Источники питания генераторов плазмы, страница 13

В таком стабилизаторе непременно имеется отрицательная обратная связь с выхода на одно из звеньев схемы, что превращает его в замкнутую систему автоматического регулирования.

Эталонной величиной в компенсационном стабилизаторе может служить:

Ø  сила упругости пружины (стабилизатор с реле напряжения, угольный стабилизатор напряжения);

Ø  напряжение химического источника тока (ламповый и полупроводниковый стабилизаторы напряжения);

Ø  выходное напряжение параметрического стабилизатора в виде напряжения на опорном стабилитроне (ламповый и полупроводниковый стабилизаторы напряжения) или на мостовой схеме, составленной с применением ламп накаливания или термисторов.

Таким образом, действием параметрического стабилизатора управляет сам дестабилизирующий фактор, а действием компенсационного стабилизатора — отклонение стабилизируемой величины от ее номинального значения.

Чаще других в параметрических стабилизаторах используют линейные элементы, вольтамперные характеристики которых представлены на рисунке 1.1.а, б. Нелинейный элемент обладает статическим сопротивлением (для постоянного тока) — r_СТ и дифференциальным (для переменного тока, точнее, для приростов тока) — r_Д. Численно r_СТ = tg χ₂, а r_Д = tg χ₁ для точки 1 на характеристиках U = f(I) (см. рисунок 1.1.а, б).

Условимся нелинейную вольтамперную характеристику, у которой имеется участок, где r_СТ < r_Д (рисунок 1.1,а), называть характеристикой типа r_I (или Z_I - на переменном токе), а такую, у которой имеется участок, где r_СТ > r_Д - характеристикой типа r_U (или Z_U - на переменном токе). В соответствии с этим определением бареттер имеет характеристику типа r_I у которой

,                                                    (2.8-9.15.)

а стабилитрон — характеристику типа r_U, у которой

                                                     (2.8-9.16.)

Схемы стабилизации тока (с помощью бареттера) и напряжения (с помощью стабилитрона) показаны соответственно на рисунке 1.1.в, и г, где бареттер и стабилитрон представлены соответственно элементами r_I и r_U.

Для стабилизации можно использовать не только бареттеры и стабилитроны, а также нелинейные элементы типа r_I и r_U у которых имеется участок, где r_Д = const (рисунок 1.1.д и е). Такие элементы могут проявить свои стабилизирующие свойства в мостовой схеме (см. рисунок 1.1.ж). В этой схеме R -линейные сопротивления.

Так как в мостовой схеме выходное напряжение U_ВЫХ может представлять собою разность напряжений U_rU - U_R или U_R - U_rI, то подбором линейных сопротивлений R можно обеспечить практическую неизменность U_ВЫХ в большом диапазоне входных напряжений (рисунок 1.1.з и е). Для этого необходимо, чтобы на участке стабилизации обе вольтамперные характеристики были параллельны, т. е. R = r_Д. Отметим, что если в мосте будет только одно нелинейное сопротивление, то и в этом случае можно получить стабилизацию выходного напряжения соответствующим подбором линейных сопротивлений в остальных трех плечах моста.

В схеме, показанной на рисунке 1.1.г., балластное сопротивление необходимо не только для предотвращения выхода из строя стабилитрона. Если бы его не было, то напряжения U_ВХ и U_ВЫХ были бы равны и ни о какой стабилизации не могло быть и речи независимо от характера нелинейного сопротивления.

В схеме приведенной на рисунке 1.1.г можно улучшить стабилизацию напряжения, применив в качестве балластного нелинейное сопротивление с характеристикой типа r_I. Это сопротивление при тех же пределах изменения напряжения U_ВХ уменьшит пределы изменения тока I, что повысит стабилизирующие свойства. Если прежние стабилизирующие свойства схемы были допустимыми, то замена линейного балластного сопротивления нелинейным типа r_I значительно расширит допустимые пределы изменения напряжения U_ВХ.

Схемы параметрических стабилизаторов пригодны как для работы на постоянном, так и на переменном токе. В последнем случае наравне с активными можно применять и реактивные элементы.