Стабилизаторы напряжения. Параметрические стабилизаторы напряжения. Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения

Страницы работы

Содержание работы

~ ЛЕКЦИЯ 31 ~

Стабилизаторы напряжения

Выпрямленное напряжение зависит от изменения нагрузки потребителя и нестабильности напряжений U1 и U2 питающей сети. Это отрицательно сказывается на работе электронных устройств. Для стабилизации выпрямленного напряжения между выпрямителем и нагрузкой включают стабилизатор напряжения Ст (рис. 2.1).

Существует два типа стабилизаторов напряжения: параметрические и компенсационные.

В параметрическом стабилизаторе стабилизирующим элементом является стабилитрон.

В компенсаторном стабилизаторе автоматическое регулирование напряжения на нагрузке осуществляется по компенсационному принципу с целью отрицательной обратной связи.

Для оценки работы стабилизаторов используют следующие параметры:

выходное сопротивление:

,

где DUн, DIн - абсолютные приращения напряжения и тока в нагрузке;

коэффициент  стабилизации

коэффициент  полезного действия

допустимый  дрейф выходного напряжения:

-  абсолютный:

DUн = Uн1 -Uн2 ,

-  относительный:

где Uн1 и Uн2 - напряжения на нагрузке через определенный промежуток времени или в определенном интервале температур.

Параметрические стабилизаторы напряжения

Схема параметрического стабилизатора напряжения (рис. 2.21) состоит из двух элементов: баластного резистора Rб и стабилитрона VD. Вход стабилизатора подключается к выходу выпрямителя с фильтром, выход - к нагрузке.

Как уже говорилось, основным стабилизирующим элементом в схеме параметрического стабилизатора является стабилитрон.

Принцип действия и основные расчетные соотношения для параметрического стабилизатора рассмотрим с учетом рабочей вольт-амперной характеристики стабилитрона (рис. 2.22).

Рис. 2.21. Параметрический стабилизатор напряжения.

Рис. 2.22. Вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Для обеспечения стабильности напряжения на нгрузке Uн необходимо, чтобы ток стабилитрона Ic, не выходил за пределы рабочего участка: Icr min < I < Iст max.

На основании законов Кирхгофа получим, что:

Id = Iн + Iст ;               Udн ср = U + Uн ;           U = (Iн + Iст)Rб .

Из этих соотношений определяем ток стабилитрона:

 


Напряжение Uн = Uст при изменении тока стабилизации I меняется незначительно на DUст и его можно считать неизменным. Ток стабилизации может меняться при изменении нагрузки Rн (тока Iн) и напряжения U. Диапазон изменения тока Iст от Iстmin до Iстmax, ему будут соответствовать значения Uв min, Rн min и Uв max, Rнmax.

При расчете стабилизатора определяющим является выбор резистора Rб, который задает величину тока Iст min, соответствующего началу рабочей характеристики стабилитрона:

Максимально допустимый ток через стабилитрон Iст mах должен не превышать максимального тока, указанного в паспорте стабилитрона:

 


Максимальные мощности, рассеиваемые в параметрическом стабилизаторе, рассчитывают по формулам:

Pст max = Uст Iст max ,                    PRб max = (Udн max - Uст)2 / Rб ,

где Рст mах - максимальная мощность, рассеиваемая на стабилитроне; РRб mах - максимальная мощность, рассеиваемая на резисторе Rб.

Напряжение на нагрузке стабилизатора определяется напряжением на стабилитроне в соответствии с вольт-амперной характеристикой прибора. Когда меняется ток стабилизации Iст будет изменяться и напряжение на стабилитроне и нагрузке.

Качество стабилизации оценивают коэффициентом стабилизации Кст, показывающим, во сколько раз относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора меньше вызывающего его тоносительного приращения напряжения на входе:

 


причем:

 


где  rд - дифференциальное сопротивление стабилитрона.

Если учесть, что  Rн >> rд   и   Rб >> rд  , то получим:

 


а коэффициент стабилизации:

Обычно величина Кст не превышает 20-50.

Выходное сопротивление параметрического стабилизатора:

Rвых = rд || Rб » rд.

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения

Преимуществом компенсационных стабилизаторов перед параметрическими является более высокий коэффициент стабилизации Кст и меньшее выходное сопротивление Rвых. Принцип действия этих стабилизаторов основан на использовании в схеме регулирующего элемента (РЭ), препятствующего изменению напряжения Uн при изменении напряжения на выходе стабилизатора U или изменении нагрузки Rн. В зависимости от способа подключения РЭ к нагрузке (параллельно или последовательно) различают две схемы компенсационных стабилизаторов напряжения: параллельный (рис. 2.23) и последовательный (рис. 2.24).

Рис. 2.23. Структурная схема компенсационного

стабилизатора параллельного типа.

Рис. 2.24. Структурная схема компенсационного

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Электроника
Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
288 Kb
Скачали:
0