Компенсационные стабилизаторы

Компенсационные стабилизаторы бывают по переменному и  постоянному токам.

В зависимости от вида контролируемого параметра:

- стабилизатор напряжения;

- стабилизатор тока.

 

Компенсационные стабилизаторы бывают последовательные и параллельные.

Структурная схема последовательных компенсационных стабилизаторов:

Система автоматического регулирования контролирует отклонение сигнала на нагрузке от опорного напряжения и вырабатывает дополнительный сигнал, который компенсирует это отклонение

Напряжение U _УПР на выходе управляющего элемента равно

,

Здесь К_УПР – коэффициент передачи управляющего элемента,

U _ОП и U _Н – напряжение на выходе опорного источника и на нагрузке соответсвенно.

Ток I_P через регулируемый элемент описывается следующим выражением

,

где I_H – ток нагрузки,

G_P – крутизна управления регулируемого элемента.

Отсюда

Из последней формулы получаем

При   >>1 , т.е. напряжение на нагрузке не зависит ни от значения входного напряжения, ни от сопротивления нагрузки (разумеется, в определенных пределах).

Структурная схема параллельных компенсационных стабилизаторов:

Стабилизация выходного параметра осуществляется за счет перераспределения  между нагрузкой и регулируемым элементом: .

 

Ток через регулируемый элемент определяется так же, как в последовательном стабилизаторе

Входное и выходное напряжения параллельного стабилизатора связаны соотношением

 Из последних формул следует

После несложных преобразований получаем

 

 

При условии >>1 последнюю формулу можно упростить

Таким образом, напряжение на нагрузке практически не зависит ни от значения входного напряжения, ни от сопротивления нагрузки.

На практике чаще всего используют последовательные компенсационные стабилизаторы. Параллельные компенсационные стабилизаторы используются для стабилизации высоковольтных напряжений при малых токах нагрузки.

 

Принципиальная схема простейшего последовательного стабилизатора напряжения

Опорный сигнал - .

Регулируемый и управляющий элемент – VT.

Для приращения можно записать:

Необходимо увеличить F и уменьшить нагрузку на опорный источник напряжения.

Одним из способов является использование в качестве регулируемого элемента составных транзисторов.

Схема Дарлингтона

Дифференциальные параметры составного транзистора:

 

Существуют составные транзисторы на транзисторах различного типа проводимости.

Схема ШИклАи

 Тип составного транзистора определяет транзистор VT1. Транзистор VT2 – усилитель мощности.

Для уменьшения пульсаций  используют питание опорного источника от выходной цепи стабилизатора, а не от     входной цепи.

 

Принципиальная схема такого стабилизатора:

В схеме VT1 – регулируемый элемент, резистор R3 и VD2 образуют источник опорного         напряжения. Управляющий элемент - дифференциальный каскад VT2-VT3.

 

Предположим, что R_H возрасло, следовательно, U на выходе увеличилось, следовательно, увеличилось U на базе VT 3, а на базе VT 2 осталось прежним, следовательно, VT 3 – открыт, VT 2 – закрывается и ток в базе VT 1 уменьшается. U на нагрузке уменьшается до тех пор, пока

 

В этой схеме стабильность   практически определяется стабильностью источника. Обладает недостатком: она не защищена от короткого замыкания по выходу. В стабилизаторах U часто используют защиту от К3:

 

 

   

VT 4 закрыт и входной ток распределяется между током базы транзистора VT1 и током управления . Работа схемы аналогична работе предыдущей схемы.

Когда напряжение на резисторе R_ИЗМ достигает порога открывания транзистора VT4 часть входного тока  начинает поступать в коллектор транзистора VT4 и ток базы транзистора VT1 остается практически неизменным, следовательно, ток нагрузки также неизменен.(т.е. схема переходит в режим стабилизации тока).

 

 

Получение двухполярных напряжений от одного источника:

 

Соотношение между Е₁ и Е₂ определяется R ₁, R ₂

При R ₁ = R ₂: Е₁ = Е₂

Максимальный ток от этой схемы определяется токами VT 1, VT 2.