Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 66
Текст из файла (страница 66)
В импульсных стабилизаторах используется ключевой режим работы регулирующего элемента. В стабилизаторах с непрерывным регулированием регулирующий элемент работает в непрерывном режиме. По выходной мощзюсти стабилизаторы можно разделить на маломощные (до 1Вт), средней мощности (до 250 Вт) и большой мощности (свыше 250 Вт). Маломощные стабилизаторы используются в измерительной технике, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях. Стабилизаторы средней мощности используются для питания малых ЭВМ и маломощных электронных устройств. : Мощные стабилизаторы применяют для питания лазерных установок, электронных микроскопов и др.
По точности поддержания выходного напряжения на нагрузке стабилизаторы делят па прецизионные (изменение напряжения не более 0,005%), точные (нзменение напряжения от 0,01 до 0,005%), средней точности (изменение напряжения от 0,1 до 0,01%) и низкой точности (изменение напряжения от 1 до 0,1%). В препнзионных стабилизаторах для получения наивысшей точности поддержания выходного напряжения используются специальные устройства, исключающие влияние изменения температуры окружающей среды (термостаты или криостаты) . Основные параметры стабилизаторов напряжения. Параметры стабилизаторов напряжения позволяют сравнивать их по качеству работы, выбирать те, которые удовлетворяют требованиям эксплуатации электронных устройств.
К таким параметрам относят: номинальное выходное напряжение ~У.„,. диапазон изменения входного напряжения ~/,„„„„и (I„„„,„„, диапазон изменения тока нагрузки 1„„,„и '. У, „,„„коэффициент полезного действия т1, коэффициент нестабильности по напряжению К„с и коэффициент нестабильности по току К„„коэффициент сглаживания пульсаций К... и быстродействие. Ргаоел 7. Источники элеат опитання элек сивых уст ойств Кроме эксплуатационных используются также расчетные параметры, которгле необходимы при проектировании стабилизаторов с заданными свойствами. К та- . ким параметрам относят: дифференциальное выходное сопротивление г, температурный коэффициент напряжения ТКН„напряжение шумов У„„временной дрейф выходного напряжения М1., и некоторые пру~не.
Номинальное напряжение стабилизации У„„„— - это выходное напряжение ': стабилизатора при нормальных условиях его эксплуатации (определенное входное напряжение, заданный ток нагрузки, установленная температура окружающеи среды). Если стабилизатор позволяет регулировать выходное напряжение, то задается диапазон изменения выходного напряжения 1/.,„„„„„ и У„„.,„,,„. Диапазон изменения входного напряжения У„ позволяет установить пределы изменения напряжения на входе стабилизатора,при которых сохраняются точностные свойства стабилизатора.
Диапазон изменения тока нагрузки 1,, позволяет установить пределы изменения тока нагрузки, при котором сохраняются точностные свойства стабилизатора. Коэффициент полезного действия стабилизатора т), -- это отношение мошности, отдаваемой в нагрузку Р„, к мощности Р„,, потребляемой от первичного источника питания: т), =Р„1Р,. Коэффициент нестабильности по напряжению К„„, —.- это отношение относи- ' М~' тельного изменения выходного напряжения ЛУ„„,1У„„, к вьпвавшему его изменению входного напряжения Лг1„„: К.„ю=1зт1.„,11 1.1,„1э'г1„,), %ЛЗ.
Коэффициент нестабильности по току К„, --это отношение относительного изменения выходного напряжения Лс1„„,„1У,„, к вызвавшему его относительному изменению тока нагрузки Ы„11„: к.,=ли.„,~,ди.„,м„). Коэффициент сглаживания пульсаций — — это отношение амплитудного зна ~ения пульсаций входного напряжения к амплитудному значению пульсаций выходного напряжения: Быстродействие стабилизатора характеризует его способность быстро отрабатывать скачкообразные изменения входного напряжения или тока нагрузки.
Обычно быстродействие стабилизатора определяют временем установления выходного напряжения при заданном скачкообразном изменении напряжения на входе или тока нагрузки. Дифференциальное выходное сопротивление стабилизатора --. это отношение приращения выходного напряжения к приращению тока нагрузки: г,, =АУ„„„1М„.
Температурный коэффициент — это отношение относительного изменения выходного напряжения к вьпвавшему его изменению температуры окружающей среды: ТКН=ЛУ„„,1(ЛТУ„„„), %/"С. 334 Лекция 3/. Стабилизаторы напряжения Приведенная система параметров достаточно полно отражает функциональные свойства стабилизатора напряжения любого типа независимо от его схемы нли конструкции.
Параметрические стабилизаторы напряжения выполняют на специальных по- лупроводниковых диодах: стабилитронах и стабисторах, Принцип работы этих ::.: диодов рассмотрен в Лекции 3. Для стабилизации напряжения при помощи стабилитрона используют обратную ветвь вольт-амперной характеристики полупро. водникового диода, а при помощи стабистора — — его прямую ветвь. В стабилитронах используется явление электрического лавинного пробоя. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод напряжение на нем меняется очень незначительно.
Для ограничения тока через стабилитрон последовательно с ним включают сопротивление. Типовая схема включения стабилитрона приведена на рнс. 31.1 а. Основными параметрами стабилитрона являются: номи!-; ' нальное напряжение стабилизации 1/,„, его дифференциальное сопротивление ле, и '!: ''температурный коэффициент напряжения стабилизации ТКН. Температурный коэффициент напряжения стабилизации зависит от напряже/,',,' ния стабилизации и тока через стабилитрон. Типовые зависимости ТКН стаби- лнтрона от //, и 1,, приведены на рис. 31.1 б. Из этих зависимостей следует, что -..
' при низком напряжении стабилизации (менее 5 В) ТКН имеет отрицательный знак ';:: н при токе около 10мА составляет примерно — 2,!мВ/ С. При напряжении выше :„''-', 6В ТКН имеет положительный знак и, при У,.,=10 В достигает значения бмВ/'С. Выбирая ток стабилитрона, можно добиться почти нулевого значения ТКН. Работа типовой схемы стабилизатора, приведенной на рнс. 31.1 а, происходит следующим образом. Входное напряжение У„„через ограничительное сопротивление Я„подводится к параллельно включенным стабилитрону Д и сопротивлению ;:; ..нагрузки йл.
Поскольку напряжение на стабилитроне меняется незначительно, то "„';, то же относится и к напряжению на нагрузке. Если входцое напряжение увеличи!: вается, то практически все приращение о11„я передается на сопротивление А,., что приводит к увеличению тока в нем. Это увеличение тока происходит за счет б) ТКН, мВ/лС 0 , В Рис.ыл. Тиковая схема вял~славия стабилитроиа /а) и аависимоств ТКН юабтилитроиа от валряжеиия в тока стабиляпроия Ргмдсп 7. Источники зле опнтання электроннъзх устройств увеличения тока стабилнтрона при почти неизменном токе нагрузки. Схему одно-:::.
каскадного стабилизатора можно наглядно проанализировать с помощью -. графических вольт-амперных характеристик. На рис. 31.2а приведены вольт-ам- ! перные характеристики стабилитрона (кривая 1) и гасящего сопротивления К, (ли-:"'. ния 2). Прн токе нагрузки 1к=О нагрузочная линия 2' соединяет точки 1)ге У,х я' ~„' 1= 0,„И,. Наличие тока нагрузки 1„смещает линию 2 вниз параллельно самой;-,:::, себе, в результате чего она проходит через точку ((),„— 1,К,).
Пересечение ВАХ стабилитрона 1 и нагрузочной линии 2 дает рабочую точку:.;! стабилитропа, что позволяет найти выходное напряжение (У,„„и ток стабилитрона., з' 1,, Если заменить стабилитроп источником напряжения 11е, с последовательным:';. сопротивлением гьо то для схемы рис. 31.2 а можно записать следующие уравнения: . -! С/„м(1м ь1ь) К ь (У,„,„, (31. 1) Из зтих уравнений следует„ что г, Лг г д„ где 1„= ()м„,)К„, позтому гь Л Лгя» (31.2) Из этого выражения находим выходное сопротивление однокаскадного стабилизатора: . с~ьь гкя (31.3) '..
Поскольку на практике выполняется условие г„,<<К,, то Ямь„=ге„аналогично можно определить козффнциент сглаживания пульсаций: Зть;„мдмг,,ья,) гь,я, Л„ (31.4) откуда следует, что в однокаскадном стабилизаторе напряжения влияние абсо лютного изменения )з()„„ ослабляется в А,)гь, раз. б) а) () иа„ ()„ь-1,Р, 1)ам ь ь)ккх О 1,, 1;, с'.-1 л б'аь 1 л). Ё„ Рпс. 3) .2.
Вольт-ампсрпая харакзсрпсппка оппокаскаппого сгабппкзагора (а) и его схема замсюеппя (б) ззскггизз 31 Стабилизато ы аап яжсляя Таким же образом устанавливается влияние изменения напряжения стаби- '"литрона: , Энхх Лгнх х дЬе, Л„(г,, +Лг)хг "'следовательно„любое изменение напряжения стабилитрона полностью передастся яа выход Коэффициент нестабильности по напряжению (31.7) б) в) 1 В ~1У,п„ В1 1'"..'Рис.з),3. Схемах двуххасаалного парамсгрнчссхого стабнянзагора )а), мостового н схема температурной сгабгапззацнн Гв) стабнпнзатора (Гз) 12 зах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
