11. Компенсационные стабилизаторы

Важнейшим условием нормальной работы электронных устройств является стабиль- ность питающего напряжения.

Качество работы стабилизатора характеризуется:

• Коэффициентом стабилизации, который показывает во сколько раз относительное изменение выходного напряжения (тока) меньше относительного изменения входного напряжения(тока) при условии R_н=const.

• Коэффициент полезного действия, равный отношению мощности, выделяемой на на- грузке, ко входной мощности.=P_н/P_вх=(U_нI_н)/(U_вхI_вх).

• Выходное сопротивление, показывающее во сколько раз изменится напряжение на выходе стабилизатора при изменении тока нагрузки: R_вых=U_н/I_н/U_вх=const

• Важным параметром стабилизаторов является температурный коэффициент по на- пряжению ТКН, который характеризует изменение выходного напряжения при измене- нии температуры окружающей среды при неизменном входном напряжении и нагрузке (U_вх=const; I_н=const), т.е. ТКН=U_вых/Т_{окр. ср.}

В зависимости от рода стабилизируемого напряжения или тока стабилизаторы подразде- ляются на стабилизаторы переменного напряжения (тока) и стабилизаторы постоянного напряжения (тока). В зависимости от метода стабилизации они подразделяются на пара- метрические, компенсационные и импульсные.

Ком пе нс а ц и он ные с т абил иза т оры на п ряже ни я

Компенсационные стабилизаторы по принципу действия различают на непрерывные и им- пульсные. Стабилизаторы напряжения непрерывного действия представляют собой систему

автоматического регулирования, в которой фактическое значение выходного напряже- ния сравнивается с заданным значением эта- лонного (опорного) напряжения. Возникаю- щий при этом сигнал рассогласования уси- ливается и должен воздействовать на регу- лирующий элемент стабилизатора таким об- разом, чтобы выходное напряжение стреми- лось вернуться к заданному уровню. В каче- стве источника опорного напряжения обыч- но используют параметрический стабилиза- тор.

Рис.1 Структурная схема компенсационного стабилизатора последовательного типа.

В схеме компенсационного стабилизатора последовательного типа регулирующий элемент РЭ включен последовательно с нагрузкой и играет роль управляемого балластного сопро- тивления. Разностный сигнал рассогласования U_н-U_оп, формируемый схемой сравнения СС, поступает на вход усилителя постоянного тока У, усиливается и воздействует на регули- рующий элемент РЭ. При положительном сигнале рассогласования (U_н-U_оп)>0, внутреннее сопротивление РЭ возрастает, и падение напряжения U_рэ на нем увеличивается. Т.к. РЭ и нагрузка включены последовательно, то при увеличении U_РЭ выходное напряжение умень- шается, стремясь к значению U_Н.НОМ. При отрицательном сигнале рассогласования (U_н- U_оп)<0, наоборот, внутреннее сопротивление РЭ и падение напряжения на нем уменьшают-

16

ся, что приводит к возрастанию выходного напряжения. Таким образом, в компенсацион- ном стабилизаторе действует отрицательная обратная связь по напряжению.

Рис.2 Принципиальная схема компенсацион- ного стабилизатора.

Роль регулирующего элемента в схеме играет транзистор VT₁. При увеличении U_ВХ выходное напряжение возрастает по абсолютному значе- нию, создавая положительный сигнал рассогла- сования напряжения U_бэ2 на входе усилителя по-

стоянного тока, выполненного на транзисторе VT₂. Ток коллектора транзистора VT₂ возрас-

тает, а потенциал коллектора VT₂ становится более отрицательным. Напряжение база-

эмиттер транзистора VT₁ уменьшается, что приводит к возрастанию внутреннего сопротив-

ления транзистора VT₁ и падения напряжения на нем. Выходное напряжение при этом

уменьшается, стремясь к прежнему значению.

Для повышения коэффициента стабилизации схемы резистор R_к, определяющий базовый

ток регулирующего транзистора VT₁, подключается к стабильному источнику напряжения –

Е₀. Главная регулировка выходного напряжения производится с помощью делителя напря-

жения R₁, R₂, R₃.

В схеме компенсационного стабилизатора напряжения параллельного типа РЭ подключен

параллельно нагрузке R_н. Последовательно с ним включается балластный резистор R_Б.

Разностный сигнал рассогласования / U_Н-U_ОП/, формируемый схемой сравнения (СС), уси-

ливается с помощью усилителя У и воздействует на регулирующий элемент РЭ, изменяя его

ток I_P таким образом, чтобы обеспечить постоянство выходного напряжения U_Н. КПД у та-

ких стабилизаторов ниже, чем у стабилизаторов последовательного типа, так как на балла-

стном резисторе R_Б расходуется дополнительная мощность.

Рис.3 Схема структурная компенсационного стаби- лизатора напряжения параллельного типа

17