O zi buna. Astazi postarea mea este despre stabilizatoare de tensiune. Ce este? În primul rând, orice circuit electronic are nevoie de o sursă de alimentare pentru a funcționa. Sursele de alimentare sunt diferite: stabilizate și nestabilizate, curent continuuși curent alternativ, puls și liniar, rezonant și cvasi-rezonant. O astfel de mare varietate se datorează diferitelor circuite din care vor funcționa circuitele electronice. Mai jos este un tabel de comparație al circuitelor de alimentare.

Pentru alimentatie circuite electronice, care nu necesită o stabilitate ridicată a tensiunii de alimentare DC sau o putere mare de ieșire, este indicat să folosiți surse de tensiune liniare simple, fiabile și ieftine. Baza oricărei surse liniare de tensiune este regulator parametric de tensiune. Baza unor astfel de dispozitive este un element cu o caracteristică curent-tensiune neliniară, în care tensiunea de pe electrozi depinde puțin de curentul care curge prin element. Unul dintre aceste elemente este diodă Zener.

diodă Zener reprezintă un grup special, al cărui mod de funcționare este caracterizat de ramura inversă a caracteristicii curent-tensiune în regiunea de defecțiune. Să luăm în considerare mai detaliat caracteristica curent-tensiune a diodei.

Principiul de funcționare al diodei zener

Când dioda este pornită în direcția înainte (anod - "+", catod - "-"), atunci începe să treacă liber curentul la tensiunea U atunci, iar când este pornit în direcția opusă (anod - „-”, catod - „+”), numai curent I arr, care are o valoare de câțiva µA. Dacă creșteți tensiune inversă U arr pe diodă până la un anumit U arr.max valori va avea loc o defecțiune electrică a diodei și dacă curentul este condus suficient, atunci are loc o defecțiune termică și dioda se defectează. Dioda poate fi făcută să funcționeze în regiunea de defecțiune electrică prin limitarea curentului care trece prin diodă (tensiunea de avarie pentru diferite diode este de 50 - 200 V).

Dioda Zener este proiectată în așa fel încât caracteristica curentă-tensiune în regiunea de defalcare este foarte liniară, iar tensiunea de defectare este destul de constantă. Astfel, putem spune că stabilizarea tensiunii printr-o diodă zener se realizează în timpul funcționării acesteia. pe ramura din spate caracteristici curent-tensiune, în aceeași zonă ramură dreaptă O diodă zener se comportă similar cu o diodă obișnuită. Dioda Zener este desemnată după cum urmează

Principalii parametri ai diodei zener

Luați în considerare principalul parametrii zener conform caracteristicii sale volt-amper.

Tensiunea de stabilizare U st determinată de tensiunea de pe dioda zener în timpul curgerii curent de stabilizare I st. În prezent, diodele zener sunt produse cu o tensiune de stabilizare de la 0,7 la 200 V.

Curentul maxim admisibil de stabilizare directă I st.max limitat de valoare putere disipată maxim admisibilă P max, care la rândul său depinde de temperatură mediu inconjurator.

Curent minim de stabilizare I st.min este determinată de valoarea minimă a curentului prin dioda zener, la care funcționalitatea dispozitivului este încă pe deplin păstrată. Între valorile I st.max și I st.min, caracteristica volt-amperi a diodei zener este cea mai liniară, iar tensiunea de stabilizare se modifică ușor.

Diodă Zener rezistență diferențială r ST- valoarea determinată de raportul dintre creșterea tensiunii de stabilizare a dispozitivului ΔU CT și creșterea mică a curentului de stabilizare care a determinat-o Δi CT .

O diodă zener conectată în direcția înainte, ca o diodă convențională, este caracterizată de valori permanent tensiune continua U prși curent continuu maxim admisibil I pr.max.

Stabilizator parametric

Circuitul de bază pentru pornirea unei diode zener, care este un circuit stabilizator parametric, precum și o sursă de tensiune de referință în alte tipuri de stabilizatori este dată mai jos.

Acest circuit este un divizor de tensiune, format din rezistența de balast R1 și dioda zener VD, paralel la care este conectată rezistența de sarcină R N. Un astfel de stabilizator de tensiune asigură stabilizarea tensiunii de ieșire atunci când se modifică tensiunea de alimentare U P și curentul de sarcină I N.

Considera Principiul de funcționare a acestei scheme. Creșterea tensiunii la intrarea stabilizatorului duce la o creștere a curentului care trece prin rezistența R1 și dioda zener VD. Datorită caracteristicii sale curent-tensiune, tensiunea la dioda zener VD practic nu se va modifica și, în consecință, tensiunea la rezistența de sarcină R n nu se va modifica. Astfel, aproape toată schimbarea tensiunii va fi aplicată rezistorului R1. Astfel, este destul de ușor să calculați parametrii necesari ai circuitului.

Calculul stabilizatorului parametric.

Datele inițiale pentru calculul pentru calculul celui mai simplu stabilizator parametric de tensiune sunt:

tensiunea de intrare U0;

tensiunea de iesire U1= U st - tensiune de stabilizare;

curent de ieșire IH= IST ;

De exemplu, luați următoarele date: U0 = 12 V, U1 = 5 V, I H = 10 mA = 0,1 A.

1. În funcție de tensiunea de stabilizare, selectăm o diodă zener de tip BZX85C5V1RL (U st \u003d 5,1 V, rezistență diferențială r st \u003d 10 ohmi).

2. Determinați rezistența de balast necesară R1:

3. Determinați coeficientul de stabilizare:

4. Determinați eficiența

Creșterea puterii stabilizatorului parametric

Puterea maximă de ieșire a celui mai simplu regulator parametric de tensiune depinde de valorile I st.max și P max ale diodei Zener. Puterea unui stabilizator parametric poate fi crescută dacă se folosește un tranzistor ca componentă de control, care va acționa ca un amplificator de curent continuu.

Stabilizator paralel

Schema PSN cu conexiune paralelă a unui tranzistor

Circuitul este un emițător urmăritor, rezistența de sarcină RH este conectată în paralel cu tranzistorul VT. Rezistorul de balast R1 poate fi inclus atât în ​​circuitul colector, cât și în cel al emițătorului tranzistorului. Tensiunea de sarcină este

Schema funcționează după cum urmează. Cu o creștere a curentului prin rezistorul RH și, în consecință, tensiunea (U1 \u003d U CT) la ieșirea stabilizatorului, tensiunea bază-emițător (U EB) și curentul colectorului I K cresc, deoarece tranzistorul funcționează în regiunea de amplificare. O creștere a curentului de colector duce la o creștere a căderii de tensiune pe rezistorul de balast R1, care compensează creșterea tensiunii la ieșirea stabilizatorului (U1 = U CT). Deoarece curentul I ST al diodei zener este simultan curentul de bază al tranzistorului, este evident că curentul de sarcină în acest circuit poate fi de h 21e ori mai mare decât cel mai simplu circuit stabilizator parametric. Rezistorul R2 crește curentul prin dioda zener, asigurând funcționarea ei stabilă la valoarea maximă a coeficientului h21e, tensiunea minimă de alimentare U0 și curentul maxim de sarcină I H.

Coeficientul de stabilizare va fi egal cu

unde R VT este impedanța de intrare a adeptei emițătorului

unde Re și R b sunt rezistențele emițătorului și de bază ale tranzistorului.

Rezistența Re depinde semnificativ de curentul emițătorului. Odată cu scăderea curentului emițătorului, rezistența Re crește rapid și aceasta duce la o creștere a R VT , ceea ce înrăutățește proprietățile de stabilizare. Reducerea valorii lui Re se poate realiza prin utilizarea tranzistoarelor puternice sau a tranzistoarelor compuse.

Stabilizator de serie

Stabilizator parametric de tensiune, al cărui circuit este prezentat mai jos, este un emițător urmăritor pe un tranzistor VT cu o rezistență de sarcină conectată în serie RH . Sursa tensiunii de referință în acest circuit este dioda zener VD.

Schema PSN cu o conexiune serială a tranzistorului

Tensiunea de ieșire a stabilizatorului:

Schema funcționează după cum urmează. Cu o creștere a curentului prin rezistorul RH și, în consecință, a tensiunii (U1 \u003d U ST), la ieșirea stabilizatorului, tensiunea de deschidere UEB a tranzistorului scade și curentul său de bază scade. Acest lucru duce la o creștere a tensiunii la joncțiunea colector-emițător, în urma căreia tensiunea de ieșire practic nu se modifică. Valoarea optimă a curentului de referință al diodei zener VD este determinată de rezistența rezistenței R2 inclusă în circuitul de alimentare U0. La o valoare constantă a tensiunii de intrare U0, curentul de bază al tranzistorului I B și curentul de stabilizare sunt interconectate prin relația I B + I ST = const.

Factorul de stabilizare a circuitului

unde R k este rezistența colectorului tranzistorului bipolar.

De obicei kST ≈ 15…20.

Coeficientul de stabilizare a stabilizatorului parametric tensiunea poate fi crescută semnificativ prin introducerea unei surse auxiliare separate cu U'0 > U1 în circuitul său și folosind un tranzistor compozit.

Circuit PSN cu un tranzistor compozit și o diodă zener alimentată de la o sursă de tensiune separată

Teoria este bună, dar teoria fără practică doar scutură aerul.

TENSIUNEA ȘI CURENTUL

5.1. INFORMATII GENERALE

Pentru operatie normala dispozitivelor de comunicatie, este necesar ca tensiunea de alimentare sau curentul consumat de aceste aparate sa fie constanta. Și tensiunea sau curentul la ieșirea redresoarelor, convertoarelor tensiune constantă sau bateriile se modifică în timp într-o gamă largă sub influența factorilor destabilizatori: fluctuații ale tensiunii de alimentare și modificări ale sarcinii la ieșirea redresorului, precum și modificări ale temperaturii ambientale, o scădere a tensiunii bateriilor în timpul lor. deversare etc.

Tensiunea rețelelor industriale de curent alternativ care furnizează redresoare, conform GOST 5237-69, poate varia în -15 ... + 5% valoare nominala. Și pentru funcționarea normală a dispozitivelor de comunicație, modificarea tensiunii sau curentului sursei de alimentare nu trebuie să depășească 5 ... 0,1% din valoarea sa nominală.

Stabilizatorii sunt utilizați pentru a reduce influența factorilor destabilizatori. Stabilizator de tensiune sau curent Un dispozitiv se numește dispozitiv care menține automat o tensiune sau un curent constant pe sarcină cu un anumit grad de precizie atunci când factorii destabilizatori se modifică.

Impactul factorilor destabilizatori poate apărea în timp atât lent, cât și foarte rapid - brusc. Prin urmare, stabilizatorii trebuie să acționeze automat.

În funcție de tipul de tensiune sau curent stabilizat, stabilizatorii sunt împărțiți în stabilizatori de tensiune continuă (curent) și stabilizatori Tensiune AC(actual). Conform metodei de stabilizare, acestea sunt împărțite în parametrice, de compensare și de impuls.

În prezent, se folosesc cel mai des stabilizatorii de tensiune (curent) de compensare pe dispozitivele semiconductoare, care la rândul lor sunt împărțiți în funcție de caracteristicile prezentate mai jos.

După metoda de pornire a elementului de reglare și a sarcinii: cu conexiune în serie și paralelă. În funcție de modul de funcționare al elementului de reglare: cu reglare continuă și puls.

Calitatea stabilizatorului este caracterizată de coeficienți de stabilizare, care arată de câte ori modificarea relativă a tensiunii de ieșire (curent) este mai mică decât modificarea relativă a tensiunii de intrare:

La eu nom = const.

,

D Uîn = U intrare max-U intrare min,

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

D euîn = eu intrare max-eu intrare min,

D eu afară = eu afară. max-eu afară. min.

Un parametru important al stabilizatorului este coeficientul de temperatură pentru tensiunea TKN, sau g n, care arată modificarea tensiunii de ieșire cu o modificare a temperaturii ambiante la tensiune de intrare constantă (U in = const) și curent de sarcină (I n = const).

Indicatorul energetic al calității stabilizatorului este randamentul (h), egal cu raportul dintre puterea activă dată de stabilizator la sarcină, cu puterea activă consumată de stabilizator din rețea: h = P out / P in .

Rezistență internă stabilizator r i, este egal cu raportul creșterii tensiunii de ieșire D U pentru a încărca incrementul de curent D eu n la tensiune de intrare constantă U in = const, r i= D U afară /D eu n.

în stabilizatorii de tensiune rezistență internă poate ajunge la miimi de ohm.

5.2. STABILIZATORI PARAMETRICI

Parametric Se numește un astfel de stabilizator, în care stabilizarea tensiunii (curentului) se realizează prin utilizarea proprietăților elementelor neliniare incluse în compoziția sa. În stabilizatorii parametrici, factorul de destabilizare (modificarea tensiunii de intrare sau a curentului de sarcină) afectează direct elementul neliniar, iar modificarea tensiunii (sau curentului) de ieșire în raport cu valoarea setată este determinată numai de gradul de neliniaritate al caracteristicile curent-tensiune ale elementului neliniar.

Stabilizator parametric de tensiune AC pe un inductor de miez saturat. Stabilizarea parametrică a tensiunii alternative se realizează folosind elemente care au o caracteristică curent-tensiune neliniară pentru curent alternativ. O astfel de caracteristică (Fig. 5.1) are un șoc care funcționează în modul de saturație al circuitului magnetic. Secțiunea de lucru a caracteristicii clapetei de accelerație este o secțiune neliniară ab corespunzătoare stării saturate a firului magnetic.

În circuitul stabilizator, un șoc saturat L2 comutat în paralel cu sarcina Z n (Fig. 5.2). Un șoc este folosit ca rezistență la balast L 1, funcționând în modul de saturație al circuitului magnetic și având o caracteristică curent-tensiune liniară.

Principiul de funcționare al schemei este următorul. Cu o creștere a tensiunii AC la intrarea stabilizatorului U ieșirea AC va crește tensiunea de ieșire U Ieșire AC la sarcină și șocul de linie de balast L 1. Curentul prin inductorul saturat va crește brusc. Dar, în același timp, scăderea tensiunii pe clapetea de accelerație L 1 ridică în timp ce este pe accelerația L 2 și încărcați Z n va crește ușor. Odată cu scăderea tensiunii de intrare, procesele de stabilizare au loc în mod similar.

Avantajele unui astfel de stabilizator:

simplitatea dispozitivului;

interval mare de tensiune de operare

Defecte:

eficiență scăzută (0,4 ... 0,6), deoarece stabilizatorii funcționează la curenți mari;

factor de putere scăzut - 0,6;

factor de stabilizare scăzut datorită rezistenței dinamice ridicate R d ( La Sf<10);

distorsiunea formei curbei tensiunii AC pe sarcină;

greutate si dimensiuni mari.

5.3. STABILIZATOR EROARE

TENSIUNE AC

Într-un regulator ferorezonant în paralel cu un șoc saturat L 2 porniți condensatorul DIN(Fig. 5.3). Frecvența de rezonanță în buclă L 2C apropiată de frecvența tensiunii variabile stabilizate, dar nu egală cu aceasta.

Principiul de funcționare al unui regulator de tensiune AC ferorezonant poate fi explicat folosind caracteristicile curent-tensiune ale inductorului L 2 si condensator DIN prezentată în fig. 5.4. Prin adăugarea geometrică a tensiunilor U L2 și U C obținem curba tensiunii pe circuit L 2C. Cu o tensiune de intrare scăzută, inductorul este nesaturat, inductanța sa este mare și curentul rezultat are un caracter capacitiv (0 înîn fig. 5.4). La rezonanța curenților din circuit L 2C(punct în) curentul rezultat prin buclă L 2C va fi egal cu zero. Odată cu o creștere suplimentară a tensiunii de intrare, curentul prin circuit are un caracter inductiv (secțiunea wb). În această secțiune a caracteristicilor, cu o creștere bruscă a curentului, tensiunea pe circuit și, în consecință, pe sarcină, se modifică ușor.

Pentru a îmbunătăți indicatorii de calitate ai stabilizatorului, circuitul de stabilizator ferorezonant este completat cu o altă înfășurare inductor. Este situat pe circuitul magnetic al unui șoc nesaturat L1(Fig. 5.5). Înfășurare a șocului de compensare L să pornească astfel încât căderea de tensiune pe ea să fie îndreptată opus tensiunii de pe circuit UL 2C. În acest caz, tensiunea rezultată la ieșire va fi suma tensiunilor de pe circuit și înfășurarea de compensare U tu x.lane = L L 2 C+U k. Prin urmare, modificarea tensiunii de ieșire D U tu x.lane =D U L 2 C+D U k va fi mai mic decât cel luat doar din contur L2C. regulator L2 conectat ca un autotransformator step-up pentru a reduce capacitatea condensatorului DINși obținerea mai multă tensiune la ieșirea stabilizatorului.

Avantajele stabilizatorilor ferorezonanți:

eficiență ridicată (0,85…0,9) și factor de putere (până la 0,9);

factor de stabilizare de înaltă tensiune (până la 40);

gamă largă de putere;

durată lungă de viață;

simplitatea dispozitivului și fiabilitatea muncii;

rezistență la solicitări mecanice.

Defecte:

o modificare semnificativă a tensiunii de ieșire de la o modificare a tensiunii de intrare ca urmare a dependenței reactanțelor de frecvență;

prezența interferențelor electromagnetice (câmpuri parazite mari de inductanțe);

dimensiuni și greutate mari;

deformarea formei tensiunii stabilizate pe sarcină.

5.4. REGULATORI DE TENSIUNE DC

În stabilizatoarele parametrice de tensiune DC, rezistențele sunt utilizate ca elemente liniare, iar diodele zener semiconductoare (siliciu) și stabistorii semiconductori sunt utilizați ca elemente neliniare.

diodă zener de siliciu este o diodă plană. Caracteristica sa curent-tensiune este prezentată în fig. 5.6, A. Partea de lucru a caracteristicii este ramura inversă în regiune

defecțiune, unde o ușoară creștere a tensiunii determină o creștere semnificativă a curentului prin dioda Zener. Cu toate acestea, defectarea electrică a joncțiunii nu deteriorează dioda Zener. Astfel, dacă dioda zener este pornită în direcția opusă, atunci cu modificări semnificative ale curentului care curge prin ea (de la eu Sf min până la I st max) tensiunea pe acesta rămâne aproape constantă. Dacă tensiunea inversă pe dioda Zener o depășește pe cea admisibilă, puterea eliberată în dioda Zener o depășește pe cea admisibilă. Ca urmare, în acest caz, defecțiunea electrică se transformă în termică, iar apoi joncțiunea p-n este distrusă ireversibil.

Stabistor este un dispozitiv semiconductor, tensiunea pe care în direcția înainte se modifică ușor cu modificări semnificative ale curentului care circulă prin el. Stabistorul este inclus în circuitul de stabilizare în direcția înainte.

O diagramă schematică a unui stabilizator parametric de tensiune pe o diodă zener VD este prezentată în fig. 5.7. Rezistenta de balast R b este selectat astfel încât căderea de tensiune pe el să fie (0,5 ... 3) U n.

Cu o creștere a tensiunii la intrarea stabilizatorului U tensiunea de intrare la ieșire U afară, adică la sarcină R n tinde să crească. Dar o ușoară creștere a tensiunii D U st pe o diodă zener VD determină o creștere bruscă a curentului prin acesta. Aceasta crește căderea de tensiune pe rezistorul de balast. R b și tensiunea la sarcină R n se modifică ușor. Creșterea tensiunii la intrarea stabilizatorului D U intrarea este distribuită între schimbarea tensiunii de pe rezistorul de balast D U R b în dioda zener D U st: D Uîn -D U R b + D U Artă. Deoarece rezistența rezistorului de balast R b mult mai mult decât rezistența diodei zener R d ( R b >> R e), atunci aproape întreaga modificare a tensiunii de intrare este alocată rezistenței diodei Zener R iar tensiunea de pe sarcină rămâne stabilă.

Eficiența unei astfel de diode zener nu depășește 30%, iar coeficientul de stabilizare La st =50. Pentru a obține un coeficient de stabilizare mai mare, se folosește o conexiune în cascadă a diodelor zener, dar, în același timp, eficiența stabilizatorului scade brusc. Pentru a obține o tensiune mai mare decât permit parametrii unei diode zener, acestea sunt conectate în serie (Fig. 5.8, b).

Odată cu creșterea temperaturii ambientale pentru diodele Zener cu siliciu, scăderea de tensiune inversă crește, iar scăderea de tensiune directă scade. Prin urmare, diode Zener de siliciu conectate în direcția inversă au un coeficient de temperatură pozitiv al tensiunii TKV, iar aceleași diode Zener conectate în direcția înainte au un TKV negativ. Pentru compensarea termică, o diodă cu TKN negativ este conectată în serie cu dioda Zener, sau o diodă Zener în direcția înainte, care are un TKN negativ (Fig. 5.8). Pentru a compensa pe deplin TKN pozitiv al unei diode Zener, este necesar să porniți mai multe diode Zener în direcția înainte, care au un TKN negativ.

Stabilizatorii parametrici de tensiune DC pe diodele Zener de siliciu au următoarele dezavantaje:

putere mică admisă în sarcină (0,5 ... 3 W),

coeficient de stabilizare scăzut (până la 30);

impedanța ridicată de ieșire a stabilizatorului (6 ... 20 ohmi);

dependența parametrilor diodei zener de temperatură;

eficiență scăzută (până la 30%).

Datorită acestor neajunsuri, stabilizatorii parametrici bazați pe diode zener de siliciu sunt utilizați pentru a stabiliza tensiunea de alimentare a nodurilor echipamentelor de comunicații auxiliare, unde nu sunt necesari indicatori de înaltă calitate.

Avantaje: simplitatea schemei, dimensiuni și greutate reduse.

Stabilizatorii parametrici bazați pe diode zener de siliciu sunt utilizați pe scară largă în stabilizatorii de tensiune compensatori ca surse de tensiune de referință.

Într-un stabilizator parametric în două etape, al cărui circuit este prezentat în fig. 5.8, b, o treaptă de ieșire constând dintr-o diodă zener VD 1 și rezistență de stingere R b2, alimentat de un stabilizator preliminar realizat pe diode zener VD 2, VD 3 și rezistor R b1. Coeficientul de stabilizare al unui astfel de circuit este egal cu produsul coeficienților de stabilizare ai etapelor individuale.

Stabilizatori DC parametrici se efectuează pe elemente neliniare, al căror curent depinde puțin de tensiunea aplicată acestora. Ca un astfel de element, se utilizează un tranzistor cu efect de câmp sau un MOSFET de tip epuizat. Din caracteristicile acestor tranzistoare, prezentate în fig. 5.9, se poate observa că la o tensiune poartă-sursă constantă, curentul de drenaj se modifică ușor odată cu o modificare a tensiunii de dren-sursă.

Pe fig. 5.10 prezintă o diagramă a unui stabilizator de curent continuu parametric pe un tranzistor cu efect de câmp cu o participare scurtcircuitată la sursă de poartă. Tranzistor în serie cu rezistență la sarcină R n.

Dezavantajul acestui circuit este incapacitatea de a seta cu precizie valoarea curentului stabilizat din cauza răspândirii parametrilor tranzistoarelor cu efect de câmp. Dar prin includerea unui rezistor de polarizare automată în circuitul sursă (Fig. 5.11), puteți construi un stabilizator de curent reglabil.

Stabilizatorii de curent sunt utilizați în stabilizatoarele parametrice de tensiune DC pentru a stabiliza curentul de intrare. Este inclusă în locul rezistenței la stingere (Fig. 5.12), ceea ce crește coeficientul de stabilizare. Când se modifică tensiunea de intrare, curentul de intrare, curentul stabilizatorului și, în consecință, tensiunea de ieșire se modifică ușor. Utilizarea unui regulator de curent tranzistor în locul unui rezistor de stingere face posibilă creșterea eficienței unui regulator parametric de tensiune, deoarece funcționează la valori mai mici ale tensiunii de intrare.

5.5. STABILIZATORI DE COMPENSARE

TENSIUNE DC CU REGLARE CONTINUĂ

Stabilizatori de tensiune de compensare cu reglare continuă sunt sisteme de control în buclă închisă sau sisteme de control al abaterilor. Acestea sunt realizate conform diagramelor bloc prezentate în Fig. 5.13.

Tensiunea de ieșire este măsurată de elementul de măsurare și comparată cu tensiunea de referință din circuitul de comparație (CC). Când tensiunea de ieșire se abate de la valoarea setată, la ieșirea SS este generat un semnal de eroare, care este amplificat de amplificator (U) și alimentat la elementul de control (RE). Sub influența semnalului de nepotrivire, rezistența internă a RE se modifică și, în consecință, căderea de tensiune pe el. Schimbarea tensiunii pe RE compensează abaterea tensiunii de ieșire Uîn afara valorii stabilite cu un anumit grad de precizie. Astfel, la sfârșitul procesului de stabilizare, tensiunea de ieșire se va stabiliza:

U afară = Uîn + U R e \u003d const.

Schema schematică a unui stabilizator de tensiune DC compensator cu conexiune serială a RE și sarcină R n este prezentat în fig. 5.14. Funcțiile CC sunt îndeplinite de o punte formată din rezistențe R2, R3, R4 si dioda zener VD1. Funcția amplificator - tranzistor VT2, Funcția RE - tranzistor VT1. Tensiunea de referință este tensiunea de stabilizare a diodei zener VD1, care împreună cu rezistența R2 formează un stabilizator parametric de tensiune constantă. Este alimentat de tensiunea de ieșire a stabilizatorului, care este aplicată pe diagonala podului ( ab). Secțiunea emițător-bază a tranzistorului este conectată la cealaltă diagonală a podului VT2(intrare amplificator). Rezistor R1 este sarcina din circuitul colector al amplificatorului VT2.

Stabilizarea tensiunii U ieșirea la sarcină se realizează după cum urmează. Să presupunem că tensiunea la intrarea stabilizatorului U vx a scăzut. Tensiune de ieșire U puterea stabilizatorului va scădea mai întâi. Ca rezultat, căderea de tensiune pe rezistor va scădea. R4 următorul divizor R3, R4. Este o cădere de tensiune U2în comparație cu tensiunea de referință a diodei zener VD1și merge la baza tranzistorului VT2. Potențial emițător VT2 rămâne neschimbată, deoarece este determinată de tensiunea de referință U op. Prin urmare, potențialul pozitiv al bazei VT2 va scădea, ceea ce va determina o scădere a curentului de colector VT2, rezultând o scădere a căderii de tensiune pe rezistor R1și potențialul de bază al tranzistorului VT1 referitor la colector. Diferența de potențial între bază și emițător VT1 devenit mai mult. Ca urmare, rezistența secțiunii emițător-colector a tranzistorului de reglare va scădea VT1și căderea de tensiune pe ea și tensiunea pe sarcină R va reveni aproximativ la valoarea nominală.

Circuitul stabilizatorului de compensare cu conexiunea în serie a tranzistorului de reglare și sarcina are un coeficient de stabilizare ridicat La st.n tensiune și rezistență scăzută de ieșire numai la curent de sarcină scăzut (nu mai mult de 10 mA). Motivul pentru stabilizarea scăzută în acest circuit este acela din tranzistorul de reglare VT1 pe măsură ce tensiunea de intrare se modifică, la fel se schimbă și curentul de bază eu b.r., ceea ce duce la scăderea calității stabilizării.

Pentru a crește coeficientul de stabilizare a tensiunii La st.n este necesar ca curentul colectorului eu k.u VT2 a fost mult mai mult decât curentul de bază eu b2 ( eu c.u. >> 10 eu b.r.).

Când această condiție este îndeplinită, caderea de tensiune pe rezistor R1 determinată în principal de curentul de colector al amplificatorului VT2 I c.u. și modificarea curentului de bază eu b.r va depinde acum de căderea de tensiune pe rezistor R1. Îndeplinirea condiției eu c.u. >> 10 eu b.r se realizează prin utilizarea unui tranzistor de control compozit și alimentarea amplificatorului de la o sursă de alimentare separată stabilizată.

În fig. 5.15. Aici este puterea amplificatorului VT3 realizat prin suma tensiunilor stabilizate U afară + U VD2. Voltaj U VD2, stabilizat de un stabilizator parametric pornit VD2și rezistor de balast R3, obținut dintr-o sursă separată U in2.

În stabilizatorul de tensiune DC de compensare, este posibilă reglarea tensiunii de ieșire U afară. Acest lucru se face prin schimbarea rezistenței rezistenței variabile R4. Schimbând tensiunea de la baza tranzistorului de amplificare, puteți modifica curentul colectorului acestuia eu k.u. și, în consecință, căderea de tensiune de la acest curent pe rezistor R1, în urma căreia se modifică rezistența joncțiunii emițător-colector a tranzistorului de reglare. Ca urmare, tensiunea stabilizată se va modifica U afară în anumite limite.

Pentru a stabiliza parametrii amplificatorului atunci când temperatura ambientală se modifică, în circuitele stabilizatorilor de compensare se utilizează un amplificator DC diferenţial.

O diagramă schematică a unui astfel de amplificator cuplat cu emițător este prezentată în fig. 5.16. Amplificatorul este conectat la tensiunea de ieșire a stabilizatorului U vyh.st. Pentru o singură intrare U intrarea2 o parte a tensiunii este furnizată de la ieșirea stabilizatorului prin divizorul de urmărire R5, R6. La o altă intrare a amplificatorului U input1 tensiunea de referință este furnizată de la dioda zener VD si rezistenta R1.

O modificare a temperaturii ambientale determină o modificare a curenților de colector ai tranzistoarelor VT1și VT2. Și deoarece acești tranzistori sunt conectați printr-un rezistor comun în circuitul emițătorului R3, o creștere a curentului de colector al unuia dintre tranzistori determină o scădere

curent de colector al celuilalt. Ca rezultat, curentul prin rezistor R3și tensiunea de ieșire a amplificatorului U ieșirile se modifică ușor. Într-un amplificator diferențial de curent continuu, variația de temperatură a tensiunii de bază emițător a tranzistoarelor este compensată VT1și VT2.

Schema schematică a unui regulator de tensiune semiconductor cu un tranzistor conectat în paralel este prezentată în fig. 5.17. Este format dintr-un tranzistor de reglare VT1, rezistor de balast R b, element de amplificare pe un tranzistor VT2 si rezistenta R3, sursa de tensiune de referință (ION) VD1și R b1, divizor de tensiune R1, RP, R2, sursă suplimentară U 0 și R b2, VD2 pentru a alimenta elementul de amplificare al circuitului și capacitatea de ieșire DIN.

Stabilizarea tensiunii se realizează după cum urmează. Pe măsură ce tensiunea de intrare crește, tensiunea de ieșire începe să crească. U afară. Căderea de tensiune pe rezistor va crește, de asemenea. R2 U afară2 . Potențialul de bază va deveni mai negativ în raport cu emițătorul. Amplificarea curentului de colector tranzistor VT2 va creste. Acest lucru va determina o creștere a căderii de tensiune pe rezistor. R3. Ca urmare a acestui fapt, potențialul negativ de la baza tranzistorului de reglare va crește. VT1, care va crește curentul colectorului eu k1 și va determina creșterea curent total sistem eu 1 = eu k1 + eu n. Și, în consecință, căderea de tensiune pe rezistorul de balast va crește R b, care va determina o scădere a tensiunii la ieșirea stabilizatorului la valoarea sa inițială. Tensiunea de ieșire este reglată rezistor variabil RP.

Principalele avantaje ale stabilizatorilor cu conexiune paralelă a RE față de stabilizatorii cu conexiune în serie a RE: curent de intrare constant cu modificări ale rezistenței de sarcină (la tensiune de intrare constantă) și insensibilitate la scurtcircuite la ieșire.

Dezavantaj: eficiență scăzută.

Schema structurală a stabilizatorului de compensare DC cu conexiune serială a RE este prezentată în fig. 5.18. Tensiunea de pe elementul de măsurare IE depinde liniar de modificarea curentului de sarcină eu n. Principiul de funcționare al schemei este următorul. Când rezistența la sarcină se modifică R n curentul de sarcină începe să se schimbe eu n ceea ce cauzează schimbarea; căderea de tensiune pe IE. Tensiunea de pe IE este comparată cu tensiunea de referință, iar diferența lor este alimentată la intrarea amplificatorului DC UPT, amplificată și acționează asupra elementului de control al RE.

Rezistența elementului de reglare se modifică astfel încât abaterea curentului de sarcină este compensată eu n din valoarea nominală.

Schema de bază a stabilizatorului de curent de compensare este prezentată în fig. 5.19. Aici funcția elementului de măsurare este îndeplinită de rezistor R4. Să presupunem că rezistența la sarcină a scăzut. Curent de sarcină eu n a crescut, căderea de tensiune pe rezistor R4 a crescut de asemenea. Ca urmare, potențialul pozitiv de la baza tranzistorului de amplificare VT3 crește. Potențial emițător VT3, determinată de sursa de tensiune de referință de pe stabilizator VD1, Nu se va schimba. Curentul colectorului VT3și căderea de tensiune pe rezistor R1 crește, scăzând potențialul bazei tranzistorului compozit al elementului de reglare VT1, VT2. Curentul de bază al tranzistorului compozit scade. Căderea de tensiune pe joncțiunea emițător-colector a tranzistorului VT1 crește, scăzând tensiunea pe rezistența de sarcină R n. Creșterea rezultată a curentului este compensată și menținută la un anumit nivel cu un anumit grad de precizie. Stabilizarea curentului care trece prin rezistența de sarcină în schimbare se realizează prin schimbarea automată a tensiunii aplicate acestei rezistențe.

5.6. STABILIZATOR DE COMPENSARE

TENSIUNE AC

Pentru a stabiliza tensiunea alternativă, dispozitivele feromagnetice sunt utilizate ca element de reglare, a căror rezistență este curent alternativ variază în funcție de curentul continuu generat de circuitul de feedback.

Cel mai simplu funcțional circuitul regulator al tensiunii de compensare prezentată în fig. 5.20. Abatere variabilă a tensiunii de ieșire U vyh.per din valoarea nominală se măsoară de către elementul de măsurare IE și se compară cu tensiunea de referință. Semnalul de nepotrivire obținut ca rezultat al comparației este amplificat de amplificatorul DC UPT. Curent amplificat eu y intră în înfășurarea de control a OS al reactorului de saturație al vehiculului de lansare și modifică gradul de magnetizare a circuitului magnetic al vehiculului de lansare. Acest lucru schimbă rezistența înfăşurare de lucru RO la curentul alternativ și, în consecință, căderea de tensiune pe acesta, care compensează abaterea tensiunii de ieșire efectivă sau de amplitudine de la valoarea nominală. UPT este alimentat de la un redresor VSV separat.

Avantajele unui regulator de tensiune AC cu un reactor de saturație:

coeficient ridicat de stabilizare (câteva sute);

randament ridicat (0,9);

sensibilitate scăzută la modificări ale frecvenței tensiunii de intrare.

Defecte:

greutate și dimensiuni mari;

inerție mare de răspuns: abaterea tensiunii de ieșire este compensată în zeci-sute de milisecunde după apariția abaterii;

distorsiune puternică a formei curbei tensiunii AC de ieșire, în care predomină a treia armonică;

diferență mare între tensiunea de intrare și de ieșire.

Performanță de top Calitatea stabilizării tensiunii de curent alternativ poate fi obținută prin utilizarea transformatoarelor și autotransformatoarelor cu redistribuire a tensiunii ca element de control. În ele, puterea este împărțită în reglabilă și nereglementată. Stabilizată în ele este tensiunea doar a acelei părți a fluxului de putere, care este asociată cu o modificare a tensiunii de intrare U in. Prin urmare, elementul de reglare al unui astfel de stabilizator este realizat la o putere scăzută, care este determinată de curentul de sarcină și de modificarea tensiunii de intrare. U intrare

Transformatorul de partajare a tensiunii (TrPN) are trei circuite magnetice separate A, b, Cu(Fig. 5.21). Pe două circuite magnetice ( Ași b) există înfășurări de control W l Ași W 1 b, concepute pentru a modifica gradul de polarizare în funcție de tensiunile constante care le sunt furnizate U y Ași U y b.

Fluxul principal de putere este transmis de un transformator nesaturabil pe un circuit magnetic Cu. Transformatoare cu miez magnetic Ași b conceput pentru a schimba tensiunea. Înfășurările primare sunt conectate în serie și conectate în paralel cu înfășurarea primară. W 1 transformator pe miez magnetic Cu transmiterea fluxului de putere principal. Toate înfășurările secundare ale transformatoarelor W 2 A, W 2 bși W 2 c interconectate în serie. Mai mult, înfăşurarea W 2A incluse vizavi de înfășurări W 2 cși W 2 b.

Tensiunea la ieșirea unui astfel de dispozitiv este egală cu suma geometrică a tensiunilor luate din toate înfăşurări secundare W 2 A, W 2 c:

U afară = U 2A + W 2b + W 2c .

Pe măsură ce tensiunea de ieșire crește U creșterea tensiunii de ieșire pe înfășurare D U 2 A, D U 2 b, D U 2 c. Pentru a reduce abaterea tensiunii de ieșire D U trebuie sa cresti |D U 2 A| si scade |D U 2 b|. Și pentru aceasta, gradul de magnetizare a circuitului magnetic A trebuie redus, iar circuitul magnetic b- crește. Acest lucru se face folosind o schemă de control.

Același element de reglare poate fi un autotransformator cu redistribuire a tensiunii (ATrPN).

5.7. STABILIZATORI DE COMPENSARE

PE MICROSCIRCUIT

În prezent, industria produce stabilizatori de tensiune constantă compensatori integrali cu reglare continuă a seriei K142EN de trei grupuri:

1. K142EN1; K142EN2; K142EN2A; KN2EN2B și K142ENZ; K142EN4 - cu tensiune de ieșire reglabilă de la 3 la 30 V.

2. K142EN5; K142EN5A; K142EN5B - cu o tensiune de ieșire fixă ​​de 5 și 6 V.

4. K142EN6 - cu tensiune de ieșire reglabilă bipolară de la 5 la 15 V.

Avantajele stabilizatorilor integrali de tensiune DC de tip compensare cu reglare continuă:

factor de stabilizare ridicat ( K st.n > 1000);

impedanță de ieșire scăzută ( R afară. min £ 10 - 4 Ohm);

inerția muncii;

fiabilitate ridicată;

nicio interferență.

Defecte:

necesitatea de a folosi calorifere care cresc dimensiunea și greutatea;

eficiență scăzută (0,4 ... 0,5).

Cel mai des sunt utilizați stabilizatorii K142EN1 și K142EN2. Pe lângă scopul lor principal, ele sunt folosite ca filtre active de netezire, stabilizatori de curent, dispozitive de prag, dispozitive de protecție etc.

Pe fig. 5.22 prezintă o diagramă a unui stabilizator de tip compensare integrat și una dintre modalitățile de pornire a acestuia. Elementul de reglare al stabilizatorului este realizat pe un tranzistor compozit VT4, VT3. Sursa tensiunii de referință este un stabilizator parametric pe o diodă zener VD1. Tensiune de referință de la dioda Zener VD1 intră la intrarea emițătorului urmăritor pe tranzistor VT5și rezistențe R1, R2. Cu dioda de termocompensare VD2 si rezistenta R2 la intrarea tranzistorului VT6 este furnizată tensiune constantă. tranzistor VT6 conectat conform schemei emițătorului urmăritor, a cărui sarcină este rezistența R3. Tensiunea rezistenței R3 constantă și egală cu tensiunea pe rezistor R2. Amplificatorul DC este realizat pe tranzistoare VT7și VT2. Tranzistor cu efect de câmp VT2 este sarcina colectorului tranzistorului VT7. tranzistor VT2 are o rezistență diferențială mare, care mărește câștigul DC și reduce efectul modificărilor tensiunii de intrare asupra ieșirii.

Un tranzistor este inclus în circuit pentru a proteja stabilizatorul de scurtcircuite și suprasarcini. VT9. Oprirea stabilizatorului se poate face folosind un tranzistor VT8. Pentru ca stabilizatorul să funcționeze, trebuie să conectați un divizor de feedback la circuit R8, R9, care are cu sursa de tensiune de referință formează un circuit de comandă. În plus, rezistențele circuitului de protecție trebuie conectate la circuit. R5-R7și condensator de ieșire DIN.

Schema funcționează după cum urmează. Pe măsură ce tensiunea de intrare crește, crește și tensiunea de ieșire. U afară. Tensiune crescută pe brațul inferior R9 U R 9 și de aici potențialul pozitiv de la baza tranzistorului VT7 va creste. Curentul de bază și de colector va crește. Căderea de tensiune pe sarcina tranzistorului va crește VT7, adică pe VT2, ceea ce va duce la scăderea curenților de la baza elementului de reglare VT3, VT4, care se închid, și tensiunea colector-emițător a tranzistorului VT4 crește. Acest lucru duce la o scădere a tensiunii de ieșire la valoarea sa inițială. Tensiunea de ieșire din circuit este reglată de un rezistor variabil R8.

Protecția stabilizatorului împotriva scurtcircuitelor și suprasarcinilor se realizează prin blocarea tranzistorului de comandă compozit. În modul normal și cu mici suprasarcini de curent, tensiunea pe rezistor R7(senzor de curent) tensiune mai mică pe rezistor R5. pe baza de tranzistori VT9- potential negativ fata de emitatorul acestuia. tranzistor VT9închis. Cu suprasolicitari semnificative si scurt circuit tensiunea rezistenței R7 crește. Și de îndată ce tensiunea pe rezistor R7 depășește tensiunea pe rezistor R5, potențialul de bază a tranzistorului R9 devine pozitivă în raport cu emițătorul său. tranzistor VT9 se deschide, iar curenții de bază și de colector cresc. Creșterea curentului de colector VT9 duce la o scădere a curenților de bază ai tranzistoarelor VT3, VT4. Se închid, curentul în circuitul de sarcină este limitat.

Oprirea de la distanță a stabilizatorului se realizează prin aplicarea unui semnal pozitiv extern la baza tranzistorului VT8. Se deschide, iar tranzistorul de reglare compozit VT3, VT4 este încuiat. Tensiunea la ieșirea stabilizatorului scade la zero.

5.8. STABILIZATORI DE PULS

Se numește stabilizatorul de tensiune (curent), al cărui element de reglare funcționează în modul de comutare periodică stabilizator reglat de puls sau stabilizator de comutare (cheie).

Stabilizatorii de comutare sunt împărțiți în:

conform metodei de pornire a elementului de reglare - în serie și paralelă;

conform metodei de control (reglare) - pentru stabilizatoare cu modulație de lățime de impuls - lățime de impuls (PWM); cu modulație puls-frecvență - frecvență-impuls (PFM);

releu sau cu două poziții.

Trăsătură distinctivă comutarea stabilizatorilor este eficiența ridicată a stabilizatorului în ansamblu (până la 0,9). Aceasta este o consecință a modului de funcționare în impuls al elementului reglat, în care cea mai semnificativă parte a puterii pierdute pe elementele circuitului stabilizator este eliberată. Elementul de reglare în stabilizatoarele de comutare este un comutator cu tranzistor care se închide și se deschide periodic. În modul de comutare, tranzistorul este în modurile de saturație și de întrerupere de cele mai multe ori. În aceste moduri, puterea eliberată în tranzistoare este mică, deoarece fie tensiunea, fie curentul tranzistorului este foarte mică. Iar modul de comutare activ este foarte rapid. Prin urmare, puterea pierdută pe elementul de reglare este mică.

Principiul de funcționare regulator de comutare Tensiunea DC este după cum urmează. Tensiunea de intrare DC U intrarea cu ajutorul unui element de reglare este transformată în impuls și alimentată la ieșire, la sarcină, tot sub formă de impulsuri. Prin urmare, pentru a obține o ieșire de tensiune constantă într-un regulator de comutare, este necesar un filtru de netezire. Când durata impulsurilor de control se modifică, durata impulsurilor de tensiune de ieșire se modifică în consecință și, în consecință, se modifică și valoarea medie a tensiunii la sarcină. Dacă acum se introduce un semnal în circuitul de comandă care este proporțional cu abaterea tensiunii medii la sarcină față de cea specificată, atunci tensiunea de ieșire se va stabiliza în circuit.

Schema bloc a regulatorului de tensiune de comutare este prezentată în fig. 5.23. Stabilizatorul include: un element de reglare RE, filtru de netezire SFși un circuit de control constând dintr-un circuit de comparație SS, amplificator Lași convertor P. Circuitul de comparație și amplificatorul sunt aceleași ca în stabilizatorii de compensare continuă. Generatoarele de impulsuri sunt folosite ca convertor: multivibratoare, declanșatoare.

5.9. STABILIZATORI

CU REGULARE DOUĂ POZIȚII

În stabilizatoarele cu reglare on-off, se modifică atât frecvența de funcționare a cheii, cât și durata stării închise. În acest caz, elementul de comandă comută din starea închisă în starea deschisă și invers când tensiunea de ieșire atinge pragul de acționare sau eliberare a servosistemului care controlează funcționarea elementului de comandă.

Schema schematică a unui regulator de comutare a tensiunii cu două poziții (releu) este prezentată în fig. 5.24. Include următoarele elemente: un element de reglare pe un tranzistor compozit VT11, VT12, filtru ( LC n, VD2), un circuit de comparație și un amplificator DC ( R1, RP, R2, VD el, R G, VT y), flip-flop cu diodă tunel VD tg, tranzistor VT4 si rezistenta R8, amplificator intermediar ( VT3, R3, R4, R5). Blocarea tranzistorului de reglare se realizează cu ajutorul unui tranzistor VT2. Elemente R6, R zap, VD1, DIN zap oferă o blocare fiabilă a tranzistorului de reglare. Lanţ R9, C1 crește frecvența auto-oscilațiilor stabilizatorului.

Principiul de funcționare al schemei este următorul. La intrarea stabilizatorului se aplică o tensiune constantă U intrare Să presupunem că tensiunea la ieșirea stabilizatorului a scăzut la o valoare egală cu tensiunea de declanșare pe VT4și VD tg. declanșator, tranzistor VT4 se închide, iar curentul colectorului său sare la zero. curent prin rezistor R5 nu se scurge, potențialul pozitiv al bazei sale a scăzut și se închide. curent prin R3 fără scurgeri, potențial de bază VT2 se ridică şi VT2 se inchide. tranzistoare VT12și VT11 deschis, condensator DIN Zap este încărcat printr-un rezistor R6, tensiunea la intrarea filtrului în puncte DAR, B sare la tensiune U intrare, diodă VD2 se închide, pe măsură ce potențialul catodului său devine pozitiv. Curentul prin tranzistorul de reglare VT11 iar inductorul începe să crească, iar tensiunea la ieșirea stabilizatorului scade până când scade la o valoare egală cu curentul de sarcină eu n, după care începe să crească.

Pe măsură ce tensiunea de ieșire crește, potențialul de bază VT y devine mai pozitiv și curentul colectorului său crește. Când tensiunea de ieșire atinge valoarea U afară + D U tg / a (unde a este coeficientul de transfer al divizorului), curentul colectorului VT y atinge curentul de declanșare, declanșatorul se declanșează, tranzistorul VT4 se deschide, iar curentul colectorului său va crește brusc până la o valoare maximă. tranzistoare VT3și VT2 deschis. Condensator DIN zap se conectează prin VT2 la secțiunea bază-emițător a tranzistoarelor VT12, VT11 si se inchid. În acest moment, inductorul este descărcat prin diodă VD2. În timp ce curentul inductor L mai mult curent de sarcină, tensiunea la ieșirea stabilizatorului crește și apoi începe să scadă. Și, în același timp, tensiunea pozitivă la baza tranzistorului de amplificare va scădea. VT y iar curenții de bază și de colector scad. Când tensiunea de ieșire scade la valoarea U afară - D U tg /a, curent de colector VT y va scădea la valoarea curentului de declanșare a declanșatorului. Declanșator declanșat, tranzistori VT4, VT3, VT2 aproape, iar tranzistoarele VT12și VT11 deschis. Curentul de colector al tranzistorului de reglare începe să crească din nou VT11, și de aici curentul inductor. În viitor, procesul se repetă continuu. Ca urmare, valoarea medie a tensiunii de ieșire rămâne constantă cu un anumit grad de precizie.

Avantajele unui stabilizator controlat prin releu: simplitatea circuitului și viteza relativ mare.

Dezavantaj: prezența ondulațiilor la ieșire.

5.10. STABILIZATORI DE PULS

CU CONTROLUL LĂȚIMII PULSULUI

Metoda de control a funcționării tranzistorului de reglare a unui stabilizator de impuls, în care un semnal de control cu ​​o perioadă de repetare constantă și care se modifică în funcție de modificarea tensiunii de ieșire cu o durată a impulsului, este aplicat la bază, se numește impuls- lăţime. Un dispozitiv care convertește un semnal continuu în impulsuri de diferite durate se numește modulator de lățime a impulsului, iar un astfel de stabilizator este un stabilizator modulat de lățime de impuls. Într-un semnal de lățime a impulsului cu o perioadă constantă de repetare a impulsului Tși = modificări constante ale factorului de umplere K h = t n/ T n. Există două moduri de a modifica durata impulsurilor atunci când tensiunea de ieșire a stabilizatorului deviază - primul și al doilea fel.

Dacă abaterea tensiunii de ieșire a stabilizatorului determină o schimbare a modului de funcționare al generatorului de impulsuri (PG), la ieșirea căruia se formează impulsuri de durată diferită, atunci această metodă de generare a unui semnal de impuls se numește modularea lățimii impulsului de primul fel. În fig. 5.25, A.

Dacă tensiunea la ieșirea stabilizatorului U ieșirea este comparată cu o tensiune care variază liniar U pl ( t) având o perioadă de repetare constantă T(Fig. 5.26), iar durata impulsurilor relativ la valori constante nt este determinată de momentul comparării acestor tensiuni, atunci această metodă de generare a unui semnal de impuls se numește modulare în lățime a impulsului de al doilea fel. Schema bloc a unui astfel de stabilizator este prezentată în fig. 5.25, b.

Procesul de formare a unui semnal de impuls într-un modulator de lățime de impuls de al doilea tip este prezentat în fig. 5.26. Aici, graficul de sus arată impulsuri din dinți de ferăstrău cu o margine de avans care se schimbă liniar. U pl ( t). Pe același grafic, curba U afară ( t) ilustrează schimbarea tensiunii la ieșirea stabilizatorului. Graficul de jos arată impulsuri a căror lățime (durată) se modifică odată cu modificarea tensiunii de ieșire a stabilizatorului. Începuturile impulsurilor graficelor superioare și inferioare coincid, iar capetele sunt determinate de tensiunea de ieșire. Ca rezultat, se obțin impulsuri, a căror lățime este proporțională cu abaterile tensiunii de ieșire.

O diagramă schematică a unui stabilizator PWM este prezentată în fig. 5.27. Este ușor diferit de circuitul stabilizator al releului (vezi Fig. 5.24). Intrarea amplificatorului este tensiune dinte de ferăstrău U control și offset constant de la divizorul circuitului de comparație la R8, R9, R10. Când tensiunea de la baza tranzistorului de amplificare atinge o valoare la care curentul colectorului VT y va fi egal cu curentul de declanșare ( VD2) (t 1 din fig. 5.27, b), un declanșator al unei diode tunel și VT4 muncă. tranzistoare VT4, VT3și VT2 deschis, a VT12și VT11 sunt inchise. Tensiunea de ieșire a filtrului (puncte DAR, B) scade la zero. Când tensiunea dinți de ferăstrău la baza tranzistorului VT4 scădea ( t 2 din fig. 5.27, b) la o valoare la care curentul de colector al tranzistorului de amplificare devine egal cu curentul de eliberare al declanșatorului, declanșatorul va funcționa, tranzistoarele VT4, VT3și VT2 aproape, a VT12și VT11 deschis. Tensiunea la ieșirea filtrului va crește brusc și va deveni egală cu tensiunea de intrare U intrare În viitor, declanșatorul și tranzistorul de reglare se vor comuta continuu sub influența unui semnal alternativ extern. Cu o creștere a tensiunii la intrarea stabilizatorului, starea deschisă a tranzistorilor VT12și VT11 scade. Prin urmare, durata impulsului la intrarea filtrului scade, iar valoarea medie a tensiunii de ieșire revine la valoarea inițială cu un anumit grad de precizie.

Schema unui stabilizator de tensiune de comutare, în care elementul de reglare este realizat pe un tranzistor compozit VT11, VT12, VT13 prezentată în fig. 5.28. La începutul circuitului, tranzistorul compozit este blocat de o tensiune pozitivă de la o sursă externă E adăuga. La intrarea unui amplificator diferenţial cu tranzistor VT4, VT5 sunt furnizate două tensiuni: o parte din tensiunea de ieșire de la divizor R4, RP, R6și tensiunea de referință de la dioda zener VD4. Ele sunt comparate. Semnalul de nepotrivire este amplificat și transmis unui multivibrator pe tranzistoare VT7, VT8. Modificarea tensiunii de ieșire U out provoacă o modificare a duratei impulsurilor generate de multivibrator și a ciclului de lucru al acestora Q=T/t n, unde t n este durata impulsurilor negative. De la ieșirea multivibratorului, un impuls negativ este amplificat în curent de un emițător adept pe un tranzistor VT6și alimentat la baza tranzistorului VT13, deschiderea tranzistorului compozit al circuitului pe durata impulsului multivibrator. Căderea de tensiune pe tranzistor se modifică și duce la restabilirea tensiunii de ieșire la valoarea anterioară. Prin urmare, în

această schemă reglare automată tensiunea de ieșire se realizează datorită feedback-ului negativ, ca în stabilizatorii continui.

5.11. PROTECTOARE LA TENSIUNEA DE TENSIUNE

PE TIRISTORI

Pe tiristoare, stabilizatoarele de tensiune pot fi realizate la o putere mult mai mare (până la 1000 V × A) cu eficiență ridicată - până la 95%. În plus, tiristoarele fac posibilă combinarea funcțiilor de redresare, reglare și stabilizare, precum și stabilizarea tensiunilor directe și alternative.

Schema funcțională a stabilizatorului de tensiune DC tiristor este prezentată în fig. 5.29. Conține un redresor, a cărui tensiune de ieșire trebuie să fie stabilizată de circuit. Principiul stabilizării în această schemă se bazează pe schimbare

unghiul de comutare a tiristorului a t. Modificarea tensiunii de ieșire a stabilizatorului după circuitul de comparație este alimentată la amplificator, după care este alimentată la circuitul de comandă, unde se formează impulsuri de control. Faza lor depinde de abaterea tensiunii de ieșire. Cu o creștere a tensiunii de ieșire a stabilizatorului U vx crește. Aceasta duce la o scădere a timpului de funcționare al tiristorului și, prin urmare, la o scădere a curentului prin transformatorul Tr. Tensiunea la ieșirea transformatorului va scădea și va reduce tensiunea la ieșirea stabilizatorului U la valoarea anterioară.

Pe fig. 5.30 prezintă o diagramă a unei surse de alimentare cu tiristoare stabilizate. Tensiunea de rețea este redresată printr-un circuit în punte pe diode VD2-VD5și tiristoare VS1, VS2. Tiristoarele sunt controlate de un amplificator magnetic diferenţial MU, tensiunea la care este alimentată prin transformator Tr2. stabilizarea tensiunii înfăşurare primară realizat de diode zener VD8și VD9. Această stabilizare asigură constanta amplitudinii curentului tiristor atunci când se modifică tensiunea rețelei. Alimentarea bobinajului de control MU (W y) alimentat prin redresor auxiliar în punte VD10-VD13. Semnalul de control către acest circuit punte este furnizat de la ieșirea celei de-a doua trepte a amplificatorului cu tranzistor VT3.

Circuitul funcționează după cum urmează. Modificarea tensiunii de ieșire după circuitul de comparație și amplificarea semnalului de control este alimentată în înfășurare W y amplificator magnetic diferenţial. Curentul în schimbare în înfășurarea de comandă determină o modificare a unghiului de comutare a tiristoarelor a t, ceea ce duce tensiunea de ieșire la valoarea anterioară.

ÎNTREBĂRI DE TEST

1 Ce este stabilizatorul de tensiune și stabilizatorul de curent?

2 Explicați scopul stabilizatorilor de tensiune și curent.

3 Ce ​​stabilizatori se numesc parametrici?

4 Desenați o diagramă parametrică a unui regulator de tensiune pe un inductor cu miez saturat și explicați funcționarea acestuia.

5 Desenați o diagramă a unui regulator de tensiune alternativ ferorezonant și explicați cum funcționează.

6 Care sunt avantajele stabilizatorilor ferorezonanți.

7 Desenați caracteristica curent-tensiune a diodei Zener cu siliciu.

8 Explicați principiul diodei zener.

9 Care sunt caracteristicile unui stabilizator parametric pe o diodă zener de siliciu.

10 Desenați o diagramă a unui stabilizator de curent continuu parametric pe un tranzistor cu efect de câmp și explicați funcționarea acestuia.

11 Ce sunt stabilizatorii de compensare DC?

12 Enumerați elementele principale ale circuitului stabilizator de compensare.

13 Desenați o diagramă a unui stabilizator de compensare cu o legătură în serie a unui element de reglare.

14 Remiză schema circuitului stabilizator folosind un tranzistor compozit și explicați caracteristicile acestuia.

15 Desenați o diagramă a unui stabilizator de tensiune DC de compensare cu o conexiune paralelă a unui element de reglare și explicați principiul funcționării acestuia.

16 Desenați o diagramă a unui stabilizator de compensare DC cu o conexiune în serie a unui element de reglare și explicați funcționarea acestuia.

17 Desenați o schemă funcțională a unui regulator de tensiune alternativ de compensare și explicați principiul funcționării acestuia.

18 Explicați funcționarea regulatorului de tensiune AC pe un transformator cu redistribuire a tensiunii.

19 Explicați caracteristicile stabilizatorului de compensare de pe cip.

20 Explicați funcționarea unui regulator de tensiune de comutare.

21 Remiză diagramă bloc regulator de tensiune de comutare și explicați funcționarea acestuia.

22 Desenați o diagramă schematică a unui regulator de tensiune cu două poziții și explicați funcționarea acestuia.

23 Explicați principiul de funcționare a stabilizatorului cu reglare a lățimii impulsului.

24 Care este esența stabilizatorului de tensiune cu tiristoare?