Общая классификация и основные параметры стабилизаторов

Общая классификация и основные параметры стабилизаторов

Стабилизаторами напряжения (тока) называются устройства, автоматически поддерживающие напряжение (ток) на стороне потребителя с заданной степенью точности.

Назначение стабилизаторов напряжения (тока) – уменьшение влияния всех дестабилизирующих факторов (колебания питающих напряжений и частоты тока сети, изменения потребляемой нагрузкой мощности, температуры окружающей среды и др.) .

Стабилизаторы разделяют в зависимости от рода напряжения (тока) на стабилизаторы переменного напряжения (тока) и постоянного напряжения (тока). В свою очередь они делятся на параметрические и компенсационные стабилизаторы.

Компенсационные стабилизаторы являются системами автоматического регулирования (САР). Они содержат цепь отрицательной обратной связи (ООС). Стабилизация достигается за счёт изменения параметров регулирующего элемента под действием ООС.

В параметрических стабилизаторах стабилизация напряжения (тока) осуществляется за счёт нелинейности их вольт - амперных характеристик (ВАХ). В качестве элементной базы используют: стабилитроны, полевые транзисторы, биполярные транзисторы.

 

Основные качественные параметры параметрических и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения.

Коэффициент стабилизации по входному напряжению:

 

где , - номинальные значения входного и выходного напряжений стабилизатора;

  – приращения входного и выходного напряжений стабилизатора при неизменном значении тока нагрузки соответственно.

 

Внутреннее сопротивление стабилизатора :

 

 

 

Качество стабилизации:

 

Коэффициент сглаживания пульсаций:

 

где, - амплитуды пульсации входного и выходного напряжений стабилизатора соответственно.

 

Параметрические стабилизаторы напряжения и тока

Параметрические стабилизаторы напряжения применяются при малых выходных токах, изменяющихся в незначительных пределах.

 

                                                 

               +                                                         +

                                       VD1                              

                                                                  

                                       VD2

                -                                                         -

Схема однокаскадного параметрического стабилизатора

 

Коэффициент стабилизации однокаскадного параметрического стабилизатора можно определить из приближенного выражения

.                                        (5.1)

При минимальном входном напряжении , когда для тока стабилитрона выполняется условие определим

,                               (5.2)

Где = ; ( - относительное отклонение входного напряжения в сторону понижения.

Подставляя (5.2) в (5.1), получим

                    (5.3)

где – максимально возможное значение коэффициента стабилизации.

Изменение сопротивления нагрузки стабилизатора вызывает изменение тока . Если принять, что напряжение неизменно, то изменение тока нагрузки приводит к соответствующему изменению тока через стабилитрон, причем

       ,                                                         (5.4)

 

которое вызывает соответствующее изменение выходного напряжения стабилизатора

                                                        (5.5)

 

Из (5.4), (5.5) можно получить выражение для внутреннего сопротивления стабилизатора

                                             (5.6)

 

 

 

Схема параметрических стабилизаторов тока на биполярном транзисторе

                                

                         

    +                   

                 

                                         

     -

 

 

Параметрический стабилизатор переменного напряжения:

                R

                                                                

                               

 

                                                                    а) – схема;

 

                    

 

 

                     

                                                       

                                                      

 

 

б) – диаграммы, поясняющие работу устройства.

 

Кремниевые стабилитроны могут быть также использованы для стабилизации переменных напряжений (рис. а). В этом случае необходимо включение двух стабилитронов так, что при полуволне входного переменного напряжения одной полярности стабилизирующее действие обеспечивалось бы одним стабилитроном, а при полуволне другой полярности – другим.

Такой стабилизатор сильно искажает форму кривой выходного переменного напряжения (рис. б).