 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Принцип действия и основные параметры
Компенсационного стабилизатора напряжения Непрерывного действия. Напряжение и ток на нагрузке потребителя меняются при изменении величины, формы или частоты напряжения питающей сети, сопротивления или характера нагрузки, а также и температуры окружающей среды. Устройства, автоматически поддерживающие неизменным напряжение (ток) на нагрузке с заданной степенью точности называются стабилизаторами напряжения (тока). Стабилизаторы постоянного напряжения (СН) с непрерывным режимом работы регулирующего элемента (РЭ), то есть транзистора, применяются при относительно малых мощностях в нагрузке. СН с импульсным режимом работы регулирующего транзистора (получивших сокращенное название ИСН, имеют более высокий КПД, но они сложнее и дороже из-за необходимости блоков L-C-D фильтра и широтно – импульсного модулятора). На рисунке 11.5 изображена структурная схема непрерывного стабилизатора постоянного напряжения компенсационного типа. Такой стабилизатор последовательного типа состоит из: 1. Регулирующего элемента РЭ, включенного последовательно с нагрузкой (не показанной на рисунке 11.5, напряжение на которой обозначается U2 (клеммы XS3÷XS4) и измеряется цифровым вольтметром ВК7-10А. 2. Схемы сравнения СС, 3. Усилителя постоянного тока УПТ. В схеме сравнения сравниваются выходное (U2) и опорное напряжение (ИОН- источник опорного напряжения). Сигнал разности этих двух напряжений (сигнал ошибки) подается на вход УПТ. Изменение сигнала на входе РЭ (входного напряжения U1) вызывает такое изменение сопротивления РЭ, то есть изменение падения напряжения на нем, при котором отклонение входного напряжения компенсируется, в результате чего напряжение на выходе возвращается к своему первоначальному (номинальному) значению с определенной степенью точности.
Из приведенного выше описания ясно, что компенсационный стабилизатор представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования с отрицательной обратной связью (включающую в себя элементы СС и УПТ) и что тем больше коэффициент усиления УПТ, тем выше стабильность выходного напряжения, оцениваемая коэффициентом стабилизации. Принципиальная схема исследуемого стабилизатора приведена на рисунке 11.4. Составной транзистор VТ1, VТ2 выполняет функции регулирующего элемента РЭ. Транзистор VТ3 выполняет функцию усилителя постоянного тока УПТ, который усиливает разность части выходного напряжения U2, снимаемого с нижнего плеча R4 делителя напряжения R3 - R4 , и опорного напряжения. Опорным напряжением является напряжение стабилизации стабилитрон VD1, который совместно с резистором R2 образует параметрический стабилизатор постоянного напряжения. Резистором R1 является нагрузкой в цепи коллектора однокаскадного УПТ. Стабилизация U2 на нагрузке осуществляется следующим образом. Допустим, что в результате увеличения входного напряжения U1 или уменьшения тока нагрузки Iн (в результате увеличения сопротивления нагрузки Rн) напряжение на выходе стабилизатора U2 начинает увеличивается. При этом возрастает падение напряжения на резисторе R4 выходного делителя и потенциал базы транзистора VТ3 относительно общей точки схемы (определяемой потенциалом точек ХS2-ХS4) становится более отрицательным.
Потенциал эмиттера транзистора VТ3 относительно общей точки остается практически неизменным, так он определяется источником опорного напряжения на стабилитроне VD1. В результате к переходу эмиттер - база транзистора VТ3 прикладывается разность напряжений UR4 и Uоп, которая равна изменению напряжения на резисторе R4, то есть ΔUR4. Коллекторный ток Iку транзистора VТ3 (протекает по цепи: +ХS2, стабилитрон VD1, эмиттер - коллектор VТ3, резистор R1 , -ХS1) увеличивается и падение напряжения на резисторе R1 возрастает. При увеличение Iку и падения напряжения на R1 потенциал коллектора VТ3 (в виду открытия), а следовательно и потенциал базы VТ2 (и VТ1) относительно общей точки становится более положительной. Так как все транзисторы рассматриваемого стабилизатора относятся к типу р-n-р транзисторов, то увеличение знака «+» на базе VТ2 (и VТ1) приводит к некоторому их запиранию, то есть ток базы VТ2 (и VТ1) уменьшится, сопротивление их перехода эмиттер - коллектор постоянному току увеличится, падение напряжения на этих переходах возрастет и компенсирует увеличение напряжения на выходе стабилизатора. При уменьшении входного напряжения или увеличение тока нагрузки стабилизатор напряжения работает аналогично. Отметим, что через резисторе R1 протекает не только ток коллектора транзистора VТ3, то есть IКVT, но и ток базы составного транзистора VТ1- VТ2 – Iбр (протекает по цепи: +ХS2, RН, эмиттерно - базовые переходы VТ1-VТ2, R1, - ХS1). Для увеличения коэффициента стабилизации по напряжению kст необходимо обеспечить такой режим работы, чтобы ток коллектор Iку был бы много больше тока базы регулирующего транзистора Iбр, то есть Iку>> Iбр. Тогда падение напряжения на резисторе R1 будет определяться в основном током коллектора УПТ Iку, а не изменением тока базы VТ1- VТ2 – Iбр, то есть будет определяться влиянием параметров цепи отрицательной обратной связи стабилизатора: выходным делителем R3 -R4, схемой сравнения на базе УПТ - транзисторе VТ3, опорного источника на стабилитроне VD1 и сопротивлении резистора R1. Очевидно увеличение коэффициента усиления УПТ увеличивает эффективность действия обратной связи. На практике бывает достаточно обеспечить выполнение неравенства: Iку≥10 Iбр. …(1) Схема компенсационного стабилизатора, у которого в качестве РЭ применяется только один транзистор, обладает высоким kст и низким выходным сопротивлением rвых только при малом токе нагрузки, не превышающим 10 - 100 mА. При большем токе нагрузки показатели качества стабилизации (kст, rвых) заметно ухудшаются из-за невыполнения условия, выраженного вышеприведенным неравенством. Для расширения диапазона нагрузки компенсационных стабилизаторов до единиц ампер и более в качестве РЭ применяют составной транзистор, выполненный на базе двух, как на рисунке 11.4, или даже трёх транзисторов одного типа проводимости. Составной РЭ обладает коэффициентом усиления по току в схеме с общим эмиттером h21э, равным произведению коэффициентов усиления по току каждого из транзисторов в отдельности и может достигать нескольких тысяч, что обеспечивает вышеприведенное условие (1). Так, например для двухтранзисторного составного РЭ (схема рисунка 11.4) при условии, что IкэVT1≈Iн:
где для большинства типов транзисторов h21эVT1= h21эVT2≥40 - 50, и поэтому IбрVT2 весьма мал, то есть условие (1) автоматически выполняется. В установившемся режиме работа стабилизатора описывается соотношениями: U1=U2+Uкр; I1=Iн+Iд+Iст; Uоп=kДU2, …(3) где: Uкр - падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT1, являющегося регулятором; Iд - ток через делитель выходного напряжения, Iд» 5%Iн; Iст - среднее значение тока через стабилитрон VD1 (определяется типом стабилитрона). Коэффициент передачи делителя кД= R4/(R3+R4). Очевидно, меняя величину kД или Uоп можно изменять величину выходного напряжения стабилизатора U2. На регулирующем элементе рассеивается мощность: Pкр=UкрI1 …(4) величина которой во время работы стабилизатора изменяется с учетом (3) Pкр=(U1-U2)(Iн+Iд+Iст)=(U1-U2)I1 …(5) Регулирующий транзистор работает в активной области, поэтому падение напряжения Uкр на нем больше, чем величина напряжения насыщения транзистора Uкн. Коэффициент полезного действия стабилизатора: η= Pн/P1= U2Iн /U1I1≈U2/U1, так как Iд+Iст<<Iн, поэтому I1≈Iн. Регулировка выходного напряжения стабилизатора часто осуществляется с помощью дополнительного потенциометра (перемещением его движка), помещаемого в схеме рисунка 11.4 между резисторами R3 и R4, не показанного на этом рисунке. Непрерывные стабилизаторы обладают следующими достоинствами: 1. Высокая точность стабилизации выходного напряжения (kст - велик, N2 - мало), при этом стабилизатор одинаково хорошо ослабляет как медленные изменения входного напряжения, так и переменную составляющую (пульсацию), которая возникает на выходе сетевого выпрямителя (обычно 100 Гц), от которого питается стабилизатор 2. 2. Малое выходное (внутреннее) сопротивление. Недостатками стабилизаторов является сравнительно низкий к.п.д., обусловленной потерей мощности на регулирующем элементе, а также невысокие массогабаритные показатели (в том числе из-за наличия громоздких охлаждающих радиаторов). На практике непрерывные стабилизаторы часто реализуются на базе интегральных микросхем серии К142ЕН [1], [2].
|
, …(2)