Стабилизаторы переменного напряжения

Форма сигнала на первичной обмотке стабилитрона:

Когда напряжения стабилитрона уменьшается, то стабилитрон включается. Средневыпрямленное напряжение на первичной обмотке:

Среднеквадратичное значение напряжения на первичной обмотке:

Стабилизация (порядка 10-11%) не очень хорошая. Стабилизация ограничена током через VD5.

Такая схема используется достаточно редко и для малых мощностей (десятки-сотни мВт).

Стабилизатор с насыщающимся дросселем

L₁ – дроссель без сердечника

L₂ – дроссель с сердечником

В зависимости от напряженности магнитного поля:

 

 

Такая схема используется сравнительно редко, потому что

1) невысокий КПД (стабилизация начинается при увеличении I_вх, не работает стабилизатор при небольшом I_H)_;

2) стабилизатор вносит существенный сдвиг фаз между U_H и I_H: возрастает , следовательно, активная мощность уменьшается на выходе.

Используют схему:

Феррорезонансный стабилизатор

 

Точка А соответствует резонансу контура L₂-C.

Недостаток: чувствительность схемы к изменению частоты питающей сети. И в этом стабилизаторе форма сигнала отличается от синусоидальной.

Как следствие, в частоте питающей сети повышается содержание гармоник. Число гармоник стандартно не больше 5% в синусоидальном сигнале, а в данной схеме 15-20%. Количество гармоник зависит от нагрузки.

Умножение напряжений

Простейшая схема – схема Латура:

t₁: VD2 запирается и С₂ заряжается через R_H.

(-) полуволна: открывается VD1 и C₂ заряжается от + к -, С₁ - от + к -.

Пусть C₁=C₂=C, постоянная разряда :  

[ , так как емкость включена последовательно]

Если  (период входного сигнала), то амплитуда пульсаций :

[Т/2 – f_пульс больше в 2 раза, чем f_{вх.сети}]

 (чем больше С, тем меньше пульсации)

 увеличивается – U₀ → U_m

 уменьшается - U₀ → ≈U_m/2

От постоянной времени разряда зависит постоянное напряжение на выходе (U ₀).

При необходимости умножения напряжения в 3 и больше раз используются две основные схемы:

                                    

                                       (I)

 

1. в течение первого полупериода (-/+) С₁ заряжается через VD1 до , остальные диоды закрыты и С₂, С₃, С₄ не заряжаются;

2. в течение второго полупериода (+/-) VD1 запирается и начинается заряжаться С₂ до ;

3. в течение третьего полупериода , следовательно, VD1 открыт.  через VD3 прикладывается к С₃, и С₃ заряжается до ;

4. в течение четвертого полупериода включается VD2 и VD4, в результате С₂ заряжается до , а С₄ до .

При R=∞ и , ,  и , то R_H необходимо включить между точками 1 и 2.

Каждая последующая ступень увеличивает максимально U _вых на величину 2U_m (для данной схемы). Чем больше ступеней умножения, тем больше U _{вых ,} больше R _вых каскада и меньше I_H.

Удобство схемы в том, что каждая емкость рассчитана на U<2U_m. Запирающее U на диодах тогда не превышает 2U_m.

 

 

 

                                                                                                                             (II)

 

 

1. в течение первой полуволны (напряжение -/+) одновременно заряжаются С₁ и С₃: U_C1 , U_C3 .

2. в течение второй полуволны (напряжение +/-) начинают заряжаться С₂ и С₄ одновременно: U_C2 , U_C4 .

3. в течение третьей полуволны:

U_C1=U_m

U_C3=U_C2+U_m=3U_m.

 

Каждый последующий каскад увеличивает суммарное напряжение на U_m: ∆U= U_m. По сравнению с предыдущей схемой данная схема обладает меньшим R_вых, следовательно, больше токи на выходе. Недостаток схемы – каждый последующий конденсатор должен быть рассчитан на большее напряжение: U_{вых. макс.}=n·U_m, где n – число каскадов умножения.