16 Электроника Лекции в презентациях 2012
.pdfСтабилизаторы напряжения
Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя
31
Стабилизаторы напряжения
Импульсный стабилизатор напряжения
Импульсный стабилизатор напряжения — это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть большую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения — с минимальным сопротивлением, а значит может рассматриваться как ключ.
Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку.
Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности.
32
Стабилизаторы напряжения
Разновидности импульсных стабилизаторов напряжения По соотношению входного и выходного напряжения:
1)Понижающие.
2)Повышающие.
3)С произвольным изменением напряжения.
4)Инвертирующие.
По типу ключевого элемента:
1)На полевых транзисторах.
2)На тиристорах.
3)На биполярных транзисторах.
Интегрирующим элементом может быть: 1) Дроссель.
2) Конденсатор.
3) Аккумулятор.
В зависимости от режима работы могут быть стабилизаторы:
1)на основе широтно-импульсной модуляции.
2)двухпозиционные (или релейные).
33
Стабилизаторы напряжения
ШИМ
34
Стабилизаторы напряжения
На рисунке изображена функциональная схема импульсного стабилизатора на основе широтно-импульсной модуляции. Входное напряжение Ui через ключ (1) поступает на интегратор (2). Интегратор накапливает энергию, подаваемую с ключа и отдаёт её в нагрузку, когда ключ разомкнут.
В результате на выходе имеем усреднённое значение напряжения, которое зависит от входного напряжения и скважности импульсов с небольшой пульсацией, зависящей от частоты генератора и ёмкости конденсатора. Это напряжение с помощью операционного усилителя (4) сравнивается с опорным напряжением с эталона (6). Разница между ними поступает на модулятор (3). Модулятор преобразует импульсы генератора (5) в прямоугольные импульсы, скважность которых зависит от разности между опорным и выходным напряжением. Обычно генератор выдаёт треугольные или пилообразные импульсы, которые преобразуются в прямоугольные с помощью порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания. Импульсы с выхода модулятора
управляют замыканием и размыканием ключа (1). |
35 |
|
Стабилизаторы напряжения
Ключевой
36
Стабилизаторы напряжения
Импульсный стабилизатор на транзисторах
Простая схема импульсного стабилизатора 2.12 мин.
37
Стабилизаторы напряжения
Несколько иначе устроен ключевой стабилизатор напряжения (называемый также релейным или стабилизатором с двухпозиционным регулированием). В нём также входное напряжение поступает через ключевой элемент (1) на накопитель (2), а выходное сравнивается с опорным в ОУ (4). Однако разность между ними подаётся на триггер Шмитта (3). Как только выходное напряжение превышает опорное на определённую величину U1, триггер Шмитта открывается и закрывает ключ (1). Накопитель разряжается, пока напряжение на нём не упадёт ниже опорного на некоторую величину U2, после чего ключ снова открывается и процесс повторяется.
Такой стабилизатор проще по конструкции, однако частота замыкания/размыкания ключа в нём непостоянна, что не всегда удобно. Кроме того, при двухпозиционном регулировании возможно использование не всех видов преобразований: например невозможно использование повышающего преобразователя.
38
Стабилизаторы напряжения
ШИМ стабилизатор напряжения
39
Стабилизаторы напряжения
Типовая схема включения микросхемы LM3677 для питания переносных устройств от литий-ионных аккумуляторов.
40