Компенсационные стабилизатора
Такие стабилизаторы обладают более высоким коэффициентом стабилизации и меньшим выходным сопротивлением. Основой таких стабилизаторов является регулируемый элемент (РЭ), на который передается изменение напряжения или тока нагрузки и он препятствует этому изменению .
При этом регулируемый элемент может быть включен либо:
- параллельно нагрузке,
- последовательно нагрузке.
Это и определяет тип стабилизатора.
Воздействие на регулирующий элемент в обоих типах стабилизаторов осуществляется управляющей схемой, в которую входят усилитель постоянного тока У и источник опорного напряжения ИОН. При помощи ИОН производится сравнение напряжения на нагрузке с опорным напряжением. Функция усилителя сводится к усилению разности сравниваемых напряжений и подачи усиленного сигнала непосредственно на регулируемый элемент.
Рис.6.10.
Принцип действия компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения основан на изменении сопротивления регулирующего элемента. Наличие регулирующего элемента обуславливает неизбежные потери энергии в стабилизаторе. Таким образом, применение того или иного стабилизатора определяется потерями энергии. Проедем сравнение типов стабилизаторов. При этом будем исходить из одинаковых условий работы по Uвх, Uн,, Iн. Мощность, теряемая в схеме параллельного стабилизатора складывается их потерь в резисторе Rб и регулирующем элементе и составляет
(Uвх - Uн ) * (Iн + Iр) +Uн Iр или (Uвх –Uн )Iн + Uвх iр
В схеме последовательного стабилизатора мощность теряется в регулирующем элементе
(Uвх – Uн)Iн , что на величину Uвх Iр меньше, чем в предыдущей схеме. Таким образом. Схема последовательного стабилизатора более экономична. Это является причиной того, что последовательные стабилизаторы более предпочтительны в эксплуатации
Рассмотрим схему последовательного стабилизатора напряжения рис.6.11.
Рис.6.11.
Т1 – Регулирующий элемент, Т1 – усилитель однокаскадный.. СТ – источник опорного напряжения. Если необходимо выводить стабилитрон на рабочий участок характеристики, то используется сопротивление R. Резисторы являются элементами входного делителя напряжения. Напряжение между базой и эммитером транзистора Т2
Силовая цепь стабилизатора, включающая источник питания, транзистор Т1 и нагрузку, представляет собой усилительный каскад на транзисторе Т1 с общим коллектором, в котором Uвх - напряжение питания, Uб1 - входного, а Uн - выходное напряжение. (Uб1 – Uбэ1) Для получения требуемого напряжения не обходимо,чтобы напряжение на выходе усилителя (Uк2 =Uб1) было близко к напряжению нагрузки. Для этого питание коллекторной цепи транзистора осуществляется от отдельного источника питания –Е2. Этим обеспечивается соответствие напряжения Uk2 напряжению его входной цепи Uб2.
Стабилизирующее действие схемы обусловлено наличием в ней глубокой отрицательной обратной связи по приращению выходного напряжения.
Пример реальной схемы с использованием операционного усилителя.
Рис.6.12.