Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Угол сдвига грм между входным током /,„и напряжением С',„определяется коэффициентом 185 уях ек оуУк ! и аеа — дх 187 Рис 4.4. Стабилизатор напряжения с регулируемой индуктивностьнн а — схема, о векторная диаграмма напряжений и токов мощности нагрузки сойер„„емкостью конденсатора С и эквивалентным значением индуктивности (.,„, цепи, состоящей из тирнсторов )'Я„)'5д и индуктивности реактора Вд. Эквивалентное значение нндуктивности этой цепи, в свою очередь, зависит от угла управления п (см.
8 3.4). При изменении угла и от нуля до я/2 значение Лж, изменяется от бесконечности (когда ток через 1, равен нулю) до 2.я (когда каждый тиристор открыт в течение полупериода). Следовательно, изменяя угол и, можно изменять угол грм, который при этом принимает значения, соответствующие как индуктивному характеру входного сопротивления (отЬякв меньше 1/соС), так и емкостному (ода,„, больше 1/соС).
При емкостном угле гр,„ток 1,„опережает входное напряжение (на рис. 4.4„б векторы тока и напряжений для этого случая показаны пунктиром), а при индуктивном — — отстает. Из рис. 4.4,б видно, что при емкостном значении ср,„выходное напряжение (7,„„ стабилизатора становится по значению больше входного (7,„, а при индуктивном †мень. Таким образом, изменяя угол управления и, можно регулировать выходное напряжение и, в частности, стабилизировать его при колебаниях входного напряжения и тока нагрузки.
Основным достоинством рассматриваемой схемы является малое искажение формы выходного напряжения благодаря наличию конденсатора С. Однако установленные мощности конденсатора и реактора С, относительно велики (в 2 — 3 раза выше номинальной мощности нагрузки). 4.2. РЕГУЛЯТОРЫ-СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Регуляторы-стабилизаторы напряжения нли других параметров электроэнергии в цепях постоянного тока выполняются преимущественно на основе полупроводниковых приборов. 186 Большинс~во типов регуляторов-стабилизаторов по принципу действия могут быть разделены на две группы: параметрические (разомкнутые) и с обратной связью (замкнутые).
Последние могут быть непрерывного и дискретного (импульсного) действия. 4.ял. пдрдмитрическия стдиилизаторы Параметрические стабилизаторы напряжения являются наиболее простыми стабилизирующими устройствами, широко применяемыми в микроэлектронике. Особенно большое распространение они получили в различного рода электронных устройствах для стабилизации напряжений питания отдельных функциональных узлов схемы. В основе принципа действия параметрических стабилизаторов напряжения лежит использование свойств нелинейности некоторых полупроводниковых приборов: стабнлитронов, диодов и пр,, вольт-амперная характеристика которых обладает большой крутизной.
На рис. 4.5,а представлена простейшая схема однокаскадного параметрического стабилизатора, выполненного ед дик гк на стабилитро не 1'а3. Резистор га выполняет роль тгВ 1 е„р тЪ х балластного сопротивления, кл к ограничивающего ток в стабилитроне и воспринима- г и) ющего избыток напряжения источника питания. На рис, 4.5, б' показаны вольта мперные характеристики к стабилитрона (кривая 1) и нагрузки (прямая 2, проведенная под углом з„=агс1дЯ„).
Суммируя их ординаты, получаем зави- ее ти> симость входного тока 1„„от выходного напряже- «н ния (7 „(кривая 3). На том же графике представлено зеркальное отображение ггВм» ггВ вольт-амперной характери- ггВк стики балластного сопротивления г (прямая 4, пересекающая ось абсцисс в точке, соответствующей Рис. 4 5. входному напряжению и проведенная под углом зб=агс1ягб). Штриховой линией на рис.
4.5 показано изменение положсний прямой 4, вызванное отклонениями входного напряжения 1з(/м. При этом изменение выходного напряжения 11,„„ будет значительно меньше за счет нелинейности кривой 3. Приближенно коэффициент стабилизации в данной схеме определяется по формуле 1ьето (гб ~ вмх)~ ~л ~' вх (4. 4) где Тч,— динамическое сопротивление стабилитрона. Для обеспечения нормального режима стабилизации необходимо, чтобы ток в стабилитроне находился в диапазоне 1,„,„< 1,„< 1„,,„, где 1 ы и 1„„., — допустимые значения токов в ста™билитроне, е которыее обычно указываются для каждого типа стабилитрона.
4.2.2. СТАБИЛИЗАТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Принцип действия регуляторов-стабилизаторов с непрерывным регулированием основан на зависимости вольт-амперной характеристики транзистора от базового тока. Благодаря этому свойству транзистор можно рассматривать как резистор с регулируемым сопротивлением, ко~орое определяется током базы.
В качестве регулируемого сопротивления транзистор (или группа транзисторов) может быть включен последовательно или параллельно с нагрузкой (рис. 4.6) и выполнять функции основного исполнительного органа в процессе регулирования (стабилизации) выходного напряжения, В схеме на рис. 4.6,а с ростом входного напряжения сигнал, поступающий на базу транзистора УТ от системы управления СУ стабилизатора, увеличивает сопротивление перехода коллектор— Рис. 4.6. Схемы стабилизаторов с непрерывным регулированием: и-.послеловательное включение регулирующего элемента, б параллельное включение регулирующего элемента: в — сгруктуриав схема снсгемм упрввленнв СУ 188 эмиттер транзистора до ~акого значения когда падение напряжения на транзисторе 1з(1си не станет равным (с точностью, обусловленной в основном схемой СУ) изменению входного напряжения И7,„.
При уменьшении 11,„сопротивление транзистора уменьшается и соответственно уменьшается падение напряжения на нем. Таким образом, регулируя падение напряжения на транзисторе, можно стабилизировать выходное напряжение. В схеме 4.6,6 транзистор УТ включен параллельно нагрузке и дополнительно введено балластное сопротивление г,. В данной схеме стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет перераспределения входного напряжения (1,„между сопротивлениями гб и гси (сопротивление между коллектором и эмиттером транзистора УТ) при регулировании гон СУ стабилизатора. С ростом входного напряжения 11,„уменьшается сопротивление гсс, а падение напряжения на сопротивлении гб увеличивается; с уменьшением входного напряжения происходит обратный процесс.
Регулирование падения напряжения на гб позволяет стабилизировать выходное напряжение. В качестве основного регулирующего элемента обычно использую~ мощные силовые транзисторы, которые соединяют параллельно между собой в количестве, определяемом мощностью стабилизатора. В настоящее время стабилизаторы подобного типа выполняются, как правило, на мощности от долей ватта до нескольких киловатт. Системы управления стабилизаторов могут иметь различное схемное исполнение, но в основе их обычно лежит принцип регулирования систем с замкнутой обратной связью, Такая система в самом общем виде состоит (рис. 4.6,в) из датчика выходного напряжения 1, сравнивающего устройства 2 и усилителя постоянного тока 3. Принцип регулирования заключается в следующем.
Предположим, что входное напряжение стабилизатора изменилось на 1т11,„. В результате начинает изменяться выходное напряжение стабилизатора 11,„„. Это изменение регистрируе~ся датчиком выходного напряжения !. Напряжение 11, с датчика 1 поступае~ в звено 2, где сравнивается с эталонным напряжением 11о-. Разность этих напряжений а поступает в усилитель 3, ко~орый усиливает это напряжение до гз(1р. С выхода усилителя напряжение в'.111 подается непосредственно (или через согласующее устройство) на исполнительный орган 4, в качестве которого, как уже отмечалось, используются силовые транзисторы. Действительное значение выходного напряжения будет несколько отличаться от' установленного значения.
Эта разность зависит от коэффициента усиления цепи обратной связи (в основном звена 3). Поскольку в процессе регулирования происходит сравнение 189 выходного и эталонного напряжений, как в приборах для точного измерения напряжения — .компенсаторах, стабилизаторы подобного типа иногда называют компенсационными *. В простейшей схеме компенсационного стабилизатора !рис. 4.7) функции усилитель- РИС 47 Скаыа Стабнднэатапа КОМПСН- ного и сравнивающего звеньев сациоиного типа выполняет один транзистор )УТ, качестве датчика используется делитель из сопротив- 2 я стабилении, и 2, а кх 21, опорное напряжение б'о задается ст П).
Коэффициент стабилизации выходного напр- ялитроном . оэ жения такого стабилизатора приближенно опред еляется по формуле и. 1 )с„о !+ — скпг д я з 2 2+ усз+гхз (4.5) где Г7о †опорн напряжение стабилитрона )Ухг; )с и н †входн сопротивление и коэффициент усиления яхт Н гэ ВХ Д по току транзистора Существует много модификаций схем рассмотренного типа, ихся в основном системой управления, в частности числом транзисторов усилительного звена в схеме дополнител 2ьных источников питания элементов системы управления. г ли вания могут На основе рассмотренных принципов регулирова быть также созданы стабилизаторы то ка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
