Последовательный стабилизатор с применением операционного усилителя
Часть выходного напряжения Uout снимаемая с потенциометра R2 сравнивается с опорным напряжением Uz на стабилитроне D1, разность напряжений усиливается операционным усилителем U1 и подаётся на базу регулирующего транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя. Для устойчивой работы схемы петлевой сдвиг фазы должен быть близок к 180°+n*360°. Так как часть выходного напряжения Uout подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1, то операционный усилитель U1 сдвигает фазу на 180°, регулирующий транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, который фазу не сдвигает. Петлевой сдвиг фазы равен 180°, условие устойчивости по фазе соблюдается.
Импульсный стабилизатор
В импульсном стабилизаторе ток от нестабилизированного внешнего источника подаётся на индуктивность короткими импульсами; при этом в индуктивности запасается энергия, которая затем высвобождается в нагрузку в виде электрической энергии, но уже с другим напряжением. Стабилизация осуществляется за счёт управления длительностью импульсов и пауз между ними — широтно-импульсной модуляции. Импульсный стабилизатор, по сравнению с линейным, обладает значительно более высоким КПД.
В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом (зависит от схемы стабилизатора):
· Понижающий стабилизатор: выходное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.
· Повышающий стабилизатор: выходное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.
· Инвертирующий стабилизатор: выходное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение выходного напряжения может быть любым.
Стабилизаторы переменного напряжения
Феррорезонансные стабилизаторы
Во времена СССР получили широкое распространение бытовые феррорезонансные стабилизаторы напряжения, предназначенные для продления срока службы ламп в телевизионных приемниках. Устройство выглядело как коробка размером и массой примерно с автомобильный аккумулятор, в пластмассовом корпусе с вентиляционными решетками. Внутреннее устройство — трансформаторы и дроссели. Вышли из употребления с отказом от ламп в телевизорах серий УПИМЦТ и ЗУСЦТ.
Современные стабилизаторы
В настоящее время основными типами стабилизаторов являются:
· электродинамические сервоприводные (механические)
· статические (электронные переключаемые)
· компенсационные (электронные плавные)
Модели производятся как в однофазном (220/230 В), так и трёхфазном (380/400 В) исполнении, мощность их от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.
Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15%, ±20%, ±25%, ±30%, -25%/+15%, -35%/+15% или -45%/+15%. Чем шире диапазон (особенно в отрицательную строну), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности.
Важной характеристикой стабилизатора напряжения является его быстродействие, то есть чем выше быстродействие, тем быстрее стабилизатор отреагирует на изменения входного напряжения. Быстродействие это промежуток времени (миллисекунды) за которое стабилизатор способен изменить напряжение на один вольт. У разного типа стабилизаторов разная скорость быстродействия, например у электродинамических быстродействие 12...18 Мс/В, статические стабилизаторы обеспечат 2 Мс/В, а вот у электронных, компенсационного типа этот параметр 0,75 Мс/В.
Ещё одним важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения. Хорошие стабилизаторы имеют отклонение не более ±3%. Важным потребительским параметром является способность сохранения заявленных параметров при перегрузках по мощности.