Лекция 3 - Конспекты (1095370), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Хилбибер, но первую практическую схему, работающую на этомпринципе, спроектировал именно Р. Видлар. Первой микросхемой совстроенным бандгапом и стала LM109. Замена "высоковольтного" (около 6 В)стабилитрона на низковольтный (1,2 В) бандгап сделала возможным созданиеэкономичных стабилизаторов на низкие выходные напряжения (3,3 B, 2,5 B иниже), однако в 1969 г.
эта ниша ещё не была востребована промышленностью.Современные интегральные стабилизаторы непрерывного действияимеютлучшиеэлектрическиепараметры,имеютширокийспектрфункциональных возможностей, но построены на тех же принципах, что иранние стабилизаторы.Отечественная и зарубежная промышленность в настоящее времявыпускаетбольшоечислодействия,рассчитанныхинтегральныхкакнастабилизаторовфиксированноенепрерывногозначениевыходногонапряжения, так и предназначенных для регулирования величины выходногонапряжения в достаточно широких пределах.
Например, выходное напряжениенедорогой отечественной микросхемы 142ЕН12 (АО "НПП "Элтом") можетизменяться в пределах от 1,25 до 36 В, при этом она может отдавать ток внагрузку до 1,5 А. Популярная зарубежная микросхема LT1085 ("LinearTechnology") обеспечивает в нагрузке до 7,5 А, а пределы изменения выходногонапряжения для неё составляют от 0 до 35 В.Следует отметить, что в линейных ИЭП нет преобразования частоты.Такие ИЭП ранее использовались широко, однако в последнее время вместо42Электропитание РЭАГлава 3них все чаще используют ИЭП с преобразованием частоты. Причиной этогоявляется то, что в ИЭП без преобразования частоты масса и габаритытрансформатора, работающего на частоте 50/400 Гц, а также сглаживающегофильтра оказываются довольно большими.
Тем не менее, линейные ИЭПиспользуют и в настоящее время в ряде приложений (рисунок 3.23).Вместе с тем наличие сетевого трансформатора в линейном ИЭП вовсе необязательно. В современной РЭА значительно чаще применяют так называемые"point of load" стабилизаторы непрерывного действия – их устанавливают, какправило, в непосредственно близости от нагрузки. Они представляют собоймикросхему с небольшим "обвесом"–дополнительнымипассивнымикомпонентами (резисторы, конденсаторы). Входным напряжением для такихстабилизаторов является постоянное напряжение низкого качества.Рисунок 3.23 – Современные линейные ИЭП с сетевым трансформаторомЛинейные ИЭП занимают значительную нишу в приложениях, гденевысокий КПД таких источников не играет особой роли.
К такимприложениям относится стационарное наземное оборудование, для которогопринудительное воздушное охлаждение – не проблема. Сюда же относятсяприборы, в которых измеритель настолько чувствителен к электрическомушуму, что требует электрически "тихого" ИЭП.
Среди таких приборов можно43Электропитание РЭАГлава 3назвать аудио- и видеоусилители, радиоприёмники и т. д. Линейные ИЭПпопулярны также в качестве локальных, встроенных в плату.Обычно линейные ИЭП особенно полезны для приложений, требующихне более 10 Вт выходной мощности. При выходной мощности более 10 Втобязательный теплоотвод становится столь громоздким и дорогостоящим, чтоболее привлекательными становятся импульсные ИЭП.Отметим, что в качестве РЭ в компенсационных стабилизаторахнепрерывного действия применяют и дроссель.
Другой пример ранеерассмотренного дроссельного стабилизатора – стабилизатор с дросселемнасыщения, представляющим собой устройство, индуктивное сопротивлениекоторого изменяется в зависимости от величины подмагничивающегопостоянного тока. Дроссель насыщения имеет обмотку переменного тока, илирабочую обмотку, и одну или несколько обмоток подмагничивания, илиобмоток постоянного тока. Магнитная цепь его состоит из стальногозамкнутого магнитопровода. Магнитный поток дросселя насыщения создаётсяодновременно переменным и постоянным магнитными потоками.Дроссели насыщения могут быть включены последовательно либо спервичной обмоткой силового трансформатора, либо с вторичной егообмоткой.
На рисунке 3.24 представлен стабилизатор, в котором дроссельнасыщения включен последовательно с первичной обмоткой силовоготрансформатора.Принцип действия такого стабилизатора заключается в том, что рабочаяобмотка дросселя насыщения L и первичная обмотка силового трансформатораTV образуют делитель для входного напряжения Uвх, причём сопротивлениеобоих плеч этого делителя имеет преимущественно индуктивный характер.Напряжение первичной обмотки трансформатора TV и, следовательно,выходное напряжение выпрямителя В зависят от величины индуктивногосопротивления дросселя L, которое может регулироваться за счёт изменениянапряжения на управляющей обмотке.
Чем больше величина постоянного44Электропитание РЭАнапряженияUупр,Глава 3приложенногокобмоткеуправления,темменьшесопротивление дросселя L и, следовательно, больше выходное напряжениевыпрямителя В.Рисунок 3.24 – Схема стабилизатора напряжения с управляемым дросселемнасыщенияL – дроссель насыщения; TV – трансформатор; В – выпрямитель;Uвх – входное напряжение ИЭП; Uвых – выходное напряжение ИЭП;Uупр – управляющее напряжение дросселяТаким образом, для переменного тока катушка со стальным сердечникомобладает реактивным (индуктивным) сопротивлением.
Ток в нагрузке будетзависеть от суммы индуктивного и активного сопротивлений, а падениенапряжения на каждом из них будет пропорционально их величинам.При стабилизации напряжения (тока) с помощью дросселей насыщенияприменяется система регулирования, получившая название "следящая система",при которой ток в обмотке подмагничивания изменяется автоматически взависимости от изменения напряжения или тока на выходе выпрямительногоустройства.Регулированиеосуществляетсяспомощьюспециальногостабилизатора, включенного между выходом выпрямительного устройства иобмоткой подмагничивания и питающегося от сети переменного тока. В случаестабилизации напряжения на вход стабилизатора поступает напряжение свыхода выпрямительного устройства, а в случае стабилизации тока – сигнал,пропорциональный выпрямленному току выпрямительного устройства. Но таккак выпрямленный ток пропорционален переменному току выпрямительного45Электропитание РЭАустройства, тоГлава 3в режиме стабилизациитокана входстабилизатораконтролируемый сигнал поступает со вторичной обмотки трансформатора токачерез выпрямитель.
Вход стабилизатора переключается на напряжение выходавыпрямительного устройства или же на напряжение трансформатора токавручную или автоматически с помощью контактов реле.Если напряжение на выходе выпрямительного устройства по каким-либопричинам (например, из-за колебания напряжения в сети или изменения токанагрузки) отклонится от заданной величины, то стабилизатор сразу жеотреагирует на это отклонение, автоматически изменив ток подмагничиваниядонеобходимойвеличиныивосстановивэтимзаданнуювеличинувыпрямленного напряжения.В настоящее время стабилизаторы с дросселями насыщения в цепяхпеременного тока находят ограниченное применение. В цепях же постоянноготока они широко встречаются в компьютерных блоках электропитания.Также для стабилизации напряжения переменного тока применяют (иликогда-то применяли) следующие способы:- электромеханический и электродинамический;- релейный;- электронный;- гибридный;- накопительный.Электромеханическийиэлектродинамическийстабилизаторыпредставляют собой вольтодобавочные трансформаторы.
В них напряжениепреобразуется за счёт перемещения узла, снимающего ток у входа, потрансформаторной обмотке. В результате коэффициент стабилизации меняетсямягко до той величины, которая нужна для выходного напряжения.В электромеханическом выравнивателе управление реализовываетсящётками, которые быстро изнашиваются, поскольку это подвижные элементы.Снизить изнашиваемость удаётся в электродинамическом аналоге, в котором46Электропитание РЭАГлава 3щётки заменены роликом. Внешний вид такого стабилизатора приведён нарисунке 3.25.Рисунок 3.25 – Электродинамический стабилизатор переменного токаЭто единственные стабилизаторы переменного тока, которые не толькообеспечивают гладкую его трансформацию, но и формируют из негосинусоиду.
На выводе значение относительно неизменно, максимальноеотклонение от номинала не превышает 3%. Такая подача энергии оптимальнадля бытовой и производственной техники.Преимущества:- широкий диапазон входного напряжения (130-260В);- отсутствие помех на выводе;- возможность перегрузки до 200% на полсекунды;- бесшумная работа (если нет перегрузки);- отличная помехоустойчивость.Недостатки:- нельзя применять при морозах (конструкция может работать только принепродолжительных лёгких заморозках и до 40°С);- низкая скорость стабилизации (проблема решается путём добавленияколичества щёток).47Электропитание РЭАГлава 3К преимуществам электродинамического аналога стоит отнести егоспособность работать при отрицательных температурах (не более -15°С).
Ещёодин плюс: конструкция выдерживает перегрузки на 200% до 120 с.Принцип работы релейного стабилизатора напряжения переменного токасхож с работой других автотрансформаторных стабилизаторов с регулировкойпо ступеням за счёт включения/выключения отдельных обмоток силовоготрансформатора с помощью электромеханических реле. Поэтому повышение ипонижение выходного напряжения – это параллельный процесс повышения ипонижения на вводе поддерживающего устройства.Особенность релейного стабилизатора – выводимое значение всегдаменяется в пределах ступени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
