Tasavirtajännitteen stabilisaattorin virran säätö. Zener diodi. Parametriset jännitteen stabilisaattorit. Parametriset tasajännitteen stabilisaattorit

Hyvää päivää. Tänään postaukseni käsittelee jännitteen stabilisaattorit. Mikä se on? Ensinnäkin mikä tahansa elektroninen piiri tarvitsee virtalähteen toimiakseen. Virtalähteet ovat erilaisia: stabiloituja ja epävakaita, tasavirta ja vaihtovirta, pulssi ja lineaarinen, resonanssi ja kvasiresonanssi. Tällainen laaja valikoima johtuu erilaisista piireistä, joista elektroniset piirit toimivat. Alla on vertailutaulukko virtalähdepiireistä.

Parametrinen Zener-diodilla, rinnakkais

Ylijännitesuojat: Vähemmän huijausta Ylijännitesuojat ovat hieman parempia kuin stabilisaattorit, mutta ne ovat kaukana todellisista pelastajista. Suurin osa niistä ei korjaa ongelmia sähköverkko, lähettää saman kohinan, jonka se vastaanottaa pistorasiasta kytkettyihin laitteisiin. Ainakin näin tapahtuu markkinoiden halvimpien suodattimien kanssa.

Mikä on todellinen pelastus? Valitettavasti vaihtoehto, joka todella toimii, on hieman kalliimpi kuin stabilisaattorit ja ylijännitesuojat. Puhumme mellakoista. Tämän tyyppinen sähkökomponentti tarjoaa suojaa neljällä eri rintamalla. Ylijännitesuoja; Jännitehäviö suoja; Sähkökatkossuojaus; Värähtelytaajuuden suojaus. Segmentissä, jossa ei ole epäjatkuvuutta, on silti mahdollista jakaa ne kahteen eri tyyppiin.

Ravitsemuksen vuoksi elektroniset piirit, jotka eivät vaadi suurta tasavirtasyöttöjännitteen vakautta tai suurta lähtötehoa, on suositeltavaa käyttää yksinkertaisia, luotettavia ja halpoja lineaarisia jännitelähteitä. Minkä tahansa lineaarisen jännitelähteen perusta on parametrinen jännitesäädin. Tällaisten laitteiden perustana on elementti, jolla on epälineaarinen virta-jännite-ominaisuus, jossa elektrodien jännite riippuu vähän elementin läpi kulkevasta virrasta. Yksi näistä elementeistä on zener diodi.

Suuret palvelimet ovat tottuneet käyttämään online-katkoja, jotka ovat täydellisimpiä sähköongelmien ehkäisyssä. Tämän tyyppinen laite on jatkuvassa energiamuutoksessa, koska se antaa virtaa tietokoneille akun keston ollessa samaan aikaan, kun sitä ladataan pistorasiasta saatavalla virralla.

Miksi tarvitsemme ferroresonanttimalleja?

Yllä olevan professori Eduardo Romanelin mukaan ne ovat jatkuvasti verkossa, mikä tekee turvallisuudesta ja vakaudesta luotettavampaa. Ongelmana, kuten jo mainittiin, on sen hankkimisen korkea hinta. Tästä syystä on arvioitu, että useimmat toimimattomat asennetaan yritysten energiapalvelimiin ja voimalaitoksiin.

zener diodi edustaa erityistä ryhmää, jonka toimintatavalle on ominaista virta-jännite-ominaiskäyrän käänteinen haara rikkoutumisalueella. Tarkastellaanpa tarkemmin diodin virta-jännite-ominaisuutta.

Zener-diodin toimintaperiaate

Kun diodi kytketään päälle eteenpäin (anodi - "+", katodi - "-"), se alkaa vapaasti kulkea virtaa jännitteellä U sitten, ja kun se on kytketty päälle vastakkaiseen suuntaan (anodi - "-", katodi - "+"), vain nykyinen I arr, jonka arvo on useita µA. Jos lisäät käänteinen jännite U arr diodilla tiettyyn määrään asti U arr.max arvot tapahtuu diodin sähköinen rikkoutuminen ja jos virtaa käytetään riittävästi, tapahtuu lämpöhäiriö ja diodi epäonnistuu. Diodi voidaan saada toimimaan sähkökatkosalueella rajoittamalla diodin läpi kulkevaa virtaa (eri diodien läpilyöntijännite on 50 - 200 V).

On kuitenkin huomattava, että kotitalouksien sähköasennuksissa on paljon suositeltavampaa käyttää itsenäistä UPS:ää. Mutta tämä on vain paikoissa, joissa sähköverkko on liian epävakaa, mikä aiheuttaa signaalipiikkejä, jotka voivat vahingoittaa elektronisia laitteita. Vakaammissa verkoissa riittää ylijännitesuojainten käyttö sähkömagneettisten suodattimien tuella.

Hyödynnä kommenttitila ja kerro meille, tiesitkö näiden laitteiden riittämättömyydestä koteihinsa tulevan sähköjännitteen ohjauksessa. Se ottaa myös huomioon, mitkä elektroniset laitteet on kytketty stabilisaattoriin, jotta purkaukset eivät vaikuta toimintaan.

Zener-diodi on suunniteltu siten, että sen virta-jännite-ominaisuus läpilyöntialueella on erittäin lineaarinen ja läpilyöntijännite melko vakio. Siten voimme sanoa, että jännitteen stabilointi Zener-diodilla suoritetaan sen toiminnan aikana. takaoksalla virta-jännite-ominaisuudet, samalla alueella suora haara Zener-diodi käyttäytyy samalla tavalla kuin tavallinen diodi. Zener-diodi on merkitty seuraavasti

Relelaitteen kaavio

Ennen kuin pääset pistorasiaan Sähkövoima siirtyy kohtaan pitkät matkat ja ominaisuuksien muutos. Vaikka tuotanto-, siirto- ja jakelujärjestelmät on suunniteltu tarjoamaan keskeytymätöntä virtaa, tähän verkkoon kytkettyjen käyttäjien ja laitteiden pelkkä määrä yhdistettynä kaapeleiden ja muuntajien puutteelliseen huoltoon voi aiheuttaa oikosulkuja, sähkökatkoja, virtapiikkejä ja jännitettä. sähkövirran ylikuormituksia.

Zener-diodin pääparametrit

Harkitse pääasiallista zener-parametrit sen volttiampeeriominaiskäyrän mukaan.

Stabilointijännite U st määräytyy zener-diodin jännitteen perusteella virtauksen aikana stabilointivirta I st. Tällä hetkellä zener-diodeja valmistetaan stabilointijännitteellä 0,7 - 200 V.

Häiriöt julkisen verkon virransyöttöverkossa, jopa ihmisille huomaamattomat, voivat aiheuttaa vaurioita sähkö- ja elektroniikkalaitteisiin, olivatpa ne jännitteisiä tai ei, yksinkertaisesti siksi, että ne on kytketty pistorasia. epäpätevä sähköasennukset kuten matalatasoinen johdotus vaaditulle jännitteelle tai maadoituksen puute voivat myös aiheuttaa elektroniikkaa toimintahäiriöitä.

Tämä johtuu siitä, että sähköverkot toimittavat energiaa 110 voltin ja 220 voltin vaihtojännitteellä. Tietokoneiden oikean virransyötön varmistamiseksi on olemassa virtalähde, joka syöttää jokaista komponenttia. Nämä lähteet on suunniteltu vastaanottamaan sähköä tietystä jännitteestä.

Suurin sallittu suora stabilointivirta I st.max rajoittaa arvo suurin sallittu tehohäviö P max, mikä puolestaan riippuu lämpötilasta ympäristöön.

Minimi stabilointivirta I st.min määräytyy zener-diodin läpi kulkevan virran minimiarvolla, jolla laitteen toiminta säilyy edelleen täysin. I st.max ja I st.min arvojen välillä zener-diodin volttiampeeriominaisuus on lineaarisin ja stabilointijännite muuttuu hieman.

Tällaisia muutoksia voi olla useita: ylijännite, alijännite, transientit, jännitehäviö ja huippujännite. Markkinoilla on kahdenlaisia laitteita, jotka on suunniteltu suojaamaan tietokoneita ja oheislaitteita näiltä ongelmilta, linjasuodattimia ja jännitteensäätimiä, joiden ominaisuudet ovat täysin erilaiset.

Linjasuodattimilla on melun ja piikkien poistamisen lisäksi muita ensisijaisia käyttötarkoituksia. Tämä on mahdollista, koska useimmissa lineaarisissa suodattimissa on katkaisija vastuussa virran katkaisemisesta, jos laitteen vaatima kokonaisvirta ylittää nimellisvirta. Sulake-suojattujen laitteiden tapauksessa ylijännitteen sattuessa se sulaa ja se on vaihdettava, jotta linjasuodatin toimii uudelleen.

Zener-diodin erovastus r ST- arvo, jonka määrittää laitteen stabilointijännitteen lisäyksen ΔU CT ja sen aiheuttaneen stabilointivirran pienen lisäyksen Δi CT suhde.

Eteenpäin kytketylle zener-diodille, kuten perinteiselle diodille, on tunnusomaista arvot pysyvä tasajännite U pr ja suurin sallittu tasavirta I pr.max.

Koska linjasuodattimien markkinat ovat suuret, monet valmistajat ovat laittaneet myyntiin tuotteita, jotka eivät tuo kaikkia hyvään EMI- ja ylijännitesuodatukseen tarvittavia suojakomponentteja. Joissakin laitteissa ei ole edes suodatinkomponentteja, jotka toimivat yksinkertaisena laajennuksena.

Halvoissa linjasuodattimissa ei ole EMC-suodatuskomponentteja, vaikka niissä on ainakin yksi varistori, pieni elektroninen komponentti, joka suojaa lyhytaikaisia sähköpurkauksia vastaan. Hyvissä linjasuodattimissa on sekä varistorit että EMC-suodatuskomponentit.

Parametrinen stabilisaattori

Peruspiiri Zener-diodin kytkemiseksi päälle, joka on piiri parametrinen stabilisaattori, sekä vertailujännitelähde muun tyyppisissä stabilaattoreissa on annettu alla.

Tämä piiri on jännitteenjakaja, joka koostuu painolastivastus R1 ja zener-diodi VD, jonka rinnalle on kytketty kuormitusresistanssi R N. Tällainen jännitteenvakain varmistaa lähtöjännitteen stabiloinnin syöttöjännitteen U P ja kuormitusvirran I N muuttuessa.

Linjasuodattimen ostaminen - Jos olet todella huolissasi laitteidesi suojaamisesta, sinun ei pitäisi säästää rahaa linjasuodatinta ostaessasi. Suosittelemme valitsemaan sellaisen, jossa on vähintään kolme varistoria. Etsi linjasuodatin, jolla on pienin aktivointijännite - tätä asetusta kuvataan "puristinjännitteeksi". Aktivointijännite on jännite, jolla varistorit alkavat toimia. Ihannetapauksessa ne alkavat toimia sillä hetkellä, kun huippujännite esiintyy.

Toinen tärkeä yksityiskohta on vasteaika, joka on aika, joka tarvitaan, jotta linjasuodatin alkaa toimia, kun jännitehuippu havaitaan. Huippuvirtaa on edelleen, mikä on suurin huippuvirta, jonka varistorit voivat käsitellä ilman palamista.

Harkitse toimintaperiaate tästä järjestelmästä. Jännitteen lisääminen stabilisaattorin sisääntulossa johtaa vastuksen R1 ja zener-diodin VD läpi kulkevan virran kasvuun. Virta-jännite-ominaisuuden vuoksi zener-diodin VD jännite ei käytännössä muutu, ja vastaavasti myös jännite kuormitusvastuksessa R n. Siten lähes kaikki jännitteen muutos kohdistetaan vastukseen R1. Näin ollen tarvittavien piiriparametrien laskeminen on melko helppoa.

Ja lopuksi energian absorption taso mitataan jouleina. Se näyttää huipputehon määrän, jonka linjasuodatin voi tukea ennen varistorien polttamista. Stabilisaattorit. Toinen yleisesti käytetty suojatyyppi on jännitesäätimet. Ne on suunniteltu suojaamaan elektroniikkaa äkillisiltä jännitteen muutoksilta, kuten yli- ja alijännitteeltä. Sen tehtävänä on säätää toimiluvan saajan verkosta tulevaa sähköjännitettä ja toimittaa tietokoneille virtalähteiden edellyttämä riittävä ja tasainen jännitetaso.

Parametrisen stabilisaattorin laskenta.

Alkutiedot yksinkertaisimman parametrisen jännitteen stabilisaattorin laskemista varten ovat:

tulojännite U0;

lähtöjännite U1= U st - stabilointijännite;

lähtövirta IH= IST ;

Otetaan esimerkiksi seuraavat tiedot: U0 = 12 V, U1 = 5 V, I H = 10 mA = 0,1 A.

Stabilisaattori on laite, joka korjaa verkon jännite-eroja. Eli ne säätelevät energian jännitettä niin, että liitetty laitteisto saa energiaa lähempänä ihannetta. Tämä tarkoittaa, että jos verkko on alhainen, stabilointilaite poimii sen ja pitää jännitteen hyväksytyissä rajoissa.

Tietokone ja kaikki sen oheislaitteet on liitettävä vakauttajaan. On kuitenkin tärkeää huomata, että stabilisaattoriin liitettyjen laitteiden nimellistehoarvojen summa ei voi olla suurempi kuin nimellisteho. Soaresin mukaan ihanteellinen ratkaisu Laitteen liittämiseksi sähköverkkoon parhaan suojan varmistamiseksi on: pistorasia, linjasuodatin, stabilointilaite ja tässä tapauksessa tietokone oheislaitteineen.

1. Stabilointijännitteen mukaan valitsemme BZX85C5V1RL-tyypin zener-diodin (U st \u003d 5,1 V, erovastus r st \u003d 10 ohmia).

2. Määritä tarvittava painolastin vastus R1:

3. Määritä stabilointikerroin:

4. Määritä tehokkuus

Parametrisen stabilisaattorin tehon lisääminen

Yksinkertaisimman parametrisen jännitesäätimen suurin lähtöteho riippuu zener-diodin I st.max ja P max arvoista. Parametrisen stabilisaattorin tehoa voidaan lisätä, jos ohjauskomponenttina käytetään transistoria, joka toimii tasavirtavahvistimena.

Säädettävä jännitteensäädinpiiri

Lisäsuojaus. Jos haluat tarjota tietokonelaitteellesi entistä paremman suojan, on parempi ostaa virtalähde. Nämä laitteet, jotka tunnetaan myös nimellä keskeytymättömät virtalähteet tai UPS:t, antavat virtaa tietokoneelle ja oheislaitteille sähkökatkon sattuessa ja tarjoavat täydellisen suojan ongelmilta, jotka vaihtelevat sekunnin murto-osan keskeytyksistä täydelliseen sammutukseen, sekä melua vastaan. , yli- ja alijännite.

Kuinka Zener-diodi toimii

Nämä laitteet voivat toimia muutaman minuutin, jotta käyttäjä voi sammuttaa tietokoneen normaalisti menettämättä tietoja, jolloin niitä kutsutaan lyhytikäisiksi, mikäli ne voivat toimia pitkään. Sen autonomia riippuu akkujesi tehosta sekä siihen kytkettyjen laitteiden määrästä.

Rinnakkaisvakain

PSN-kaavio transistorin rinnakkaisliitännällä

Piiri on emitteriseuraaja, kuormitusvastus R H on kytketty rinnan transistorin VT kanssa. Liitäntävastus R1 voidaan sisällyttää sekä transistorin kollektori- että emitteripiireihin. Kuormajännite on

Kaapit galvanoidulla teräsrakenteella ja etu-, sivu- ja kansiprofiileilla, viimeistelty sähköstaattisella jauhemaalauksella. Muuntajat on valmistettu alipaineella ja paineella kyllästetystä rakeisesta teräslevystä.

Mahdollistaa anturin asetusten ja muiden parametrien ohjelmoinnin uudelleen; Mittaukset: Jännitteet vaiheiden ja vaiheen ja nollan välillä tulossa ja lähdössä, virrat tulo- ja lähtövaiheissa, lähtötaajuus, sisäinen lämpötila ja vaihekohtainen teho lähdössä; Komennot Toimintatilat: stabilointi tai ohitus. Osoittaa, onko läpikulku manuaalinen vai automaattinen ja onko käyttäjä aktivoinut sen paneelista, sarja- tai aputulosta; Hälytys: korkea ja matala lähtöjännite, korkea ja matala tulojännite, ylikuormitus, taajuus, korkea sisäinen lämpötila; Lukemat: Päällä, huolto, ohitus, normaali, korkea, matala ja ylikuormitus; Muut ominaisuudet: virheloki päivämäärällä ja kellonajalla. Helleaaltojen, lämpötilaennätysten ja myöhempien sähkökatkojen aikana haluamme poistaa epäilykset kahdesta tärkeästä asiasta suojalaitteet putouksista, huipuista ja sähkön puutteesta.

Kaava toimii seuraavasti. Kun vastuksen R H läpi kulkeva virta kasvaa ja vastaavasti jännite (U1 \u003d U CT) stabilisaattorin lähdössä, kantaemitterin jännite (U EB) ja kollektorivirta I K kasvavat, koska transistori toimii vahvistusalue. Kollektorivirran kasvu johtaa jännitehäviön kasvuun liitäntälaitevastuksen R1 yli, mikä kompensoi jännitteen kasvua stabilisaattorin lähdössä (U1 = U CT). Koska zener-diodin virta I ST on samanaikaisesti transistorin kantavirta, on selvää, että tämän piirin kuormitusvirta voi olla h 21e kertaa suurempi kuin yksinkertaisin piiri parametrinen stabilisaattori. Vastus R2 lisää virtaa zener-diodin läpi varmistaen sen vakaan toiminnan kertoimen h21e maksimiarvolla, minimisyöttöjännitteellä U0 ja maksimikuormitusvirralla I H.

Tämä laite tarjoaa täydellisemmän ja tehokkaamman suojan kuin linjasuodatin. Se vastaa normalisoidun lähtöjännitteen ylläpidosta, muuntaen korkeat ja matalat jännitteet vakiojännitteiksi, toimien eräänlaisena suppilona.

Stabilisaattori yrittää ylläpitää tasaista ja vakaata jännitettä, eli jos sähköverkossa on huippuja tai jännitteen nousu tai lasku, laite astuu peliin ja kompensoi tämän eron. Siinä on myös varistorit ja sulakkeet. Hänen työnsä on yksinkertaista, mutta erittäin hyödyllistä.

Stabilointikerroin on yhtä suuri kuin

jossa R VT on emitterin seuraajan tuloimpedanssi

missä Re ja R b ovat transistorin emitteri- ja kantaresistanssit.

Resistanssi Re riippuu merkittävästi emitterin virrasta. Emitterin virran pienentyessä resistanssi Re kasvaa nopeasti ja tämä johtaa R VT:n kasvuun, mikä huonontaa stabilointiominaisuuksia. Re:n arvoa voidaan pienentää käyttämällä tehokkaita transistoreja tai yhdistetransistoreja.

Sen toiminta on hyvin samanlainen kuin henkivartijan, erittäin voimakkaan muutoksen sattuessa sähkövirta se palaa, jotta se ei vahingoita tietokonetta. Monissa tapauksissa yksinkertainen sulake vaihtuu "elvyttää" stabilisaattorin. Erään protestantin tekemässä vertailussa ei mainita seitsemää kahdeksasta maassa myydystä merkistä. Nämä stabilisaattorit eivät täyttäneet päätehtäväänsä: ne tasasivat jännitystä. Laitteen optimaalisen toiminnan varmistamiseksi se on kuitenkin kytkettävä sähköverkkoon, jossa on itsenäinen maadoituspiiri.

Mutta silti on myynnissä stabilisaattoreita, jotka todella antavat raportin, mutta hieman kalliimpia. UPS - paras järjestelmä suoja ja täydellisin kaikista. Tämä johtuu siitä, että UPS:ssä on akku, joka latautuu, kun verkkovirta toimii normaalisti. Tällä akulla on toimintasäde, jolla se pitää liitetyn tietokoneen. Siksi ei ole suositeltavaa käyttää tietokonetta ikään kuin mitään ei olisi tapahtunut.

Sarjan stabilisaattori

Parametrinen jännitteen stabilointilaite, jonka piiri on esitetty alla, on emitteriseuraaja transistorissa VT, jossa on sarjaan kytketty kuormitusvastus R H . Tämän piirin vertailujännitteen lähde on zener-diodi VD.

PSN:n kaavio transistorin sarjaliitännällä

Stabilisaattorin lähtöjännite:

Kaava toimii seuraavasti. Kun virta kasvaa vastuksen R H läpi ja vastaavasti jännite (U1 \u003d U ST), stabilisaattorin lähdössä transistorin avausjännite UEB pienenee ja sen kantavirta pienenee. Tämä johtaa jännitteen nousuun kollektori-emitteriliitoksessa, minkä seurauksena lähtöjännite ei käytännössä muutu. Zener-diodin referenssivirran VD optimaalinen arvo määräytyy tehonsyöttöpiiriin U0 sisältyvän vastuksen R2 resistanssin perusteella. Tulojännitteen U0 vakioarvolla transistorin I B kantavirta ja stabilointivirta on kytketty toisiinsa suhteella I B + I ST = const.

Piirin stabilointikerroin

jossa R k on bipolaarisen transistorin kollektoriresistanssi.

Yleensä kST ≈ 15…20.

Parametrisen stabilisaattorin stabilointikerroin jännitettä voidaan lisätä merkittävästi lisäämällä sen piiriin erillinen apulähde U'0 > U1 ja käyttämällä komposiittitransistoria.

PSN-piiri, jossa on komposiittitransistori ja zener-diodi, joka saa virtansa erillisestä jännitelähteestä

Teoria on hyvä, mutta teoria ilman käytäntöä vain ravistelee ilmaa.

JÄNNITE JA VIRTA

5.1. YLEISTÄ TIETOA

varten normaali operaatio tietoliikennelaitteita varten on välttämätöntä, että näiden laitteiden syöttöjännite tai virta on vakio. Ja jännite tai virta tasasuuntaajien, muuntimien lähdössä vakiojännite tai paristot muuttuvat ajan mittaan laajalla alueella epävakauttavien tekijöiden vaikutuksesta: syöttöjännitteen vaihtelut ja kuormituksen muutokset tasasuuntaajan lähdössä, samoin kuin muutokset ympäristön lämpötilassa, akkujen jännitteen lasku niiden purkaminen jne.

Tasasuuntaajia syöttävien teollisten vaihtovirtaverkkojen jännite GOST 5237-69:n mukaan voi vaihdella välillä -15 ... + 5 %. nimellisarvo. Ja viestintälaitteiden normaalissa toiminnassa virtalähteen jännitteen tai virran muutos ei saa ylittää 5 ... 0,1% sen nimellisarvosta.

Stabilisaattoreita käytetään vähentämään epävakauttavien tekijöiden vaikutusta. Jännitteen tai virran stabilointi Laitteeksi kutsutaan laitetta, joka ylläpitää automaattisesti tasaista jännitettä tai virtaa kuormassa tietyllä tarkkuudella, kun epävakauttavat tekijät muuttuvat.

Epävakauttavien tekijöiden vaikutus voi ilmaantua ajallaan sekä hitaasti että hyvin nopeasti – äkillisesti. Siksi stabilointilaitteiden on toimittava automaattisesti.

Stabiloidun jännitteen tai virran tyypistä riippuen stabilisaattorit jaetaan tasajännitteen (virta) stabilaattoreihin ja stabilaattoreihin AC jännite(nykyinen). Stabilointimenetelmän mukaan ne jaetaan parametrisiin, kompensointiin ja impulssillisiin.

Tällä hetkellä käytetään useimmiten puolijohdelaitteiden kompensoivia jännitteen (virran) stabilaattoreita, jotka puolestaan on jaettu alla olevien ominaisuuksien mukaan.

Säätöelementin ja kuorman päällekytkentätavan mukaan: sarja- ja rinnakkaisliitännällä. Säätöelementin käyttötavan mukaan: jatkuvalla ja pulssisäädöllä.

Stabilisaattorin laatua kuvaavat stabilointikertoimet, jotka osoittavat, kuinka monta kertaa suhteellinen muutos lähtöjännitteessä (virran) on pienempi kuin suhteellinen muutos tulojännitteessä:

klo minä nom = vakio

D U in = U syöttö max-U syöttö min,

D U ulos = U ulos. max-U ulos. min,

D minä in = minä syöttö max-minä syöttö min,

D minä ulos = minä ulos. max-minä ulos. min.

Stabilisaattorin tärkeä parametri on lämpötilakerroin jännitteelle TKN tai g n, joka osoittaa lähtöjännitteen muutoksen ympäristön lämpötilan muutoksella vakiotulojännitteellä (U in \u003d const) ja kuormitusvirralla (I n \u003d const) .

Stabilisaattorin laadun energiaindikaattori on hyötysuhde (h), joka on yhtä suuri kuin stabilisaattorin antaman pätötehon suhde kuormaan, stabilisaattorin verkosta kuluttamaan pätötehoon: h = P out / P sisään.

Stabilisaattorin sisäinen vastus r i, on yhtä suuri kuin lähtöjännitteen lisäyksen D suhde U ulos ladataksesi virran lisäys D minä n vakiotulojännitteellä U in = const, r i=D U ulos /D minä n.

jännitteen stabilaattoreissa sisäinen vastus voi saavuttaa ohmin tuhannesosia.

5.2. PARAMETRISET STABILISATTORIT

Parametrinen Tällaista stabilisaattoria kutsutaan, jossa jännitteen (virran) stabilointi suoritetaan käyttämällä sen koostumukseen sisältyvien epälineaaristen elementtien ominaisuuksia. Parametrisissa stabilaattoreissa destabiloiva tekijä (tulojännitteen tai kuormitusvirran muutos) vaikuttaa suoraan epälineaariseen elementtiin, ja lähtöjännitteen (tai virran) muutos suhteessa asetettuun arvoon määräytyy vain sen epälineaarisuuden asteen mukaan. epälineaarisen elementin virta-jännite-ominaisuudet.

Parametrinen AC-jännitteen stabilisaattori kyllästetyssä induktorissa. Vaihtojännitteen parametrinen stabilointi suoritetaan käyttämällä elementtejä, joilla on epälineaarinen virta-jännite-ominaisuus vaihtovirralle. Tällaisessa ominaisuudessa (kuva 5.1) on kuristin, joka toimii magneettipiirin kyllästymistilassa. Kaasun ominaiskäyrän työosa on epälineaarinen osa ab vastaa magneettilangan kylläistä tilaa.

Stabilisaattoripiirissä kyllästetty kuristin L2 kytketty rinnan kuorman kanssa Z n (kuva 5.2). Kuristinta käytetään painolastivastuksena L 1, joka toimii magneettipiirin kyllästystilassa ja jolla on lineaarinen virta-jännite-ominaisuus.

Järjestelmän toimintaperiaate on seuraava. Vaihtojännitteen kasvu stabilisaattorin tulossa U lähtö AC lisää lähtöjännitettä U AC-lähtö kuorman ja painolastijohdon kuristimessa L 1. Virta kylläisen induktorin läpi nousee jyrkästi. Mutta samalla jännite putoaa kaasun yli L 1 nousu kaasulla L 2 ja lataa Z n kasvaa hieman. Tulojännitteen pienentyessä stabilointiprosessit tapahtuvat samalla tavalla.

Tällaisen stabilisaattorin edut:

laitteen yksinkertaisuus;

suuri käyttöjännitealue

Virheet:

alhainen hyötysuhde (0,4 ... 0,6), koska stabilisaattorit toimivat suurilla virroilla;

pieni tehokerroin - 0,6;

alhainen stabilointikerroin korkean dynaamisen vastuksen ansiosta R d ( Vastaanottaja st<10);

AC-jännitekäyrän muodon vääristyminen kuormassa;

suuri paino ja mitat.

5.3. FERRORESONAL STABILIZATORI

AC JÄNNITE

Ferroresonanssisäätimessä rinnakkain kylläisen kuristimen kanssa L 2 Kytke kondensaattori päälle FROM(Kuva 5.3). Silmukan resonanssitaajuus L 2C lähellä stabiloidun muuttuvan jännitteen taajuutta, mutta ei yhtä suuri kuin se.

Ferroresonoivan AC-jännitteensäätimen toimintaperiaate voidaan selittää induktorin virta-jännite-ominaisuuksien avulla L 2 ja kondensaattori FROM esitetty kuvassa. 5.4. Jännityksiä lisäämällä geometrisesti U L2 ja U C saamme piirin jännitekäyrän L 2C. Pienellä tulojännitteellä kela on tyydyttymätön, sen induktanssi on suuri ja tuloksena oleva virta on luonteeltaan kapasitiivinen (0 sisään kuvassa 5.4). Piirin virtojen resonanssissa L 2C(piste sisään) tuloksena oleva virta silmukan läpi L 2C on yhtä suuri kuin nolla. Kun tulojännite kasvaa edelleen, piirin läpi kulkevalla virralla on induktiivinen luonne (kohta wb). Tässä ominaisuuksien osassa, kun virta kasvaa jyrkästi, piirin jännite ja siten kuormitus muuttuvat hieman.

Stabilisaattorin laatuindikaattoreiden parantamiseksi ferroresonoivaa stabilointipiiriä täydennetään toisella kelan käämityksellä. Se sijaitsee tyydyttymättömän kuristimen magneettipiirissä L1(Kuva 5.5). Kompensointikuristimen käämitys L kytkeytyä päälle niin, että sen yli oleva jännitehäviö on suunnattu vastakkain piirin jännitteen kanssa U L 2C. Tässä tapauksessa tuloksena oleva jännite lähdössä on piirin ja kompensointikäämin jännitteiden summa U sinä x.lane = L L 2 C+U k. Siksi lähtöjännitteen D muutos U sinä x.kaista =D U L 2 C+D U k on pienempi kuin vain ääriviivasta otettu L2C. Kaasu L2 kytketty nostoautomuuntajaksi kondensaattorin kapasitanssin pienentämiseksi FROM ja saada lisää jännitettä stabilisaattorin ulostulossa.

Ferroresonanttien stabilointiaineiden edut:

korkea hyötysuhde (0,85…0,9) ja tehokerroin (jopa 0,9);

korkean jännitteen stabilointikerroin (jopa 40);

laaja tehoalue;

pitkä käyttöikä;

laitteen yksinkertaisuus ja työn luotettavuus;

kestävyys mekaaniselle rasitukselle.

Virheet:

lähtöjännitteen merkittävä muutos tulojännitteen muutoksesta, joka johtuu reaktanssien riippuvuudesta taajuudesta;

sähkömagneettisten häiriöiden esiintyminen (suuret induktanssien hajakentät);

suuret mitat ja paino;

kuorman stabiloidun jännitteen muodon vääristyminen.

5.4. DC JÄNNITESÄÄTIMET

Parametrisissa tasajännitestabilisaattoreissa lineaarisina elementteinä käytetään vastuksia ja epälineaarisina elementteinä puolijohde- (pii) zener-diodeja ja puolijohdestabilisaattoreita.

silikoni Zener-diodi on tasomainen diodi. Sen virta-jännite-ominaisuus on esitetty kuvassa. 5.6, a. Ominaisuuden työosa on alueen käänteinen haara

hajoaminen, jossa pieni jännitteen nousu aiheuttaa merkittävän virran nousun zener-diodin läpi. Liitoksen sähköinen rikkoutuminen ei kuitenkaan vahingoita zener-diodia. Siten, jos zener-diodi kytketään päälle vastakkaiseen suuntaan, niin sen läpi virtaavan virran merkittävillä muutoksilla (alkaen minä st min aina I st max) sen jännite pysyy lähes vakiona. Jos zener-diodin käänteinen jännite ylittää sallitun, zener-diodissa vapautuva teho ylittää sallitun. Tämän seurauksena tässä tapauksessa sähköinen läpilyönti muuttuu termiseksi, ja sitten p-n-liitos tuhoutuu peruuttamattomasti.

Stabistori on puolijohdelaite, jonka jännite eteenpäin muuttuu hieman, kun sen läpi kulkeva virta muuttuu merkittävästi. Stabistori sisältyy stabilointipiiriin eteenpäin suunnassa.

Kaavamainen kaavio parametrisesta jännitteen stabilisaattorista VD-zener-diodissa on esitetty kuvassa 1. 5.7. Liitäntävastusvastus R b valitaan siten, että jännitehäviö sen yli on (0,5 ... 3) U n.

Kun jännite kasvaa stabilisaattorin tulossa U tulojännite sen lähdössä U ulos, ts. lastina R n pyrkii kasvamaan. Mutta jännitteen D pieni nousu U st zener-diodilla VD aiheuttaa voimakkaan virran kasvun sen läpi. Tämä lisää jännitehäviötä liitäntälaitteen vastuksen yli. R b ja kuorman jännite R n muuttuu hieman. Jännitteen lisäys stabilisaattorin D tulossa U tulo on jaettu liitäntälaitteen vastuksen D jännitteen muutoksen välillä U R b Zener-diodissa D U st: D U in -D U R b + D U Taide. Koska liitäntälaitevastuksen vastus R b paljon enemmän kuin zener-diodin vastus R d ( R b >> R e), sitten melkein koko syöttöjännitteen muutos kohdistetaan zener-diodin resistanssiin R ja kuorman jännite pysyy vakaana.

Tällaisen zener-diodin hyötysuhde ei ylitä 30%, ja stabilointikerroin Vastaanottaja st = 50. Suuremman stabilointikertoimen saamiseksi käytetään zener-diodien kaskadiliitäntää, mutta samalla stabilisaattorin tehokkuus laskee jyrkästi. Jotta saadaan suurempi jännite kuin yhden zener-diodin parametrit sallivat, ne kytketään sarjaan (kuva 5.8, b).

Pii-zener-diodien ympäristön lämpötilan noustessa käänteinen jännitehäviö kasvaa ja myötäsuuntainen jännitehäviö pienenee. Siksi päinvastaiseen suuntaan kytketyillä piizener-diodilla on positiivinen jännitteen lämpötilakerroin TKV ja samoilla eteenpäin kytketyillä zener-diodilla on negatiivinen TKV. Lämpökompensointia varten Zener-diodin kanssa kytketään sarjaan negatiivisella TKN:llä varustettu diodi tai eteenpäin suuntautuva zener-diodi, jolla on negatiivinen TKN (kuva 5.8). Yhden zener-diodin positiivisen TKN:n täysin kompensoimiseksi on tarpeen kytkeä päälle useita zener-diodeja eteenpäin, joilla on negatiivinen TKN.

Parametrisilla DC-jännitteen stabilaattoreilla piizener-diodeissa on seuraavat haitat:

pieni sallittu teho kuormassa (0,5 ... 3 W),

alhainen stabilointikerroin (jopa 30);

stabilisaattorin korkea lähtöimpedanssi (6 ... 20 ohmia);

Zener-diodin parametrien riippuvuus lämpötilasta;

alhainen hyötysuhde (jopa 30 %).

Näistä puutteista johtuen piizener-diodeihin perustuvia parametrisia stabilaattoreita käytetään stabiloimaan apuviestintälaitteiden solmujen syöttöjännitettä, kun korkealaatuisia indikaattoreita ei vaadita.

Edut: järjestelmän yksinkertaisuus, pienet mitat ja paino.

Pii-zener-diodeihin perustuvia parametrisia stabilaattoreita käytetään laajalti kompensoivissa jännitteen stabilaattoreissa vertailujännitelähteinä.

Kaksivaiheisessa parametrisessa stabilisaattorissa, jonka piiri on esitetty kuvassa 5.8, b, ulostuloaste, joka koostuu zener-diodista VD 1 ja sammutusvastus R b2, saa virtansa Zener-diodeihin tehdystä alustavasta stabilisaattorista VD 2, VD 3 ja vastus R b1. Tällaisen piirin stabilointikerroin on yhtä suuri kuin yksittäisten vaiheiden stabilointikertoimien tulo.

Parametriset DC-stabilisaattorit suoritetaan epälineaarisille elementeille, joiden virta riippuu vähän niihin syötetystä jännitteestä. Sellaisena elementtinä käytetään kenttätransistoria tai tyhjennettyä MOSFETiä. Näiden transistorien ominaisuuksista, jotka on esitetty kuvassa. Kuvasta 5.9 voidaan nähdä, että vakiohila-lähdejännitteellä nieluvirta muuttuu hieman nielulähdejännitteen muutoksen myötä.

Kuvassa Kuva 5.10 esittää kaavion parametrisesta DC-stabilisaattorista kenttätransistorissa, jossa on oikosuljettu porttilähde. Transistori sarjassa kuormitusvastuksen kanssa R n.

Tämän piirin haittana on kyvyttömyys asettaa tarkasti stabiloidun virran arvoa kenttätransistorien parametrien leviämisen vuoksi. Mutta sisällyttämällä lähdepiiriin automaattinen biasvastus (kuva 5.11), voit rakentaa säädettävän virran stabilisaattorin.

Virtastabilisaattoreita käytetään parametrisissa DC-jännitteen stabilaattoreissa tulovirran stabiloimiseen. Se on mukana sammutusvastuksen sijaan (kuva 5.12), mikä lisää stabilointikerrointa. Kun tulojännite muuttuu, tulovirta, stabilointivirta ja siten myös lähtöjännite muuttuvat hieman. Transistorivirtasäätimen käyttö sammutusvastuksen sijaan mahdollistaa parametrisen jännitesäätimen tehokkuuden lisäämisen, koska se toimii pienemmillä tulojännitearvoilla.

5.5. KORVAUSVAKAUKSET

DC JÄNNITE JATKUVALLA SÄÄTÖLLÄ

Tasausjännitteen stabilisaattorit jatkuvalla säädöllä ovat suljetun silmukan ohjausjärjestelmiä tai poikkeamien ohjausjärjestelmiä. Ne suoritetaan kuvassa 1 esitettyjen lohkokaavioiden mukaisesti. 5.13.

Lähtöjännite mitataan mittauselementillä ja sitä verrataan vertailupiirin (CC) referenssijännitteeseen. Kun lähtöjännite poikkeaa asetetusta arvosta, SS-lähtöön syntyy virhesignaali, jota vahvistin (U) vahvistaa ja syöttää ohjauselementtiin (RE). Epäsovitussignaalin vaikutuksesta RE:n sisäinen resistanssi muuttuu ja sen seurauksena jännitehäviö sen yli. RE:n jännitteen muuttaminen kompensoi lähtöjännitteen poikkeamaa U asetetun arvon ulkopuolella tietyllä tarkkuudella. Näin ollen stabilointiprosessin lopussa lähtöjännite stabiloituu:

U ulos = U sisällä + U R e \u003d const.

Kaavio kompensoivasta tasajännitteen stabilisaattorista RE:n ja kuorman sarjakytkennällä R n on esitetty kuvassa. 5.14. CC:n toiminnot suorittaa vastuksista koostuva silta R2, R3, R4 ja zener-diodi VD1. Vahvistintoiminto - transistori VT2, RE-toiminto - transistori VT1. Vertailujännite on zener-diodin stabilointijännite VD1, joka yhdessä vastuksen kanssa R2 muodostaa parametrisen vakiojännitteen stabilisaattorin. Se saa virtansa stabilisaattorin lähtöjännitteestä, joka syötetään sillan diagonaaliin ( ab). Transistorin emitteri-kantaosa on kytketty sillan toiseen diagonaaliin VT2(vahvistimen tulo). Vastus R1 on vahvistimen kollektoripiirin kuorma VT2.

Jännitteen stabilointi U ulostulo kuormaan suoritetaan seuraavasti. Oletetaan, että jännite stabilisaattorin tulossa U vx vähentynyt. Ulostulojännite U myös stabilisaattorin teho laskee ensin. Tämän seurauksena jännitehäviö vastuksen yli pienenee. R4 seuraava jakaja R3, R4. Se on jännitteen pudotus U2 verrattuna zener-diodin referenssijännitteeseen VD1 ja menee transistorin kantaan VT2. Lähettäjäpotentiaali VT2 pysyy ennallaan, koska sen määrää referenssijännite U op. Siksi pohjan positiivinen potentiaali VT2 vähenee, mikä aiheuttaa kollektorivirran laskun VT2, mikä johtaa vastuksen ylittävän jännitehäviön laskuun R1 ja transistorin kantapotentiaali VT1 keräilijän suhteen. Potentiaalinen ero kantajan ja emitterin välillä VT1 tuli enemmän. Tämän seurauksena säätötransistorin emitteri-kollektori-osan vastus pienenee VT1 ja jännitehäviö sen yli ja jännite kuorman yli R palautuu suunnilleen nimellisarvoon.

Kompensointistabilisaattorin piirissä, jossa on sarjakytkentä säätötransistorin ja kuorman kanssa, on korkea stabilointikerroin Vastaanottaja st.n jännite ja pieni lähtövastus vain pienellä kuormitusvirralla (enintään 10 mA). Syy alhaiseen stabilisaatioon tässä piirissä on säätötransistorissa oleva VT1 kun tulojännite muuttuu, muuttuu myös kantavirta minä b.r., mikä johtaa stabiloinnin laadun heikkenemiseen.

Jännitteen stabilointikertoimen lisäämiseksi Vastaanottaja st.n on välttämätöntä, että kollektorivirta minä k.u VT2 oli paljon enemmän kuin perusvirta minä b2 ( minä c.u. >> 10 minä b.r.).

Kun tämä ehto täyttyy, jännite putoaa vastuksen yli R1 määräytyy pääasiassa vahvistimen kollektorivirran perusteella VT2 I c.u. ja perusvirran muutos minä b.r riippuu nyt vastuksen yli menevästä jännitehäviöstä R1. Ehdon täyttyminen minä c.u. >> 10 minä b.r saavutetaan käyttämällä komposiittiohjaustransistoria ja syöttämällä vahvistimeen teho erillisestä stabiloidusta virtalähteestä.

Kaavamainen kaavio vahvistimen tehonsyötöstä erillisestä stabiloidusta lähteestä on esitetty kuvassa. 5.15. Tässä on vahvistimen teho VT3 suoritetaan stabiloitujen jännitteiden summalla U ulos + U VD2. Jännite U VD2, stabiloitu parametrisella stabilisaattorilla päällä VD2 ja painolastivastus R3, hankittu erillisestä lähteestä U in2.

Tasavirtajännitteen kompensaattorissa on mahdollista säätää lähtöjännitettä U ulos. Tämä tehdään muuttamalla muuttuvan vastuksen vastusta R4. Muuttamalla jännitettä vahvistustransistorin pohjassa voit muuttaa sen kollektorivirtaa minä k.u., ja näin ollen jännitehäviö tästä virrasta vastuksen yli R1, jonka seurauksena säätötransistorin emitteri-kollektori-liitoksen resistanssi muuttuu. Tämän seurauksena stabiloitu jännite muuttuu U ulos tietyissä rajoissa.

Vahvistimen parametrien stabiloimiseksi ympäristön lämpötilan muuttuessa käytetään kompensaatiostabilisaattorien piireissä differentiaalista DC-vahvistinta.

Kaavamainen kaavio tällaisesta emitterikytketystä vahvistimesta on esitetty kuvassa. 5.16. Vahvistin on kytketty stabilisaattorin lähtöjännitteeseen U vyh.st. Yhdelle sisäänkäynnille U input2 osa jännitteestä syötetään stabilisaattorin lähdöstä seurantajakajan kautta R5, R6. Toisen vahvistimen tuloon U input1 referenssijännite syötetään zener-diodista VD ja vastus R1.

Muutos ympäristön lämpötilassa aiheuttaa muutoksen transistorien kollektorivirroissa VT1 ja VT2. Ja koska nämä transistorit on kytketty yhteisellä vastuksella emitteripiirissä R3, yhden transistorin kollektorivirran kasvu aiheuttaa laskun

toisen kollektorivirta. Tämän seurauksena virta vastuksen läpi R3 ja vahvistimen lähtöjännite U lähdöt muuttuvat hieman. DC-differentiaalivahvistimessa transistorien emitteri-kantajännitteen lämpötilapoikkeama kompensoidaan VT1 ja VT2.

Kaaviokaavio puolijohdejännitteensäätimestä, jossa transistori on kytketty rinnan, on esitetty kuvassa. 5.17. Se koostuu säätötransistorista VT1, painolastivastus R b, transistorin vahvistuselementti VT2 ja vastus R3, referenssijännitelähde (ION) VD1 ja R b1, jännitteenjakaja R1, RP, R2, lisälähde U 0 ja R b2, VD2 virtapiirin vahvistinelementille ja lähtökapasitanssille FROM.

Jännitteen stabilointi suoritetaan seuraavasti. Kun tulojännite kasvaa, lähtöjännite alkaa nousta. U ulos. Myös vastuksen yli oleva jännitehäviö kasvaa. R2 U ulos 2. Peruspotentiaalista tulee negatiivisempi emitteriin nähden. Vahvistava transistorin kollektorivirta VT2 lisääntyy. Tämä lisää vastuksen jännitteen pudotusta. R3. Tämän seurauksena negatiivinen potentiaali säätötransistorin kannalla kasvaa. VT1, mikä lisää kollektorin virtaa minä k1 ja aiheuttaa kasvua kokonaisvirta järjestelmä minä 1 = minä k1 + minä n. Ja tämän seurauksena jännitehäviö liitäntälaitteen vastuksen yli kasvaa R b, mikä aiheuttaa jännitteen laskun stabilisaattorin lähdössä alkuperäiseen arvoonsa. Lähtöjännite säädetään muuttuva vastus RP.

RE-rinnakkaisliitännällä varustettujen stabilaattoreiden tärkeimmät edut verrattuna sarjaan kytkettyihin RE:n stabilaattoreihin: jatkuva tulovirta kuormitusvastuksen muutoksilla (vakiotulojännitteellä) ja herkkyys lähdön oikosulkuille.

Haittapuoli: alhainen tehokkuus.

DC-kompensoivan stabilisaattorin rakennekaavio RE sarjaliitännän kanssa on esitetty kuvassa. 5.18. Mittauselementin IE jännite riippuu lineaarisesti kuormitusvirran muutoksesta minä n. Järjestelmän toimintaperiaate on seuraava. Kun kuormitusvastus muuttuu R n kuormitusvirta alkaa muuttua minä n mikä aiheuttaa muutoksen; jännitehäviö IE:n yli. IE:n jännitettä verrataan referenssijännitteeseen ja niiden ero syötetään DC-vahvistimen UPT tuloon, vahvistetaan ja vaikuttaa RE:n ohjauselementtiin.

Säätöelementin resistanssi muuttuu siten, että kuormitusvirran poikkeama kompensoituu minä n nimellisarvosta.

Kaavamainen kaavio kompensointivirran stabiloijasta on esitetty kuvassa. 5.19. Tässä mittauselementin toimintoa suorittaa vastus R4. Oletetaan, että kuormitusvastus on pienentynyt. Latausvirta minä n kasvaa, jännitehäviö vastuksen yli R4 myös lisääntynyt. Tämän seurauksena positiivinen potentiaali vahvistimen transistorin kannassa VT3 lisääntyy. Lähettäjäpotentiaali VT3, määräytyy stabilisaattorin vertailujännitelähteen mukaan VD1, Ei muutu. Keräimen virta VT3 ja jännitehäviö vastuksen yli R1 lisää, alentaen säätöelementin komposiittitransistorin kannan potentiaalia VT1, VT2. Komposiittitransistorin kantavirta pienenee. Jännitteen pudotus transistorin emitteri-kollektoriliitoksen yli VT1 kasvaa, mikä vähentää jännitettä kuormitusvastuksen yli R n. Tuloksena oleva virran lisäys kompensoidaan ja pidetään tietyllä tasolla tietyllä tarkkuudella. Vaihtuvan kuormitusvastuksen läpi kulkevan virran stabilointi tapahtuu muuttamalla automaattisesti tähän vastukseen kohdistettua jännitettä.

5.6. KORVAUSVAKAUTIN

AC JÄNNITE

Vaihtojännitteen stabiloimiseksi käytetään säätelyelementtinä ferromagneettisia laitteita, joiden resistanssi on vaihtovirta vaihtelee takaisinkytkentäpiirin tuottaman tasavirran mukaan.

Yksinkertaisin toiminnallinen kompensointijännitteen säätöpiiri esitetty kuvassa. 5.20. Muuttuva lähtöjännitteen poikkeama U vyh.per nimellisarvosta mitataan mittaelementillä IE ja verrataan vertailujännitteeseen. Vertailun tuloksena saatua epäsovitussignaalia vahvistaa DC-vahvistin UPT. Vahvistettu virta minä y tulee kantoraketin kyllästysreaktorin käyttöjärjestelmän ohjauskäämiin ja muuttaa kantoraketin magneettipiirin magnetointiastetta. Tämä muuttaa vastusta toimiva käämitys RO vaihtovirtaan ja siten jännitehäviöön sen yli, mikä kompensoi tehollisen tai amplitudin lähtöjännitteen poikkeamaa nimellisarvosta. UPT saa virtansa erillisestä VSV-tasasuuntaajasta.

Kyllästysreaktorilla varustetun vaihtojännitesäätimen edut:

korkea stabilointikerroin (useita satoja);

korkea hyötysuhde (0,9);

alhainen herkkyys tulojännitteen taajuuden muutoksille.

Virheet:

suuri paino ja mitat;

suuri vasteinertia: lähtöjännitteen poikkeama kompensoituu kymmenissä sadoissa millisekunneissa poikkeaman ilmestymisen jälkeen;

vaihtovirtalähtöjännitteen käyrän muodon voimakas vääristymä, jossa kolmas harmoninen vallitsee;

suuri ero tulo- ja lähtöjännitteen välillä.

Huippusuoritus Vaihtojännitteen stabiloinnin laatu voidaan saavuttaa käyttämällä muuntajia ja automuuntajia, joissa on jännitteen uudelleenjako ohjauselementtinä. Niissä teho on jaettu säädettävään ja säätelemättömään. Niissä stabiloituu vain sen tehovirran osan jännite, joka liittyy tulojännitteen U in muutokseen. Siksi tällaisen stabilisaattorin säätöelementti suoritetaan pienellä teholla, jonka määrää kuormitusvirta ja tulojännitteen muutos U syöttö

Jännitteenjakomuuntajassa (TrPN) on kolme erillistä magneettisydäntä a, b, Kanssa(Kuva 5.21). Kahdella magneettipiirillä ( a ja b) on ohjauskäämit W l a ja W 1 b, suunniteltu muuttamaan esijännityksen astetta niihin syötettävien vakiojännitteiden mukaan U y a ja U y b.

Päätehovirta siirretään kyllästymättömällä muuntajalla magneettipiirissä Kanssa. Magneettisydämismuuntajat a ja b suunniteltu vaihtamaan jännitettä. Ensiökäämit on kytketty sarjaan ja rinnan ensiökäämin kanssa. W 1 muuntaja magneettisydämessä Kanssa välittää päävirtavirran. Kaikki muuntajien toisiokäämit W 2 a, W 2 b ja W 2 c kytkettynä sarjaan. Lisäksi käämitys W 2a mukana vastapäätä käämiä W 2 c ja W 2 b.

Jännite tällaisen laitteen lähdössä on yhtä suuri kuin kaikista otettujen jännitteiden geometrinen summa toisiokäämit W 2 a, W 2 c:

U ulos = U 2a + W 2b + W 2c .

Kun lähtöjännite kasvaa U lähtö per käämin jännitteen nousu D U 2 a, D U 2 b, D U 2 c. Lähtöjännitteen poikkeaman D pienentämiseksi U sinun on lisättävä |D U 2 a| ja vähennys |D U 2 b|. Ja tätä varten magneettipiirin magnetointiaste a on vähennettävä, ja magneettinen piiri b- lisääntyä. Tämä tehdään käyttämällä ohjausjärjestelmää.

Sama säätöelementti voi olla automaattimuuntaja jännitteen uudelleenjaolla (ATrPN).

5.7. KORVAUSVAKAUKSET

MIKROPIIRÄLLÄ

Tällä hetkellä teollisuus tuottaa integroituja kompensoivia tasajännitteen stabilaattoreita jatkuvalla K142EN-sarjan kolmen ryhmän säädöllä:

1. K142EN1; K142EN2; K142EN2A; KN2EN2B ja K142ENZ; K142EN4 - säädettävällä lähtöjännitteellä 3 - 30 V.

2. K142EN5; K142EN5A; K142EN5B - kiinteällä lähtöjännitteellä 5 ja 6 V.

4. K142EN6 - kaksinapaisella säädettävällä lähtöjännitteellä 5 - 15 V.

Kompensointityyppisten integroitujen tasavirtajännitteen stabilaattoreiden edut jatkuvalla säädöllä:

korkea stabilointikerroin ( K st.n > 1000);

alhainen lähtöimpedanssi ( R ulos. min £ 10 - 4 Ohm);

työn hitaus;

korkea luotettavuus;

ei häiriöitä.

Virheet:

tarve käyttää pattereita, jotka lisäävät kokoa ja painoa;

alhainen hyötysuhde (0,4 ... 0,5).

Stabilisaattoreita K142EN1 ja K142EN2 käytetään useimmiten. Päätarkoituksensa lisäksi niitä käytetään aktiivisina tasoitussuodattimina, virran stabilaattoreina, kynnyslaitteina, suojalaitteina jne.

Kuvassa 5.22 näyttää kaavion integroidusta kompensointityyppisestä stabilisaattorista ja yhdestä tavoista kytkeä se päälle. Stabilisaattorin säätöelementti on valmistettu komposiittitransistorille VT4, VT3. Vertailujännitteen lähde on Zener-diodin parametrinen stabilisaattori VD1. Zener-diodin viitejännite VD1 tulee transistorin emitteriseuraajan tuloon VT5 ja vastukset R1, R2. Lämpökompensoivalla diodilla VD2 ja vastus R2 transistorin tuloon VT6 käytetään vakiojännitettä. Transistori VT6 kytketty emitteriseuraajan kaavion mukaisesti, jonka kuorma on vastus R3. Vastuksen jännite R3 vakio ja yhtä suuri kuin vastuksen yli oleva jännite R2. DC-vahvistin on valmistettu transistoreista VT7 ja VT2. Kenttätransistori VT2 on transistorin kollektorikuorma VT7. Transistori VT2 on suuri erovastus, mikä lisää DC-vahvistusta ja vähentää tulojännitteen muutosten vaikutusta lähtöön.

Piiriin sisältyy transistori, joka suojaa stabilaattoria oikosululta ja ylikuormitukselta. VT9. Stabilisaattorin sammuttaminen voidaan tehdä transistorin avulla VT8. Jotta stabilisaattori toimisi, sinun on kytkettävä takaisinkytkentäjakaja piiriin R8, R9, joka muodostaa vertailujännitelähteen kanssa ohjauspiirin. Lisäksi piiriin on kytkettävä suojapiirin vastukset. R5-R7 ja lähtökondensaattori FROM.

Kaava toimii seuraavasti. Kun tulojännite kasvaa, myös lähtöjännite kasvaa. U ulos. Lisääntynyt jännitys käsivarressa R9 U R 9 ja siten positiivinen potentiaali transistorin kannassa VT7 lisääntyy. Sen kanta- ja kollektorivirta kasvavat. Jännitteen pudotus transistorin kuorman yli kasvaa VT7, eli päällä VT2, mikä johtaa säätöelementin pohjan virtojen vähenemiseen VT3, VT4, jotka sulkeutuvat, ja transistorin kollektori-emitterijännite VT4 lisääntyy. Tämä johtaa lähtöjännitteen laskuun alkuperäiseen arvoonsa. Piirin lähtöjännitettä säätelee säädettävä vastus R8.

Stabilisaattorin suojaus oikosulkuja ja ylikuormituksia vastaan suoritetaan lukitsemalla komposiittiohjaustransistori. Normaalitilassa ja pienillä virran ylikuormituksilla vastuksen yli oleva jännite R7(virta-anturi) vähemmän jännitettä vastuksen yli R5. transistoripohjainen VT9- negatiivinen potentiaali sen emitteriin nähden. Transistori VT9 suljettu. Merkittävillä ylikuormituksilla ja oikosulku vastuksen jännite R7 lisääntyy. Ja heti kun jännite vastuksen yli R7 ylittää vastuksen ylittävän jännitteen R5, transistorin kantapotentiaali R9 muuttuu positiiviseksi sen emitterin suhteen. Transistori VT9 avautuu ja sen kanta- ja kollektorivirrat kasvavat. Keräimen virran nousu VT9 johtaa transistorien kantavirtojen vähenemiseen VT3, VT4. Ne sulkeutuvat, kuormituspiirin virta on rajoitettu.

Stabilisaattorin kaukosammutus suoritetaan kohdistamalla ulkoinen positiivinen signaali transistorin pohjaan VT8. Se avautuu, ja komposiitti säätelevä transistori VT3, VT4 on lukossa. Stabilisaattorin lähdön jännite laskee nollaan.

5.8. PULSSISTABILATTORIT

Jännitteen (virran) stabilaattori, jonka säätöelementti toimii jaksoittaisessa kytkentätilassa, on ns. pulssisäädettävä stabilointilaite tai vaihtovakain (avain).

Kytkentästabilisaattorit on jaettu:

säätöelementin päällekytkentätavan mukaan - sarja- ja rinnakkaiskäyttöön;

ohjausmenetelmän (säätö) mukaan - pulssinleveysmodulaatiolla varustetuille stabilaattoreille - pulssinleveys (PWM); pulssitaajuusmodulaatiolla - taajuuspulssi (PFM);

rele tai kaksiasentoinen.

Erottuva ominaisuus Stabilisaattorien vaihto on koko stabilisaattorin korkea hyötysuhde (0,9 asti). Tämä on seurausta säädetyn elementin pulssikäyttötilasta, jossa suurin osa stabilointipiirin elementteihin menetystä tehosta vapautuu. Kytkentästabilisaattoreiden säätöelementti on ajoittain sulkeutuva ja avautuva transistorikytkin. Kytkentätilassa transistori on suurimman osan ajasta kyllästymis- ja katkaisutilassa. Näissä tiloissa transistoreissa vapautuva teho on pieni, koska joko transistorin jännite tai virta on hyvin pieni. Ja aktiivinen kytkentätila on erittäin nopea. Siksi säätöelementin tehohäviö on pieni.

Toimintaperiaate vaihtosäädin DC-jännite on seuraava. DC-tulojännite U säätöelementin avulla syötetty tulo muunnetaan pulssiksi ja syötetään lähtöön, kuormaan, myös pulssien muodossa. Siksi tasaussuodatin tarvitaan tasaisen ulostulon saamiseksi kytkentäsäätimessä. Kun ohjauspulssien kesto muuttuu, lähtöjännitepulssien kesto muuttuu vastaavasti, ja tämän seurauksena myös jännitteen keskiarvo kuormituksella muuttuu. Jos nyt ohjauspiiriin syötetään signaali, joka on verrannollinen kuorman keskimääräisen jännitteen poikkeamaan määritellystä, lähtöjännite stabiloituu piirissä.

Kytkentäjännitteensäätimen lohkokaavio on esitetty kuvassa. 5.23. Stabilisaattori sisältää: säätöelementin RE, tasoitussuodatin SF ja ohjauspiirin, joka koostuu vertailupiiristä SS, vahvistin klo ja muuntaja P. Vertailupiiri ja vahvistin ovat samat kuin jatkuvan kompensoinnin stabilaattoreissa. Pulssigeneraattoreita käytetään muuntimena: multivibraattorit, liipaisimet.

5.9. STABILISATTORIT

KAKSIASENTOSÄÄNNÖLLÄ

On-off-säädöllä varustetuissa stabilaattoreissa sekä avaimen taajuus että sen suljetun tilan kesto muuttuvat. Tällöin ohjauselementti kytkeytyy suljetusta tilasta avoimeen tilaan ja päinvastoin, kun lähtöjännite saavuttaa ohjauselementin toimintaa ohjaavan servojärjestelmän aktivoitumis- tai vapautusrajan.

Kaaviokaavio kaksiasentoisen (rele) jännitteen kytkentäsäätimestä on esitetty kuvassa. 5.24. Se sisältää seuraavat elementit: komposiittitransistorin säätöelementti VT11, VT12, suodatin ( LC n, VD2), vertailupiiri ja tasavirtavahvistin ( R1, RP, R2, VD hän, R G, VT y), tunnelidiodi flip-flop VD tg, transistori VT4 ja vastus R8, välivahvistin ( VT3, R3, R4, R5). Säätötransistorin lukitus suoritetaan transistorin avulla VT2. Elementit R6, R zap, VD1, FROM zap tarjoaa luotettavan säätötransistorin lukituksen. Ketju R9, C1 lisää stabilisaattorin itsevärähtelyjen taajuutta.

Järjestelmän toimintaperiaate on seuraava. Stabilisaattorin tuloon syötetään vakiojännite U syöttö Oletetaan, että jännite stabilisaattorin lähdössä on laskenut arvoon, joka vastaa liipaisujännitettä VT4 ja VD tg. liipaisin laukeaa, transistori VT4 sulkeutuu ja sen kollektorivirta hyppää nollaan. virta vastuksen läpi R5 ei vuoda, sen pohjan positiivinen potentiaali on vähentynyt ja se sulkeutuu. virta läpi R3 ei vuotoa, pohjapotentiaali VT2 nousee ja VT2 sulkeutuu. transistorit VT12 ja VT11 avoin, lauhdutin FROM Zap ladataan vastuksen kautta R6, jännite suodattimen tulossa pisteissä MUTTA, B hyppää jännitteeseen U tulo, diodi VD2 sulkeutuu, kun sen katodin potentiaali muuttuu positiiviseksi. Virta säätötransistorin kautta VT11 ja induktori alkaa kasvaa, ja jännite stabilisaattorin lähdössä laskee, kunnes se laskee arvoon, joka on yhtä suuri kuin kuormitusvirta minä n, jonka jälkeen se alkaa kasvaa.

Kun lähtöjännite kasvaa, kantapotentiaali VT y muuttuu positiivisemmaksi ja sen kollektorivirta kasvaa. Kun lähtöjännite saavuttaa arvon U ulos + D U tg / a (jossa a on jakajan siirtokerroin), kollektorivirta VT y saavuttaa laukaisuvirran, laukaisu laukeaa, transistori VT4 avautuu, ja sen kollektorin virta kasvaa äkillisesti maksimiarvoon. transistorit VT3 ja VT2 avata. Kondensaattori FROM zap muodostaa yhteyden kautta VT2 transistorien kanta-emitteriosaan VT12, VT11 ja ne sulkeutuvat. Tässä vaiheessa kela puretaan diodin kautta VD2. Vaikka induktorivirta L enemmän kuormitusvirtaa, stabilisaattorin lähdön jännite kasvaa ja alkaa sitten laskea. Ja samaan aikaan positiivinen jännite vahvistustransistorin pohjassa pienenee. VT y ja sen kanta- ja kollektorivirrat pienenevät. Kun lähtöjännite laskee arvoon U ulos - D U tg /a, kollektorivirta VT y pienenee liipaisuvirran arvoon. Liipaisin laukeaa, transistorit VT4, VT3, VT2 sulje ja transistorit VT12 ja VT11 avata. Säätötransistorin kollektorivirta alkaa taas kasvaa VT11 ja siten kelan virta. Jatkossa prosessia toistetaan jatkuvasti. Tämän seurauksena lähtöjännitteen keskiarvo pysyy vakiona tietyllä tarkkuudella.

Releohjatun stabilisaattorin edut: piirin yksinkertaisuus ja suhteellisen suuri nopeus.

Haittapuoli: aaltoilu lähdössä.

5.10. PULSSISTABILATTORIT

PULSSILEVEYSSÄÄTÖ

Pulssistabilaattorin säätötransistorin toiminnan ohjaamismenetelmää, jossa ohjaussignaali, jolla on vakio toistojakso ja joka muuttuu lähtöjännitteen muutoksesta riippuen pulssin kestolla, viedään kantaan, kutsutaan pulssi- leveys. Laitetta, joka muuntaa jatkuvan signaalin eripituisiksi pulsseiksi, kutsutaan pulssinleveysmodulaattoriksi, ja tällaista stabilaattoria kutsutaan pulssinleveysmoduloiduksi stabilisaattoriksi. Pulssinleveyssignaalissa, jossa on jatkuva pulssin toistojakso T ja = vakiotäyttökertoimen muutokset K h = t n/ T n. On kaksi tapaa muuttaa pulssien kestoa, kun stabilisaattorin lähtöjännite poikkeaa - ensimmäinen ja toinen tyyppi.

Jos stabilisaattorin lähtöjännitteen poikkeama aiheuttaa muutoksen pulssigeneraattorin (PG) toimintatilassa, jonka ulostuloon muodostuu vaihtelevan kestoisia pulsseja, niin tätä pulssisignaalin generointimenetelmää kutsutaan ns. ensimmäisen tyyppinen pulssinleveysmodulaatio. Lohkokaavio kytkettävästä DC-jännitteensäätimestä, jossa on ensimmäisen tyyppinen PWM, on esitetty kuvassa 1. 5.25, a.

Jos jännite stabilisaattorin lähdössä U lähtöä verrataan lineaarisesti muuttuvaan jännitteeseen U pl ( t) joilla on jatkuva toistojakso T(Kuva 5.26) ja pulssien kesto suhteessa vakioarvoihin nt Määritetään näiden jännitteiden vertailuhetki, silloin tätä pulssisignaalin muodostamismenetelmää kutsutaan toisen tyyppiseksi pulssinleveysmodulaatioksi. Tällaisen stabilisaattorin lohkokaavio on esitetty kuvassa. 5.25, b.

Pulssisignaalin muodostamisprosessi toisen tyyppisessä pulssinleveysmodulaattorissa on esitetty kuviossa 1. 5.26. Tässä ylempi kuvaaja näyttää sahanhammaspulsseja lineaarisesti muuttuvalla etureunalla. U pl ( t). Samassa kaaviossa käyrä U ulos ( t) kuvaa muuttuvaa jännitettä stabilisaattorin lähdössä. Alempi kaavio näyttää pulsseja, joiden leveys (kesto) muuttuu stabilisaattorin lähtöjännitteen muutoksen myötä. Ylemmän ja alemman kaavion pulssien alku on sama, ja loppujen määräytyy lähtöjännitteen mukaan. Tuloksena saadaan pulsseja, joiden leveys on verrannollinen lähtöjännitteen poikkeamiin.

Kaavamainen kaavio PWM-stabilisaattorista on esitetty kuvassa. 5.27. Se eroaa hieman releen stabilointipiiristä (katso kuva 5.24). Vahvistimen tulo on sahanhammasjännite U ohjaus ja vakiopoikkeama vertailupiirin jakajasta R8, R9, R10. Kun vahvistustransistorin kannan jännite saavuttaa arvon, jossa kollektorivirta VT y on yhtä suuri kuin liipaisuvirta ( VD2) (t 1 kuvassa. 5.27, b), tunnelidiodiliipaisin ja VT4 työ. transistorit VT4, VT3 ja VT2 auki, a VT12 ja VT11 ovat kiinni. Suodattimen lähtöjännite (pistettä MUTTA, B) putoaa nollaan. Kun sahahampainen jännite transistorin pohjassa VT4 vähentää ( t 2 kuvassa. 5.27, b) arvoon, jossa vahvistustransistorin kollektorivirta tulee yhtä suureksi kuin liipaisimen vapautusvirta, liipaisin toimii, transistorit VT4, VT3 ja VT2 lähellä, a VT12 ja VT11 avata. Suodattimen lähdön jännite kasvaa äkillisesti ja tulee yhtä suureksi kuin tulojännite U syöttö Tulevaisuudessa liipaisin ja säätötransistori kytkeytyvät jatkuvasti ulkoisen vaihtosignaalin vaikutuksesta. Kun jännite kasvaa stabilisaattorin sisääntulossa, transistorien avoin tila VT12 ja VT11 vähenee. Siksi pulssin kesto suodattimen sisääntulossa lyhenee ja lähtöjännitteen keskiarvo palaa alkuperäiseen arvoonsa tietyllä tarkkuudella.

Kaavio kytkentäjännitestabilisaattorista, jossa säätöelementti on valmistettu komposiittitransistorille VT11, VT12, VT13 esitetty kuvassa. 5.28. Piirin alussa komposiittitransistori lukitaan ulkoisesta lähteestä tulevalla positiivisella jännitteellä E lisätä. Difftuloon VT4, VT5 kaksi jännitettä syötetään: osa jakajan lähtöjännitteestä R4, RP, R6 ja referenssijännite zener-diodista VD4. Niitä verrataan. Epäsovitussignaali vahvistetaan ja syötetään multivibraattoriin transistoreilla VT7, VT8. Lähtöjännitteen muutos U ulos aiheuttaa muutoksen multivibraattorin tuottamien pulssien kestossa ja niiden toimintajaksossa K=T/t n, missä t n on negatiivisten pulssien kesto. Multivibraattorin lähdöstä negatiivista pulssia vahvistetaan virrassa transistorin emitteriseuraajalla VT6 ja syötetään transistorin kantaan VT13, avaa piirin komposiittitransistorin multivibraattoripulssin ajaksi. Jännitteen pudotus transistorin yli muuttuu ja johtaa lähtöjännitteen palautumiseen aiempaan arvoonsa. Siksi sisään

tämä kaava automaattinen säätö lähtöjännite suoritetaan negatiivisen takaisinkytkennän vuoksi, kuten jatkuvissa stabilaattoreissa.

5.11. SURGE SUOJAAT

TYRISTORIT

Tyristoreissa jännitteen stabiloijat voidaan valmistaa paljon suuremmalla teholla (jopa 1000 V × A) korkealla hyötysuhteella - jopa 95%. Lisäksi tyristorit mahdollistavat tasasuuntauksen, säädön ja stabiloinnin toimintojen yhdistämisen sekä tasa- ja vaihtojännitteiden stabiloinnin.

Tyristorin tasajännitteen stabilisaattorin toimintakaavio on esitetty kuvassa. 5.29. Se sisältää tasasuuntaajan, jonka lähtöjännite on stabiloitava piirillä. Stabiloinnin periaate tässä järjestelmässä perustuu muutokseen

tyristorin kytkentäkulma a t. Stabilisaattorin lähtöjännitteen muutos vertailupiirin jälkeen syötetään vahvistimeen, jonka jälkeen se syötetään ohjauspiiriin, jossa muodostuu ohjauspulsseja. Niiden vaihe riippuu lähtöjännitteen poikkeamasta. Stabilisaattorin lähtöjännitteen kasvaessa U vx kasvaa. Tämä johtaa tyristorin toiminta-ajan lyhenemiseen ja siten muuntajan Tr läpi kulkevan virran pienenemiseen. Jännite muuntajan lähdössä laskee ja vähentää jännitettä stabilisaattorin lähdössä U edelliseen arvoon.

Kuvassa 5.30 näyttää kaavion stabiloidusta tyristorivirtalähteestä. Verkkojännite tasasuuntautuu diodeissa olevalla siltapiirillä VD2-VD5 ja tyristorit VS1, VS2. Tyristoreita ohjataan differentiaalisella magneettivahvistimella MU, johon jännite syötetään muuntajan kautta Tr2. jännitteen stabilointi primäärikäämitys suorittavat zener-diodit VD8 ja VD9. Tämä stabilointi varmistaa tyristorin virran amplitudin pysyvyyden verkkojännitteen muuttuessa. Ohjaa käämin syöttöä MU (W y) syötetään apusiltatasasuuntaajalla VD10-VD13. Ohjaussignaali tälle siltapiirille syötetään transistorivahvistimen toisen asteen lähdöstä VT3.

Piiri toimii seuraavasti. Lähtöjännitteen muutos vertailupiirin ja ohjaussignaalin vahvistuksen jälkeen syötetään käämiin W y differentiaalimagneettinen vahvistin. Vaihtuva virta ohjauskäämissä aiheuttaa muutoksen tyristorien kytkentäkulmassa a t, mikä johtaa lähtöjännitteen aikaisempaan arvoon.

TESTIKYSYMYKSIÄ

1 Mikä on jännitteen stabilointi ja virran stabilointi?

2 Selitä jännitteen ja virran stabilaattoreiden tarkoitus.

3 Mitä stabilaattoreita kutsutaan parametrisiksi?

4 Piirrä parametrinen kaavio jännitteensäätimestä kyllästetylle induktorille ja selitä sen toiminta.

5 Piirrä kaavio ferroresonoivasta AC-jännitteensäätimestä ja selitä, miten se toimii.

6 Mitä etuja feon?

7 Piirrä piizener-diodin virta-jännite-ominaisuus.

8 Selitä zener-diodin toimintaperiaate.

9 Mitkä ovat piizener-diodin parametrisen stabilisaattorin ominaisuudet.

10 Piirrä kaavio parametrisesta DC-stabilisaattorista kenttätransistorille ja selitä sen toiminta.

11 Mitä ovat DC-kompensointistabilisaattorit?