Меню

Стабилизатор напряжения компенсационного типа реферат

Компенсационные стабилизаторы

Компенсационные стабилизаторы напряжения позволяют получить постоянное напряжение с минимальным значением пульсаций и шума, поэтому эти стабилизаторы применяются в узлах радиоаппаратуры, наиболее чувствительных к помехам. Более того! Если раньше в радиоэлектронном устройстве применялся один источник стабильного напряжения, а потребители разделялись пассивными RC фильтрами, то теперь экономически выгоднее вместо фильтрующих RC-цепочек поставить интегральные стабилизаторы напряжения.

Следует отметить, что при написании этой статьи я решал непростую дилемму. С одной стороны в настоящее время на рынке предлагается огромное количество готовых микросхем стабилизаторов напряжения. С другой стороны для правильного выбора и применения этих микросхем нужно понимать как они работают. Именно поэтому сначала познакомимся с принципами работы компенсационного стабилизатора, а только потом рассмотрим особенности применения готовых микросхем. Структурная схема компенсационного стабилизатора приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Структурная схема компенсационного стабилизатора напряжения

Стабилизация выходного напряжения в компенсационном стабилизаторе происходит при помощи отрицательной обратной связи. Выходное напряжение может измениться под влиянием входного напряжения или изменения тока нагрузки. Оно сравнивается с опорным высокостабильным напряжением и при несовпадении осуществляется его подстройка под заданное значение.

В процессе работы компенсационного стабилизатора транзистор, который применяется в качестве регулировочного элемента, изменяет свое внутреннее сопротивление. На этом сопротивлении по закону Ома осуществляется падение напряжения ΔUРЭ. При этом напряжение падает ровно настолько, чтобы на выходе получилось требуемое напряжение питания. Это означает, что при применении компенсационного стабилизатора входное напряжение всегда должно быть больше выходного.

В схеме, приведенной на рисунке 1, коэффициент передачи элемента регулирования Kр определяет зависимость выходного напряжения от входного. Для хорошего стабилизатора чем меньше будет этот коэффициент, тем лучше. Пульсации входного напряжения не смогут пройти на выход стабилизатора. Поэтому в элементе регулировки обычно входное напряжение подается на коллектор биполярного транзистора или сток полевого транзистора. Эталонное напряжение Uэт обычно не совпадает с выходным напряжением стабилизатора, поэтому между его выходом и схемой сравнения ставится делитель напряжения с коэффициентом деления Kд. Для получения необходимого коэффициента стабилизации между устройством сравнения и регулирующим транзистором ставится усилитель постоянного тока, который усиливает сигнал ошибки ΔUE. Общий коэффициент петлевого усиления в данной схеме можно определить следующим образом:

Принцип работы компенсационного стабилизатора лучше пояснить по принципиальной схеме. Подобная схема, выполненная на двух транзисторах, приведена на рисунке 2.


Рисунок 2. Принципиальная схема простейшего компенсационного стабилизатора напряжения

В этой схеме в качестве регулирующего элемента использован транзистор VT1, включенный по схеме с общим коллектором. Схема сравнения реализована на транзисторе VT2. Ток этого транзистора зависит от разности напряжений между базой и эмиттером. В качестве эталонного источника напряжения применен параметрический стабилизатор на резисторе R1 и стабилитроне VD1. Выходное напряжение поступает на базу транзистора VT2 через делитель напряжения R3, R4.

Если напряжение на выходе стабилизатора по каким либо причинам возросло, то транзистор VT2 приоткрывается и напряжение на его коллекторе уменьшается. К коллектору VT2 подключена база транзистора VT1, следовательно, уменьшится и напряжение на выходе стабилизатора (вернется к заданному значению). Аналогичным образом схема отрицательной обратной связи отработает и при уменьшении напряжения на выходе.

Следует заметить, что от транзистора VT1 требуется обеспечивать большой коэффициент усиления по току, поэтому в современных стабилизаторах, таких как иностранные микросхемы 7805 или КР142ЕН5 отечественного производства, в качестве этого транзистора применяется составной транзистор по схеме Дарлингтона.


Рисунок 3. Схема Дарлингтона

Коэффициент усиления усилителя, собранного на транзисторе VT2, сильно зависит от сопротивления R2. Чем больше будет это сопротивление, тем больше Kу, и, следовательно, коэффициент стабилизации. Кроме того, через это сопротивление на базу транзистора VT1 поступают пульсации входного напряжения Uвх. С этой точки зрения тоже следует увеличивать сопротивление резистора R2. Однако в результате может не хватить тока для работы транзисторов VT1 и VT2. Поэтому в современных стабилизаторах вместо обычного резистора применяются генераторы тока. Чаще всего токовое зеркало.


Рисунок 4. Принципиальная схема токового зеркала

Читайте также:  Замена стоек стабилизатора для сузуки гранд витара

В результате получается схема, подобная схеме стабилизатора с фиксированным выходным напряжением 7805. Конечно, существуют микросхемы стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением, однако подобная функция приводит к усложнению схемы и снижению параметров стабилизатора, поэтому выгоднее подобрать готовый стабилизатор на необходимое напряжение.


Рисунок 5. Принципиальная схема компенсационного стабилизатора 7805

Несмотря на достаточно сложную внутреннюю схему, применять такой стабилизатор чрезвычайно просто. Его схема включения приведена на рисунке 6


Рисунок 6. Принципиальная схема стабилизатора, реализованного на микросхеме 7805

Микросхемы, выполненные по этой схеме выпускаются большинством ведущих фирм мира. В качестве примера можно назвать LM7805 фирм Texas Instruments, STMicroelectronics, Fairchild Semiconductor, способную выдавать выходной ток более 1,5 А. Имеется отечественный аналог — стабилизаторы КР142ЕН5В. В названии приведенной микросхемы стабилизатора цифры 78 означают, что это стабилизатор, а цифры 05 означают, что он формирует на выходе напряжение 5 В. Соответственно стабилизаторы 7803 будут формировать напряжение 3.3 В, микросхема 7809 сформирует на выходе напряжение 9В, микросхема 7812 обеспечит напряжение 12В.

Так как через силовой транзистор (элемент регулировки) протекает весь ток нагрузки, то на нем выделяется тепловая энергия, которую необходимо рассеять в окружающем пространстве. Поэтому обычно этот стабилизатор размещается на радиаторе. Для удобства крепления микросхема выполняется в специально разработанном корпусе TO-220, который даже без радиатора способен рассеять до 1 Вт тепла.


Рисунок 7. Примеры компенсационных стабилизаторов, выполненных на микросхеме 7805

В ряде случаев такой большой ток не требуется, поэтому были разработаны микросхемы маломощных стабилизаторов напряжения. Наиболее распространены микросхемы LM78L05. Эти микросхемы выпускаются в малогабаритных корпусах, таких как SOIC, SOT-89, DSBGA или TO-92. Отечественные малогабаритные стабилизаторы — КР1157. Их схема включения не отличается от схемы, приведенной на рисунке 6, но конструкция совершенно другая.


Рисунок 8. Примеры компенсационных стабилизаторов, выполненных на микросхеме 78L05

Как видно из приведенных примеров, компенсационные стабилизаторы нашли широкое применение в современных компьютерах, сотовых телефонах и рациях.

Дата последнего обновления файла 21.05.2019

Понравился материал? Поделись с друзьями!

  1. Сажнёв А.М., Рогулина Л.Г., Абрамов С.С. “Электропитание устройств и систем связи”: Учебное пособие/ ГОУ ВПО СибГУТИ. Новосибирск, 2008г. – 112 с.
  2. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд. испр. – М.: ИП Радио Софт, 2006. – 384с.
  3. Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчёт. Учебное пособие. – М., 2008. – 448 с.
  4. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В.М.Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. – М.,2009. – 384 с.
  5. Компенсационный стабилизатор напряжения. Расчёт стабилизатора напряжения (meanders.ru)
  6. LDO-преобразователи с низким током собственного потребления и малым падением напряжения (compel.ru)
  7. Одноканальные LDO-стабилизаторы малой мощности компании Texas Instruments (rlocman.ru)
  8. 3 Pin 1.5A Fixed 5V Positive Voltage Regulator (ti.com)
  9. 1A LOW DROPOUT POSITIVE FIXED 2.5V REGULATOR (gaw.ru)

Вместе со статьей «Компенсационные стабилизаторы» читают:

Источник

Реферат: Параметрические феррорезонансные стабилизаторы переменного напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения и тока

“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”

Кафедра защиты информации

«Параметрические феррорезонансные стабилизаторы переменного напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения и тока »

Параметрические феррорезонансные стабилизаторы переменного напряжения

Параллельно Lн ставят емкость и настраивают в резонанс (рисунок 1).

(1)

Учитывая, что при одинаковых напряжениях на и , их токи будут в противофазе.

Если суммировать при одних значениях U, токи в L и C, то получится зависимость .

Источник

Стабилизаторы напряжения

Виды стабилизаторов: постоянного тока (линейный и импульсный) и переменного напряжения (феррорезонансный и современный). Основные типы современных стабилизаторов: электродинамические, сервоприводные (механические), электронные, статические, релейные.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

на тему: Стабилизаторы напряжения

Современная аппаратура, начиная от привычных устройств (телевизоров, бытовых приборов и пр.) до промышленных устройств,используемых в промышленности, медицине, измерительных и счетных устройств, предъявляет жесткие требования к постоянству питающих напряжений.

Напряжение промышленной сети может колебаться в значительных пределах.

Помимо этого, даже при малых колебаниях напряжения сети, напряжение на зажимах потребителя может измениться в значительной степени из-за изменения нагрузки,так так любая сеть обладает внутренним сопротивлением.

Для того, чтобы устранить данные проблемы, мешающие стабильной работе, используют устройства, получившие название Стабилизаторы напряжения.

стабилизатор ток напряжение переменный

Нормальная работа большинства радиоустройств невозможна без стабилизации напряжения питания или тока нагрузки в заданных пределах. Например, радиовещательные и связные радиостанции допускают нестабильность питающего напряжения до 2-3%. Ток в фиксирующих катушках телевизионной аппаратуры должен стабилизироваться в пределах 0,5-1%.

Чем чувствительнее прибор, чем точнее измерительно устройство, тем выше должна быть стабильность источников питания. Так, для электронного микроскопа величина нестабильности питающих напряжений не должна превышать 0,005%, а усилители постоянного тока и некоторые измерительные приборы высокого класса точности допускают нестабильность напряжений не более 0,0001%.

Напряжение сети, ток нагрузки, сопротивление нагрузки могут изменяться не только медленно (в течение нескольких часов), но и очень быстро (скачком), поэтому устройство, поддерживающее величину питающего напряжение или тока в заданных пределах, должно действовать непрерывно и автоматически. В качестве таких устройств применяются стабилизаторы напряжения или тока. Дестабилизирующими факторами могут быть также: окружающая температура, влажность, частота тока питающей сети и др. Однако основные причины нестабильности — это колебания входного напряжения и сопротивления нагрузки.

Стабилизаторы подразделяются в зависимости от рода напряжения (тока) на стабилизаторы переменного напряжения (тока) и стабилизаторы постоянного напряжения.

Кроме того, стабилизаторы подразделяются на стабилизаторы параметрические и компенсационные. В качестве параметрических стабилизаторов используются нелинейные элементы. Стабилизация напряжения в таких стабилизаторах осуществляется за счет нелинейности ВАХ используемого элемента.

В параметрических стабилизаторах постоянного напряжения в качествее нелинейных элементов применяются кремниевые или газоразрядные стабилизаторы.

Компенсационные стабилизаторы напряжения представляют собой замкнутую систему автоматического регулирования с отрицательной ОС. Эффект стабилизации в данных устройствах достигается за счет изменения параметров управляемого прибора, называемого регулирующим элементом, при воздействии на него сигнала ОС.

В зависимости от типа управляемого прибора компенсационные стабилизаторы делятся на ламповые, транзисторные, тиристорные, дроссельные и комбинированные.

В зависимости от способа включения регулирующего элемента относительно сопротивления нагрузки ламповые и транзисторные стабилизаторы постоянного напряжения делятся на параллельные и последовательные. По режиму работы регулирующего элемента стабилизаторы постоянного напряжения делятся на стабилизаторы с непрерывным регулированием и импульсные.

В некоторых случаях стабилизаторы включают в себя несколько регулирующих элементов разного типа, например, транзистор и дроссель, транзистор и тиристор и т. д. Такого вида стабилизаторы относятся к стабилизатор комбинированного типа.

Стабилизаторы переменного напряжения характеризуются дополнительными параметрами, а именно, стабильностью выходного напряжения в зависимости от частоты питающего напряжения, коэффициентом мощности, искажением формы кривой выходного напряжения.

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием могут быть выполнены как на электронных лампах, так и на транзисторах.

Эти стабилизаторы представляют собой систему автоматического регулирования и обеспечивают постоянство выходного напряжения с высокой степенью с высокой степенью точности при изменении напряжения сети и тока нагрузки, а также и при иных внешних возмущениях (частота тока питающей сети, характер нагрузки, параметры среды — температура, влажность и т. д.)

Стабилизаторы могут быть выполнены как с последовательным, так и с параллельным включением регулирующего элемента относительно нагрузки.

В последовательной схеме регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой, и компенсация осуществляется за счет изменения падения напряжения на самом регулирующем элемента в параллельной схеме регулирующий элемент 2 включен параллельно с нагрузкой, а уровень выходного напряжения поддерживается за счет и тока через регулирующий элемент, в результате чего изменяется падение напряжения на гасящем сопротивлении 5, включенном последовательно с нагрузкой.

Схема с параллельным включением регулирующего элемента применяется ограниченно и используется преимущественно при импульсных изменениях тока нагрузки. Стабилизаторы с последовательным включением регулирующего элемента обладают более высоким КПД, чем стабилизаторы параллельной схемы, и применяются очень широко.

Данные стабилизаторы такого типа широко применяются для питания радио аппаратуры и аппаратуры связи.

В качестве параметрического стабилизатора переменных напряжений может быть использован нелинейный элемент с малым динамическим сопротивлением. Таким элементом является дроссель с насыщенным сердечником.

Простейший параметрический стабилизатор состоит из дросселя с ненасыщенным сердечником и дросселя с насыщенным сердечником. Параллельно насыщенному дросселю включается сопротивление нагрузки.

Модели производятся как в однофазном (220/230 В), так и трёхфазном (380/400 В) исполнении, мощность их от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.

Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15%, ±20 %, ±25 %, ±30%, ?25%/+15%, ?35%/+15% или ?45%/+15%. Чем шире диапазон (особенно в отрицательную сторону), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности.

Ещё одним важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения. Точность современных стабилизаторов напряжения колеблется в диапазоне от 0,5% до 8%. Точности в 8% вполне хватает для обеспечения исправной работы подавляющего большинства современной бытовой и промышленной электротехники оборудованных инверторными и импульсными блоками питания. Так как мощность оборудования напрямую зависит от напряжения, то для обеспечения корректной (заявленной производителем) работы с прогнозируемым результатом и расходом электроэнергии необходимо точное напряжения (0,5-1%). Так же более жесткие требования (1%) предъявляются для питания сложного оборудования (медицинское, высокотехнологичное и подобное). Важным потребительским параметром является способность стабилизатора работать на заявленной мощности во всем диапазоне входного напряжения, но далеко не все стабилизаторы соответствуют этому параметру. КПД электродинамических и сервоприводных стабилизаторов более 98%, а электронных (ступенчатых) 96%.

Обширность типов и модификаций стабилизаторов напряжения дало возможность применять стабилизаторы, как на производстве, так и в быту. Использование их позволило не только обеспечивать стабильное питание у электроприборов, но и уберечь большинство устройств от поломки.

Список используемой литературы

В.В. Китаев и др «Электропитание устройств связи.»

Вересов Г.П. «Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры.»

Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. «Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов

Подобные документы

Повышение устойчивости питающего напряжения посредством применения специальных стабилизаторов напряжения. Изучение принципа действия параметрических и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения, определение и расчет их основных параметров.

лабораторная работа [1,8 M], добавлен 12.05.2016

Расчет выпрямителей с емкостной реакцией нагрузки. Методика расчета ключевых стабилизаторов напряжения. Программные средства моделирования схем источников вторичного электропитания. Алгоритмы счета и программная реализация стабилизаторов напряжения.

дипломная работа [704,4 K], добавлен 24.02.2012

Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. Разработка импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа и его принципиальной схемы. Расчет силовой части, коэффициента полезного действия. Структура блока управления, требования к его узлам.

курсовая работа [74,9 K], добавлен 29.09.2011

Электронные устройства для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Классификация выпрямителей, их основные параметры. Работа однофазной мостовой схемы выпрямления. Диаграммы токов и напряжений двухполупериодного выпрямителя.

реферат [360,2 K], добавлен 19.11.2011

Источник питания как устройство, предназначенное для снабжения аппаратуры электрической энергией. Преобразование переменного напряжения промышленной частоты в пульсирующее постоянное напряжение с помощью выпрямителей. Стабилизаторы постоянного напряжения.

реферат [1,4 M], добавлен 08.02.2013

Особая точность электродинамических приборов, их разновидности и применение для определения тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. Принцип действия ваттметра, устройство магнитоэлектрического логометра, их распространение и применение.

реферат [511,9 K], добавлен 25.11.2010

История высоковольтных линий электропередач. Принцип работы трансформатора — устройства для изменения величины напряжения. Основные методы преобразования больших мощностей из постоянного тока в переменный. Объединения элетрической сети переменного тока.

отчет по практике [34,0 K], добавлен 19.11.2015

Источник

Название: Параметрические феррорезонансные стабилизаторы переменного напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения и тока
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: реферат Добавлен 04:34:55 16 февраля 2009 Похожие работы
Просмотров: 2061 Комментариев: 15 Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать