Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
Стабилизатор напряжения. Описание, схема
Для питания различных измерительных преобразователей, устройств радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в большинстве случаев применяют стабилизаторы напряжения. Стабилизатором напряжения называется устройство, предназначенное для автоматического поддержания на входах приемников электрической энергии постоянства величины напряжения независимо от колебаний напряжения питающей сети и величины нагрузки.
По принципу действия стабилизаторы напряжения подразделяют на параметрические и компенсационные. К параметрическим относятся стабилизаторы, у которых регулирующий элемент воздействует на регулируемую величину с целью приблизить ее значение к значению заданной величины, не учитывая при этом разности регулируемой и заданной величин.
Простейшим и в то же время самым распространенным параметрическим стабилизатором является стабилизатор, использующий особенность вольт-амперной характеристики полупроводникового стабилитрона. Он представляет собой делитель напряжения, включающий балластный резистор Rб и стабилитрон VD1 (рис. 1).
При расчете параметров элементов параметрического стабилизатора, заранее известными величинами являются пределы изменения питающего напряжения; напряжение стабилизации стабилитрона, равное выходному напряжению стабилизатора; минимальный и максимальный токи стабилизации; динамическое сопротивление стабилитрона.
Главная >> Физические основы преобразования измеряемых параметров >> Стабилизатор напряжения. Описание, схема
русский / english
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
Рис 1. Схема. Параметрический стабилизатор
Рис. 2. Схема. Параметрический стабилизатор с транзистором
Рис. 3. Схема. Компенсационный стабилизатор с последовательным включением транзистора
Рис. 4. Схема. Параллельный стабилизатор
Сопротивление балластного резистора Rб = (Uп - Uст)/Iрн
где Uп - номинальная величина питающего напряжения, В; Uст - напряжение стабилизации стабилитрона, Iрн - номинальный рабочий ток стабилитрона, мА.
При выборе номинального рабочего тока стабилитрона следует соблюдать ограничение:
Iст.мин. < Iрн < Iст.макс.,
Где Iст.мин. -минимальный ток стабилитрона, мА; Iст.макс.- максимальный ток стабилитрона, мА; Iрн - номинальный рабочий ток стабилитрона, мА.
Значения Iст.мин. и Iст.макс. указаны в паспортных данных на данный тип применяемого стабилитрона.
Номинальный рабочий ток стабилитрона
Iрн = Iст.макс.(Uп - Uст)/(Uп.макс - Uст)
где Uп.макс - максимальная величина питающего напряжения, В.
Важными параметрами стабилизатора являются коэффициент стабилизации напряжения и максимально допустимый ток нагрузки.
Коэффициент стабилизации показывает, во сколько раз изменение питающего напряжения превосходит изменение напряжения на нагрузке:
Kст = ΔUп/ΔUвых
где ΔUп - изменение входного напряжения; ΔUвых - изменение выходного напряжения.
Максимально допустимый ток нагрузки
Iн.макс.= (Uп - Uст - Iст.мин.Rб)/Rб
Малая нагрузочная способность и относительно небольшой коэффициент стабилизации накладывают определенные ограничения на применение параметрических стабилизаторов. Отрицательными факторами являются также температурная нестабильность, относительно большой разброс напряжения стабилизации у приборов одного типа, невозможность изменения величины выходного напряжения.
Если нагрузочную способность параметрического стабилизатора можно повысить путем использования каскада усиления по току (рис. 2), то воздействие на остальные отрицательные факторы весьма затруднительно.
Значительно лучшими характеристиками обладают компенсационные стабилизаторы. Компенсационным стабилизатором напряжения называется стабилизатор, в котором величина воздействия на регулируемое напряжение зависит от разности величин выходного и образцового (опорного) напряжений.
Одной из разновидностей компенсационного стабилизатора напряжения является стабилизатор непрерывного действия с последовательным включением регулирующего элемента, в котором используется принцип замкнутой системы автоматического регули-рования.
В схеме стабилизатора, показанной на рисунке 3, можно выделить основные функциональные узлы: регулирующий элемент VТ1, источник опорного напряжения R2VD1 и усилитель постоянного тока VТ2, принцип взаимодействия которых описан ниже.
Напряжение на эмиттере транзистора VТ2 поддерживается постоянным по величине за счет напряжения стабилизации стабилитрона VD1, рабочий ток которого задается резистором R2.
При уменьшении напряжения на выходе стабилизатора ниже заданного уровня уменьшается и напряжение на базе транзистора VТ2, снимаемое с делителя напряжения RЗR4. А так как при этом напряжение на эмиттере транзистора VТ2 остается прежним, то уменьшается и напряжение база - эмиттер, что вызывает закрывание этого транзистора. Напряжение на коллекторе транзистора VТ2 увеличивается и, поступая на базу транзистора VТ1, открывает последний. Напряжение коллектор - эмиттер транзистора VТ1 уменьшается, что вызывает увеличение выходного напряжения стабилизатора вплоть до заранее заданной величины.
Если в процессе работы напряжение на выходе стабилизатора возрастает, то транзистор VТ2 открывается, напряжение на его коллекторе уменьшается, что вызывает закрывание транзистора VТ1, а следовательно, и уменьшение напряжения на выходе стабилизатора.
Изменяя отношение величин резисторов R3 и R4 можно регулировать выходное напряжение стабилизатора в определенных пределах.
Коэффициент стабилизации у стабилизатора непрерывного действия выше, чем коэффициент стабилизации у параметрических стабилизаторов, и достигает 200, а при увеличении коэффициента усиления усилителя постоянного тока, применении отдельного источника опорного напряжения и т. д. может достигать нескольких тысяч. Внутреннее сопротивление таких стабилизаторов может иметь величину до нескольких миллиом, что позволяет их применять для питания низкоомной нагрузки.
Следующим представителем этого класса стабилизаторов является компенсационный стабилизатор непрерывного действия с параллельным включением регулирующего элемента (рис. 4). Применение таких стабилизаторов целесообразно только в случае незначительного изменения тока нагрузки в процессе работы. В противном случае КПД таких стабилизаторов становится весьма низким, что и накладывает ограничения на их применение.
Литература: Б.Е.Алгинин. Кружок электронной автоматики. М.-1990. (Стабилизатор напряжения)
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
