16207

Ответы по стабилизаторам напряжения

Шпаргалка

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Вопросы по стабилизаторам напряжения. 38. Чем определяется амплитуда колебаний выходного напряжения в компенсационных стабилизаторах с импульсным регулированием при неизменном входом напряжении и токе нагрузки Наиболее распространенная силовая часть компенсацио

Русский

2013-06-20

35 KB

12 чел.

Вопросы по стабилизаторам напряжения.

38. Чем определяется амплитуда  колебаний выходного напряжения в компенсационных стабилизаторах с импульсным регулированием при неизменном входом напряжении и токе нагрузки?

Наиболее распространенная силовая часть компенсационного стабилизатора представляет собой импульсный усилитель мощности, работающий в первом импульсном режиме, в котором в качестве нагрузки выступает сглаживающий LC фильтр. Работа регулирующего транзистора в режиме ключа позволяет получить с его выхода однополярные импульсы прямоугольной формы. Для последующего преобразования таких импульсов в постоянное напряжение служит сглаживающий фильтр. Регулирующий элемент и сглаживающий фильтр охвачены отрицательной обратной связью, которую осуществляет блок сравнения БС и импульсный блок ИБ. В блоке сравнения выходное напряжение сравнивается с эталонным (опорным) напряжением. Получающаяся при этом разностное напряжение воздействует на ИБ, который вырабатывает управляющие импульсы разной длительности или частоты следования, управляющие работой регулирующего элемента. Изменение длительности импульсов или частоты их следования позволяет поддерживать выходное напряжение неизменным при изменениях как входного напряжения стабилизатора, так и нагрузочного тока. Связь входного и выходного напряжений имеет вид : Uвых = Uвх • Кз, где Кз = tи/T - коэффициент заполнения импульса на выходе регулирующего элемента ( Т - период импульса, tи - время включения).  

39. Какие требования предъявляются к транзисторам РЭ в стабилизаторах с импульсивным регулированием?

В стабилизаторах с импульсным регулированием к транзисторам регулирующего элемента предъявляют ряд требований. Во первых, транзистор должен обладать большим коэффициентом усиления по току В. Для этого вместо одного транзистора часто используют несколько, включенных в виде составного транзистора. При этом Вэкв равно произведению всех Вi транзисторов в составе составного транзистора. Также транзисторы должны обладать не большой инерционностью, так как это может ухудшить работу стабилизатора. Кроме того транзисторы должны обладать низким входным сопротивлением и высоким выходным.

40. Может ли в стабилизаторе выходное напряжение превышать входное? Показать с использованием принципиальной электрической схемы?

На рисунке показана принципиальная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. Предположим, что в некоторый момент времени выходное напряжение стабилизатора выше требуемого, тогда UR3 > UVD1 и на выходе компаратора формируется высокий уровень напряжения. Это напряжение насыщает управляющий транзистор VT2. Напряжение на резисторе смещения URсм = Uвх - Uкэ2 нас ? Uвх, и регулирующий транзистор VT1 заперт. Ток дросселя, протекая через замыкающий диод VD1, отдает накопленную энергию в нагрузку. По мере уменьшения энергии дросселя выходное напряжение стабилизатора уменьшается и затем становится меньше напряжения отпускания компаратора Uот. Компаратор формирует на выходе низкий уровень напряжения . транзистор VT2 запирается, а транзистор VT1 под действием тока резистора Rсм попадает в режим, близкий к насыщению. При этом к выходу LC фильтра прикладывается напряжение близкое к выходному. Ток дросселя начинает увеличиваться и затем компаратор выключает регулирующий транзистор VT1. Далее выходное напряжение опять поддерживается за счет энергии, накопленной в фильтрах. Длительность включенного состояния регулирующего транзистора определяется длительностью управляющего импульса импульсного модулятора. Связь входного и выходного напряжений имеет вид: Uвых = Uвх • Кз, где Кз = tи/T - коэффициент заполнения импульса на выходе регулирующего элемента ( Т - период импульса, tи - время включения). Как видно из этой формулы выходное напряжение никогда не может превышать входное, так как Кз < 1.

41. Для чего и где в стабилизаторах напряжения применяют ГСТ?

В стабилизаторах напряжения желательно иметь резистор Rсм с как можно большим сопротивлением, так как это приведет к увеличению тока в транзисторе VT1 и следовательно к улучшению стабилизации. Так как увеличение сопротивления этого резистора имеет свои ограничения, то его заменяют на ГСТ, имеющего очень большое сопротивление. Кроме того, резистор, входящий в источник опорного напряжения также желательно заменить на ГСТ, так как это увеличит коэффициент стабилизации.

42. Почему в стабилизаторах напряжения РЭ выполняется на составных транзисторах?

Транзистор, входящий в состав регулирующего элемента стабилизатора напряжения должен обладать большим коэффициентом усиления по току В. Это нужно для увеличения выходного напряжения и коэффициента стабилизации. Для этого вместо одного транзистора часто используют несколько, включенных в виде составного транзистора. При этом Вэкв равно произведению всех Вi транзисторов, входящих в состав составного транзистора.

43. Каким образом компенсационный стабилизатор напряжения защищается от перегрузок по току?

44. Какой из стабилизаторов параллельного или последовательного типа имеет больший КПД и почему?

Из стабилизаторов параллельного или последовательного типа больший КПД имеют стабилизаторы последовательного типа. У стабилизаторов последовательного типа, в отличие от параллельного, напряжение на выходе непосредственно зависит от напряжения на регулирующем элементе и следовательно эти стабилизаторы имеют больший коэффициент стабилизации. Также у стабилизаторов с параллельным включением требуется дополнительный балластный резистор Rб, для обеспечения требуемого режима работы, наличие которого также снижает КПД данного типа транзисторов из-за потерь на этом резисторе. У стабилизаторов параллельного типа КПД не превышает 30%, а у последовательного - 80%.

45. В компенсационных стабилизаторах импульсного типа устанавливают силовой диод. Для чего устанавливают силовой диод и может ли без него работать схема?

46. Как влияют свойства РЭ стабилизатора с импульсным регулированием на КПД стабилизатора?

КПД стабилизатора с импульсным регулированием рассчитывается по следующей формуле: ? = Рн / Рвх = Uн / (Uн + Uрэ) = 1/(1 + Uвых/Uвх), где Uрэ - падение напряжения на импульсном элементе. Следовательно, чем меньше сопротивление регулирующего элемента, тем меньше падение на нем и значит КПД выше. Кроме того КПД увеличится, если увеличится коэффициент В усиления по току у транзистора, в РЭ.

47. Каким образом регулируется выходное напряжение в компенсационных стабилизаторах напряжения?

В компенсационных стабилизаторах напряжения напряжение на выходе связано с напряжением на входе следующей формулой: Uвых = Uвх Кз, где Кз = tи / Т - коэффициент заполнения импульса на выходе регулирующего транзистора. Следовательно выходное напряжение можно регулировать, изменяя длительность импульсов и их период на выходе модулятора длительности.

48. Что нужно предпринять, чтобы нагрузочная характеристика стабилизатора шла как можно более горизонтально?

49. Что нужно предпринять с целью увеличения коэффициента стабилизации стабилизатора?

Одним из основных параметров стабилизатора является коэффициент стабилизации. Коэффициентом стабилизации называется отношение относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора при постоянном сопротивлении нагрузки. Кст = (?Uвх / Uвх)/(?Uвых / Uвых) Где ?Uвы и ?Uвых - изменение напряжения на входе и выходе стабилизатора. Следовательно, для увеличения коэффициента стабилизации необходимо или уменьшать изменение напряжения на выходе, или увеличивать отношение Uвых/Uвх. Uвых / Uвх = Кз, где Кз = tи / Т - коэффициент заполнения импульса на выходе регулирующего транзистора. Следовательно для увеличения коэффициента стабилизации необходимо увеличить Кз, а для этого нужно, чтобы на выходе модулятора длительности были импульсы с большей частотой.

50. Можно ли построить стабилизатор напряжения, у которого выходное напряжение иного знака, чем у входного и больше него?

У стабилизатора напряжения входное и выходное напряжения связаны следующей формулой: Uвых = Uвх • Кз, где Кз = tи/T - коэффициент заполнения импульса на выходе регулирующего элемента ( Т - период импульса, tи - время включения). Как видно из этой формулы выходное напряжение никогда не может превышать входное, так как Кз < 1 и входное и выходное напряжения имеют один и тот же знак. Следовательно нельзя построить стабилизатор напряжения. У которого выходное напряжение будет больше входного или иного знака.