Основні параметри стабілізаторів
Коефіцієнт стабілізації. Він показує у скільки разів коливання вихідної напруги менше коливань вхідної. Чим коефіцієнт вищий, тим ближче стабілізатор до ідеального. (Для реальних стабілізаторів він складає близько 100-1000 одиниць). Визначається за формулою:
КСТ = ΔUвх./ Uвх × Uвих/ ΔUвих,
де ΔUвх. та ΔUвих. – зміни напруг на вході та виході стабілізатора; Uвх та Uвих відповідно значення вхідної та вихідної напруги стабілізатора.
Другий параметр - вихідний опір стабілізатора. Чим він нижче, тим ближче вихідний ланцюг стабілізатора до джерела ЕРС, і тим слабкіше залежність вихідної напруги від струму навантаження. Вихідний опір можна визначити по навантажувальній характеристиці.
Параметричні стабілізатори використовують властивості ВАХ стабілітрона - зберігати на своєму виході практично постійну напругу при коливаннях струму навантаження.
Компенсаційний стабілізатор напруги (КСН)
КСН являє собою замкнену систему автоматичного регулювання з негативним зворотнім зв’язком.
Основним елементом стабілізатора є регулюючий елемент (РЕ), зміною опору якого досягають стабілізації напруги на навантаженні.
Розрізняють:
- КСН неперервної дії, коли транзистор РЕ працює в підсилювальному режимі, і струм постійно протікає через РЕ та навантаження;
- КСН імпульсної дії (ключові КСН), коли транзистор РЕ працює в ключовому режимі, замикаючи і розмикаючи ланцюг, а неперервність струму в навантаженні досягається застосуванням реактивних елементів здатних запасати енергію.
РЕ може вмикатись як паралельно (паралельні СН) так і послідовно до навантаження (послідовні СН). На рис. 2. наведені схеми КСН обох типів.
Рис. 2. Структурні схеми КСН паралельного та послідовного типу.
На схемах позначено: РЕ – регулюючий елемент; П – підсилювач постійного струму; ДОН – джерело опорної напруги UОП; Rб – баластний опір; RН – опір навантаження.
Стабілізатори працюють таким чином. На вхід підсилювача П подається напруга ΔU=UН – UОП, що після підсилення керує опором РЕ таким чином, щоб підтримувати напругу на RН незмінною.
Для стабілізатора паралельного типу маємо:
UН = UВХ - Rб(ІН + ІРЕ) = const.
Надлишок напруги падає на Rб.
Для стабілізатора послідовного типу маємо:
UН = UВХ - ІН ×RРЕ = const.
Надлишок напруги падає на RРЕ.
Стабілізатори послідовного типу є більш економічними і тому набули широкого поширення.
| |
| Рис. 3. Простий компенсаційний стабілізатор. |
Найпростіший КСН послідовного типу можна побудувати на основі параметричного стабілізатора на стабілітроні та емітерного повторювача (рис.3.).
В даній схемі емітерний повторювач забезпечує додаткове підсилення потужності параметричного стабілізатора. Якість такого стабілізатора залежить від властивостей параметричного стабілізатора опорного напруги UОП і від підсилювальних властивостей транзистора. Вихідний опір такого КСН в β+1 разів менше, ніж у параметричного стабілізатора. Дана схема застосовується для відносно малопотужних навантажень при невеликих струмах навантаження. Для збільшення вихідного струму стабілізатора застосовують складені транзистори за схемою Дарлінгтона. Однак така схема КСН має досить невисокі стабілізуючі властивості. Для підвищення коефіцієнта стабілізації та можливості регулювання вихідної напруги стабілізатора в схему вводять підсилювач постійного струму (Рис. 4).
Рис. 4. КСН послідовного типу із підсилювачем постійного