Файл: Electron_SE.pdf

271

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

9.8. Ñòàá³ë³çàòîðè íàïðóãè

Äëÿ òîãî, ùîá çàáåçïå÷èòè ï³äòðèìàííÿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³ íà

íåçì³ííîìó ð³âí³ ïðè çì³íàõ íàïðóãè ìåðåæ³ àáî çì³íàõ îïîðó íàâàíòà-

æåííÿ ó çàçíà÷åíèõ ìåæàõ, à òàêîæ ïðè ä³¿ ³íøèõ äåñòàá³ë³çóþ÷èõ ôàê-

òîð³â, âèêîðèñòîâóþòü ñïåö³àëüí³ ïðèñòðî¿ – ñòàá³ë³çàòîðè íàïðóãè.

Ñòàá³ë³çàòîðè áåçïåðåðâí䳿 ïîä³ëÿþòüñÿ íà ïàðàìåòðè÷í³ òà êîì-

ïåíñàö³éí³.

9.8.1. Ïàðàìåòðè÷í³ ñòàá³ë³çàòîðè

Ïàðàìåòðè÷í³ ñòàá³ë³çàòîðè ïðàöþþòü çà ðàõóíîê çì³íè âëàñíèõ

ïàðàìåòð³â åëåêòðîííèõ íåë³í³éíèõ ïðèëàä³â ³ ìîæóòü âèêîíóâàòèñÿ íà

îñíîâ³ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ ïðèëàä³â, âèõ³äíà íàïðóãà ÿêèõ ìàëî çàëå-

æèòü â³ä ñòðóìó, ùî ïðîò³êຠ÷å-

ðåç ïðèëàä, íàïðèêëàä, íà ñòàá³-

ë³òðîíàõ.

Ñõåìà íàéïðîñò³øîãî ïàðà-

ìåòðè÷íîãî ñòàá³ë³çàòîðà çîá-

ðàæåíà íà ðèñ. 9.27 (äèâ. òàêîæ

ðèñ. 2.6). Ñòàá³ë³çàòîð ñêëàäà-

ºòüñÿ ³ç áàëàñòíîãî îïîðó R

á

, ñòà-

á³ë³òðîíà VD (íàéøèðøîãî âè-

êîðèñòàííÿ íàáóëè êðåìí³ºâ³ ñòà-

á³ë³òðîíè) òà íàâàíòàæåííÿ R

í

.

Íàïðóãà ñòàá³ë³çàö³¿ ñòàá³ë³-

òðîíà U

ñò

 âèáèðàºòüñÿ ð³âíîþ

íîì³íàëüí³é ðîáî÷³é íàïðóç³ íà-

âàíòàæåííÿ U

í

.

Íà ðèñ. 9.28 íàâåäåíî ïîáó-

äîâó íàâàíòàæóâàëüíèõ õàðàê-

òåðèñòèê  ñòàá³ë³òðîíà.  Òóò

ïðèéíÿòî òàê³ ïîçíà÷åííÿ:

1 – ÂÀÕ ñòàá³ë³òðîíà;

2 – ë³í³ÿ íàâàíòàæåííÿ ïðè

I

ñòmin

;

+

+

U

ñò

I

í

I

ñò

U

âõ

VD

R

á

R

í

-

-

I

âõ

U

í

Ðèñ. 9.27 – Ïàðàìåòðè÷íèé  ñòàá³ë³çàòîð

U

âõíîì

U

ñò

∆

U

U

âõ

max

U

âõmin

U

âõ

I

ñò

I

ñòmax

I

ñòíîì

I

ñòmin

4

3

2

1

0

Ðèñ. 9.28 – Ïîáóäîâà íàâàíòàæóâàëüíèõ

õàðàêòåðèñòèê ñòàá³ë³òðîíà (äëÿ 

R

í

 » ¥

)

272

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

3 – ë³í³ÿ íàâàíòàæåííÿ ïðè I

ñò íîì

;

4 – ë³í³ÿ íàâàíòàæåííÿ ïðè I

ñò max

.

²ç ïîáóäîâè âèò³êàº, ùî çì³íà âõ³äíî¿ íàïðóãè ó ìåæàõ â³ä U

âõ min

 äî

U

âõ màõ 

íå ïðèçâîäèòü äî çì³íè íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³, ùî ïðè öüîìó

ñòàíîâèòü U

í

= U

ñò

 (ÿêùî íå âðàõîâóâàòè äèíàì³÷íîãî îïîðó ñòàá³ë³ò-

ðîíà).

ßê ïðàâèëî, çàäàþòü

,

2

min

max

íîì

ñò

ñò

ñò

I

I

I

−

=

const

U

ñò

=

.

(9.73)

Âèõ³äíèìè äàíèìè äëÿ ðîçðàõóíêó åëåìåíò³â ñõåìè º íåîáõ³äíå çíà-

÷åííÿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³ U

í 

³ ìàêñèìàëüíèé ñòðóì íàâàíòàæåí-

íÿ ²

í màõ

, à òàêîæ äîïóñòèì³ â³äõèëåííÿ íàïðóãè ìåðåæ³ æèâëåííÿ.

Íåîáõ³äíî âèçíà÷èòè òèï ñòàá³ë³òðîíà (çà íàïðóãîþ ñòàá³ë³çàö³¿ ³

äîïóñòèìèìè ñòðóìàìè ñòàá³ë³çàö³¿) ³ çíà÷åííÿ òà ïîòóæí³ñòü áàëàñò-

íîãî îïîðó.

Çðîçóì³ëî, ùî U

í

=U

ñò

.

Äëÿ çàáåçïå÷åííÿ åôåêòèâíî¿ ðîáîòè ñòàá³ë³çàòîðà áàæàíî âèáèðàòè

U

âõ 

=(2…3)U

ñò

.                                           (9.74)

ßêùî îï³ð íàâàíòàæåííÿ ìຠíåçì³ííå çíà÷åííÿ R

í

=const, òî ðîçðà-

õóíîê ñõåìè çðó÷íî ïðîâîäèòè àíàë³òè÷íî çà òàêèìè âèðàçàìè:

(

)

ñò

ñò

í

á

âõ

U

I

I

R

U

+

+

=

max

max

;

(9.75)

(

)

ñò

ñò

í

á

âõ

U

I

I

R

U

+

+

=

min

min

;

(9.76)

(

)

min

max

ñò

ñò

á

I

I

R

U =

∆

;

(9.77)

.

min

max

ñò

ñò

á

I

I

U

R

−

∆

=

(9.78)

Äëÿ òîãî ùîá çàáåçïå÷èòè ïðàöåçäàòí³ñòü ïðèñòðîþ ïðè çì³íàõ îïî-

ðó íàâàíòàæåííÿ â³ä íåñê³í÷åííîñò³ (êîëè âîíî â³ä³ìêíåíå) äî ì³í³-

ìàëüíîãî çíà÷åííÿ

 R

í min 

=

U

ñò

/I

í max 

,

                                         (9.79)

íåîáõ³äíî âèêîíàòè óìîâè:

max

ax

m

max

ñò

á

ñò

âõ

âõ

I

R

U

U

²

<

−

=

 (ùî â³äïîâ³äຠ

∞

=

í

R

);       

      (9.80)

min

max

min

cm

í

âõ

ñò

I

²

²

²

>

−

=

 (ùî â³äïîâ³äຠ

min

R

R

í

=

);            

(9.81)

273

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

.

min

max

in

m

min

ñò

í 

á

ñò

âõ

âõ

I

²

R

U

U

²

+

≥

−

=

(9.82)

Çíà÷åííÿ íàïðóãè U

âõmàõ

 âèçíà÷àºòüñÿ äëÿ íàéá³ëüøîãî ïîçèòèâíîãî

â³äõèëåííÿ íàïðóãè ìåðåæ³, à çíà÷åííÿ ñòðóìó ²

âõm³n 

– äëÿ íàéá³ëüøîãî

íåãàòèâíîãî.

Ñòàá³ë³òðîí îáèðàþòü çà çíà÷åííÿìè U

ñò

, ²

ñò m³n 

³ ²

ñò max

.

Ïîòóæí³ñòü áàëàñòíîãî ðåçèñòîðࠖ

Ð

Rá 

> R

á 

²

2

âõ max

.                                   

(9.83)

Åôåêòèâí³ñòü ðîáîòè ñòàá³ë³çàòîðà âèçíà÷àºòüñÿ êîåô³ö³ºíòîì ñòà-

á³ë³çàö³¿:

,

100

;

:

íîì

≤

∆

∆

=

ñò

í

âèõ

âõ

âõ

ñò

K

U

U

U

U

K

                         (9.84)

äå Ê

ñò

 – â³äíîøåííÿ â³äíîñíî¿ çì³íè íàïðóãè íà âõîä³ ñòàá³ë³çàòîðà äî

â³äíîñíî¿ çì³íè íàïðóãè íà éîãî âèõîä³;

D

U

âõ

 – çì³íè íàïðóãè íà âõîä³ ñòàá³ë³çàòîðà;

D

U

âèõ

 – çì³íè íàïðóãè íà âèõîä³ ñòàá³ë³çàòîðà.

Äî ïåðåâàã ïàðàìåòðè÷íèõ ñòàá³ë³çàòîð³â íàëåæèòü ¿õíÿ ïðîñòîòà

òà íàä³éí³ñòü ó ðîáîò³.

Íåäîë³êè: â³äíîñíî íèçüêèé Ê

ñò

, íåìîæëèâ³ñòü ðåãóëþâàííÿ íàïðó-

ãè ñòàá³ë³çàö³¿, íèçüêèé êîåô³ö³ºíò êîðèñí䳿 ÷åðåç âòðàòè ïîòóæ-

íîñò³ â R

á

.

9.8.2. Êîìïåíñàö³éí³ ñòàá³ë³çàòîðè

Êîìïåíñàö³éí³  ñòàá³ë³çàòîðè  – öå çàìêíóò³ ñèñòåìè àâòîìàòè÷-

íîãî ðåãóëþâàííÿ ³ç æîðñòêèì íåãàòèâíèì çâîðîòíèì çâ’ÿçêîì. Îñíîâ-

íèì åëåìåíòîì ñòàá³ë³çàòîðà º òàê çâàíèé ðåãóëþþ÷èé åëåìåíò, çì³íîþ

îïîðó ÿêîãî äîñÿãàþòü ñòàá³ë³çàö³¿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³.

Ðåãóëþþ÷èé åëåìåíò ìîæå âìèêàòèñÿ ÿê ïàðàëåëüíî íàâàíòàæåí-

íþ (ó ñòàá³ë³çàòîðàõ ïàðàëåëüíîãî òèïó), òàê ³ ïîñë³äîâíî ç íèì (ó

ñòàá³ë³çàòîðàõ  ïîñë³äîâíîãî  òèïó).  Íà  ðèñ.  9.29  íàâåäåí³  ñòðóê-

òóðí³ ñõåìè ñòàá³ë³çàòîð³â îáîõ òèï³â.

274

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

+

+

U

âõ

VD

R

á

R

í

-

-

U

í

VT

Ðèñ. 9.30 – Ïðîñòèé

êîìïåíñàö³éíèé ñòàá³ë³çàòîð

+

+

+

I

ð

U

í

I

í

∆

 U

U

âõ

R

í

R

á

-

ÐÅ

Ï

ÄÎÍ

ÐÅ

∆

 U

Ï

+

R

í

ÄÎÍ

I

í

-

I

âõ

-

I

âõ

U

âõ

-

U

í

Ðèñ. 9.29 – Ñòðóêòóðí³ ñõåìè êîìïåíñàö³éíèõ ñòàá³ë³çàòîð³â

ïàðàëåëüíîãî (à) òà ïîñë³äîâíîãî (á) òèïó

Íà ñõåìàõ ïîçíà÷åíî: ÐÅ – ðåãóëþþ÷èé åëåìåíò; Ï – ï³äñèëþâà÷

ïîñò³éíîãî ñòðóìó; ÄÎÍ – äæåðåëî îïîðíî¿ íàïðóãè U

îï

; R

á

 – áàëàñò-

íèé îï³ð; R

í

 – íàâàíòàæåííÿ.

Ñòàá³ë³çàòîðè ïðàöþþòü òàêèì ÷èíîì.

Íà âõ³ä ï³äñèëþâà÷à Ï ïîäàºòüñÿ íàïðóãà 

D

U=U

í

–U

îï

 (íàïðóãà ðîç-

óçãîäæåííÿ), ùî ï³ñëÿ ï³äñèëåííÿ êåðóº îïîðîì ÐÅ òàêèì ÷èíîì, ùîá

ï³äòðèìóâàòè íàïðóãó íà âèõîä³ ñòàá³ë³çàòîðà íåçì³ííîþ.

Äëÿ ñòàá³ë³çàòîðà ïàðàëåëüíîãî òèïó ìàºìî

const.

I

I

R

U

U

ð

í

á

âõ

í

=

+

−

=

)

(

Íàäëèøîê íàïðóãè ïàäຠòóò íà R

á

.

Äëÿ ñòàá³ë³çàòîðà ïîñë³äîâíîãî òèïó –

.

const

R

I

U

U

ÐÅ

í

âõ

í

=

−

=

Íàäëèøîê íàïðóãè â ö³é ñõåì³ ïàäຠíà ÐÅ.

Ñïîæèâàíà ïîòóæí³ñòü ñòàá³ë³çàòîðà ïàðàëåëüíîãî òèïó:

.

I

U

U

U

I

I

U

I

I

U

U

P

ð

âõ

í

âõ

í

ð

í

í

ð

í

âõ

+

−

=

+

+

−

=

)

(

)

)(

(

1

(9.85)

Äëÿ ñòàá³ë³çàòîðà ïîñë³äîâíîãî òèïó –

(

)

.

2

í

í

âõ

I

U

U

P

−

=

            (9.86)

Ñòàá³ë³çàòîð  ïîñë³äîâíîãî  òèïó  º

á³ëüø åêîíîì³÷íèì òà åôåêòèâíèì ³ òîìó

íàáóâ øèðîêîãî âèêîðèñòàííÿ.

Íàéïðîñò³øèé  êîìïåíñàö³éíèé  ñòà-

á³ë³çàòîð ïîñë³äîâíîãî òèïó ìîæíà ïîáó-

äóâàòè íà îñíîâ³ ïàðàìåòðè÷íîãî ñòàá³-

ë³çàòîðà íà ñòàá³ë³òðîí³ òà åì³òåðíîãî ïî-

âòîðþâà÷à, ÿê öå ïîêàçàíî íà ðèñ. 9.30.

Òóò  åì³òåðíèé  ïîâòîðþâà÷  çàáåçïå÷óº

275

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

ï³äñèëåííÿ ïîòóæíîñò³ (çà ðàõóíîê ï³äñèëåííÿ ñòðóìó) ïàðàìåòðè÷íî-

ãî ñòàá³ë³çàòîðà.

Äî  ðå÷³,  ÿêùî  çàì³ñòü

ñòàá³ë³òðîíà äî ñõåìè ââåñ-

òè êîíäåíñàòîð,  îòðèìàº-

ìî  àêòèâíèé  ºìí³ñíèé

ô³ëüòð, åôåêòèâíà ºìí³ñòü

ÿêîãî ïåðåâèùóº âñòàíîâ-

ëåíó  ó 

b

  ðàç³â  (

b

  –  êîå-

ô³ö³ºíò  ï³äñèëåííÿ  òðàí-

çèñòîðà çà ñòðóìîì ó ñõåì³

ç ÑÅ).

Ñõåìà á³ëüø ñêëàäíîãî

³  ïîòóæí³øîãî  êîìïåíñà-

ö³éíîãî  ñòàá³ë³çàòîðà  ïî-

ñë³äîâíîãî òèïó, ùî çàáåç-

ïå÷óº ìîæëèâ³ñòü ðåãóëþ-

âàííÿ âèõ³äíî¿ íàïðóãè (íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³), íàâåäåíà íà ðèñ. 9.31.

Òóò ðåãóëþþ÷èì åëåìåíòîì º òðàíçèñòîð VT1, à ï³äñèëþâà÷ ñèãíàëó

çâîðîòíîãî  çâ’ÿçê󠠖  VT2.  Çà  äæåðåëî  îïîðíî¿  íàïðóãè  ïðàâèòü

ïàðàìåòðè÷íèé ñòàá³ë³çàòîð, âèêîíàíèé íà ñòàá³ë³òðîí³ VD1 òà ðåçèñ-

òîð³ R

2

.

ijëüíèê íàïðóãè íà ðåçèñòîðàõ R

3

 – R

5

 ç êîåô³ö³ºíòîì ä³ëåííÿ k º

äàò÷èêîì ñèãíàëó çâîðîòíîãî çâ’ÿçêó.

ϳäñèëþâà÷ ñèãíàëó ðîçóçãîäæåííÿ VT2 ï³ä ä³ºþ íàïðóãè  

cò

í

U

kU

U

−

=

∆

çì³íþº îï³ð VT1 òàêèì ÷èíîì, ùîá ï³äòðèìóâàòè íàïðóãó íà íàâàíòàæåíí³

íåçì³ííîþ:

.

const

U

U

U

ÐÅ

âõ

í

=

∆

−

=

(9.87)

Ïðèïóñòèìî, ùî U

âõ

 çðîñòຠ³ öå ïîâèííî ïðèçâåñòè äî çðîñòàííÿ

U

í

. Òîä³ òàêîæ çðîñòຠ

,

ñò

í

U

kU

U

−

=

∆

 ùî âèêëèêຠçðîñòàííÿ êî-

ëåêòîðíîãî ñòðóìó VT2 I

K2

 òà çìåíøåííÿ áàçîâîãî ñòðóìó VT1, îñê³ëüêè

).

(

2

1

1

Ê

Á

I

I

I

−

=

 Îï³ð VT1 çðîñòàº, à çíà÷èòü çðîñòຠ³ ïàä³ííÿ íàïðóãè

íà íüîìó 

ÐÅ

U

∆

, à 

const

U

U

U

ÐÅ

âõ

í

=

∆

−

=

 – çàëèøàºòüñÿ íåçì³ííèì.

Òàêèì ÷èíîì, ñòàá³ëüí³ñòü âèõ³äíî¿ íàïðóãè ï³äòðèìóºòüñÿ çàâäÿêè

íåãàòèâíîìó çâîðîòíîìó çâ’ÿçêó.

VD1

VT2

+

+

+

U

ñò

∆

U

ÐÅ

∆

U

-

R3

R

í

R4

R5

R1

U

âõ

U

í

R2

I

Á1

I

Ê2

I

1

VT1

-

-

kU

í

Ðèñ. 9.31 – Êîìïåíñàö³éíèé ñòàá³ë³çàòîð

ïîñë³äîâíîãî òèïó ç ðåãóëüîâàíîþ

âèõ³äíîþ íàïðóãîþ