Buona giornata. Oggi il mio post parla di stabilizzatori di tensione. Che cos'è? Prima di tutto, qualsiasi circuito elettronico ha bisogno di una fonte di alimentazione per funzionare. Le fonti di alimentazione sono diverse: stabilizzate e non stabilizzate, corrente continua e corrente alternata, pulsata e lineare, risonante e quasi risonante. Una tale varietà è dovuta ai diversi circuiti da cui opereranno i circuiti elettronici. Di seguito è riportata una tabella di confronto dei circuiti di alimentazione.

Per la nutrizione circuiti elettronici, che non richiedono un'elevata stabilità della tensione di alimentazione CC o un'elevata potenza di uscita, si consiglia di utilizzare generatori di tensione lineare semplici, affidabili ed economici. La base di qualsiasi sorgente di tensione lineare è regolatore di tensione parametrico. La base di tali dispositivi è un elemento con una caratteristica corrente-tensione non lineare, in cui la tensione sugli elettrodi dipende poco dalla corrente che scorre attraverso l'elemento. Uno di questi elementi è diodo zener.

diodo zener rappresenta un gruppo speciale, la cui modalità di funzionamento è caratterizzata dal ramo inverso della caratteristica corrente-tensione nella regione di guasto. Consideriamo più in dettaglio la caratteristica corrente-tensione del diodo.

Il principio di funzionamento del diodo zener

Quando il diodo viene acceso in avanti (anodo - "+", catodo - "-"), inizia a passare liberamente la corrente alla tensione U quindi, e quando acceso nella direzione opposta (anodo - "-", catodo - "+"), solo attuale I arr, che ha un valore di diversi µA. Se aumenti tensione inversa U arr sul diodo fino a un certo valori U arr.max si verificherà un guasto elettrico del diodo e se la corrente è sufficientemente guidata, si verifica un guasto termico e il diodo si guasta. Il diodo può essere fatto funzionare nella regione di guasto elettrico limitando la corrente che passa attraverso il diodo (la tensione di rottura per diversi diodi è 50 - 200 V).

Il diodo zener è progettato in modo tale che la sua caratteristica di corrente-tensione nella regione di rottura sia altamente lineare e la tensione di rottura sia abbastanza costante. Pertanto, possiamo dire che la stabilizzazione della tensione da parte di un diodo zener viene eseguita durante il suo funzionamento. sul ramo posteriore caratteristiche di corrente-tensione, nella stessa area ramo dritto Un diodo zener si comporta in modo simile a un diodo ordinario. Il diodo zener è designato come segue

I parametri principali del diodo zener

Considera il principale parametri del diodo zener secondo la sua caratteristica volt-ampere.

Tensione di stabilizzazione U st determinato dalla tensione sul diodo zener durante il flusso corrente di stabilizzazione I st. Attualmente vengono prodotti diodi zener con una tensione di stabilizzazione da 0,7 a 200 V.

La corrente di stabilizzazione diretta massima consentita I st.max limitato dal valore massima potenza dissipata consentita P max, che a sua volta dipende dalla temperatura ambiente.

Corrente minima di stabilizzazione I st.minè determinato dal valore minimo della corrente attraverso il diodo zener, al quale l'operabilità del dispositivo è ancora completamente preservata. Tra i valori di I st.max e I st.min, la caratteristica volt-ampere del diodo zener è la più lineare e la tensione di stabilizzazione cambia leggermente.

Resistenza differenziale diodo Zener r ST- il valore determinato dal rapporto tra l'incremento della tensione di stabilizzazione sul dispositivo ΔU CT e il piccolo incremento della corrente di stabilizzazione che lo ha provocato Δi CT.

Un diodo zener collegato in avanti, come un diodo convenzionale, è caratterizzato dai valori permanente tensione continua U pr e corrente continua massima consentita I pr.max.

Stabilizzatore parametrico

Il circuito di base per l'accensione di un diodo zener, che è un circuito stabilizzatore parametrico Di seguito viene fornita una sorgente di tensione di riferimento in altri tipi di stabilizzatori.

Questo circuito è un partitore di tensione, costituito da resistenza di zavorra R1 e diodo zener VD, in parallelo al quale è collegata la resistenza di carico R N. Tale stabilizzatore di tensione assicura la stabilizzazione della tensione di uscita al variare della tensione di alimentazione U P e della corrente di carico I N.

Ritenere principio di funzionamento di questo schema. L'aumento della tensione all'ingresso dello stabilizzatore porta ad un aumento della corrente che passa attraverso il resistore R1 e il diodo zener VD. A causa della sua caratteristica corrente-tensione, la tensione sul diodo zener VD praticamente non cambierà e, di conseguenza, anche la tensione sulla resistenza di carico R n. Pertanto, quasi tutta la variazione di tensione verrà applicata al resistore R1. Pertanto, è abbastanza facile calcolare i parametri del circuito necessari.

Calcolo dello stabilizzatore parametrico.

I dati iniziali per il calcolo per il calcolo dello stabilizzatore di tensione parametrico più semplice sono:

tensione di ingresso U0;

tensione di uscita U1= U st - tensione di stabilizzazione;

corrente di uscita IH= TSI;

Ad esempio, prendi i seguenti dati: U0 = 12 V, U1 = 5 V, I H = 10 mA = 0,1 A.

1. In base alla tensione di stabilizzazione, selezioniamo un diodo zener del tipo BZX85C5V1RL (U st \u003d 5,1 V, resistenza differenziale r st \u003d 10 Ohm).

2. Determinare la resistenza di zavorra R1 richiesta:

3. Determinare il coefficiente di stabilizzazione:

4. Determinare l'efficienza

Aumentare la potenza dello stabilizzatore parametrico

La massima potenza di uscita del più semplice regolatore di tensione parametrico dipende dai valori di I st.max e P max del diodo zener. La potenza di uno stabilizzatore parametrico può essere aumentata se si utilizza un transistor come componente di controllo, che fungerà da amplificatore CC.

Stabilizzatore parallelo

Schema di PSN con collegamento in parallelo di un transistor

Il circuito è un inseguitore di emettitore, la resistenza di carico R H è collegata in parallelo al transistor VT. La resistenza di zavorra R1 può essere inclusa sia nel circuito del collettore che in quello dell'emettitore del transistor. La tensione di carico è

Lo schema funziona come segue. Con un aumento della corrente attraverso il resistore R H e, di conseguenza, la tensione (U1 \u003d U CT) all'uscita dello stabilizzatore, la tensione dell'emettitore di base (U EB) e la corrente del collettore I K aumentano, poiché il transistor funziona in la regione di amplificazione. Un aumento della corrente del collettore porta ad un aumento della caduta di tensione attraverso il resistore di zavorra R1, che compensa l'aumento della tensione all'uscita dello stabilizzatore (U1 = U CT). Poiché la corrente I ST del diodo zener è contemporaneamente la corrente di base del transistor, è ovvio che la corrente di carico in questo circuito può essere h 21e volte maggiore di lo schema più semplice stabilizzatore parametrico. Il resistore R2 aumenta la corrente attraverso il diodo zener, garantendone il funzionamento stabile al valore massimo del coefficiente h21e, alla tensione di alimentazione minima U0 e alla corrente di carico massima I H.

Il coefficiente di stabilizzazione sarà uguale a

dove R VT è l'impedenza di ingresso del follower dell'emettitore

dove Re e R b sono l'emettitore e le resistenze di base del transistor.

La resistenza Re dipende in modo significativo dalla corrente dell'emettitore. Al diminuire della corrente di emettitore, la resistenza Re aumenta rapidamente e questo porta ad un aumento di R VT , che peggiora le proprietà stabilizzanti. La riduzione del valore di Re può essere ottenuta attraverso l'uso di potenti transistor o transistor composti.

Stabilizzatore di serie

Stabilizzatore di tensione parametrico, il cui circuito è presentato di seguito, è un inseguitore di emettitore su un transistor VT con una resistenza di carico collegata in serie R H . La sorgente della tensione di riferimento in questo circuito è il diodo zener VD.

Schema del PSN con una connessione seriale del transistor

Tensione di uscita dello stabilizzatore:

Lo schema funziona come segue. Con un aumento della corrente attraverso il resistore R H e, di conseguenza, la tensione (U1 \u003d U ST), all'uscita dello stabilizzatore, la tensione di apertura UEB del transistor diminuisce e la sua corrente di base diminuisce. Ciò porta ad un aumento della tensione sulla giunzione collettore-emettitore, per cui la tensione di uscita praticamente non cambia. Il valore ottimale della corrente del diodo zener di riferimento VD è determinato dalla resistenza del resistore R2 incluso nel circuito di alimentazione U0. A un valore costante della tensione di ingresso U0, la corrente di base del transistor I B e la corrente di stabilizzazione sono interconnesse dalla relazione I B + I ST = cost.

Fattore di stabilizzazione del circuito

dove R k è la resistenza del collettore del transistor bipolare.

Solitamente k ST ≈ 15…20.

Coefficiente di stabilizzazione dello stabilizzatore parametrico la tensione può essere aumentata in modo significativo introducendo una sorgente ausiliaria separata con U'0 > U1 nel suo circuito e utilizzando un transistor composito.

Circuito PSN con un transistor composito e un diodo zener alimentato da una sorgente di tensione separata

La teoria è buona, ma la teoria senza la pratica sta solo scuotendo l'aria.

TENSIONE E CORRENTE

5.1. INFORMAZIONE GENERALE

Per operazione normale dispositivi di comunicazione, è necessario che la tensione di alimentazione o la corrente consumata da questi dispositivi sia costante. E la tensione o la corrente all'uscita di raddrizzatori, convertitori tensione costante o le batterie cambiano nel tempo su un ampio intervallo sotto l'influenza di fattori destabilizzanti: fluttuazioni della tensione di alimentazione e variazioni del carico all'uscita del raddrizzatore, nonché variazioni della temperatura ambiente, diminuzione della tensione delle batterie durante la loro dimissione, ecc.

La tensione delle reti CA industriali che alimentano i raddrizzatori, secondo GOST 5237-69, può variare entro -15 ... + 5% valore nominale. E per il normale funzionamento dei dispositivi di comunicazione, la variazione di tensione o corrente dell'alimentatore non deve superare il 5 ... 0,1% del suo valore nominale.

Gli stabilizzatori sono usati per ridurre l'influenza dei fattori destabilizzanti. Stabilizzatore di tensione o corrente Un dispositivo è chiamato un dispositivo che mantiene automaticamente una tensione o una corrente costante sul carico con un determinato grado di precisione quando cambiano i fattori destabilizzanti.

L'impatto dei fattori destabilizzanti può verificarsi nel tempo sia lentamente che molto rapidamente - bruscamente. Pertanto, gli stabilizzatori dovrebbero agire automaticamente.

A seconda del tipo di tensione o corrente stabilizzata, gli stabilizzatori sono suddivisi in stabilizzatori e stabilizzatori di tensione continua (corrente). Tensione AC(attuale). Secondo il metodo di stabilizzazione, sono divisi in parametrici, compensativi e impulsivi.

Attualmente, vengono spesso utilizzati stabilizzatori di tensione (corrente) di compensazione su dispositivi a semiconduttore, che, a loro volta, sono suddivisi in base alle caratteristiche riportate di seguito.

A seconda della modalità di accensione dell'elemento di regolazione e del carico: con collegamento in serie e in parallelo. A seconda della modalità di funzionamento dell'elemento di regolazione: con regolazione continua e pulsata.

La qualità dello stabilizzatore è caratterizzata da coefficienti di stabilizzazione, che mostrano quante volte la variazione relativa della tensione di uscita (corrente) è inferiore alla variazione relativa della tensione di ingresso:

In io nom = cost.

,

D u in = u ingresso max-u ingresso min,

D u fuori = u fuori. max-u fuori. min,

D io in = io ingresso max-io ingresso min,

D io fuori = io fuori. max-io fuori. min.

Un parametro importante dello stabilizzatore è il coefficiente di temperatura per la tensione TKN, o g n, che mostra la variazione della tensione di uscita con una variazione della temperatura ambiente a tensione di ingresso costante (U in = cost) e corrente di carico (I n = cost).

L'indicatore energetico della qualità dello stabilizzatore è l'efficienza (h), pari al rapporto tra la potenza attiva data dallo stabilizzatore al carico, e la potenza attiva consumata dallo stabilizzatore dalla rete: h = P out / P in.

Resistenza interna dello stabilizzatore r io, è uguale al rapporto dell'incremento della tensione di uscita D u per caricare l'incremento di corrente D io n a tensione di ingresso costante u in = cost, r io= d u fuori /D io n.

negli stabilizzatori di tensione resistenza interna può raggiungere i millesimi di ohm.

5.2. STABILIZZATORI PARAMETRICI

parametrico Viene chiamato un tale stabilizzatore, in cui la stabilizzazione della tensione (corrente) viene eseguita utilizzando le proprietà degli elementi non lineari inclusi nella sua composizione. Negli stabilizzatori parametrici, il fattore destabilizzante (variazione della tensione di ingresso o della corrente di carico) influisce direttamente sull'elemento non lineare e la variazione della tensione (o corrente) di uscita rispetto al valore impostato è determinata solo dal grado di non linearità di le caratteristiche corrente-tensione dell'elemento non lineare.

Stabilizzatore di tensione AC parametrico su induttore a nucleo saturo. La stabilizzazione parametrica della tensione alternata viene eseguita utilizzando elementi che hanno una caratteristica corrente-tensione non lineare per la corrente alternata. Tale caratteristica (Fig. 5.1) ha un'induttanza che opera nella modalità di saturazione del circuito magnetico. La sezione di lavoro della caratteristica dell'acceleratore è una sezione non lineare ab corrispondente allo stato saturo del filo magnetico.

Nel circuito stabilizzatore, un'induttanza satura L2 commutato in parallelo con il carico Z n (Fig. 5.2). Uno strozzatore viene utilizzato come resistenza di zavorra l 1, operante nel modo di saturazione del circuito magnetico ed avente caratteristica corrente-tensione lineare.

Il principio di funzionamento del regime è il seguente. Con un aumento della tensione CA all'ingresso dello stabilizzatore u La tensione di uscita out.ac aumenterà u Uscita AC sul carico e induttanza di linea di zavorra l 1. La corrente attraverso l'induttore saturo aumenterà bruscamente. Ma allo stesso tempo, la caduta di tensione attraverso l'acceleratore l 1 alzare mentre si è azionati l'acceleratore l 2 e caricare Z n aumenterà leggermente. Con una diminuzione della tensione di ingresso, i processi di stabilizzazione si verificano in modo simile.

Vantaggi di un tale stabilizzatore:

semplicità del dispositivo;

ampio intervallo di tensione di esercizio

Screpolatura:

bassa efficienza (0,4 ... 0,6), poiché gli stabilizzatori funzionano a correnti elevate;

basso fattore di potenza - 0,6;

basso fattore di stabilizzazione dovuto all'elevata resistenza dinamica R d ( Per st<10);

distorsione della forma della curva di tensione CA sul carico;

grande peso e dimensioni.

5.3. STABILIZZATORE FERRORESONALE

TENSIONE CA

In un regolatore ferrorisonante in parallelo con un'induttanza satura l 2 accendere il condensatore DA(Fig. 5.3). Frequenza di risonanza del loop l 2C vicino alla frequenza della tensione variabile stabilizzata, ma non uguale ad essa.

Il principio di funzionamento di un regolatore di tensione CA ferrorisonante può essere spiegato utilizzando le caratteristiche corrente-tensione dell'induttore l 2 e condensatore DA mostrato in fig. 5.4. Per addizione geometrica delle sollecitazioni u L2 e UC otteniamo la curva di tensione sul circuito l 2C. Con una bassa tensione di ingresso, l'induttore è insaturo, la sua induttanza è grande e la corrente risultante ha un carattere capacitivo (0 in in fig. 5.4). Alla risonanza delle correnti nel circuito l 2C(punto in) corrente risultante attraverso l'anello l 2C sarà uguale a zero. Con un ulteriore aumento della tensione di ingresso, la corrente attraverso il circuito ha carattere induttivo (sezione wb). In questa sezione delle caratteristiche, con un forte aumento della corrente, la tensione sul circuito e, di conseguenza, sul carico, cambia leggermente.

Per migliorare gli indicatori di qualità dello stabilizzatore, il circuito dello stabilizzatore ferrorisonante è integrato con un altro avvolgimento dell'induttore. Si trova sul circuito magnetico di un'induttanza insatura L1(Fig. 5.5). Avvolgimento di compensazione l per accendersi in modo che la caduta di tensione ai suoi capi sia diretta in modo opposto alla tensione sul circuito UL 2C. In questo caso, la tensione risultante in uscita sarà la somma delle tensioni sul circuito e dell'avvolgimento di compensazione u tu x.lane = L L 2 C+u k. Pertanto, la variazione della tensione di uscita D u tu x.lane =D UL 2 C+D u k sarà minore di quello preso solo dal contorno L2C. Acceleratore L2 collegato come un autotrasformatore step-up per ridurre la capacità del condensatore DA e ottenendo più tensione all'uscita dello stabilizzatore.

Vantaggi degli stabilizzanti ferrorisonanti:

alta efficienza (0,85…0,9) e fattore di potenza (fino a 0,9);

fattore di stabilizzazione ad alta tensione (fino a 40);

ampia gamma di potenza;

lunga durata;

semplicità del dispositivo e affidabilità del lavoro;

resistenza alle sollecitazioni meccaniche.

Screpolatura:

una variazione significativa della tensione di uscita da una variazione della tensione di ingresso a causa della dipendenza delle reattanze dalla frequenza;

la presenza di interferenze elettromagnetiche (grandi campi vaganti di induttanze);

grandi dimensioni e peso;

distorsione della forma della tensione stabilizzata sul carico.

5.4. REGOLATORI DI TENSIONE CC

Negli stabilizzatori di tensione CC parametrici, i resistori vengono utilizzati come elementi lineari e i diodi zener a semiconduttore (silicio) e gli stabitori a semiconduttore vengono utilizzati come elementi non lineari.

diodo zener al silicioè un diodo planare. La sua caratteristica corrente-tensione è mostrata in fig. 5.6, un. La parte operativa della caratteristica è il ramo inverso nella regione

guasto, dove un leggero aumento della tensione provoca un aumento significativo della corrente attraverso il diodo zener. Tuttavia, la rottura elettrica della giunzione non danneggia il diodo zener. Pertanto, se il diodo zener viene acceso nella direzione opposta, con cambiamenti significativi nella corrente che lo attraversa (da io st min fino a I st max) la tensione ai suoi capi rimane pressoché costante. Se la tensione inversa sul diodo zener supera quella consentita, la potenza rilasciata nel diodo zener supera quella consentita. Di conseguenza, in questo caso, il guasto elettrico si trasforma in termico e quindi la giunzione p-n viene distrutta in modo irreversibile.

Stabistoreè un dispositivo a semiconduttore, la tensione su cui nella direzione in avanti cambia leggermente con cambiamenti significativi nella corrente che lo attraversa. Lo stabistor è incluso nel circuito di stabilizzazione nella direzione in avanti.

Un diagramma schematico di uno stabilizzatore di tensione parametrico su un diodo zener VD è mostrato in fig. 5.7. Resistenza del resistore di zavorra R b è selezionato in modo che la caduta di tensione ai suoi capi sia (0,5 ... 3) u n.

Con un aumento della tensione all'ingresso dello stabilizzatore u tensione di ingresso alla sua uscita u fuori, cioè sotto carico R n tende ad aumentare. Ma un piccolo aumento della tensione D u st su un diodo zener VD provoca un forte aumento di corrente attraverso di essa. Ciò aumenta la caduta di tensione attraverso il resistore di zavorra. R b, e la tensione al carico R n cambia leggermente. Incremento di tensione all'ingresso dello stabilizzatore D u l'ingresso è distribuito tra la variazione di tensione sul resistore di zavorra D U R b nel diodo zener D u st: D u in -D U R b+d u Arte. Poiché la resistenza del resistore di zavorra R b molto più della resistenza del diodo zener R d ( R b >> R e), quindi quasi l'intera variazione della tensione di ingresso viene assegnata alla resistenza del diodo zener R e la tensione sul carico rimane stabile.

L'efficienza di un tale diodo zener non supera il 30% e il coefficiente di stabilizzazione Per st =50. Per ottenere un maggiore coefficiente di stabilizzazione, viene utilizzata una connessione a cascata di diodi zener, ma allo stesso tempo l'efficienza dello stabilizzatore diminuisce drasticamente. Per ottenere una tensione maggiore di quella consentita dai parametri di un diodo zener, sono collegati in serie (Fig. 5.8, b).

Con un aumento della temperatura ambiente per i diodi zener al silicio, la caduta di tensione inversa aumenta e la caduta di tensione diretta diminuisce. Pertanto, i diodi zener al silicio collegati nella direzione inversa hanno un coefficiente di temperatura di tensione TKV positivo e gli stessi diodi zener collegati nella direzione in avanti hanno un TKV negativo. Per la compensazione termica, un diodo con un TKN negativo è collegato in serie con il diodo zener, o un diodo zener in avanti, che ha un TKN negativo (Fig. 5.8). Per compensare completamente il TKV positivo di un diodo zener, è necessario accendere diversi diodi zener nella direzione in avanti, che hanno un TKN negativo.

Gli stabilizzatori di tensione CC parametrici su diodi zener al silicio presentano i seguenti svantaggi:

piccola potenza consentita nel carico (0,5 ... 3 W),

basso coefficiente di stabilizzazione (fino a 30);

alta impedenza di uscita dello stabilizzatore (6 ... 20 ohm);

dipendenza dei parametri del diodo zener dalla temperatura;

bassa efficienza (fino al 30%).

A causa di queste carenze, gli stabilizzatori parametrici basati su diodi zener al silicio vengono utilizzati per stabilizzare la tensione di alimentazione dei nodi delle apparecchiature di comunicazione ausiliarie, dove non sono richiesti indicatori di alta qualità.

Vantaggi: semplicità dello schema, dimensioni e peso ridotti.

Gli stabilizzatori parametrici basati su diodi zener al silicio sono ampiamente utilizzati nella compensazione degli stabilizzatori di tensione come sorgenti di tensione di riferimento.

In uno stabilizzatore parametrico a due stadi, il cui circuito è mostrato in fig. 5.8, b, uno stadio di uscita costituito da un diodo zener VD 1 e resistenza di spegnimento R b2, alimentato da uno stabilizzatore preliminare realizzato su diodi zener VD 2, VD 3 e resistenza R b1. Il coefficiente di stabilizzazione di un tale circuito è uguale al prodotto dei coefficienti di stabilizzazione dei singoli stadi.

Stabilizzatori DC parametrici viene effettuato su elementi non lineari, la cui corrente dipende poco dalla tensione ad essi applicata. Come tale elemento, viene utilizzato un transistor ad effetto di campo o un MOSFET di tipo impoverito. Dalle caratteristiche di questi transistor, mostrate in fig. 5.9, si può vedere che a una tensione gate-source costante, la corrente di drain varia leggermente al variare della tensione drain-source.

Sulla fig. 5.10 mostra un diagramma di uno stabilizzatore DC parametrico su un transistor ad effetto di campo con una partecipazione gate-source in cortocircuito. Transistor in serie con resistenza di carico R n.

Lo svantaggio di questo circuito è l'impossibilità di impostare con precisione il valore della corrente stabilizzata a causa della diffusione dei parametri dei transistor ad effetto di campo. Ma includendo un resistore di polarizzazione automatico nel circuito sorgente (Fig. 5.11), puoi costruire uno stabilizzatore di corrente regolabile.

Gli stabilizzatori di corrente vengono utilizzati negli stabilizzatori di tensione CC parametrici per stabilizzare la corrente di ingresso. È incluso al posto della resistenza di spegnimento (Fig. 5.12), che aumenta il coefficiente di stabilizzazione. Quando la tensione di ingresso cambia, la corrente di ingresso, la corrente dello stabilizzatore e, di conseguenza, la tensione di uscita cambiano leggermente. L'utilizzo di un regolatore di corrente a transistor al posto di un resistore di spegnimento consente di aumentare l'efficienza di un regolatore di tensione parametrico, poiché opera a valori di tensione di ingresso inferiori.

5.5. STABILIZZATORI DI COMPENSAZIONE

TENSIONE CC CON REGOLAZIONE CONTINUA

Stabilizzatori di tensione di compensazione con regolazione continua sono sistemi di controllo a circuito chiuso o sistemi di controllo della deviazione. Vengono eseguiti secondo gli schemi a blocchi riportati in Fig. 5.13.

La tensione di uscita viene misurata dall'elemento di misura e confrontata con la tensione di riferimento nel circuito di confronto (CC). Quando la tensione di uscita si discosta dal valore impostato, all'uscita dell'SS viene generato un segnale di errore, che viene amplificato dall'amplificatore (U) e alimentato all'elemento di controllo (RE). Sotto l'influenza del segnale di disadattamento, la resistenza interna del RE cambia e, di conseguenza, la caduta di tensione su di esso. La modifica della tensione su RE compensa la deviazione della tensione di uscita u fuori dal valore impostato con un certo grado di precisione. Pertanto, al termine del processo di stabilizzazione, la tensione di uscita sarà stabilizzata:

u fuori = u in + u R e \u003d cost.

Schema di uno stabilizzatore di tensione DC di compensazione con collegamento seriale di RE e carico R n è mostrato in fig. 5.14. Le funzioni del CC sono svolte da un ponte costituito da resistori R2, R3, R4 e diodo zener VD1. Funzione amplificatore - transistor VT2, Funzione RE - transistor VT1. La tensione di riferimento è la tensione di stabilizzazione del diodo zener VD1, che insieme alla resistenza R2 forma uno stabilizzatore parametrico a tensione costante. È alimentato dalla tensione di uscita dello stabilizzatore, che viene applicata alla diagonale del ponte ( ab). La sezione emettitore-base del transistor è collegata all'altra diagonale del ponte VT2(ingresso amplificatore). Resistore R1è il carico nel circuito del collettore dell'amplificatore VT2.

Stabilizzazione della tensione u l'uscita sul carico avviene come segue. Supponiamo che la tensione all'ingresso dello stabilizzatore u vx diminuito. Tensione di uscita u prima diminuirà anche l'uscita dello stabilizzatore. Di conseguenza, la caduta di tensione attraverso il resistore diminuirà. R4 prossimo divisore R3, R4. È una caduta di tensione U2 rispetto alla tensione di riferimento del diodo zener VD1 e va alla base del transistor VT2. Potenziale emettitore VT2 rimane invariato, in quanto determinato dalla tensione di riferimento U op. Pertanto, il potenziale positivo della base VT2 diminuirà, il che provocherà una diminuzione della corrente del collettore VT2, con conseguente diminuzione della caduta di tensione attraverso il resistore R1 e il potenziale di base del transistor VT1 per quanto riguarda il collezionista. Differenza potenziale tra base ed emettitore VT1è diventato di più. Di conseguenza, la resistenza della sezione emettitore-collettore del transistor di regolazione diminuirà VT1 e la caduta di tensione ai capi di esso e la tensione ai capi del carico R si riprenderà approssimativamente al valore nominale.

Il circuito dello stabilizzatore di compensazione con la connessione seriale del transistor di regolazione e del carico ha un elevato coefficiente di stabilizzazione Per tensione st.n e bassa resistenza di uscita solo a bassa corrente di carico (non superiore a 10 mA). Il motivo della bassa stabilizzazione in questo circuito è quello nel transistor di regolazione VT1 al variare della tensione di ingresso, cambia anche la corrente di base io b.r., che porta ad una diminuzione della qualità della stabilizzazione.

Per aumentare il fattore di stabilizzazione della tensione Per st.n è necessario che la corrente del collettore io ku VT2 era molto più della corrente di base io b2 ( io c.u. >> 10 io b.r.).

Quando questa condizione è soddisfatta, la tensione cade attraverso il resistore R1 determinato principalmente dalla corrente di collettore dell'amplificatore VT2 I c.u. e la variazione della corrente di base io b.r. ora dipenderà dalla caduta di tensione attraverso il resistore R1. Soddisfazione delle condizioni io c.u. >> 10 io b.r si ottiene utilizzando un transistor di controllo composito e alimentando l'amplificatore da una fonte di alimentazione stabilizzata separata.

Un diagramma schematico dell'alimentazione dell'amplificatore da una sorgente stabilizzata separata è mostrato in fig. 5.15. Ecco la potenza dell'amplificatore VT3 effettuata dalla somma delle tensioni stabilizzate u fuori + u VD2. Voltaggio u VD2, stabilizzato da uno stabilizzatore parametrico acceso VD2 e resistenza di zavorra R3, ottenuto da una fonte separata u in 2.

Nello stabilizzatore di tensione CC di compensazione è possibile regolare la tensione di uscita u fuori. Questo viene fatto modificando la resistenza del resistore variabile R4. Modificando la tensione alla base del transistor di amplificazione, è possibile modificare la sua corrente di collettore io c.u., e quindi la caduta di tensione da questa corrente attraverso il resistore R1, per cui cambia la resistenza della giunzione emettitore-collettore del transistore di regolazione. Di conseguenza, la tensione stabilizzata cambierà u fuori entro certi limiti.

Per stabilizzare i parametri dell'amplificatore al variare della temperatura ambiente, nei circuiti degli stabilizzatori di compensazione viene utilizzato un amplificatore CC differenziale.

Un diagramma schematico di un tale amplificatore accoppiato all'emettitore è mostrato in fig. 5.16. L'amplificatore è collegato alla tensione di uscita dello stabilizzatore u vyh.st. Per un ingresso u input2 parte della tensione viene fornita dall'uscita dello stabilizzatore attraverso il divisore di tracciamento R5, R6. All'altro ingresso dell'amplificatore u input1 la tensione di riferimento è fornita dal diodo zener VD e resistenza R1.

Una variazione della temperatura ambiente provoca una variazione delle correnti di collettore dei transistor VT1 e VT2. E poiché questi transistor sono collegati da un resistore comune nel circuito dell'emettitore R3, un aumento della corrente di collettore di uno dei transistor provoca una diminuzione

collettore di corrente dell'altro. Di conseguenza, la corrente attraverso il resistore R3 e la tensione di uscita dell'amplificatore u le uscite cambiano leggermente. In un amplificatore differenziale CC, la deriva termica della tensione di base dell'emettitore dei transistor è compensata VT1 e VT2.

Il diagramma schematico di un regolatore di tensione a semiconduttore con un transistor collegato in parallelo è mostrato in fig. 5.17. È costituito da un transistor di regolazione VT1, resistenza di zavorra Rb, elemento di amplificazione su un transistor VT2 e resistenza R3, sorgente di tensione di riferimento (ION) VD1 e R b1, partitore di tensione R1, RP, R2, fonte aggiuntiva u 0 e R b2, VD2 per alimentare l'elemento di amplificazione del circuito e la capacità di uscita DA.

La stabilizzazione della tensione viene eseguita come segue. All'aumentare della tensione di ingresso, la tensione di uscita inizia ad aumentare. u fuori. Anche la caduta di tensione attraverso il resistore aumenterà. R2 U fuori2. Il potenziale di base diventerà più negativo rispetto all'emettitore. Amplificazione della corrente di collettore del transistor VT2 crescerà. Ciò causerà un aumento della caduta di tensione attraverso il resistore. R3. Di conseguenza, aumenterà il potenziale negativo alla base del transistor di regolazione. VT1, che aumenterà la corrente del collettore io k1 e causerà crescita corrente totale schema io 1 = io k1 + io n. E di conseguenza, la caduta di tensione attraverso il resistore di zavorra aumenterà R b, che causerà una diminuzione della tensione all'uscita dello stabilizzatore al suo valore originale. La tensione di uscita viene regolata resistenza variabile RP.

I principali vantaggi degli stabilizzatori con collegamento in parallelo di RE rispetto agli stabilizzatori con collegamento in serie di RE: corrente di ingresso costante con variazioni della resistenza di carico (a tensione di ingresso costante) e insensibilità ai cortocircuiti in uscita.

Svantaggio: bassa efficienza.

Lo schema strutturale dello stabilizzatore di compensazione DC con collegamento seriale di RE è mostrato in fig. 5.18. La tensione sull'elemento di misura IE dipende linearmente dalla variazione della corrente di carico io n. Il principio di funzionamento del regime è il seguente. Quando la resistenza al carico cambia R n corrente di carico inizia a cambiare io n cosa provoca il cambiamento; caduta di tensione attraverso l'IE. La tensione sull'IE viene confrontata con la tensione di riferimento e la loro differenza viene alimentata all'ingresso dell'amplificatore DC UPT, amplificata e agisce sull'elemento di controllo dell'RE.

La resistenza dell'elemento di regolazione cambia in modo da compensare la deviazione della corrente di carico io n dal valore nominale.

Il diagramma schematico dello stabilizzatore di corrente di compensazione è mostrato in fig. 5.19. Qui la funzione dell'elemento di misura è svolta dal resistore R4. Si supponga che la resistenza del carico sia diminuita. Carica corrente io n aumentato, la caduta di tensione attraverso il resistore R4 anche aumentato. Di conseguenza, il potenziale positivo alla base del transistor di amplificazione VT3 aumenta. Potenziale emettitore VT3, determinato dalla sorgente di tensione di riferimento sullo stabilizzatore VD1, Non cambierà. Corrente del collettore VT3 e la caduta di tensione attraverso il resistore R1 aumentare, abbassando il potenziale della base del transistor composito dell'elemento di regolazione VT1, VT2. La corrente di base del transistor composito diminuisce. Caduta di tensione attraverso la giunzione emettitore-collettore del transistor VT1 aumenta, diminuendo la tensione ai capi della resistenza di carico R n. L'aumento di corrente risultante viene compensato e mantenuto ad un determinato livello con un certo grado di precisione. La stabilizzazione della corrente che scorre attraverso la resistenza di carico variabile viene effettuata modificando automaticamente la tensione applicata a questa resistenza.

5.6. STABILIZZATORE DI COMPENSAZIONE

TENSIONE CA

Per stabilizzare la tensione alternata, i dispositivi ferromagnetici vengono utilizzati come elemento di regolazione, la cui resistenza è corrente alternata varia a seconda della corrente continua generata dal circuito di retroazione.

Il funzionale più semplice circuito regolatore di tensione di compensazione mostrato in fig. 5.20. Deviazione della tensione di uscita variabile u vyh.per dal valore nominale viene misurato dall'elemento di misura IE e confrontato con la tensione di riferimento. Il segnale di mismatch ottenuto a seguito del confronto viene amplificato dall'amplificatore DC UPT. Corrente amplificata io y entra nell'avvolgimento di controllo dell'OS del reattore di saturazione del veicolo di lancio e cambia il grado di magnetizzazione del circuito magnetico del veicolo di lancio. Questo cambia la resistenza avvolgimento funzionante RO alla corrente alternata e, di conseguenza, la caduta di tensione ai suoi capi, che compensa la deviazione della tensione di uscita effettiva o di ampiezza dal valore nominale. L'UPT è alimentato da un raddrizzatore VSV separato.

Vantaggi di un regolatore di tensione AC con reattanza di saturazione:

alto coefficiente di stabilizzazione (diverse centinaia);

alta efficienza (0,9);

bassa sensibilità alle variazioni della frequenza della tensione di ingresso.

Screpolatura:

grande peso e dimensioni;

grande inerzia di risposta: la deviazione della tensione di uscita viene compensata in decine di centinaia di millisecondi dopo la comparsa della deviazione;

forte distorsione della forma della curva della tensione alternata di uscita, in cui prevale la terza armonica;

grande differenza tra tensione di ingresso e di uscita.

Massime prestazioni La qualità della stabilizzazione della tensione alternata può essere ottenuta utilizzando trasformatori e autotrasformatori con ridistribuzione della tensione come elemento di controllo. In essi, la potenza è divisa in regolabile e non regolata. In essi è stabilizzata la tensione solo di quella parte del flusso di potenza, che è associata a una variazione della tensione di ingresso U in. Pertanto, l'elemento di regolazione di tale stabilizzatore viene eseguito a bassa potenza, determinata dalla corrente di carico e dalla variazione della tensione di ingresso u ingresso

Il trasformatore di condivisione della tensione (TrPN) ha tre nuclei magnetici separati un, b, Insieme a(Fig. 5.21). Su due circuiti magnetici ( un e b) ci sono avvolgimenti di controllo w l un e w 1 b, progettati per variare il grado di magnetizzazione in funzione delle tensioni costanti ad essi fornite u y un e u y b.

Il flusso di alimentazione principale è trasmesso da un trasformatore non saturabile su un circuito magnetico Insieme a. Trasformatori a nucleo magnetico un e b progettato per cambiare la tensione. Gli avvolgimenti primari sono collegati in serie e collegati in parallelo con l'avvolgimento primario. w 1 trasformatore sul nucleo magnetico Insieme a trasmettere il flusso di alimentazione principale. Tutti gli avvolgimenti secondari dei trasformatori w 2 un, w 2 b e w 2 c interconnessi in serie. Inoltre, l'avvolgimento w 2un incluso di fronte agli avvolgimenti w 2 c e w 2 b.

La tensione all'uscita di un tale dispositivo è uguale alla somma geometrica delle tensioni prelevate da tutti avvolgimenti secondari w 2 un, w 2 c:

u fuori = u 2un + w 2b + w 2c .

All'aumentare della tensione di uscita u uscita per aumento della tensione di avvolgimento D u 2 un, D u 2 b, D u 2 c. Per ridurre la deviazione della tensione di uscita D u devi aumentare |D u 2 un| e diminuire |D u 2 b|. E per questo, il grado di magnetizzazione del circuito magnetico un deve essere ridotto, e il circuito magnetico b- aumento. Questo viene fatto utilizzando uno schema di controllo.

Lo stesso elemento di regolazione può essere un autotrasformatore con ridistribuzione della tensione (ATrPN).

5.7. STABILIZZATORI DI COMPENSAZIONE

SU MICROCIRCUITO

Attualmente, l'industria produce stabilizzatori di tensione CC a compensazione integrale con regolazione continua della serie K142EN di tre gruppi:

1. K142EN1; K142EN2; K142EN2A; KN2EN2B e K142ENZ; K142EN4 - con tensione di uscita regolabile da 3 a 30 V.

2. K142EN5; K142EN5A; K142EN5B - con una tensione di uscita fissa di 5 e 6 V.

4. K142EN6 - con tensione di uscita bipolare regolabile da 5 a 15 V.

Vantaggi degli stabilizzatori di tensione CC integrati di tipo compensato con regolazione continua:

elevato fattore di stabilizzazione ( K st.n > 1000);

bassa impedenza di uscita ( R fuori. min £ 10 - 4 Ohm);

inerzia del lavoro;

alta affidabilità;

nessuna interferenza.

Screpolatura:

la necessità di utilizzare radiatori che ne aumentino le dimensioni e il peso;

bassa efficienza (0,4 ... 0,5).

Gli stabilizzatori K142EN1 e K142EN2 sono più spesso utilizzati. Oltre al loro scopo principale, vengono utilizzati come filtri livellatori attivi, stabilizzatori di corrente, dispositivi di soglia, dispositivi di protezione, ecc.

Sulla fig. 5.22 mostra uno schema di uno stabilizzatore di tipo a compensazione integrato e uno dei modi per accenderlo. L'elemento di regolazione dello stabilizzatore è realizzato su un transistor composito VT4, VT3. La sorgente della tensione di riferimento è uno stabilizzatore parametrico su un diodo zener VD1. Tensione di riferimento dal diodo zener VD1 entra nell'ingresso del follower dell'emettitore sul transistor VT5 e resistori R1, R2. Con diodo termocompensante VD2 e resistenza R2 all'ingresso del transistor VT6 viene applicata una tensione costante. Transistor VT6 collegato secondo lo schema del follower dell'emettitore, il cui carico è il resistore R3. Tensione del resistore R3 costante e uguale alla tensione ai capi del resistore R2. L'amplificatore DC è realizzato su transistor VT7 e VT2. Transistor ad effetto di campo VT2è il carico del collettore del transistor VT7. Transistor VT2 ha una grande resistenza differenziale, che aumenta il guadagno CC e riduce l'effetto delle variazioni della tensione di ingresso sull'uscita.

Un transistor è incluso nel circuito per proteggere lo stabilizzatore da cortocircuiti e sovraccarichi. VT9. La disattivazione dello stabilizzatore può essere eseguita utilizzando un transistor VT8. Affinché lo stabilizzatore funzioni, è necessario collegare un divisore di feedback al circuito R8, R9, che ha con la sorgente di tensione di riferimento forma un circuito di controllo. Inoltre, le resistenze del circuito di protezione devono essere collegate al circuito. R5-R7 e condensatore di uscita DA.

Lo schema funziona come segue. All'aumentare della tensione di ingresso, aumenta anche la tensione di uscita. u fuori. Aumento della tensione sulla parte inferiore del braccio R9 U R 9, e quindi il potenziale positivo alla base del transistor VT7 crescerà. La sua corrente di base e di collettore aumenterà. La caduta di tensione attraverso il carico del transistor aumenterà VT7, cioè. sul VT2, che comporterà una diminuzione delle correnti della base dell'elemento di regolazione VT3, VT4, che si chiudono, e la tensione collettore-emettitore del transistor VT4 aumenta. Ciò porta ad una diminuzione della tensione di uscita al suo valore originale. La tensione di uscita nel circuito è regolata da un resistore variabile R8.

La protezione dello stabilizzatore da cortocircuiti e sovraccarichi viene effettuata bloccando il transistor di controllo composito. In modalità normale e con piccoli sovraccarichi di corrente, la tensione ai capi del resistore R7(sensore di corrente) meno tensione attraverso il resistore R5. basato su transistor VT9- potenziale negativo rispetto al suo emettitore. Transistor VT9 Chiuso. Con sovraccarichi significativi e corto circuito tensione del resistore R7 aumenta. E non appena la tensione attraverso il resistore R7 supera la tensione ai capi del resistore R5, potenziale di base del transistor R9 diventa positivo rispetto al suo emettitore. Transistor VT9 si apre e le sue correnti di base e di collettore aumentano. Aumento della corrente del collettore VT9 porta ad una diminuzione delle correnti di base dei transistor VT3, VT4. Si chiudono, la corrente nel circuito di carico è limitata.

Lo spegnimento remoto dello stabilizzatore viene effettuato applicando un segnale positivo esterno alla base del transistor VT8. Si apre e il transistor di regolazione composito VT3, VT4è bloccato. La tensione all'uscita dello stabilizzatore diminuisce a zero.

5.8. STABILIZZATORI DEGLI IMPULSI

Viene chiamato uno stabilizzatore di tensione (corrente), il cui elemento di regolazione opera nella modalità di commutazione periodica stabilizzatore con regolazione degli impulsi o stabilizzatore di commutazione (chiave).

Gli stabilizzatori di commutazione si dividono in:

secondo il metodo di accensione dell'elemento di regolazione - in seriale e parallelo;

secondo il metodo di controllo (regolazione) - per stabilizzatori con modulazione di larghezza di impulso - larghezza di impulso (PWM); con modulazione impulso-frequenza - impulso-frequenza (PFM);

relè o a due posizioni.

Caratteristica distintiva stabilizzatori di commutazione è l'elevata efficienza dello stabilizzatore nel suo insieme (fino a 0,9). Questa è una conseguenza della modalità di funzionamento a impulsi dell'elemento regolato, in cui viene rilasciata la parte più significativa della potenza persa sugli elementi del circuito stabilizzatore. L'elemento di regolazione negli stabilizzatori di commutazione è un interruttore a transistor che si chiude e si apre periodicamente. In modalità di commutazione, il transistor è in modalità di saturazione e interruzione per la maggior parte del tempo. In queste modalità, la potenza rilasciata nei transistor è piccola, poiché la tensione o la corrente del transistor sono molto piccole. E la modalità di commutazione attiva è molto veloce. Pertanto, la potenza persa sull'elemento di regolazione è piccola.

Principio operativo regolatore di commutazione La tensione CC è la seguente. Tensione di ingresso CC u l'ingresso con l'ausilio di un elemento di regolazione viene convertito in un impulso e alimentato all'uscita, al carico, anche sotto forma di impulsi. Pertanto, per ottenere un'uscita a tensione costante in un regolatore a commutazione, è necessario un filtro di livellamento. Quando la durata degli impulsi di controllo cambia, la durata degli impulsi della tensione di uscita cambia di conseguenza e, di conseguenza, cambia anche il valore medio della tensione sul carico. Se ora viene introdotto un segnale nel circuito di controllo proporzionale alla deviazione della tensione media al carico da quella specificata, la tensione di uscita verrà stabilizzata nel circuito.

Lo schema a blocchi del regolatore di tensione switching è mostrato in fig. 5.23. Lo stabilizzatore comprende: un elemento di regolazione RIF, filtro levigante SF e un circuito di controllo costituito da un circuito di confronto SS, amplificatore In e convertitore P. Il circuito di confronto e l'amplificatore sono gli stessi degli stabilizzatori a compensazione continua. I generatori di impulsi sono usati come convertitori: multivibratori, trigger.

5.9. STABILIZZATORI

CON REGOLAZIONE A DUE POSIZIONI

Negli stabilizzatori con regolazione on-off cambiano sia la frequenza della chiave che la durata del suo stato di chiusura. In questo caso, l'elemento di controllo passa dallo stato chiuso allo stato aperto e viceversa quando la tensione di uscita raggiunge la soglia di attivazione o disattivazione del servosistema che controlla il funzionamento dell'elemento di controllo.

Il diagramma schematico di un regolatore a commutazione di tensione (relè) a due posizioni è mostrato in fig. 5.24. Comprende i seguenti elementi: un elemento di regolazione su un transistor composito VT11, VT12, filtra ( LC n, VD2), un circuito di confronto e un amplificatore CC ( R1, RP, R2, VD lui, R G, VT y), flip-flop a diodi tunnel VD tg, transistor VT4 e resistenza R8, amplificatore intermedio ( VT3, R3, R4, R5). Il bloccaggio del transistor di regolazione viene effettuato utilizzando un transistor VT2. Elementi R6, R zappare, VD1, DA zap fornisce un bloccaggio affidabile del transistor di regolazione. Catena R9, C1 aumenta la frequenza delle auto-oscillazioni dello stabilizzatore.

Il principio di funzionamento del regime è il seguente. Una tensione costante viene applicata all'ingresso dello stabilizzatore u ingresso Assumiamo che la tensione all'uscita dello stabilizzatore sia scesa ad un valore uguale alla tensione di trigger attiva VT4 e VD tg. grilletto attivato, transistor VT4 si chiude e la sua corrente di collettore salta a zero. corrente tramite resistore R5 non perde, il potenziale positivo della sua base è diminuito e si chiude. corrente attraverso R3 nessuna perdita, potenziale di base VT2 si alza e VT2 chiude. transistor VT12 e VT11 aperto, condensatore DA Zap viene caricato tramite un resistore R6, tensione all'ingresso del filtro in punti MA, B salta alla tensione u ingresso, diodo VD2 si chiude, poiché il potenziale del suo catodo diventa positivo. Corrente attraverso il transistor di regolazione VT11 e l'induttore inizia ad aumentare e la tensione all'uscita dello stabilizzatore diminuisce fino a raggiungere un valore uguale alla corrente di carico io n, dopo di che inizia a crescere.

All'aumentare della tensione di uscita, il potenziale di base VT y diventa più positivo e la sua corrente di collettore aumenta. Quando la tensione di uscita raggiunge il valore u fuori + D u tg / a (dove a è il coefficiente di trasferimento del divisore), corrente di collettore VT y raggiunge la corrente di scatto, il grilletto si attiva, il transistor VT4 si apre e la corrente del suo collettore aumenterà bruscamente fino a un valore massimo. transistor VT3 e VT2 aprire. Condensatore DA zap si connette tramite VT2 alla sezione base-emettitore dei transistor VT12, VT11 e chiudono. In questo momento, l'induttore viene scaricato attraverso il diodo VD2. Mentre la corrente dell'induttore l più corrente di carico, la tensione all'uscita dello stabilizzatore aumenta e quindi inizia a diminuire. E allo stesso tempo, la tensione positiva alla base del transistor di amplificazione diminuirà. VT y e le sue correnti di base e di collettore diminuiscono. Quando la tensione di uscita scende al valore u fuori - D u tg /a, corrente del collettore VT y diminuirà al valore della corrente di rilascio del trigger. Trigger attivato, transistor VT4, VT3, VT2 chiudere e i transistor VT12 e VT11 aprire. La corrente di collettore del transistor di regolazione ricomincia ad aumentare VT11, e quindi la corrente dell'induttore. In futuro, il processo viene ripetuto continuamente. Di conseguenza, il valore medio della tensione di uscita rimane costante con un certo grado di precisione.

Vantaggi di uno stabilizzatore controllato da relè: semplicità del circuito e velocità relativamente elevata.

Svantaggio: la presenza di increspature in uscita.

5.10. STABILIZZATORI DEGLI IMPULSI

CON CONTROLLO DELLA LARGHEZZA DELL'IMPULSO

Il metodo per controllare il funzionamento del transistor di regolazione di uno stabilizzatore di impulsi, in cui viene applicato alla base un segnale di controllo con un periodo di ripetizione costante e che cambia a seconda della variazione della tensione di uscita con una durata dell'impulso, è chiamato impulso- larghezza. Un dispositivo che converte un segnale continuo in impulsi di diversa durata è chiamato modulatore di larghezza di impulso e tale stabilizzatore è uno stabilizzatore a modulazione di larghezza di impulso. In un segnale a larghezza di impulso con un periodo di ripetizione dell'impulso costante T e = modifiche al fattore di riempimento cost K h = t n/ T n. Esistono due modi per modificare la durata degli impulsi quando la tensione di uscita dello stabilizzatore devia: il primo e il secondo tipo.

Se la deviazione della tensione di uscita dello stabilizzatore provoca un cambiamento nella modalità operativa del generatore di impulsi (PG), all'uscita del quale si formano impulsi di durata variabile, viene chiamato questo metodo per generare un segnale a impulsi modulazione di larghezza di impulso del primo tipo. Uno schema a blocchi di un regolatore di tensione CC a commutazione con PWM del primo tipo è mostrato in fig. 5.25, un.

Se la tensione all'uscita dello stabilizzatore u l'uscita viene confrontata con una tensione variabile linearmente u pl ( t) avente un periodo di ripetizione costante T(Fig. 5.26) e la durata degli impulsi rispetto a valori costanti ntè determinato dal momento del confronto di queste tensioni, quindi questo metodo per generare un segnale a impulsi è chiamato modulazione di larghezza di impulso del secondo tipo. Lo schema a blocchi di un tale stabilizzatore è mostrato in fig. 5.25, b.

Il processo di formazione di un segnale a impulsi in un modulatore di larghezza di impulso del secondo tipo è mostrato in fig. 5.26. Qui, il grafico superiore mostra gli impulsi a dente di sega con un fronte di salita che cambia linearmente. u pl ( t). Sullo stesso grafico, la curva u fuori ( t) rappresenta la tensione variabile all'uscita dello stabilizzatore. Il grafico inferiore mostra gli impulsi la cui ampiezza (durata) cambia al variare della tensione di uscita dello stabilizzatore. Gli inizi degli impulsi dei grafici superiore e inferiore coincidono e le estremità sono determinate dalla tensione di uscita. Di conseguenza, si ottengono impulsi la cui larghezza è proporzionale alle deviazioni della tensione di uscita.

Un diagramma schematico di uno stabilizzatore PWM è mostrato in fig. 5.27. È leggermente diverso dal circuito stabilizzatore del relè (vedi Fig. 5.24). L'ingresso dell'amplificatore è tensione a dente di sega u controllo e offset costante dal divisore del circuito di confronto a R8, R9, R10. Quando la tensione alla base del transistor di amplificazione raggiunge un valore al quale la corrente di collettore VT y sarà uguale alla corrente di trigger ( VD2) (t 1 in fig. 5.27, b), un trigger diodo a tunnel e VT4 opera. transistor VT4, VT3 e VT2 aperto, A VT12 e VT11 Sono chiusi. Tensione di uscita del filtro (punti MA, B) scende a zero. Quando la tensione a dente di sega alla base del transistor VT4 diminuire ( t 2 in fig. 5.27, b) a un valore in cui la corrente di collettore del transistor di amplificazione diventa uguale alla corrente di rilascio del trigger, il trigger funzionerà, i transistor VT4, VT3 e VT2 chiudere, A VT12 e VT11 aprire. La tensione all'uscita del filtro aumenterà bruscamente e diventerà uguale alla tensione di ingresso u ingresso In futuro, il trigger e il transistor di regolazione cambieranno continuamente sotto l'influenza di un segnale alternato esterno. Con un aumento della tensione all'ingresso dello stabilizzatore, lo stato aperto dei transistor VT12 e VT11 diminuisce. Pertanto, la durata dell'impulso all'ingresso del filtro diminuisce e il valore medio della tensione di uscita torna al suo valore originale con un certo grado di precisione.

Schema di uno stabilizzatore di tensione di commutazione, in cui l'elemento di regolazione è realizzato su un transistor composito VT11, VT12, VT13 mostrato in fig. 5.28. All'inizio del circuito, il transistor composito è bloccato da una tensione positiva proveniente da una sorgente esterna e Inserisci. All'ingresso di un amplificatore differenziale a transistor VT4, VT5 vengono fornite due tensioni: parte della tensione di uscita dal divisore R4, RP, R6 e tensione di riferimento dal diodo zener VD4. Sono confrontati. Il segnale di mismatch viene amplificato e inviato a un multivibratore su transistor VT7, VT8. Variazione della tensione di uscita u out provoca una variazione della durata degli impulsi generati dal multivibratore e del loro duty cycle Q=T/t n, dove t n è la durata degli impulsi negativi. Dall'uscita del multivibratore, un impulso negativo viene amplificato in corrente da un inseguitore di emettitore su un transistor VT6 e alimentato alla base del transistor VT13, aprendo il transistor composito del circuito per la durata dell'impulso multivibratore. La caduta di tensione attraverso il transistor cambia e porta al ripristino della tensione di uscita al suo valore precedente. Pertanto, nel

questo schema regolazione automatica la tensione di uscita viene eseguita a causa del feedback negativo, come negli stabilizzatori continui.

5.11. PROTEZIONI DA SURGE

SUI TIRISTORI

Sui tiristori, gli stabilizzatori di tensione possono essere realizzati con una potenza molto più elevata (fino a 1000 V × A) con un'elevata efficienza - fino al 95%. Inoltre, i tiristori consentono di combinare le funzioni di rettifica, regolazione e stabilizzazione, nonché di stabilizzare tensioni sia continue che alternate.

Lo schema funzionale dello stabilizzatore di tensione CC a tiristori è mostrato in fig. 5.29. Contiene un raddrizzatore, la cui tensione di uscita deve essere stabilizzata dal circuito. Il principio di stabilizzazione in questo schema si basa sul cambiamento

l'angolo di commutazione del tiristore a t. La variazione della tensione di uscita dello stabilizzatore dopo il circuito di confronto viene alimentata all'amplificatore, dopo di che viene alimentata al circuito di controllo, dove si formano gli impulsi di controllo. La loro fase dipende dalla deviazione della tensione di uscita. Con un aumento della tensione di uscita dello stabilizzatore u vx aumenta. Ciò porta ad una diminuzione del tempo di funzionamento del tiristore, e quindi ad una diminuzione della corrente attraverso il trasformatore Tr. La tensione all'uscita del trasformatore diminuirà e ridurrà la tensione all'uscita dello stabilizzatore u tornare al valore precedente.

Sulla fig. 5.30 mostra un diagramma di un'alimentazione a tiristori stabilizzati. La tensione di rete è rettificata da un circuito a ponte su diodi VD2-VD5 e tiristori VS1, VS2. I tiristori sono controllati da un amplificatore magnetico differenziale MU, la tensione a cui viene fornita tramite il trasformatore Tr2. stabilizzazione della tensione avvolgimento primario effettuata dai diodi zener VD8 e VD9. Questa stabilizzazione garantisce la costanza dell'ampiezza della corrente del tiristore al variare della tensione di rete. Alimentazione dell'avvolgimento di controllo MU (w y) alimentato da ponte raddrizzatore ausiliario VD10-VD13. Il segnale di controllo a questo circuito a ponte viene fornito dall'uscita del secondo stadio dell'amplificatore a transistor VT3.

Il circuito funziona come segue. La variazione della tensione di uscita dopo il circuito di confronto e l'amplificazione del segnale di controllo viene immessa nell'avvolgimento w y amplificatore magnetico differenziale. La variazione di corrente nell'avvolgimento di controllo provoca una variazione dell'angolo di commutazione dei tiristori a t, che porta la tensione di uscita al valore precedente.

DOMANDE DI PROVA

1 Che cos'è lo stabilizzatore di tensione e lo stabilizzatore di corrente?

2 Spiegare lo scopo degli stabilizzatori di tensione e corrente.

3 Quali stabilizzatori sono chiamati parametrici?

4 Disegnare un diagramma parametrico di un regolatore di tensione su un induttore a nucleo saturo e spiegarne il funzionamento.

5 Disegna un diagramma di un regolatore di tensione CA ferrorisonante e spiega come funziona.

6 Quali sono i vantaggi degli stabilizzanti ferrorisonanti.

7 Disegnare la caratteristica corrente-tensione del diodo zener al silicio.

8 Spiegare il principio di funzionamento del diodo zener.

9 Quali sono le caratteristiche di uno stabilizzatore parametrico su un diodo zener al silicio.

10 Disegnare uno schema di uno stabilizzatore DC parametrico su un transistor ad effetto di campo e spiegarne il funzionamento.

11 Cosa sono gli stabilizzatori di compensazione CC?

12 Elencare gli elementi principali del circuito stabilizzatore di compensazione.

13 Disegnare uno schema di uno stabilizzatore di compensazione con un collegamento in serie di un elemento di regolazione.

14 Disegna schema elettrico stabilizzatore utilizzando un transistor composito e spiegarne le caratteristiche.

15 Disegnare uno schema di uno stabilizzatore di tensione CC di compensazione con un collegamento in parallelo di un elemento di regolazione e spiegare il principio del suo funzionamento.

16 Disegnare uno schema di uno stabilizzatore CC di compensazione con collegamento in serie di un elemento di regolazione e spiegarne il funzionamento.

17 Disegnare uno schema funzionale di un regolatore di tensione AC compensato e spiegare il principio del suo funzionamento.

18 Spiegare il funzionamento del regolatore di tensione AC su un trasformatore con ridistribuzione della tensione.

19 Spiegare le caratteristiche dello stabilizzatore di compensazione sul chip.

20 Spiegare il funzionamento di un regolatore di tensione a commutazione.

21 Disegna diagramma a blocchi regolatore di tensione di commutazione e spiegarne il funzionamento.

22 Disegnare un diagramma schematico di un regolatore di tensione a due posizioni e spiegarne il funzionamento.

23 Spiegare il principio di funzionamento dello stabilizzatore con regolazione dell'ampiezza dell'impulso.

24 Qual è l'essenza dello stabilizzatore di tensione a tiristori?