"Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки"
Кафедра захисту інформації
РЕФЕРАТ
на тему:
«Параметричні ферорезонансні стабілізатори змінної напруги. Компенсаційні стабілізатори напруги і струму »
МІНСЬК, 2009
Параметричні ферорезонансні стабілізатори змінної напруги
Паралельно L н ставлять ємність і налаштовують в резонанс (рисунок 1).
(1)
Враховуючи, що при однакових напругах на
і
, Їх струми будуть у протифазі.
Якщо підсумовувати при одних значеннях U, струми в L і C, то вийде залежність .
Нахил <Нахилу
Коефіцієнт стабілізації збільшується, коефіцієнт потужності схеми збільшується.
Ця схема є більш ефективною, ніж схема простого електромагнітного стабілізатора.
Для поліпшення її характеристик використовується спеціально введені компенсуючі обмотки.
Малюнок 1
Компенсує обмотка дозволяє збільшити коефіцієнт стабілізації, але ускладнює схему.
Розглянуті схеми не забезпечують гальванічної розв'язки.
Є різноманітні ферорезонансні стабілізатори.
Переваги:
- Простота;
- Висока механічна надійність;
- Стійкість до перевантажень;
- Відсутність старіючих елементів;
- Високий ККД;
- Можливість реалізації великих I н, а, значить, і великих потужностей;
- Високі коефіцієнти потужностей;
- Низька вартість.
Недоліки:
- Великі масогабаритні розміри;
- Можливе виникнення акустичного фону за рахунок вібрації муздрамтеатру.
Компенсаційні стабілізатори напруги і струму
Можуть працювати на змінний чи постійний струм і використовують принцип безперервного або імпульсного автоматичного регулювання стабилизируемого параметра (напруги або струму).
Структурні схеми.
Існують 2 основні схеми:
- З послідовним включенням регульованого елемента по відношенні до навантаження.
- З паралельним включенням регульованого елемента.
Рисунок 2 - Структурна схема компенсаційного стабілізатора з послідовним включенням регульованого елемента.
Рисунок 3 - Структурна схема компенсаційного стабілізатора з паралельним включенням регульованого елемента.
У компенсаційному стабілізаторі з послідовним включенням регульованого елемента напруга на навантаженні U н порівнюється з опорною напругою
, (2)
де - Коефіцієнт підсилення.
У реальних стабілізаторах джерело опорної напруги (ІОН) харчується від вихідного стабільної напруги .
, (3)
де - Внутрішнє споживання.
Недоліки:
- Послідовне включення по відношенню до навантаження РЕ, вимагає великої пропускної здатності по струму в стабілізаторах з безперервним регулюванням;
- На РЕ постійно розсіюється енергія і ККД важко забезпечити вище 60%.
На практиці використовують імпульсний режим автоматичного регулювання.
Розвантажити РЕ по струму дозволяє схема з паралельним включенням РЕ по відношенню до навантаження (рисунок 3).
тоді
Схема дозволяє застосувати РЕ малої потужності, але ставить додатковий опір (ДС).
Схема доцільна в пристроях малої потужності з імпульсним харчуванням.
Наведені функціональні схеми відбивають принципи роботи в імпульсних стабілізуючих пристроях, що забезпечують імпульсний режим роботи.
Транзисторний компенсаційний стабілізатор постійного напяженія з безперервним регулюванням
Розглянемо найбільш поширену схему з послідовним включенням регулюючого елементу.
Малюнок 4
,
,
,
,
. Можна переконатися, що у схемі за рахунок дії негативного зворотного зв'язку, досягається стабілізація. Аналіз показує, що коефіцієнт стабілізації пропорційний
в ланцюзі ОС, який визначається:
(4)
(5)
Наведена основа схем з безперервним регулюванням на практиці може зазнавати різні ускладнення за наступними напрямками.
У РЕ для збільшення коефіцієнта передачі і узгодження потужного РЕ з малопотужним ППС прим схема складеного транзистора.
Малюнок 5
ППС для термокомпенсации може бути побудована за симетричною схемою (рисунок 6):
Малюнок 6
Для підвищення стійкості роботи стабілізатора при імпульсному споживанні струму навантаженням на виході стабілізатора може встановлюватися акумулятор-ємність. Це підключення практично не збільшує згладжування пульсацій.
Збільшення згладжування пульсацій достагается за рахунок:
- Зміни способу харчування УПТ (від окремого додаткового джерела, безпосередньо від вхідного стабілізатора, або через емітерний повторювач від вхідного стабілізатора).
- Зміни схеми порівняння, зокрема при застосуванні схеми порівняння з так званої «з опущеною спорою».
У тих випадках, коли наявні в розпорядженні силові трансформатори не забезпечують необхідний струм навантаження I н, застосовується паралельне включення декількох транзисторів (рисунок 7).
Малюнок 7
Використовується також і послідовне включення транзисторів в РЕ для виключення небезпеки перевантаження по U ке.
Останні заходи так само ускладнюють стабілізатор у цілому і на практиці схеми відрізняються значною різноманітністю. Особливо, вони включають ще й пристрої захисту від перевантаження по струму і напрузі або навіть пристроями сигналізації.
Сучасні схеми мають тенденцію до використання імпульсних режимів роботи.
Імпульсні стабілізатори
Рисунок 8 - Структурна схема імпульсного стабілізатора
СФ - згладжує фільтр;
ІЕ - імпульсний елемент;
СхСіУ. - Схема порівняння і підсилення.
Ефективне згладжування на робочій частоті можливо фільтрами або за умови досить великий робочої частоти. Підвищуються вимоги до швидкодії.
ІЕ може працювати в автоколивальному режимі (релейний стабілізатор). При цьому змінюється як тривалість імпульсів струму так і частота проходження імпульсів у навантаженні. Зміна частоти утруднює ефективне згладжування пульсації неперестраіваемим фільтром.
Частоту спрацьовування ІЕ можна спеціально ставити, синхронізуючи його роботу за допомогою генератора, що задає (ЗГ). У тому випадку регулювання здійснюється за рахунок тривалості імпульсів струму.
РЕ, СхСіУ, ІОН схемно не відрізняються від вузлів, використовуваних в безперервному стабілізаторі. Як ІЕ застосовуються релаксаційні генератори, мультивібратори, тригери та ін
Імпульсні стабілізатори на відміну від стабілізаторів з безперервним регулюванням дозволяють реалізувати високі ККД і широко використовуються в сучасній техніці.
Недоліки:
- Ускладнення схеми;
- Імпульсний режим роботи виключає принципово можливість зниження пульсації до нуля.
- Ускладнення забезпечення магнітної сумісності ІВЕП з електронною апаратурою.
Для раціонального використання безперервного та імпульсного методів регулювання і ослаблення недоліків, які відповідають цим методам пристроїв, застосовують стабілізатори з подвійним керуванням.
Стабілізатори з подвійним керуванням.
Рисунок 9 - Структурна схема стабілізатора з подвійним керуванням
Недоліки:
- Високі маса, габарити, вартість;
- Низька експлуатаційна надійність;
- Складність.
У випадку, якщо потрібне отримання підвищених значень коефіцієнта стабілізації, можливе використання подвійного управління. Для цього РЕ ставляться на стороні як постійного так і змінного струму. При цьому коефіцієнт стабілізації получающегося таким чином двокаскадного стабілізатора дорівнює добутку коефіцієнтів стабілізації окремих каскадів.
Як РЕ на стороні змінного струму можуть використовуватися діод-транзисторні схеми, тиристори, магнітні підсилювачі.
ЛІТЕРАТУРА
Іванов-Циганов А.І. Електротехнічні пристрої радіосистем: Підручник. - Вид. 3-є, перероб. і доп.-Мн: Вища школа, 200
Алексєєв О.В., Китаєв В.Є., Шіхін А.Я. Електричні пристрої / Под ред. А. Я. Шіхіна: Підручник. - М.: Енергоіздат, 200 - 336 с.
Березін О.К., Костіков В.Г., Шахно В.А. джерела електроживлення радіоелектронної апаратури. - М.: Три Л, 2000. - 400 с.
Шустов М.А. Практична схемотехніка. Джерела живлення і стабілізатори. Кн. 2. - М.: Альтекс а, 2002. -191 С.