22380

СТАБИЛИЗАТОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Общие сведения Стабилизатором напряжения СН называется устройство поддерживающее с требуемой точностью напряжение на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в определенных пределах. Это различие зависит от места включения СН: между источником напряжения и выпрямителем переменного тока; между выпрямителем и нагрузкой постоянного тока. Компенсационные СН КСН это системы автоматического регулирования выходного напряжения в которых используются также стабилитроны варисторы и т.

Русский

2013-08-04

132 KB

7 чел.

ЛЕКЦИЯ 17

СТАБИЛИЗАТОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

17.1. Общие сведения

    Стабилизатором напряжения (СН) называется устройство, поддерживающее с требуемой точностью напряжение на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в определенных пределах.

    Различают СН переменного и постоянного тока. Это различие зависит от места включения СН: между источником напряжения и выпрямителем - переменного тока; между  выпрямителем и нагрузкой - постоянного тока.

    Существуют СН параметрические и компенсационные. Параметрические СН (ПСН) - в них используются элементы с нелинейной зависимостью – нелинейной ВАХ (стабилитроны, транзисторы, лампы и т.д.).

    Компенсационные СН (КСН) - это системы автоматического регулирования выходного напряжения, в которых используются также стабилитроны, варисторы и т.д. (варистор - полупроводниковый резистор с нелинейной ВАХ ).

    Преобразователи напряжения (ПН) - преобразователи постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения.

17.3. Основные параметры стабилизаторов

    1. Коэффициент стабилизации - это отношение относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе:

    Кст =  Uвх /Uвх :  Uвых /Uвых.

    2. Выходное сопротивление:

    Rвых =   Uвых /  Iвых при Uвх  = const.    Должно быть как можно меньше.

    3. КПД:     η = Рвых / Pвх.

17.4. Структурные схемы компенсационных стабилизаторов

    КСН - это система автоматического регулирования, состоящая из:

Р - регулирующего элемента,

УС - устройства сравнения и усиления,

ИОН - источника опорного напряжения.

 Схемы КСН могут быть двух видов: последовательного (рис.17.1) и параллельного (рис.17.2).

Если Uвых   , то разность (Uвых –Uион)

изменится; после усиления воздействует на регулирующий элемент, изменяя (в данном случае увеличивая) его сопротивление и Uвх перераспределяется между Р и  Rн, уменьшаясь в Rн. Обычно этот применяют, но критичен  КЗ на Rн, т.к. тогда  Uвх приложено к Р.

Здесь тоже измеряется и усиливается разность (Uвых –Uкон), которая воздействует на Р, включенный параллельно нагрузке. Если Uвых , сопротивление Р    и Uвых не изменяется. Имеют невысокий КПД и применяются редко.

17.5. Схемы компенсационных  СН

17.5.1. Простейшая схема КСН (рис. 17.3)

 

ИОН - VD1.

УС и Р - VT1.                                                      Усилительного элемента нет.

В нормальном режиме VT1 не полностью открыт и Uвых = Uст. Это схема эмиттерного повторителя. Если Uвых, а Uбэ + Uн = Uст, то Uбэ  , т.к. U = const и VT1 открывается еще больше, его сопротивление    и Uвых = Uн . Кст = 150...300

17.5.2. КСН с УПТ (рис.17.4)

Более высокий Кст ≈ до 1000.                                                        Р - VT1. R2 - балластное;  R2 - VD1 – стабилизатор параметрический.

ИОН - VD1.  R1 – коллекторное сопротивление усилителя УС и                                                         усиления - VT2.

Пусть Uвых ↑, тогда UБЭ2 ↑ , т.к. Uэ = const = Uоп. VT2 приоткрывается, ток Iк2 ↑, Uk2 ↓ и  VT1  призакрывается, что ведет к восстановлению номинального напряжения на нагрузке.

17.5.3. КСН с ОУ (рис. 17.5)                                                                                                                

УС и усилительный элемент – ОУ. Uвых  , потенциал на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем. На выходе ОУ возникает отрицательное приращение напряжения   ΔUБ  но UБЭ = - Uвых + UБ, т.е. UБЭ ↓  и ток через VT1↓   , т.е.  Uвых  ↓.

17.6. Преобразователи постоянного напряжения

    Используются главным образом с целью снижения веса и габаритов. Экономичны –η до 90%; fП = 20 кГц, т.е. трансформаторы маленькие и емкости тоже; не создают помех акустических.

    Строятся по структурной схеме, приведенной на рис. 17.6.

На рис.17.7 приведена двухтактная схема преобразователя  постоянного напряжения. Основной элемент - автогенератор (собран на Т1, VT1, VT2. T1 обычно ферритовый с прямоугольной петлей гистерезиса.

R1, R2 - делитель для запуска преобразователя при включении напряжения питания Е.                                                                                                                                               

Е - это преобразуемое напряжение.

Uн - это полученное после преобразования напряжение.

Принцип действия

    После включения напряжения питания на R1, шунтированном С, появляется напряжение ≈ 0,5 В, которое прикладывается к базам транзисторов, отпирая один из них.

    Пусть открылся VT1 и закрылся VT2. VT1 будет открыт до тех пор, пока  магнитный поток не достигнет в Т1 величины насыщения. Уменьшение токов вызывает  появление в обмотках э.д.с. противоположных полярностей (знаки в скобках на схеме). Теперь базовая обмотка WБ2, создает на базе VT2 положительное напряжение, а WБ1  , на базе  VT1 - отрицательное. Это приводит к отпиранию VT2 и запиранию VT1, но это приводит к еще большему увеличению токов и, следовательно,  происходит лавинообразный процесс. В схеме  ПОС с помощью базовых обмоток. В результате процесса  ≈   все напряжение Е приложено к  Wк1  (WК2). Возникшие колебания передаются во вторичную обмотку, далее выпрямляются и фильтруются, поступая затем в Rн.                                                         

ИОН

 УС

 Р

ИОН

 УС

 Р

RH

RH

RБ

UВЫХ

UВЫХ

UВХ

UВХ

Рисунок 17.1 – Схема последовательного КСН

Рисунок 17.2 – Схема параллельного КСН

UBX

VT1

RH

R1

UBЫX

VD1

UЭ

UБ

Рисунок 17.3 – Схема простейшего стабилизатора напряжения

Рисунок 17.4 – Схема стабилизатора напряжения с УПТ

UБ

UЭ

VD1

UBЫX

UBX

VT1

R3

R1

VT2

R2

R2

VD

VT1

DА1

Рисунок 17.65– Схема стабилизатора напряжения с операционным усилителем

UБ

+

UBX

R3

R1

UBЫX

U0

βUВЫХ

+

Источник постоянного напряжения

Автогенератор

Выпрямитель

Фильтр

Нагрузка

Рисунок 17.6 – Структурная схема преобразователя постоянного напряжения

Рисунок 17.7 – Схема двухтактного преобразователя постоянного напряжения

WK2

WK1

WБ1

LФ

CФ

RН

R1

R2

C

VT2

VT1

T1

WБ2

VD1–VD4

Е

UВЫХ

+(-)

+(-)

-(+)

+(-)

+(-)

-(+)

-(+)

-(+)

+


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67300. Лексико-семантическая система 178 KB
  Понятие лексико-семантической системы ЛСС Парадигматические отношения между единицами ЛСС Лексико-семантическая группа ЛСГ 3. Структура ЛСГ Семантическое поле Тематическая группа Связь между различными лексическими парадигмами Синтагматические отношения между единицами ЛСС Ассоциативные отношения.-
67301. Перевантаження оператора «()» 34.5 KB
  Можливо, найбільш інтригуючим оператором, якого можна перевантажувати, є оператор виклику функції "()". Під час його перевантаження створюється не новий спосіб виклику функцій, а операторна функція, якій можна передати довільну кількість параметрів.
67303. Имитационное моделирование. Процедура имитационного моделирования 505 KB
  Определение метода имитационного моделирования. Метод ИМ заключается в создании логико-аналитической (математической модели системы и внешних воздействий), имитации функционирования системы, т.е. в определении временных изменений состояния системы под влиянием внешних...
67304. Постмодернистская ситуация в культуре XX века 31.29 KB
  Понятия постмодернизм постмодерн постмодернистский многозначны они используются и для обозначения своеобразного направления в современном искусстве и для Характеристики определенных тенденций в политике религии этике образе жизни мировосприятии но так же и для периодизации культуры и обозначения...
67305. Верификация, тестирование и оценивание корректности программных компонентов 292.5 KB
  Принципы верификации и тестирования программ Верификация  это процесс для определения выполняют ли программные средства и их компоненты требования наложенные на них в последовательных этапах ЖЦ ПС. Информация о процессе верификации включает требования к системе требования к ПС и к его архитектуре данные...
67306. ОЖОГИ И ОТМОРОЖЕНИЯ 287.5 KB
  Знать: патогенез клинические признаки классификацию термических ожогов и отморожений патогенез стадии течения ожоговой болезни и отморожений. Иметь представление о принципах лечения ожоговой болезни способах кожной пластики оперативном лечении отморожений.
67307. Экономические аспекты безопасности жизнедеятельности 25.87 KB
  Мероприятия по защите окружающей среды, снижению уровня воздействия опасностей на человека и техносферу, обеспечению требований безопасности и улучшению условий труда, прогнозированию, предотвращению или снижению последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного...
67308. Методи та механізми автентифікації на основі симетричних криптоперетворень 323.44 KB
  Надзвичайно важливими послугами, що повинні надаватися користувачам ІТС є послуги цілісності та автентичності інформації та ресурсів. По суті сьогодні ці послуги в ряді випадків є навіть більш важливими ніж послуга конфіденційності. В цьому розділі цілісність інформації ми будемо розглядати як властивість захищеності...