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;
∆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.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|