Стабилизаторы напряжения (СН)


Скачать 58.11 Kb.
НазваниеСтабилизаторы напряжения (СН)
Дата публикации03.07.2013
Размер58.11 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Математика > Документы
Стабилизаторы напряжения (СН)
Почти для всех современных электронных схем особенно измерительных приборов очень существенно иметь источник напряжения, у которого остается постоянным при изменениях входного напряжения и тока нагрузки. Изменения напряжения источника питания могут вызвать изменения напряжения на выходе питаемой схемы, неотличимые от тех изменений, которые создаются истинным входным напряжением, а избыточное напряжение ИП может привести к разрушению всей схемы.

Широкое распространение в последнее время получили интегральные схемы стабилизаторов напряжения, требующие только немного внешних элементов.

В интегральном исполнении имеются два главных типа стабилизаторов напряжения – линейные и импульсные.

Линейные СН для осуществления стабилизации имеют регулирующие элементы, включаемые либо последовательно (проходные), либо параллельно нагрузке.

Из блок-схемы СН последовательного действия следует, что для того, чтобы удержать выходное напряжение постоянным на проходном регулирующем элементе обычно транзисторе должно устанавливаться соответствующее падение напряжения.

СН параллельного действия использует регулирующий элемент (обычно транзистор) включенный параллельно нагрузке. При этом удерживается постоянным ток, протекающий через нагрузку. Если напряжение на нагрузке падает, то шунтирующий нагрузку РЭ уменьшает свою проводимость, заставляя тем самым больший ток протекать через нагрузку.



Увеличенный ток нагрузки вызывает увеличение напряжения на нагрузке до своего исходного значения.

^ Постоянное потребление большого тока в СН параллельного действия оказывается очень неэффективным при низких токах нагрузки. Поэтому такие СН используются редко.

Второй основной тип СН – импульсный стабилизатор напряжения. Регулирующий элемент (транзистор), управляется так, что он либо полностью включен, либо выключен и рассеивает значительную мощность только во время включенного состояния.

Если времена переключения существенно короче по сравнению с промежутками времени пребывания транзистора во включенном и отключенном состояниях, то РЭ рассеивает очень малую часть входной мощности. Таким образом, КПД ИСН часто превышает 90% в то время как КПД ЛСН≤70-80%, а чаще гораздо ниже за счет мощности, потребляемой последовательно включенным проходным транзистором.

Стабилизация в ИСН достигается за счет изменения времен включенного и отключенного состояний РЭ. Чем дольше РЭ находится во включенном состоянии, тем выше выходное напряжение. Это так называемая широтноимпульсная модуляция (ШИМ) LC-фильтр используется для фильтрации выходного напряжения. Большинство ИСН работают на частотах 5100кГц. Поэтому элементы фильтра небольшие по габаритам. В общем случае ИСН меньше, легче, сложнее и дороже линейных стабилизаторов. Однако ЛСН имеют несколько лучшую стабилизацию и более быстро протекающий переходной процесс. (В особо ответственных случаях идеальной является последовательная комбинация грубого импульсного и прецизионного линейного стабилизатора).
^ Линейные стабилизаторы последовательного действия

Простейшим последовательным СН является эмиттерный повторитель, база транзистора которого подключена к источнику опорного напряжения. Опорное напряжение может быть получено при помощи стабилитрона из нестабилизированного напряжения . За счет ООС по напряжению стабилизатора устанавливается равным величине .

Колебания входного напряжения сглаживаются благодаря малому дифференциальному сопротивлению стабилитрона . Изменение выходного напряжения составляет:

Для рассмотренной схемы он составляет10100.
Схема последовательного стабилизатора с замкнутой ОС
В данной схеме стабилизатора определяется параметрами эмиттерного повторителя. Оно может быть еще больше снижено за счет применения регулирующего усилителя, охваченного ООС.

Преимуществом данной схемы является то, что может быть точно отрегулировано путем изменения отношения сопротивлений, кроме того оно практически не зависит от напряжения транзистора.

Здесь VT1 – проходной регулирующий транзистор, VT2 – усилитель тока для VT1. Т.к. большинство мощных последовательно включаемых транзисторов имеют , то транзисторы VT1,2 включены по схеме Дарлингтона. Выход VT1 на нагрузку берется с эмиттера, так что VT1,2 обеспечивают усиление по току. Здесь ОУ включен в схему неинвертирующего усилителя на вход которого подано опорное напряжение со стабилитрона VD.

Выходное напряжение:



Стабилитрон работает следующим образом: если уменьшается либо под влиянием уменьшения , либо увеличения тока нагрузки , то также уменьшается, а остается постоянным. Разность возрастает. возрастает, что вызывает дополнительное отпирание VT1,2. При этом уменьшается, следовательно, возрастает. Этот процесс будет продолжаться до тех пор пока . Т.е. пока не достигнет значения, которое было до изменения. Если возрастет, то процесс в системе протекает в обратном направлении.

Т.к. и весь ток нагрузки протекает через VT1 то КПД стабилизатора непосредственно зависит от . Для получения высокого КПД должна быть малой. Для обеспечения линейности необходимо чтобы:

Для большинства мощных транзисторов достаточно для обеспечения линейности. Поэтому для надежной работы транзисторов VT1,2 в линейном режиме необходимо, чтобы



Нестабилизированное входное напряжение обычно имеет пульсации. Поэтому:

.

В данной схеме величина ограничена максимальным значением напряжения питания ОУ.

.
Т.к. вывод питания соединен с землей, то положительное напряжение питания можно удвоить, не опасаясь превысить его предельно допустимых параметров.

Уравнение, связывающее изменение с изменением будет иметь вид:


где - сопротивление нагрузки

- динамическое сопротивление коллектора ()
При использовании составного транзистора, то , а уравнение выходного напряжения в зависимости от изменения выходного тока.

Формирователи опорного напряжения
Простейший метод получения опорного напряжения состоит в том, что нестабилизированное входное напряжение подключатся через ограничивающее сопротивление к стабилитрону.



Качество стабилизации оценивается коэффициентом стабилизации:



Часто это значение оценивается в децибелах. Коэффициент стабилизации составляет от 10 до 100.

Важной характеристикой стабилитрона является динамическое сопротивление. (приблизительно обратно пропорционально протекающему через него тока).



Ток через резистор R:

Изменение тока:

Изменение выходного напряжения:


Откуда:

Следовательно, изменение опорного напряжения:



или - коэффициент стабилизации.
Коэффициент стабилизации равен отношению изменения входного напряжения к вызванному им изменению выходного напряжения (опорного).

Для таких схем
Методика расчета параметрического источника опорного напряжения

Исходные данные для расчета:


  1. По заданному значению выбирают стабилитрон и определяют по справочнику

  2. Определяем сопротивления балластного резистора:

  3. Определяем мощность, рассеиваемую в резисторе R




  1. Находим максимальный ток стабилитрона




  1. Выходное сопротивление

Похожие:

Стабилизаторы напряжения (СН) iconВопросы к экзамену по курсу «Техническая механика»
Напряжения. Нормальные и касательные напряжения. Понятие о напряженном состоянии
Стабилизаторы напряжения (СН) iconФормирователи опорного напряжения
Простейший метод получения опорного напряжения состоит в том, что нестабилизированное входное напряжение подключается через ограничивающее...
Стабилизаторы напряжения (СН) iconТрансформатор – это статический электромагнитный аппарат, служащий...
Трансформатор состоит из 2-х основных частей: магнитопровода (сердечника) и обмоток
Стабилизаторы напряжения (СН) icon3. К типовым управляющим воздействия относятся напряжения и магнитный...
Двигатель постоянного тока как объект управления. Типовые управляющие и возмущающие воздействия
Стабилизаторы напряжения (СН) iconПособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из...
...
Стабилизаторы напряжения (СН) iconФио: Кочегура Тамара Николаевна
Диагноз при поступлении: ибс: стенокардия напряжения III ф к. Гипертоническая болезнь II ст. Ревматоидный артрит
Стабилизаторы напряжения (СН) iconБолезни беременности
Беременность — особый период в жизни женщины, требую­щий напряжения всех систем организма. В крови появляются гор
Стабилизаторы напряжения (СН) iconЗадачи для билетов по отц весна 2011г. 1
Найдите ток и напряжения на элементах цепи, вах нелинейных резистивных элементов и приведены (кривые 1 и 2)
Стабилизаторы напряжения (СН) iconЗадачах 2
Кардинальным признаком ущемления грыжи является невозможность вправления, увеличение ее объема, появление напряжения и резкой болезненности,...
Стабилизаторы напряжения (СН) iconАлканы 1 алкены 5 алкины 13 диены 16 спирты и эфиры 18 альдегиды и кетоны 25
Циклобутан – складчатая конформация, чуток скошенные связи, энергия напряжения близка к циклопропану
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница