Файл: Electron_SE.pdf

276

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

U

I

1

3

2

4

Ðèñ. 9.32 – ÂÀÕ ñòàá³ë³çàòîð³â

ñòðóìó (1, 2) ³ íàïðóãè (3, 4)

Çì³íþþ÷è ïîëîæåííÿ ðåãóëÿòîðà ðåçèñòîðà R

4

, ìîæíà çì³íþâàòè âè-

õ³äíó íàïðóãó U

í

.

.

;

0

Ä

Ïðè

k

U

U

U

kU

U

ñò

í

cò

í

=

=

→

                                                 (9.88)

Êîåô³ö³ºíò ñòàá³ë³çàö³¿ òàêîãî ñòàá³ë³çàòîðà ìîæå ñÿãàòè Ê

ñò

>1000.

Çàðàç øèðîêî âèêîðèñòîâóþòü ñòàá³ë³çàòîðè íàïðóãè êîìïåíñàö³é-

íîãî òèïó ó ³íòåãðàëüíîìó âèêîíàíí³ ç ïîòóæí³ñòþ äî 100 Âò. Îêð³ì

íàäçâè÷àéíî ÿê³ñíîãî âèêîíàííÿ îñíîâíî¿ ôóíêö³¿ (ñòàá³ë³çàö³¿ íàïðóãè),

âîíè, çà ðàõóíîê ââåäåííÿ äî ñêëàäó ì³êðîñõåìè äîäàòêîâèõ âóçë³â,

çàáåçïå÷óþòü òàêîæ çàõèñò â³ä êîðîòêîãî çàìèêàííÿ ó íàâàíòàæåíí³ òà

â³ä ïåðåâàíòàæåííÿ (â³ä ïåðåâèùåííÿ òåìïåðàòóðè êîðïóñó). Ìàþ÷è ó

ñâîºìó ñêëàä³ ê³ëüêà äåñÿòê³â åëåìåíò³â, òàê³ ñòàá³ë³çàòîðè ðîçì³ùóþòüñÿ

ó êîðïóñ³ çâè÷àéíîãî ïîòóæíîãî òðàíçèñòîðà. Âèïóñêàþòüñÿ ²ÌÑ ñòà-

á³ë³çàòîð³â ÿê ç ô³êñîâàíèìè çíà÷åííÿìè âèõ³äíî¿ íàïðóãè, òàê ³ ç ìîæëè-

â³ñòþ ¿¿ ðåãóëþâàííÿ çà äîïîìîãîþ çîâí³øíüîãî ðåçèñòîðíîãî ä³ëüíèêà.

9.9. Ñòàá³ë³çàòîðè ñòðóìó

×àñòî âèíèêຠíåîáõ³äí³ñòü ñòàá³ë³çàö³¿ çíà÷åííÿ íå íàïðóãè íà íà-

âàíòàæåíí³, à éîãî ñòðóìó (íàïðèêëàä, ïðè çàðÿä³ àêóìóëÿòîðíèõ áàòà-

ðåé, â åëåêòðîõ³ì³÷íèõ ðåàêòîðàõ ³ ò.ï.).

Îñê³ëüêè ðåàëüíî ìè ìàºìî ñïðàâó ç äæåðåëàìè íàïðóãè, ïîñòàº

ïðîáëåìà ïåðåòâîðåííÿ äæåðåëà íàïðóãè ó äæåðåëî ñòðóìó.

Íà  ðèñ.  9.32  çîáðàæåí³  ÂÀÕ

ñòàá³ë³çàòîð³â (äæåðåë) íàïðóãè òà

ñòðóìó.

Íà ðèñóíêó ïîçíà÷åíî:

1  –  ÂÀÕ  ³äåàëüíîãî  äæåðåëà

ñòðóìó;

2  –  ÂÀÕ  ðåàëüíîãî  äæåðåëà

ñòðóìó;

3  –  ÂÀÕ  ³äåàëüíîãî  äæåðåëà

íàïðóãè;

4  –  ÂÀÕ  ðåàëüíîãî  äæåðåëà

íàïðóãè.

277

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

Ïðèêëàäîì ìàëîïîòóæíîãî ñòà-

á³ë³çàòîðà  ñòðóìó  ìîæå  ñëóæèòè

ñõåìà, íàâåäåíà íà ðèñ. 9.33.

Çíà÷åííÿ ñòðóìó ó íàâàíòàæåíí³

²

í

 òóò âèçíà÷àºòüñÿ çíà÷åííÿìè íà-

ïðóãè ñòàá³ë³çàö³¿ U

ñò

 ñòàá³ë³òðîíà

VD ³ îïîðó ðåçèñòîðà R

Å

. Âîíà ñòà-

íîâèòü:

.

Å

ÁÅ

ñò

í

R

U

U

²

−

=

        (9.89)

Öå  çàáåçïå÷óºòüñÿ  òèì,  ùî,  ÿê

â³äîìî, ñòðóì êîëåêòîðà á³ïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà âèçíà÷àºòüñÿ çíà-

÷åííÿìè ñòðóìó éîãî áàçè ³ êîåô³ö³ºíòà ï³äñèëåííÿ çà ñòðóìîì, àëå íå

çàëåæèòü â³ä íàïðóãè ó ñèëîâîìó êîë³ – ì³æ êîëåêòîðîì ³ åì³òåðîì ó

íàâåäåíîìó ïðèêëàä³, à îòæå, ³ â³ä âåëè÷èíè îïîðó íàâàíòàæåííÿ ó êîë³

êîëåêòîðà (äèâ. âèõ³äí³ ÂÀÕ á³ïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà íà ðèñ. 2.16,á).

Îñîáëèâîþ  åôåêòèâí³ñòþ  ïðè  ïåðåòâîðåíí³  äæåðåëà  íàïðóãè  ó

äæåðåëî ñòðóìó ³ç çàáåçïå÷åííÿì âåëèêî¿ ïîòóæíîñò³ â³äçíà÷àþòüñÿ

åëåêòðîìàãí³òí³  (³íäóêòèâíî-ºìí³ñí³)  ïåðåòâîðþâà÷³  –  ñõåìè

Áóøåðî. Ðåãóëþâàííÿ â íèõ â³äáóâàºòüñÿ íà ñòîðîí³ çì³ííîãî ñòðóìó

(âèõîäÿ÷è ³ç ñóò³ ïîáóäîâè ïåðåòâîðþâà÷à, ùî, çâè÷àéíî, ìîæå áóòè

âèêîðèñòàíèé äëÿ æèâëåííÿ íàâàíòàæåíü çì³ííîãî ñòðóìó).

Íàéïðîñò³øèì ïðèêëàäîì ³íäóêòèâíî-ºìí³ñíîãî ïåðåòâîðþâà÷à º ïî-

ñë³äîâíèé LC-êîíòóð, ñõåìà ÿêîãî

çîáðàæåíà íà ðèñ. 9.34.

Çà ïåâíèõ óìîâ öÿ ñõåìà º ïåðå-

òâîðþâà÷åì  äæåðåëà  íàïðóãè  ó

äæåðåëî ñòðóìó, êîëè ñòðóì íàâàí-

òàæåííÿ I

í

 íå çàëåæèòü â³ä îïîðó

íàâàíòàæåííÿ Z

í

, à çóìîâëþºòüñÿ

ëèøå çíà÷åííÿì âõ³äíî¿ íàïðóãè

U

âõ

.

Çíàéäåìî ö³ óìîâè:

;

1

;

2

1

Ñ

j

Z

L

j

Z

ω

ω

−

=

=

(9.90)

Ðèñ. 9.33 – Ñòàá³ë³çàòîð ñòðóìó

+

U

âõ

VD

R

Á

R

í

-

I

í

VT

R

Å

+

-

U

ñò

U

ÁÅ

≈

0,6 

Â

I

í

I

2

I

1

U

L

Z

í

C

Ðèñ. 9.34 – Íàéïðîñò³øèé

³íäóêòèâíìí³ñíèé ïåðåòâîðþâà÷

278

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

;

0

1

Z

U

I

=

(9.91)

(

)

;

2

2

1

2

1

2

2

1

0

í

í

í

í

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

+

=

+

+

=

(9.92)

(

)

.

)

(

2

1

2

1

2

0

2

2

2

1

Z

Z

Z

Z

Z

U

Z

Z

Z

Z

U

Z

Z

Z

I

I

í

í

í

í

+

+

=

+

=

+

=

(9.93)

Óìîâà ïåðåòâîðåííÿ ó äæåðåëî ñòðóìó 

.

1

àáî

0

2

1

C

ùL

Z

Z

ω

=

=

+

Òîä³ 

.

1

Z

U

I

í

=

Öÿ ñõåìࠖ ³äåàëüíèé ïåðåòâîðþâà÷ çà óìîâè â³äñóòíîñò³ àêòèâíèõ

âòðàò ó LC-êîíòóð³.

Îñê³ëüêè íàñïðàâä³ àêòèâí³ âòðàòè äîñèòü ñóòòºâ³, âèêîðèñòîâóþòü

á³ëüø ñêëàäí³ ñõåìè ³íäóêòèâíî-ºìí³ñíèõ ïåðåòâîðþâà÷³â. Îäíà ç ïðî-

ìèñëîâèõ ñõåì çîáðàæåíà íà ðèñ. 9.35. Âîíà ñêëàäàºòüñÿ ³ç ñòàá³ë³-

çàòîðà çì³ííî¿ íàïðóãè, äâîõ ìàãí³òîçâ’ÿçàíèõ äðîñåë³â L

1

 òà L

2

 (êî-

òóøêè öèõ äðîñåë³â ðîçì³ùåí³ íà îäíîìó ìàãí³òîïðîâîä³ ³ ìàþòü îäíà-

êîâó ê³ëüê³ñòü âèòê³â), êîíäåíñàòîðà Ñ òà òðàíñôîðìàòîðà TV.

I

1

u

U

ñò

Ñòàá³ë³çàòîð

çì³ííî¿

íàïðóãè

L2

TV

M

L1

Z

í

w

2

w

1

C

I

2

Ðèñ. 9.35 – Ïðîìèñëîâà ñõåìà ³íäóêòèâíî-ºìí³ñíîãî ïåðåòâîðþâà÷à

Óìîâà, çà ÿêî¿ ñõåìà ïåðåòâîðþº äæåðåëî íàïðóãè ó äæåðåëî ñòðóìó:

(

)

.

1

1

1

1

1

êîëè

çâ

îïò

îïò

K

L

Z

Z

U

I

Ñ

L

+

ω

=

=

ω

=

ω

à

,

(9.94)

Êîåô³ö³ºíò çâ’ÿçêó Ê

çâ

=0,8

¸

0,9 â³äîáðàæຠñòóï³íü åëåêòðîìàãí³òíîãî

çâ’ÿçêó äðîñåë³â L

1

 ³ L

2

.

279

9. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ÂÈÏÐßÌËßײ

Öÿ ñõåìà º äæåðåëîì ñòðóìó, ÿêùî

,

/

îïò

í

Z

Z ≤

(9.95)

äå 

–

2

/

ï

í

Z

ï

Z =

 çâåäåíèé äî ïåðâèííîãî êîëà òðàíñôîðìàòîðà îï³ð íà-

âàíòàæåííÿ;

 n=w

1

/w

2

 – êîåô³ö³ºíò òðàíñôîðìàö³¿ òðàíñôîðìàòîðà.

ϳäáèðàþ÷è n, ìîæíà äîñÿãòè âèêîíàííÿ óìîâ蠖

).

1

(

1

2

çâ

í

K

L

Z

n

+

ω

≤

 (9.96)

Çâ³äñè îòðèìóºìî:

.

)

1

(

1

í

çâ

Z

Ê

L

n

+

ω

=

(9.97)

9.10. Êåðîâàí³ âèïðÿìëÿ÷³

9.10.1. Ìåòîäè ³ ïðèñòðî¿ ðåãóëþâàííÿ íàïðóãè

ïîñò³éíîãî ñòðóìó

Ó ðîçãëÿíóòèõ íàìè âèïðÿìíèõ ñõåìàõ ó ÿêîñò³ âåíòèë³â âèêîðèñòà-

íî ä³îäè, ³ òîìó âîíè º íåêåðîâàíèìè âèïðÿìëÿ÷àìè, áî íå äîçâîëÿþòü

ðåãóëþâàòè çíà÷åííÿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³.

Ìîæëèâ³ñòü çì³íè çíà÷åííÿ ïîñò³éíî¿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³ çà íå-

îáõ³äíèì çàêîíîì ó çàäàíèõ ìåæàõ ìîæå áóòè ðåàë³çîâàíà çà äîïîìî-

ãîþ êåðîâàíèõ âèïðÿìëÿ÷³â, ùî áóäóþòüñÿ íà êåðîâàíèõ âåíòèëÿõ,

íàïðèêëàä, íà òèðèñòîðàõ.

Ïåðåä òèì, ÿê ðîçãëÿäàòè êîíêðåòí³ ñõåìí³ ð³øåííÿ êåðîâàíèõ âè-

ïðÿìëÿ÷³â, ñïî÷àòêó îçíàéîìèìîñü ç îñíîâíèìè ìåòîäàìè ðåãóëþâàííÿ

íàïðóãè ïîñò³éíîãî ñòðóìó, ÿê³, ïåðø çà âñå, ìîæíà ðîçä³ëèòè íà äâà

âèäè: òàê³, ùî çàáåçïå÷óþòü ðåãóëþâàííÿ ç áîêó çì³ííîãî ñòðóìó ³ òàê³,

ùî çàáåçïå÷óþòü ðåãóëþâàííÿ ç áîêó ïîñò³éíîãî ñòðóìó.

Ðåãóëþâàííÿ ç áîêó çì³ííîãî ñòðóìó ìîæëèâå ïðè âèêîðèñòàíí³ âè-

ïðÿìíèõ ñõåì íà íåêåðîâàíèõ âåíòèëÿõ, àëå ïðè öüîìó íåîáõ³äíî ââîäè-

òè äîäàòêîâ³ ñèëîâ³ ïðèñòðî¿. Òàê ìîæíà:

1) çì³íþâàòè çíà÷åííÿ çì³ííî¿ íàïðóãè, ùî ïîäàºòüñÿ íà âåíòèëüíó

ñõåìó, ïåðåìèêàííÿì ï³ä íàâàíòàæåííÿì â³äâîä³â âòîðèííî¿ îáìîòêè òðàíñ-

ôîðìàòîðà, çì³íþþ÷è òèì ñàìèì êîåô³ö³ºíò òðàíñôîðìàö³¿ îñòàííüîãî;

280

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

2) çàñòîñîâóâàòè ðåãóëÿòîðè çì³ííîãî ñòðóìó ç ðóõîìèì ñòðóìîçí³-

ìà÷åì (àâòîòðàíñôîðìàòîðè) àáî ç ðóõîìîþ ìàãí³òíîþ ñèñòåìîþ (³íäóê-

ö³éí³ ðåãóëÿòîðè).

²ç áîêó ïîñò³éíîãî ñòðóìó ìîæëèâå ðåãóëþâàííÿ áåçïåðåðâíèìè é

³ìïóëüñíèìè ìåòîäàìè.

Ïðè áåçïåðåðâíèõ ìåòîäàõ çàñòîñîâóþòü:

1) ðåîñòàòè ³ ä³ëüíèêè íàïðóãè;

2) êîìïåíñàö³éí³ ðåãóëÿòîðè (íàïðèêëàä, ðîçãëÿíóò³ íàìè â ïï. 9.8.2

ñòàá³ë³çàòîðè).

×åðåç âåëèê³ âòðàòè åíåð㳿 â åëåìåíòàõ ðåãóëÿòîðà (íàäëèøîê íà-

ïðóãè òóò ãàñèòüñÿ íà óâ³ìêíåíèõ ïîñë³äîâíî ç íàâàíòàæåííÿì åëå-

ìåíòàõ, ùî ïðèíöèïîâî çóìîâëþº íèçüêå çíà÷åííÿ ê.ê.ä.), òàê³ ìåòîäè

çàñòîñîâóþòü â ìàëîïîòóæíèõ ðåãóëÿòîðàõ.

Ó íàø ÷àñ íàéâæèâàí³øèìè º ³ìïóëüñí³  ìåòîäè  ðåãóëþâàííÿ.

Öå çóìîâëåíî îòðèìàííÿì íà îñíîâ³ ñòð³ìêîãî ðîçâèòêó íàï³âïðîâ³ä-

íèêîâèõ òåõíîëîã³é ñèëîâèõ åëåêòðîííèõ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ ïðèëàä³â,

ùî ìîæóòü ïðàöþâàòè ó êëþ÷îâîìó ðåæèì³ çà äîñèòü âèñîêèõ íàïðóã

(òèñÿ÷³ âîëüò) ³ ÷àñòîò (äåñÿòêè ³ ñîòí³ ê³ëîãåðö) – ïîëüîâ³ ³ á³ïîëÿðí³

òðàíçèñòîðè, Ñ²Ò-òðàíçèñòîðè ³ ÁÒ²Ç, ñïåö³àëüí³ âèäè òèðèñòîð³â.

Îñê³ëüêè ðåãóëþþ÷èé åëåìåíò ïðè ðåàë³çàö³¿ ³ìïóëüñíèõ ìåòîä³â

ïðàöþº ÿê êëþ÷, òî âòðàòè åíåð㳿 â íüîìó ì³í³ìàëüí³, ùî âèçíà÷ຠâè-

ñîêèé ê.ê.ä. ïåðåòâîðþâàëüíèõ ïðèñòðî¿â.

Ñåðåäíº çíà÷åííÿ ïîñò³éíî¿ íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³ U

d

 ðåãóëþºòü-

ñÿ çà öèìè ìåòîäàìè çà ðàõóíîê çì³íè ñï³ââ³äíîøåííÿ ì³æ òðèâàëîñ-

òÿìè çàìêíåíîãî ³ ðîç³ìêíåíîãî ñòàí³â êëþ÷à, êîëè ïîñò³éíà íàïðóãà

(íàïðèêëàä, ç âèõîäó ô³ëüòðà íåêåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à) ïîäàºòüñÿ íà

íàâàíòàæåííÿ àáî í³.

Íàïðóãà íà âèõîä³ ðåãóëÿòîðà ìຠôîðìó ïðÿìîêóòíèõ ³ìïóëüñ³â ç

àìïë³òóäîþ, ùî äîð³âíþº å.ð.ñ. äæåðåëà ïîñò³éíîãî ñòðóìó.

ª äåê³ëüêà òàêèõ ìåòîä³â ðåãóëþâàííÿ. Ðîçãëÿíåìî îñíîâí³ ç íèõ.

l

Ìåòîä  øèðîòíî-³ìïóëüñíîãî  ðåãóëþâàííÿ  (زÐ)  ïîëÿãຠ ó

òîìó, ùî ïðè ñòàëîìó ïåð³îä³ íàäõîäæåííÿ ³ìïóëüñ³â çì³íþþòü ¿õíþ

òðèâàë³ñòü –  øèðèíó. Ó ðåçóëüòàò³ ìàºìî:

,

γ

=

=

E

T

t

E

U

i

d

(9.98)

äå Å – å.ð.ñ. äæåðåëà ïîñò³éíîãî ñòðóìó;