Стабилизаторы постоянного напряжения. Изучение основных принципов действия электронных стабилизаторов постоянного напряжения, их настройка и исследование, расчет силовых звеньев, страница 2

Область стабилизации. Допустимый уровень  ΔU_вых = 20%.

Область стабилизации – напряжение больше 10 В.

По приращениям входного и выходного напряжения в области стабилизации определим коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора:

K_ст = (ΔU_вх*U_вых)/(ΔU_вых*U_вх);

K_ст = 23.2;

Рис.4.2.1. Зависимость U_вых = f(U_вх) для компенсационного  стабилизатора.

4.2.2. Характеристика U_вых = f(I_нагр);

Таблица 4.2.2.
Iн,А	Uвых,В
0,06	10,02
0,08	10,02
0,10	10,02
0,14	10,02
0,18	10,02
0,22	10,02
0,26	10,02
0,30	10,02
0,36	10,02
0,44	10,02
0,50	10,02
0,56	10,02
0,66	10,02

По приращениям определим выходное сопротивление компенсационного стабилизатора.

Так  при изменении нагрузки выходное напряжение не меняется, то по приращениям тока  и напряжения его не определить.

Можно сделать вывод, что выходное сопротивление компенсационного стабилизатора очень близко к нулю.

Рис.4.2.2. Зависимость U_вых = f(I_нагр) для параметрического стабилизатора.

4.2.3. Характеристика U_вых = f(U_вх) при перенесении R_бал в цепь коллектора;

Таблица 4.2.3.
Uвх,В	Uвых,В
0,64	0,01
2,59	0,80
4,46	2,52
7,52	5,43
9,93	7,75
11,55	9,30
13,50	10,05
15,41	10,05
17,70	10,05
19,34	10,05
22,00	10,05
24,30	10,06
26,50	10,05
29,20	10,05

Рис.4.2.1. Зависимость U_вых = f(U_вх) для компенсационного  стабилизатора

при перенесении R_бал в цепь коллектора.

Сопоставив полученный результат с характеристикой, когда R_бал находиться в цепи эмиттера, заметно, что в этом случае выходное напряжение перестает возрастать при дальнейшем увеличении входного, в отличие от характеристики, полученной в пункте 4.2.1. Такой результат можно объяснить следующим.

Когда R_бал включено в цепь коллектора, при изменении входного напряжения изменяется ток через стабилитрон, и соответственно изменяется опорное напряжение. Когда же R_бал включено в цепь эмиттера, то ток через стабилитрон не изменяется при изменении входного напряжения, соответственно опорное напряжение остается постоянным.

4.3. Исследование  и настройка компенсационного стабилизатора с устройством защиты от перегрузок по току.

Устройство защиты должно срабатывать при I_{вых.доп}= 150 мА.

Расчет резистора R_з:

R_з = U_бэ/I_{вых.доп} , где U_бэ ≈ 0.2 В напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT2 (Рис.2.3).

R_з = 0.2 В/0.15 А ≈ 1.333 Ом;

Сопротивление R_з , определенное экспериментально, в процессе настройки защиты:

R_з≈ 1.6 Ом;

5. Анализ погрешности полученных результатов.

5.1. Анализ погрешности работы параметрического стабилизатора.

δ(K_ст) = ((7.17 – 2.3)/2.3)*100% = 208%;

5.2. Анализ погрешности работы компенсационного стабилизатора.

δ(K_ст) = ((19.5 –23.3)/19.5)*100% = 20%;

5.3. Анализ погрешности работы компенсационного стабилизатора с устройством защиты от перегрузок по току.

δ(R_з) = ((1.6 – 1.333)/1.6)*100% = 18%;

6. Выводы и анализ результатов работы.

Анализируя полученные результаты можно сделать следующие выводы.

Оценка полученных результатов, сравнение с теоретическими значениями.

Результаты, полученные в работе, не совпадают с расчетными результатами. Это можно объяснить следующим. При расчете был использован параметр стабилитрона – r_ст. Этот параметр является граничным, то есть он гарантированно не превышает указанного в справочнике значения, но может быть и меньше этого значения. Поэтому, рассчитанное значение коэффициентов стабилизации тоже являются граничными, то есть нормальным считается результат, если полученное значение не меньше рассчитанного.

Сравнивая параметрический и компенсационный стабилизаторы, можно сделать следующие выводы.

Параметрический стабилизатор имеет смысл использовать, если необходимо работать на эталонную нагрузку. Параметрические стабилизаторы имеют довольно низкий КПД (порядка 15% при номинальных значениях напряжения), кроме того, КПД уменьшается при увеличении разницы U_вх – U_вых.

Компенсационный стабилизатор имеет более высокий коэффициент стабилизации, высокую точность работы. Также позволяет регулировать выходное напряжение и развивать большие токи в нагрузке. Имеет более высокий КПД по сравнению с параметрическим стабилизатором.