5.2 Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения

Стабилизаторы напряжения непрерывного действия представляют собой линейные системы непрерывного автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. Основными их функциональными узлами являются: регулирующий элемент (РЭ), с помощью которого уровень выходного напряжения поддерживается неизменным; схема сравнения и усиления постоянного тока (ССиУПТ); источник опорного (эталонного) напряжения (ИОН). В рабочем режиме выходное напряжение стабилизатора или часть его сравнивается с напряжением опорного источника. Сигнал рассогласования, полученный в результате сравнения, усиливается усилителем постоянного тока УПТ и подается на РЭ. В зависимости от уровня усиливаемого сигнала рассогласования внутреннее сопротивление РЭ меняется таким образом, что напряжение на выходе стабилизатора остается постоянным с определенной степенью точности.

По способу включения РЭ, по отношению к сопротивлению нагрузки и источнику входного напряжения стабилизаторы подразделяются на стабилизаторы с последовательным (рисунок 5.1, а) и параллельным регулированием (рисунок 5.1, б). В стабилизаторах с параллельным регулированием к упомянутым функциональным узлам добавляется балластное сопротивление .

На практике наиболее широкое распространение получили стабилизаторы с последовательным РЭ, как обладающие высокими стабилизирующими свойствами и сравнительно высоким КПД (до 70%). В таких стабилизаторах регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой и к нему приложено напряжение, равное разности входного и выходного напряжений. При коротком замыкании нагрузки все напряжение источника прикладывается к регулирующему элементу и на нем выделяется максимальная мощность. При холостом ходе регулирующий элемент

а) б)

Рисунок 5.1  Схемы компенсационных стабилизаторов напряжения:

а) с последовательным включением регулирующего элемента;

б) с регулирующим элементом, включённым параллельно с нагрузкой

работает при малых токах, что без принятия специальных мер приводит к повышению выходного напряжения. Поэтому в стабилизаторах с последовательным включением РЭ необходима защита по току и напряжению.

Основное отличие схемы компенсационного стабилизатора тока от компенсационного стабилизатора напряжения состоит в том, что измеряемое выходное напряжение снимается с измерительного резистора, включенного последовательно с нагрузкой.

Ключевые (импульсные) стабилизаторы напряжения (КСН) представляют собой дискретную систему автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. Среднее значение напряжения на выходе таких устройств поддерживается постоянным за счет автоматического изменения времени закрытого и открытого состояния регулирующего элемента.

В отличие от стабилизаторов с непрерывным регулированием импульсные стабилизаторы напряжения обладают более высоким КПД и лучшими удельными характеристиками по массе и объему. Однако импульсные стабилизаторы имеют высокий уровень пульсаций, акустических шумов и радиопомех, худшие динамические характеристики.

Электрическая принципиальная схема простейшего компенсационного стабилизатора напряжения представлена на рисунке 8.3. В данной схеме в качестве регулирующего элемента выступает транзистор VT1, источником опорного напряжения является стабилитрон VD, транзистор VT2 выступает в роли усилителя постоянного тока., R3 и R4  делитель напряжения.

Рисунок 5.2  Схема электрическая принципиальная компенсационного стабилизатора