Параметры стабилизатора напряжения

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Качество работы всех электронных схем определяется стабильностью напряжения питания активных элементов. Обычно это напряжение получают от сети переменного тока через выпрямители, и на стабильность выходного напряжения влияют колебания входного переменного напряжения, пульсации выпрямленного напряжения, плавные или резкие изменения сопротивления нагрузки, изменения температуры и ряд других факторов.

Задачу стабилизации напряжения питания выполняют стабилизаторы напряжения. Принцип работы параметрического стабилизатора нами также рассмотрен. Его недостаток в том, что он может применятся лишь в маломощных схемах и не всегда обеспечивает необходимую степень стабилизации.

Лучшими характеристиками обладают компенсационные стабилизаторы. Это, по сути, автоматические регуляторы, в которых фактическое выходное напряжение сравнивается с эталонным (опорным) напряжением. Получаемый при этом сигнал рассогласования усиливается и воздействует на регулирующий элемент стабилизатора так, чтобы сигнал рассогласования стремился к нулю. Но в этих стабилизаторах в качестве источника опорного напряжения малой мощности используются параметрические стабилизаторы (рис.3).

В данной работе исследуется работа параметрического стабилизатора напряжения, основными параметрами, определяющими качество его работы, являются следующие:

1. Коэффициент стабилизации по входному напряжению, равный отношению относительного приращения напряжения на входе к относительному приращению напряжения на выходе при R_Н = const.

(2.12)

Нередко для стабилизатора применяется величина абсолютного коэффициента стабилизации

(2.13)

Этот коэффициент равноценен коэффициенту сглаживания фильтра, поэтому он применяется для оценки сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

2. Выходное сопротивление стабилизатора характеризующее изменение выходного напряжения при колебаниях тока нагрузки, но по ,

(2.14)

Очевидно, что для стабилизатора R_ВЫХ должно быть малым как при медленных изменениях тока нагрузки (статический режим), но, особенно, - в динамическом режиме, при резких изменениях сопротивления и тока нагрузки. Этот режим называется коммутационным, он сопровождается переходными процессами, которые часто связаны с весьма значительными выбросами или провалами выходного напряжения стабилизатора.

3. Дрейф выходного напряжения, вызванный колебаниями температуры и старением элементов схемы. Дрейф измеряется приращением выходного напряжения на единичное изменение соответствующего параметра - температуры и времени:

, (2.15)

, (2.16)

где: Т – изменение температуры, τ – промежуток времени работы источника от начала его эксплуатации.

4. Коэффициент полезного действия, равный отношению мощности, выделенной в номинальном режиме на нагрузке, к мощности, потребляемой от источника питания стабилизатора

(2.17)

5. Диапазон допустимого изменения выходных и входных напряжений и токов нагрузки, в пределах которого сохраняется заданная степень стабилизации выходного напряжения

; ; (2.18)

В схеме стабилизатора (рис.3) обычно задается необходимое выходное напряжение , которое равно напряжению стабилизации стабилитрона , а также пределы изменения сопротивления нагрузки R_Н._min и R_Н._max, либо предельные значения тока нагрузки и . При этих условиях балластное сопротивление в схеме рис.3 определяется с использованием следующих соотношений

; (2.19)

Качество стабилизации схемы можно оценить, если учесть дифференциальное сопротивление стабилитрона, шунтирующее сопротивление нагрузки R_Н. Если ток нагрузки постоянен ( ), то из схемы рис.3 получаем:

где

Учитывая, что , получим, что . Тогда

С учетом полученного соотношения, абсолютный коэффициент стабилизации (2.13), получается:

и (2.20)

Аналогично, при получим выходное сопротивление

(2.21)

Ограничители напряжения

В ряде операций преобразования входных сигналов (например, при детектировании частотно – модулированных сигналов) возникает необходимость ограничения этих сигналов по амплитуде. Эта задача решается тоже с помощью полупроводниковых диодов – диодное ограничение. Есть два вида диодного ограничения: последовательное и параллельное. Принцип одностороннего последовательного и параллельного ограничения иллюстрируют схемы рис.6 (а и б).

При подаче на вход схемы рис.6, а переменного напряжения диод VD будет открыт пока потенциал катода ниже, чем потенциал анода, равный E₀. При этом через диод протекает ток, сопротивление открытого незначительно, и выходное напряжение . Как только достигает уровня E₀, потенциалы катода и анода уравниваются и диод запирается. Ток в цепи прекращается и . Таким образом при любом напряжении на входе ( - напряжение пробоя) в положительной полуволне выходное напряжение не превышает потенциал катода всегда меньше потенциала анода, поэтому диод открыт, через резистор R протекает ток и выходное напряжение пропорционально входному (рис.6, в).

В схеме параллельного одностороннего ограничителя (рис.6, б) диод VD включен параллельно нагрузке. На его катоде поддерживается постоянный положительный потенциал E₀, поэтому, пока входное напряжение диод закрыт и напряжение на выходе повторяет входное напряжение. То же самое происходит и в отрицательной полуволне входного напряжения. Если же положительное входное напряжение превысит уровень E₀, диод открывается и через его малое сопротивление к выходу подключается источник постоянного напряжения E₀. Форма выходного напряжения показана на рис.6, г.

Двустороннее ограничение можно выполнить на двух кремниевых диодах в схеме параллельного ограничения (рис.7, а). Уровни ограничения в этой схеме равны пороговым напряжениям диодов (0,5…0,6 В). Для повышения уровня ограничения можно включить последовательно по два и более диодов в каждом плече. Форма выходного напряжения показана на рис.7, б.

Двустороннее ограничение с уровнем ограничения в несколько вольт можно осуществить в параллельном ограничителе с двумя встречно включенными стабилитронами (рис.8, а). При положительной полуволне входного напряжения стабилитрон VD1 открыт и работает на прямой ветви ВАХ, а для VD2 это напряжение обратное. Пока ( - напряжение пробоя стабилитрона) VD2 заперт, ток через него не проходит и напряжение на выходе равно входному. Когда достигнет значения , наступает пробой VD2, ток через него резко возрастает и напряжение на выходе равно напряжению стабилизации . При отрицательной полуволне стабилитроны VD1 и VD2 меняются ролями. Форма выходного напряжения представлена на рис.8,б.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 820; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!