3. Стабилизатор напряжения

3.1. Основные понятия

Существует два вида компенсационных стабилизаторов напряжения:

- Последовательного типа

- Параллельного типа

Общим для всех стабилизаторов компенсационного типа является то, что они имеют контур ОС и анализируют они фактический уровень напряжения на выходе. Они сравнивают его с заданным (обычно с ИОН (источник опорного напряжения)) и, учитывая знак получающейся ошибки рассогласования текущего и истинного значений, производят автоматическую коррекцию выходного напряжения.

3.1.1. Компенсационный стабилизатор последовательного действия

П ростейшая схема такого стабилизатора изображена на рисунке 3.1.

Регулирующий элемент включен последовательно с источником входного напряжения и с нагрузкой. Если по тем или иным причинам напряжение на выходе изменилось (отклонилось от своего номинального значения), то образовавшаяся разность опорного напряжения и выходного напряжения заставит устройство управления отреагировать и изменить свой выходной сигнал, что повлияет на регулирующий элемент. При этом сопротивление РЭ изменится и входное напряжение распределиться между РЭ и нагрузкой так, чтобы сигнал рассогласования, в идеале, стал равным нулю, т.е. скомпенсируется изменение выходного напряжения.

Например, при резком уменьшении нагрузки напряжение на нагрузке резко уменьшиться. Сигнал рассогласования уменьшиться относительно своего изначального значения. Это должно заставить РЭ уменьшить свое сопротивление, что приведет к балансу выходного напряжения и напряжения ИОН и сбалансирует ток нагрузки.

3.1.2. Компенсационный стабилизатор параллельного действия Данный вид стабилизаторов тоже работает по принципу изменения своего прямого сопротивления, но здесь эффект стабилизации достигается не путем изменения параметров в последовательном контуре, а путем изменения параметров в параллельной цепи. Пусть, например, напряжение на нагрузке просело, например из-за резкого уменьшения ее сопротивления, при этом сигнал с УУ заставит РЭ призакрыться, т.е. увеличить свое сопротивления, тем сам ым РЭ уменьшит свое токопотребление, и больше тока потечет в нагрузку. При увеличении напряжения на нагрузки ток через РЭ наоборот увеличиться.

Если посмотреть, какой из компенсационных стабилизатор лучше, то стабилизатор последовательного типа обладает все же большими преимуществами. Он обладает более высоким КПД, но главный его недостаток - резкое изменение напряжения на РЭ, например при КЗ выхода. Этот «излишек» напряжения может вывести регулирующий элемент из строя. Это надо учитывать при проектировании таких стабилизаторов.

3.2. Простейшая схема стабилизатора

Вследствие изложенных выше принципов функционирования, компенсационный стабилизатор напряжения можно сделать на базе транзистора, достаточно мощного, и некоего управляющего устройства.

На рисунке 3.3. показана простейшая принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного действия.

О перационный усилитель формирует на своем выходе разностный сигнал между сигналом датчика и образцовым напряжением.

Сформированный и усиленный сигнал (сигнал ошибки или рассогласования) операционного усилителя поступает в базу транзистора. При этом базовый сигнал либо призакрывает транзистор, либо приоткрывает его, обеспечивая тем самым нужный ток в нагрузки, поддерживая этим постоянное напряжение на выходе.

Приведенная схема отвечает всем принципам функционирования схем, описанных ранее.