Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения компенсационного типа

Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения компенсационного типа.

Цель работы – ознакомиться с работой стабилизаторов постоянного напряжения.Научиться практически собирать схемы стабилизаторов напряжения, и осуществлять проверку их работоспособности. Приобрести практический навык в работе с измерительной аппаратурой и приборами (генератором, частотомером, осциллографом, мультиметром).

1.  Краткие теоретические сведения.

Компенсационные стабилизаторы напряжения бывают двух типов: с параллельным и последовательным регулирующими элементами. В данном случае, будет рассмотрен компенсационный стабилизатор напряжения, с последовательными регулирующими элементами.

В схеме, показанной на рис.1, регулирующий элемент РЭ включен последовательно нагрузке R_n. При увеличении U_вх увеличиваются напряжение нагрузки U_Rn, сигнал рассогласования U_p, и сопротивление регулирующего элемента РЭ. При этом напряжение U_РЭ увеличивается, частично компенсируя рост U_Rn.

Рис.1

2.  Стабилизатор последовательного типа без усилительного элемента.

Рассмотрим простую схему последовательного стабилизатора напряжения, собранного на транзисторе VT3 и элементах R5, VD8, (рис.2). Транзистор VT1 включен как эмитерный повторитель, база которого подключена к источнику опорного напряжения, стабилитрону VD8. За счет отрицательной обратной связи по напряжению выходное напряжение стабилизатора устанавливается равным величине U_n = U_rf – U_be   (1.1)

Рис.2

Колебания входного напряжения сглаживаются благодаря малому дифференциальному сопротивлению стабилитрона Rz. Изменение выходного напряжения составляет

   (1.2)

Величина DUin / DUn = R5 / Rz называется коэффициентом стабилизации. Для рассмотренной схемы он лежит в пределах 10¸100.

2.1  Собрать схему стабилизатора (рис.2).

2.2  Цифровым мультиметром DT-83X произвести замеры напряжения в точках, указанных в табл.1. Для задания входного напряжения (Uin) используйте программируемый источник напряжения U₁ базового модуля.

Табл.1

3.  Стабилизатор последовательного типа без усилительного элемента с регулировкой выходного напряжения.

На рис.3 приведена схема стабилизатора с плавным регулированием выходного напряжения. Это достигается использованием части опорного напряжения, снимаемого с движка потенциометра R2. Такая схема позволяет регулировать выходное напряжение (Un) стабилизатора в пределах:

0 £  U_n  £ U_rf – U_be   (1.3) 

рис.3

3.1  Собрать схему стабилизатора (рис.3). Для задания входного напряжения (Uin) используйте фиксированный источник напряжения  (+12V) на лицевой панели базового модуля.

3.2  Цифровым мультиметром DT-83X определить диапазон выходного напряжения (Un) стабилизатора в точке [B] схемы, производя регулировку подстроечным резистором R2. Замеры производить для 4-х положений движка резистора R2, учитывая крайние положения.

3.3  Данные замеров занести в табл.2.

табл.2

4.  Компенсационный стабилизатор напряжения.

Компенсационный стабилизатор напряжения на транзисторах (рис. 4) имеет цепь тока нагрузки, состоящую из двух участков: промежутка коллектор ─  эмиттер регулирующего транзистора VT3 (на нём выполнен регулирующий элемент) и резистора нагрузки R3. Вход-ное напряжение распределяется между этими участками цепи, т. е. Uin =Uce₃ + Un.

Усилитель сигнала рассогласования выполнен на транзисторе VT1, на переход база ─ эмиттер которого поступает напряжение рассогласования Up = αUn ─ Urf,

где αUn - напряжение базы, пропорциональное напряжению Un нагрузки