Узнай об автоматике все - читай kip-help.narod.ru

Хочешь узнать ответ

на свой вопрос?

Напиши в редакцию!

Теория и практика

электроники

Как и во всех АСР, в схемах компенсационных непрерывных стабилизаторов напряжения можно выделить следующие элементы:

1) Датчик (Д) - в качестве датчика напряжения, обычно, выступает делитель напряжения, который позволяет использовать часть выходного напряжения схемы в качестве входного сигнала регулятора.

2) Задатчик - элемент схемы, с которого регулятор получает задание. В стабилизаторе напряжения он называется источником опорного напряжения (ИОН) и, обычно, строится на основе стабилитрона.

3) Регулятор - это элемент, который сравнивает входной сигнал регулятора с заданием (т.е. часть выходного напряжения схемы с опорным напряжением) и вырабатывает, в зависимости от их соотношения, управляющее воздействие. В стабилизаторах напряжения этот элемент принято называть элементом сравнения и усиления (ЭСУ). В качестве регулятора, обычно, используется операционный усилитель.

4) Регулирующий элемент (РЭ) - это элемент схемы, который, в зависимости от величины управляющего воздействия, изменяет свои рабочие параметры таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось постоянным. В качестве регулирующего элемента, обычно, используется транзистор.

В зависимости от схемы включения регулирующего элемента стабилизаторы напряжения делятся на последовательные (которые также называют сериесными) и параллельные (которые также называют шунтовыми).

Последовательные стабилизаторы напряжения (сериесные) - это стабилизаторы, в которых регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.

Если напряжение на выходе превышает заданное, то ЭСУ вырабатывает управляющее воздействие, которое так воздействует на РЭ, что падение напряжения на нем увеличивается и, как следствие, уменьшается выходное напряжение. Если напряжение на выходе меньше заданного, то ЭСУ вырабатывает управляющее воздействие, которое так воздействует на РЭ, что падение напряжения на нем уменьшается и, как следствие, увеличивается выходное напряжение.

Параллельные стабилизаторы напряжения (шунтовые) - это стабилизаторы, в которых регулирующий элемент включен параллельно с нагрузкой.

Если напряжение на выходе превышает заданное, то ЭСУ вырабатывает управляющее воздействие, которое так воздействует на РЭ, что ток через него увеличивается, а следовательно - увеличивается падение напряжения на балластном резисторе и уменьшается выходное напряжение. Если напряжение на выходе меньше заданного, то ЭСУ вырабатывает управляющее воздействие, которое так воздействует на РЭ, что ток через него уменьшается, а следовательно уменьшается падение напряжения на балластном резисторе и увеличивается выходное напряжение.

Следует отметить, что последовательные стабилизаторы напряжения более распространены, чем параллельные.

Компенсационные непрерывные стабилизаторы напряжения отличаются относительно невысоким КПД (30-50%) и необходимостью использования специальных радиаторов для охлаждения РЭ, который, постоянно работая в активном режиме, может довольно значительно нагреваться.

Ниже представлен пример последовательного стабилизатора напряжения:

В данной схеме в качестве регулирующего элемента использован биполярный транзистор, в качестве датчика напряжения - делитель на резисторах R₂ и R₃, источник опорного напряжения реализован на стабилитроне и резисторе R₁, а элемент сравнения и усиления реализован на операционном усилителе. Резистор R₀ необходим для ограничения выходного тока операционного усилителя.

Схема работает следующим образом: в равновесном состоянии, когда выходное напряжение равно заданному, напряжение между входами операционного усилителя равно нулю.

Если выходное напряжение по какой-либо причине уменьшится на величину DU_вых, то напряжение на неинвертирующем входе (с источника опорного напряжения) практически не изменится, а напряжение на инвертирующем входе (с делителя напряжения) уменьшится на величину DU_вых*R₃/(R₃+R₂). Это отрицательное приращение напряжения на инвертирующем входе инвертируется и усиливается операционным усилителем, в результате чего выходное напряжение операционного усилителя увеличится и, как следствие, увеличится потенциал базы транзистора. В результате этого увеличатся токи базы, коллектора и эмиттера транзистора, уменьшится падение напряжения U_кэ. Так как падение напряжения на транзисторе уменьшится, то выходное напряжение увеличится и схема вернется к равновесному состоянию. Аналогично, если выходное напряжение по какой-либо причине увеличится, то потенциал базы транзистора уменьшится и падение напряжения на транзисторе увеличится.

В рассмотренной схеме операционный усилитель должен питаться не выходным (стабилизированым) напряжением, а входным. Это необходимо по двум причинам:

1) В момент запуска схемы транзистор закрыт и операционный усилитель не получает питания, а следовательно не может изменить потенциал базы и открыть транзистор. То есть схема просто не запустится (по этой же причине ИОН также должен располагаться до РЭ, иначе в момент запуска схема будет находиться в состоянии равновесия).

2) Для нормальной работы транзистора потенциал его базы должен быть на 0,5...1 В выше, чем выходное напряжение, а питание операционного усилителя должно быть на 2...3 В больше, чем потенциал базы. То есть питание операционного усилителя должно быть на 2,5...4 В больше, чем выходное напряжение.

Аналогично можно построить схему параллельного стабилизатора, только добавляется балластный резистор, транзистор включается в цепь не последовательно, а параллельно. Последовательно с транзистором надо включить резистор. Напряжение с делителя должно поступать на неинвертирующий вход операционного усилителя, а с источника опорного напряжения - на инвертирующий, т.к. в данном случае при уменьшении выходного напряжения ток через транзистор должен уменьшаться, а при увеличении выходного напряжения - увеличиваться.

Теория информации

и автоматического

управления

Метрология

Программирование

Заметки инженера

 Решебник

Как самому сделать программатор?

Как работает стабилитрон?

Это и многое другое ты узнаешь на сайте

radiohlam.ru

О сайте

Решим для вас задачи по математике, физике, тау, программированию...

Совершенно бесплатно. Подробности в разделе Решебник

© 2007 Материалы сайта охраняются законом об авторском праве