 |
Компенсационные стабилизаторы (КС)
|
|
|
|
Исследование работы
Полупроводниковых стабилизаторов
Г.
Полупроводниковые стабилизаторы напряжения
Цель работы: изучение принципа действия и определение основных параметров параметрических и аналоговых компенсационных стабилизаторов.
Введение
Стабилизатором напряжения или тока называется устройство, автоматически поддерживающее постоянное напряжение или ток на нагрузке при колебаниях входного напряжения или тока нагрузки.
Основные параметры стабилизаторов:
UВХ , UН - соответственно входное напряжение и напряжение на нагрузке;
I ВХ, IН - соответственно входной ток и ток нагрузки;
∆U=UMAX –UMIN, ∆I = IMAX–I MIN – диапазоны изменения напряжения и тока (абсолютные отклонения);
∆UВХ ∆UН
δ ВХ =----------; δ Н =----------- - относительные отклонения напряжения входа и
UВХ.НОМ UН. НОМ нагрузки при их средних значениях;
∆UН
G = -------- - коэффициент нестабильности при I Н = const.;
∆UВХ.
δ ВХ 1 UН. НОМ
К СТ = ------ = --- ---------- - коэффициент стабилизации по напряжению
δ Н G UВХ.НОМ в зоне стабилизации при I Н = const.;
∆UН UН.MAX –UН.MIN
RДИФ.СТ.= ----- = --------------------- - дифференциальное сопротивление
∆IН IН.MAX –IН.MIN стабилизатора при UВХ.НОМ. = const.
UН I Н
η = ---------- - коэффициент полезного действия.
UВХ IВХ
Параметрические стабилизаторы
Простейшая схема таких стабилизаторов включает в себя балластный ограничивающий резистор RБ и нелинейный элемент – стабилитрон, включенный на выходе трехполюсника параллельно с нагрузкой (рис.1).
Включенный встречно напряжению питания, стабилитрон на ограниченном участке туннельного или лавинного пробоя поддерживает напряжение на нагрузке практически постоянным.
|
|
|
 |
Рис.1
Значительное превышение UН.MAX приводит к перегреву стабилитрона и выходу его из строя. Из-за малого предельного тока до (0,03-1)А он чаще используется как источник опорного напряжения на входе компаратора или с усилителем постоянного тока с транзистором, последовательно или параллельно включенным с нагрузкой (рис.2, рис.3).
 |  | ||
Рис.2. Рис.3
Компенсационные стабилизаторы (КС)
Ими называют стабилизаторы с регулирующим элементом (РЭ), включенным последовательно или параллельно с нагрузкой (рис.4, рис.5) и имеющим цепь обратной связи (ОС). В этих схемах цепь ОС состоит из делителя напряжения RD1 , RD2, опорного стабилитрона VD1 и усилителя обратной связи (УПТ).
Рис. 4. Схема КС с последовательно включенным РЭ
 |
Рис. 5. Схема КС с параллельно включенным РЭ
Рассмотрим получившие наибольшее распространение аналоговые КС с последовательным включением РЭ (рис.4, рис.7). При возрастании UВХ или уменьшении I Н растет UН, увеличивается сигнал ошибки UОШ =UОС –UОП , что приводит к росту ∆UРЕГ , а следовательно, к уменьшению и стабилизации UН .
 |
3 1
UВХ
UН
2 4
Рис.6.Схема включения стабилизатора
на микросхеме КР142ЕН8Б
Схема, подобная рис.4, реализована на микросхеме КР142ЕН8Б (рис.6).
Ее принципиальная схема раскрыта в приложении к лабораторной работе.
Рис. 7. Схема КС на транзисторах
Схема КС на рис.7 включает в себя регулируемый делитель напряжения R5- R6-R7 цепи ОС, опорный стабилитрон VD2, УПТ на транзисторе VT3, составной транзистор VT1-VT2 в качестве РЭ, а также входной дополнительный параметрический стабилизатор R1-VD1 в цепи управления РЭ.
Рассмотрим работу схемы, например, при уменьшении входного напряжения UВХ или росте I Н . В этом случае уменьшается UН , уменьшается потенциал на базе VT3 (сигнал ОC), транзистор VT3 подзапирается, что приводит к росту потенциала базы составного транзистора VT2-VT1 регулирующего элемента за счет резисторов R1-R2. Транзистор VT1 регулятора приоткрывается, в результате чего уменьшается падение напряжения в его рабочей цепи “коллектор -эмиттер“ и возрастает, приближаясь к заданному ранее, напряжение на нагрузке UН. Резистор R4 служит для термокомпенсации обратного тока РЭ.
|
|
|
Аналоговый компенсационный стабилизатор с параллельным включением РЕ
(рис,5) широкого применения не имеет. Вместо него чаще используются более эффективные импульсные стабилизаторы с заменой балластного резистора на индуктивность и с широтно-импульсным управлением РЭ по ОС.
Порядок выполнения работы
1.Собрать на центральной плате стенда схему по рис.2, используя для измерения UВХ ,, IВХ приборы левой платы и подключив нагрузку правой платы.
2.После проверки собранной схемы преподаватель выдает значение UВХ MAX в диапазоне (14-20)В, δ ВХ - в диапазоне (5-20)%.
3.По заданным значениям, измерениям и формулам, приведенным во введении, необходимо провести полный расчет стабилизатора.
4.Повторить по той же методике измерения расчет остальных схем стабилизаторов стенда.
Содержание отчета
1. Принципиальные схемы стабилизаторов и все данные по расчетам.
2. Сравнительный анализ схем.
3. Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Особенности аналоговых параметрических и компенсационных стабилизаторов.
2. Стабилизаторы последовательного и параллельного типов.
3. Элементы ОС.
4. Работа компенсационных аналоговых стабилизаторов.
5. Основные параметры стабилизаторов.
Доросинский Л.Р.
|
|
|
