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

8 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

17431. Расчет объема перевозок и грузооборота в автотранспортных предприятиях 151.5 KB
  Определить объем перевозок и грузооборота в автотранспортных предприятиях исходя из следующих данных. По схеме рассчитываем объем перевозок грузов и грузооборот в зависимости от временного влияния на них любых двух показателей...
17433. Исследование управляемого выпрямителя на тиристорах 316.34 KB
  Отчет по лабораторной работе №4 Исследование управляемого выпрямителя на тиристорах Цель работы: изучение принципа регулирования выходного напряжения выпрямителя; ознакомление с работой схемы бесконтактного регулируемого выпрямительного устройства Описани
17434. Определение компонентов системного блока 43.5 KB
  Лабораторная работа Определение компонентов системного блока Краткие теоретические сведения 1. При подаче питания на процессор происходит его обращение к микросхеме ПЗУ и запуск программы инициализирующей работу компьютера. В этот момент на экране монитора набл...
17435. Ознайомлення з роботою широтно-імпульсного модулятора 248.5 KB
  Мета роботи :Ознайомлення з роботою широтноімпульсного модулятора. Теоретичні відомості Широтноімпульсна модуляція ШІМ англ. Pulsewidth modulation PWM наближення бажаного сигналу багаторівневого або неперервного до дійсних бінарних сигналів таким чином щоби в середнь...
17436. Ознайомлення з принципом роботи частотомірів 701 KB
  Мета роботи Ознайомлення з принципом роботи частотомірів Теоретичні відомості Вимірювання частоти та періоду сигналів по методу прямого перетворення базується на реалізації двох операцій: перетворенні вимірюваного сигналу в послідовність дискретних імпульсів ц
17437. Ознайомлення з принципом роботи аналого-цифрових перетворювачів порозрядного зрівноваження 402 KB
  Мета роботи :Ознайомлення з принципом роботи аналогоцифрових перетворювачів порозрядного зрівноваження. Теоретичні відомості Аналогоцифрове перетворення використовується для обробки зберігання або передачі аналогових сигнал в цифровій формі. Наприклад швидкі в
17438. Ознайомлення з роботою систем автоматичного регулювання зі зворотнім зв’язком 198 KB
  Мета роботи:Ознайомлення з роботою систем автоматичного регулювання зі зворотнім зв’язком. Теоретичні відомості Значні обчислювальні та логічні можливості ЕОМ визначають їх використання для керування автоматизованими об’єктами. Інтегральні пристрої цифрового опр
17439. Поняття Колективного несвідомого та архетипу в концепції К. Юнга 23.87 KB
  Поняття Колективного несвідомого та архетипу в концепції К. Юнга Аналітична психологія один з видів аналізу особистості засновником якого є швейцарський психолог і культуролог К. Г. Юнг. Цей напрямок близький до психоаналізу однак має істотні відмінності. Його