжения    U_ЭБ транзистора   и   его   базовый   ток уменьшается. Это приводит к росту напряжения на переходе коллектор-эмиттер, в результате чего выходное напряжение практически не изменяется. Оптимальное значение тока опорного стабилитрона Д определяется сопротивлением резистора R, включенного в цепь источника питания U_п. При постоянном значении входного напряжения U_н базовый ток транзистора I_Б и ток стабилизации I_ст связанны между собой соотношением  I_Б+ I_ст= const.

При отсутствии нагрузки на выходе ПСН ток I_ст максимален и определяется  сопротивлением резистора R. В этом режиме максимальный рабочий ток стабилитрона, должен быть меньше максимально  допустимого значения I_{ст.макс.} При максимальном значении тока нагрузки ток I_ст, имеет минимальное значение и должен быть больше I_ст.мин.

Выходное  сопротивление   ПСН   определяется   тем   же выражением, что и для схемы, изображенной на рисунке 2.8,а. С ростом тока нагрузки значение R_вых  уменьшается. Коэффициент стабилизации схемы

где r_к - сопротивление   коллектора   биполярного   транзистора. Эта формула справедлива лишь для случая  независимости  напряжения стабилизации U_ст от питающего напряжения U_п. Однако колебания напряжения питания приводят к нестабильности U_ст. Эта нестабильность может быть оценена коэффициентом стабилизации К_ст(он) стабилитрона опорного напряжения:

Обычно К_ст(он)≈15÷20.

Коэффициент стабилизации ПСН (смотри рисунок 2.8,б) может быть существенно увеличен при введении в его схему отдельного вспомогательного источника с U’_п>>U_ст и применения составного транзистора (смотри рисунок 2.8,в)

Схема эмиттерного повторителя с последовательным включением нагрузки   на   практике  применяется  чаще,  так  как  имеет  больший к.п.д., позволяет использовать менее мощные транзисторы, имеет меньшую нестабильность при изменении тока нагрузки. Схема ПСН с параллельным   включением транзистора   и   нагрузки   применяется в том случае, когда необходимо обеспечить работоспособность схемы при больших перегрузках по току, а также при значительных колебаниях напряжения питания и постоянной нагрузке.

В параметрических стабилизаторах напряжения постоянного тока при питании от сети переменного тока нелинейный элемент может включаться непосредственно в цепь первичного питания. В качестве такого  нелинейного элемента  ПСН используются дроссели  насыщения (или насыщающиеся  трансформаторы).   Подобные  нелинейные элементы имеют два устойчивых состояния, в  которых поочередно могут находиться во время работы: перемагничивания и насыщения. В первом состоянии дроссель насыщения обладает большим индуктивным сопротивлением, через его обмотку протекает лишь ток холостого хода. Режим насыщения характеризуется весьма малым сопротивлением   дросселя   переменному   току,   значение   протекающего через обмотку тока практически ограничивается лишь внешними сопротивлениями, включенными в цепь дросселя. Сердечники дросселей выполняются из магнитных материалов с большим коэффициентом прямоугольности кривой намагничивания К_пр.

(К_пр =0,90÷0,99)

Стабилизация выходного напряжения ПСН осуществляется за счет изменена формы кривой питающего напряжения. Дроссель, работающий   в режиме   переключение с  изменяющимся   углом   регулирования а, стабилизирует среднее   значение   напряжем на   его   обмотке.   Для   уменьшения    уровня    пульсаций на выходе ПСН включаются сглаживающие фильтры. Подобные схемы   стабилизаторов   напряжения   просты   и   надежны в работе,   однако   при питании от сети переменного тока промышленной частоты они имеют весьма   значительные   массу и габариты,  а нестабильность  их выходного напряжение    зависит  от  колебаний   частоты  питающего   напряжения.