Компенсационные стабилизаторы

Компенсационные стабилизаторы (КС) постоянных U и I, являются системами автоматического регулирования, в которых благодаря наличию отрицательной обратной связи обеспечивается постоянство U и I на нагрузочном устройстве с высокой степенью точности. КС лишены недостатков, свойственных ПС, однако это приводит к усложнению их схем.

Компенсационные стабилизаторы подразделяются на:

• стабилизаторы непрерывного действия;

• импульсные.

Рассмотрим структурную схему компенсационного стабилизатора напряжения непрерывного действия (рисунок 1.21).

U_вх

У

БС

РЭ

U_вых

Рисунок 1.21 – Структурная схема КС напряжения непрерывного действия

БС – блок сравнения, в который входят источник опорного напряжения (параметрический стабилизатор, образованный элементами VD, R_δ, рисунок 1.22) и резистивный делитель (R₁ R₂ R₃). У – усилитель постоянного тока, образованный маломощным транзистором VT₂ и R_к. РЭ – регулирующий элемент (мощный транзистор VT₁).

U_н

Рисунок 1.22 – Принципиальная электрическая схема КС напряжения непрерывного действия

VD

R_б

R_к

R₁

R₂

R₃

VT₂

VT₁

U_н

U_он

R_н

В данном КС происходит непрерывное сравнение U_н с опорным напряжением U_оп. При увеличении U_вх или уменьшении I_н, напряжение U_н повышается, отклоняясь он номинального значения. Часть напряжения сравнивается с U_оп, которое снимается с параметрического стабилизатора. Т. к. U_оп = const, то напряжение U_δэ VT2 уменьшается из-за увеличения напряжения βU_н. Это приводит к уменьшению напряжения U_δк VT₁, что равносильно увеличению его сопротивления.

Тогда падение напряжения на VT1 возрастает, благодаря чему U_н становится близким к номинальному.

Схема компенсационного стабилизатора тока I почти аналогична схеме КС напряжения U, отличие заключается в том, что вместо резистивного делителя, включают переменный резистор R_рег последовательно с R_н. Сигнал обратной связи, снимаемый с R_рег и пропорциональный изменениям I_н, сравнивается с U_оп и подается на вход усилителя.

Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения

ИСПН – имеют высокий К.П.Д. (0,8 – 0,85), меньшие габариты и массу.

Как и КС непрерывного действия, ИСПН является устройством, в котором применяется отрицательная обратная связь, ослабляющая изменение U_вых или I_н.

Отличием ИСПН от компенсационного стабилизатора является работа регулирующего элемента РЭ–транзистора, когда транзистор либо открыт, либо закрыт. Работа РЭ в режиме ключа дает возможность получить с его выхода однополярные импульсы прямоугольной формы U_кл (рисунок 1.23).

Рисунок 1.23 – Структурная схема ИСПН

Ф – сглаживающий фильтр, служит для преобразования импульсов в постоянное напряжение;

РЭ – регулирующий элемент;

БС – блок сравнения;

ИБ – импульсный блок.

В БС U_вых сравнивается с опорным, получающееся при этом разностное напряжение воздействует на ИБ, который вырабатывает управляющие импульсы разной длительности и частоты следования, которые управляют работой РЭ.