КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

Автор Останин Б.П.

Стабилизаторы напряжения2. Слайд 1. Всего 20.

Конец слайда

Компенсационный способ стабилизации даёт:

1. Увеличение коэффициента стабилизации,

2. Уменьшение выходного сопротивления у стабилизаторов напряжения,

3. Увеличение выходного сопротивления у стабилизаторов тока,

4. Увеличение КПД у стабилизаторов постоянного напряжения (тока),

5. Возможность точной установки выходного напряжения (тока).




Компенсационные стабилизаторы представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Они делятся на:

1. Стабилизаторы с последовательным включением регулирующего элемента,

2. Стабилизаторы с параллельным включением регулирующего элемента




Структурная схема компенсационного стабилизатора с последовательным включением

регулирующего элемента

ИОН

СД

РЭ

НагрузкаUВХ UВЫХ

IВХ IВЫХ

UОП




Структурная схема компенсационного стабилизатора с параллельным включением

регулирующего элемента

ИОН

СД РЭ НагрузкаUВХ UВЫХ

IР

IВЫХ

UОП

RБIВХ




Структурная схема компенсационного стабилизатора как системы автоматического

регулирования

Изменения входного напряжения и тока нагрузки (дестабилизирующие факторы) учитывается воздействием возмущений F1 и F2.

ИОН РЭ Нагрузка

UОС

UУПР

F1

UОП

УПТ

СД

UОС - UОП

F2

А




Из теории автоматического регулирования известно, что система, охваченная ООС, имеет передаточную функцию

Передаточная функция компенсационного стабилизатора

)()(1

)()(

21

1

pHpH

pHpH

Н(р) - передаточная функция замкнутой системы с ООС;Н1(р) - передаточная функция цепи прямой передачи;Н2(р) - передаточная функция цепи обратной связи.

Произведение Н1(р) Н2(р) является передаточной функцией разомкнутой системы, т.е. при разрыве цепи ОС,

например, в точке А.




Применительно к вышеприведённому рисунку передаточная функция компенсационного стабилизатора постоянного напряжения по управляющему воздействию НУ(р) может быть выражена в следующем виде:

)()()(1

)()()(

ppKpK

pKpKpH

РЭУ

РЭУy

КУ(р) - операторный коэффициент передачи усилителя постоянного тока (коэффициент усиления усилителя);

КРЭ(р) - операторный коэффициент передачи регулирующего элемента по управляющему воздействию;

(р) - операторный коэффициент передачи следящего делителя в цепи ОС (коэффициент деления делителя).




Принципиальная схема компенсационного стабилизатора постоянного напряжения с

последовательным включением регулирующего элемента

IВХ

UВХ

IБ1

IД

UОП

UВЫХ

С1

IН

IБ2IК2

IR2

VT2

R1 R2 R3

R4

RН

+

__

+VT1

VD1




Для увеличения коэффициента стабилизации по напряжению необходимо чтобы

12 БК II

обычно достаточно

12 10 БК II

Выходное напряжение стабилизатора всегда имеет некоторое остаточное отклонение.




В установившемся режиме

1КЭВЫХВХ UUU

2RДHВХ IIII

ВЫХОП UU

В установившемся режиме IЭ = 0 и, следовательно, IR2 = ICT.

IСТ - среднее значение тока через стабилитрон

2maxmin СТСТ

СТ

III

- коэффициент деления следящего делителя

43

4

RR

R




Величина мощности на регулирующем транзисторе в процессе работы всё время меняется, поддерживая неизменное значение мощности в нагрузке при R = const.

Величина мощности, рассеиваемой на регулирующем транзисторе

ВХКЭККЭК IUIUP 1111

))(( 21 RДHВЫХВХК IIIUUP

Регулирующий транзистор работает в активной области, поэтому напряжение UКЭ1 на нём должно быть больше величины напряжения насыщения транзистора, к которому прибавляется амплитуда переменной составляющей входного напряжения UП

)(1 ПНКЭКЭ UUU




Минимальное значение напряжения на входе стабилизатора UВХmin при заданном UВЫХ находится по вышеприведённым формулам

1КЭВЫХВХ UUU

2RДHВХ IIII

ВЫХОП UU

)(1 ПНКЭКЭ UUU




КПД стабилизатора постоянного напряжения определяется как отношение мощности на нагрузке к мощности, потребляемой от источника энергии постоянного тока с нестабилизированным напряжением UВХ при номинальном значении этого напряжения

ВХНОМВХ

НВЫХ

ВХ

H

IU

IU

P

P

Обычно )( 2RДH III

ТогдаВХ

ВЫХ

U

U




Источником опорного напряжения является параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне VD1 и балластном сопротивлении R2 с коэффициентом стабилизации

ВЫХ

ОП

ДПСВХ

ПСВЫХ

ДПССТ U

U

R

R

U

U

R

RК 22

UВЫХ ПС - напряжение на выходе параметрического стабилизатора, т.е. UОП;

UВХ ПС - напряжение на входе параметрического стабилизатора, т.е. UВЫХ;

RД - дифференциальное сопротивление стабилитрона VD1.




Поскольку параметрический стабилизатор подключается параллельно нагрузке, т.е. к выходному напряжению UВЫХ, стабильность опорного напряжения UОП выше стабильности выходного напряжения компенсационного стабилизатора в КСТ ПС раз.




Тип стабилитрона выбирается в соответствии с соотношениями

1КЭВЫХВХ UUU

2RДHВХ IIII

ВЫХОП UU

Величина коэффициента деления следящего делителя выбирается обычно 0,4…0,9, что позволяет обеспечить достаточно высокий коэффициент стабилизации, а также возможность нормальной работы УПТ и источника опорного напряжения.




Недостатками компенсационных стабилизаторов напряжения с непрерывным регулированием являются:

1. Необходимость применения тепловых радиаторов у регулирующего транзистора;

2. Большие масса и габариты, обусловленные применением радиаторов;

3. Невысокий КПД.




Защита стабилизатора от перегрузки по току и короткого замыкания

Основная задача защиты стабилизатора – автоматическое прекращение подачи энергии от выпрямителя через стабилизатор в неисправное устройство, потребляющее энергию. Плавкие предохранители и электромагнитные реле не могут оперативно защищать транзисторную аппаратуру из-за большой инерционности их работы. Наиболее рационально это достигается изменением режима работы регулирующего транзистора стабилизатора.




Защита может осуществляться и постановкой регулирующего транзистора в дискретный режим работы, когда транзистор скачком переводится в режим отсечки при превышении током нагрузки допустимого значения. Достоинством такого режима работы является небольшая мощность, рассеиваемая на транзисторе при перегрузке или КЗ, а также почти полное отключение неисправной нагрузки от источника.




КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

Documents