СТАБИЛИЗАТОРЫ ЧАСТЬ 1

СТАБИЛИЗАТОРЫ

ЧАСТЬ 1

Автор Останин Б.П.

Параметрические стабилизаторы. Слайд 1. Всего 32.

Конец слайда

Стабилизаторами напряжения (тока) называются устройства, автоматически поддерживающие на нагрузке напряжение (ток) с заданной степенью точности.

Радиовещательные и связные радиостанции допускают нестабильность питающего напряжения не более 2…3 %. Ток в фокусирующих катушках телевизионной аппаратуры должен стабилизироваться в пределах 0,5…1,0 %. УПТ и некоторые измерительные приборы допускают нестабильность напряжений не более 0,0001 %.




Основными дестабилизирующими факторами, вызывающими изменение напряжения (тока) нагрузки, являются:

1. Колебания питающих напряжений,2. Колебания частоты тока питающей сети,3. Изменения мощности нагрузки,4. Изменения температуры окружающей среды,5. Другие.




Стабилизаторы подразделяются на

1. Стабилизаторы переменного напряжения (тока),2. Стабилизаторы постоянного напряжения (тока).

Для стабилизации напряжения (тока) используются элементы с нелинейными характеристиками.




Для стабилизации напряжения используются стабилитроны, катушки индуктивности с насыщенным ферромагнитным сердечником и другие устройства.

U

I0




Для стабилизации тока используются бареттеры, термисторы, лампы накаливания и другие устройства.

U

I0




Компенсационные стабилизаторы напряжения (тока) представляют собой замкнутую систему автоматического регулирования с ООС.

РЭ

ОС

UВХ UВЫХ

UОС

В компенсационных стабилизаторах напряжения сигнал ОС является функцией выходного напряжения, а в стабилизаторах тока – функцией выходного тока.




В зависимости от типа управляемого прибора

1. Ламповые,2. Транзисторные,3. Тиристорные,4. Дроссельные,5. Комбинированные.




В зависимости от способа подключения регулирующего элемента относительно сопротивления нагрузки стабилизаторы напряжения (тока) подразделяются на

1. Последовательные,2. Параллельные.




Отдельная группа – непрерывно – ключевые стабилизаторы, сочетающие в себе положительные качества как непрерывных, так и импульсных стабилизаторов. Комбинированные стабилизаторы включают в себя несколько регулирующих элементов, например, транзистор и тиристор, транзистор и дроссель и т.д.




Стабилизаторы постоянного напряжения (тока)

Основные параметры как параметрических, так и компенсационных стабилизаторов постоянного тока

Для стабилизаторов напряжения

1. Коэффициент стабилизации по входному напряжению

ВХ

ВЫХ

ВЫХ

ВХ

ВЫХ

ВЫХ

ВХ

ВХ

СТ U

U

U

U

U

UU

U

К

UВХ и UВЫХ - приращения входного и выходного напряжений при неизменном токе нагрузки.UВХ и UВЫХ - номинальные значения входного и выходного напряжений.




В некоторых случаях качество стабилизации оценивают по статической ошибке δ, которая определяется так же при IH = const

ВЫХ

ВЫХ

U

U

2. Внутреннее сопротивление стабилизатора ri

H

ВЫХi I

Ur

В стабилизаторах напряжения внутреннее сопротивление может достигать тысячных долей Ома.




3. Коэффициент сглаживания пульсаций

ВХ

ВЫХ

ВЫХ

ВХ

ВЫХ

ВЫХ

ВХ

ВХ

U

U

U

U

U

UU

U

К ~

~

~

~

~

UВХ~ и UВЫХ~ - амплитуды пульсаций входного и выходного напряжений.




4. Температурный коэффициент стабилизации

Для стабилизаторов напряжения определяется при UВХ = const и IH = const.

ОКР

ВЫХ

t

U




Для стабилизаторов тока

1. Коэффициент стабилизации по входному напряжению

ВХ

H

H

ВХ

H

H

ВХ

ВХ

iСТ U

I

I

U

I

IU

U

К

КСТ i определяется при RH = const.




2. Коэффициент стабилизации при изменении сопротивления нагрузки определяется при UВХ = const.

H

i

H

H

H

H

H

H

H

H

R R

r

I

I

R

R

I

IR

R

КH

3. Коэффициент пульсации по току

H

Hi I

Ik ~




4. Температурный коэффициент стабилизации

ОКР

Hi t

I

Основной энергетический показатель стабилизаторов – коэффициент полезного действия .




Стабилизаторы переменного напряжения (тока)

Стабилизаторы переменного напряжения (тока) характеризуются дополнительными параметрами

1. Стабильностью выходного напряжения (тока) в зависимости от частоты питающего напряжения;

2. Коэффициентом мощности;3. Искажением формы кривой выходного

напряжения.

Существенными параметрами стабилизаторов являются их масса, габариты, срок службы и т.д.




Стабилитроны




Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжений. Они работают в области лавинного или туннельного пробоя. Основные параметры:

1. Напряжение стабилизации UСТ;2. Максимальный ток стабилизации IСТ max;3. Минимальный ток стабилизации IСТ min;4. Дифференциальное сопротивление rДИФ (другое

название rСТ);5. Температурный коэффициент напряжения

стабилизации СТ.




Напряжение стабилизации UСТ – значение напряжения на стабилитроне при заданном токе стабилизации. Так как участок пробоя ВАХ проходит почти вертикально, то можно считать, что UСТ UПРОБ. Напряжение стабилизации лежит в пределах от 3,3 до 99 В.

Максимальный ток стабилизации IСТ max ограничивается максимально допустимой мощностью

СТСТ U

PI max

max




Минимальный ток стабилизации IСТ min определяется гарантированной устойчивостью состояния пробоя.

Дифференциальное сопротивление rДИФ (другое название rСТ) определяется при среднем токе стабилизации:

СТСТ

СТДИФ r

I

Ur




Температурный коэффициент напряжения стабилизации СТ – относительное изменение напряжения стабилизации UСТ при изменении температуры окружающей среды на T (при лавинном характере пробоя коэффициент СТ положителен, при туннельном – отрицателен):

TU

U

СТ

СТСТ




Стабилитроны широкого применения обладают сравнительно высоким температурным коэффициентом напряжения (СТ 10-3 К-1). Более высокой температурной стабильностью обладают прецизионные стабилитроны, в которых последовательно соединены три p-n перехода. Один из них – стабилизирующий – включён в обратном направлении, а два других термокомпенсирующих – включены в прямом направлении. При повышении температуры напряжение на стабилизирующем переходе растёт, а на термокомпенсирующих переходах уменьшается. В результате ТКН уменьшается до СТ 10-5 К-1.




Для стабилизации двухполярных напряжений и для защиты электрических цепей от перенапряжений обеих полярностей применяют двуханодные стабилитроны, которые имеют симметричную ВАХ.




Стабистор - разновидность стабилитрона – полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ p-n перехода. Отличительной особенностью стабисторов является меньшее напряжение стабилизации – примерно 0,7 В. Для увеличения напряжения стабилизации используют последовательное соединение нескольких стабисторов, смонтированных в одном корпусе или сформированных в одном кристалле.




Схема однокаскадного параметрического стабилизатора

Параметры схемы выбирают так, чтобы при изменении нагрузки и напряжения питания выполнялись неравенства

maxmin

min НГ

CTИПCT I

R

UUI

minmax

max НГ

CTИПCT I

R

UUI




IИП RГ

IСТ RН

IН

UИП UСТ

IИП

ЕИП / RГ

UИП

UСТ

UИП

URг

ICT

IHICTmin

UСТ

В IH

IИПА

ICTmax




IИП RГ

IСТ RН

IН

UИП UСТ

-U

I

UСТ

-U ICTmin

IH

IИП

ICTmax

ЕИП / RГ

А

В

I

ICT

IH

IИП

UИП

UИП

URг




Пусть RН уменьшилось. Ток в нагрузке увеличился, а напряжение на нагрузке осталось почти неизменным (чуть-чуть возросло).

UСТ

-UICTmin

IH

IИП

ICTmax

ЕИП / RГ

А

В

I

ICT

IH IИП

UИП

UИП

URг




Пусть UИП уменьшилось. Ток в нагрузке уменьшился, а напряжение на нагрузке осталось неизменным.

ЕИП / RГ

UИП

UСТ

-u

ICTmax

ЕИП / RГ

А

В

i

ICT

IH IИП

UИП

UИП

URгUСТ

-u

ICTmax

ЕИП / RГ

А

В

i

ICT

IHIИП

UИП

UИП

URг

UСТ

-u

В

i

UИП

UИП

URг




UСТ

-U

I

UСТ

IСТIСТ Н




Documents

СТАБИЛИЗАТОРЫ ЧАСТЬ 1