Э и ЭЭ 9 Стабилизаторы 1. 28.11.2012 32

Параметрические стабилизаторы. Слайд 1. Всего 32.
СТАБИЛИЗАТОРЫ
ЧАСТЬ 1
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 2. Всего 32.
Стабилизаторами
напряжения
(тока)
называются
устройства,
автоматически
поддерживающие на нагрузке напряжение (ток) с
заданной степенью точности.
Радиовещательные и связные радиостанции
допускают
нестабильность
питающего
напряжения не более 2…3 %. Ток в
фокусирующих
катушках
телевизионной
аппаратуры должен стабилизироваться в пределах
0,5…1,0 %. УПТ и некоторые измерительные
приборы допускают нестабильность напряжений
не более 0,0001 %.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 3. Всего 32.
Основными дестабилизирующими факторами,
вызывающими изменение напряжения (тока)
нагрузки, являются:
1. Колебания питающих напряжений,
2. Колебания частоты тока питающей сети,
3. Изменения мощности нагрузки,
4. Изменения температуры окружающей среды,
5. Другие.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 4. Всего 32.
Стабилизаторы подразделяются на
1. Стабилизаторы переменного напряжения (тока),
2. Стабилизаторы постоянного напряжения (тока).
Для стабилизации напряжения (тока)
используются элементы с нелинейными
характеристиками.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 5. Всего 32.
Для стабилизации напряжения используются
стабилитроны,
катушки
индуктивности
с
насыщенным ферромагнитным сердечником и
другие устройства.
U
0
Автор Останин Б.П.
I
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 6. Всего 32.
Для стабилизации тока используются
бареттеры, термисторы, лампы накаливания и
другие устройства.
U
0
Автор Останин Б.П.
I
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 7. Всего 32.
Компенсационные стабилизаторы напряжения
(тока) представляют собой замкнутую систему
автоматического регулирования с ООС.
UВХ
РЭ
UВЫХ
UОС
ОС
В компенсационных стабилизаторах напряжения
сигнал ОС является функцией выходного
напряжения, а в стабилизаторах тока – функцией
выходного тока.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 8. Всего 32.
В зависимости от типа управляемого прибора
1. Ламповые,
2. Транзисторные,
3. Тиристорные,
4. Дроссельные,
5. Комбинированные.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 9. Всего 32.
В зависимости от способа подключения
регулирующего элемента относительно
сопротивления нагрузки стабилизаторы
напряжения (тока) подразделяются на
1. Последовательные,
2. Параллельные.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 10. Всего 32.
Отдельная группа – непрерывно – ключевые
стабилизаторы,
сочетающие
в
себе
положительные качества как непрерывных, так
и импульсных стабилизаторов.
Комбинированные стабилизаторы включают
в себя несколько регулирующих элементов,
например, транзистор и тиристор, транзистор и
дроссель и т.д.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 11. Всего 32.
Стабилизаторы постоянного напряжения (тока)
Основные параметры как параметрических,
так
и
компенсационных
стабилизаторов
постоянного тока
Для стабилизаторов напряжения
1. Коэффициент стабилизации по входному напряжению
К СТ
U ВХ
U ВХ
U ВХ U ВЫХ



U ВЫХ
U ВЫХ U ВХ
U ВЫХ
UВХ и UВЫХ - приращения входного и выходного
напряжений при неизменном токе нагрузки.
UВХ и UВЫХ - номинальные значения входного и
выходного напряжений.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 12. Всего 32.
В некоторых случаях качество стабилизации
оценивают по статической ошибке δ, которая
определяется так же при IH = const
U ВЫХ

U ВЫХ
2. Внутреннее сопротивление стабилизатора ri
U ВЫХ
ri 
I H
В стабилизаторах напряжения внутреннее
сопротивление может достигать тысячных
долей Ома.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 13. Всего 32.
3. Коэффициент сглаживания пульсаций
U ВХ ~
U ВХ
U ВХ ~ U ВЫХ
К~ 


U ВЫХ ~ U ВЫХ ~ U ВХ
U ВЫХ
UВХ~ и UВЫХ~ - амплитуды пульсаций входного
и выходного напряжений.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 14. Всего 32.
4. Температурный коэффициент стабилизации
Для стабилизаторов напряжения определяется
при UВХ = const и IH = const.
U ВЫХ

t ОКР
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 15. Всего 32.
Для стабилизаторов тока
1. Коэффициент стабилизации по входному
напряжению
К СТ i
U ВХ
U ВХ
U ВХ I H



I H
I H U ВХ
IH
КСТ i определяется при RH = const.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 16. Всего 32.
2. Коэффициент стабилизации при изменении
сопротивления нагрузки определяется при UВХ
= const.
RH
ri
RH
RH I H
К RH 



I H
RH I H RH
IH
3. Коэффициент пульсации по току
IH~
ki 
IH
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 17. Всего 32.
4. Температурный коэффициент стабилизации
I H
i 
t ОКР
Основной
энергетический
показатель
стабилизаторов – коэффициент полезного
действия .
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 18. Всего 32.
Стабилизаторы переменного напряжения (тока)
Стабилизаторы переменного напряжения (тока)
характеризуются
дополнительными
параметрами
1. Стабильностью выходного напряжения (тока) в
зависимости от частоты питающего напряжения;
2. Коэффициентом мощности;
3. Искажением формы кривой выходного
напряжения.
Существенными параметрами стабилизаторов
являются их масса, габариты, срок службы и т.д.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 19. Всего 32.
Стабилитроны
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 20. Всего 32.
Стабилитроны предназначены для стабилизации
напряжений. Они работают в области лавинного
или туннельного пробоя. Основные параметры:
1. Напряжение стабилизации UСТ;
2. Максимальный ток стабилизации IСТ max;
3. Минимальный ток стабилизации IСТ min;
4. Дифференциальное сопротивление rДИФ (другое
название rСТ);
5.
Температурный
коэффициент
напряжения
стабилизации СТ.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 21. Всего 32.
Напряжение стабилизации UСТ – значение
напряжения на стабилитроне при заданном токе
стабилизации. Так как участок пробоя ВАХ
проходит почти вертикально, то можно считать,
что UСТ  UПРОБ. Напряжение стабилизации лежит
в пределах от 3,3 до 99 В.
Максимальный
ограничивается
мощностью
ток стабилизации IСТ max
максимально
допустимой
I СТ max
Автор Останин Б.П.
Pmax

U СТ
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 22. Всего 32.
Минимальный ток стабилизации IСТ min
определяется гарантированной устойчивостью
состояния пробоя.
Дифференциальное сопротивление rДИФ
(другое название rСТ)
определяется при
среднем токе стабилизации:
rДИФ
Автор Останин Б.П.
U СТ

 rСТ
I СТ
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 23. Всего 32.
Температурный коэффициент напряжения
стабилизации СТ – относительное изменение
напряжения стабилизации  UСТ при изменении
температуры окружающей среды на T (при
лавинном характере пробоя коэффициент СТ
положителен, при туннельном – отрицателен):
 СТ
Автор Останин Б.П.
U СТ

U СТ T
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 24. Всего 32.
Стабилитроны широкого применения обладают
сравнительно высоким температурным коэффициентом
напряжения (СТ  10-3 К-1). Более высокой
температурной
стабильностью
обладают
прецизионные
стабилитроны,
в
которых
последовательно соединены три p-n перехода. Один из
них – стабилизирующий – включён в обратном
направлении, а два других термокомпенсирующих –
включены в прямом направлении. При повышении
температуры напряжение на стабилизирующем
переходе растёт, а на термокомпенсирующих переходах
уменьшается. В результате ТКН уменьшается до СТ 
10-5 К-1.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 25. Всего 32.
Для стабилизации двухполярных напряжений и
для
защиты
электрических
цепей
от
перенапряжений обеих полярностей применяют
двуханодные стабилитроны, которые имеют
симметричную ВАХ.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 26. Всего 32.
Стабистор - разновидность стабилитрона –
полупроводниковый
диод,
в
котором
для
стабилизации напряжения используется прямая ветвь
ВАХ p-n перехода. Отличительной особенностью
стабисторов
является
меньшее
напряжение
стабилизации – примерно 0,7 В. Для увеличения
напряжения
стабилизации
используют
последовательное
соединение
нескольких
стабисторов, смонтированных в одном корпусе или
сформированных в одном кристалле.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 27. Всего 32.
Схема
однокаскадного
стабилизатора
IИП
UИП
параметрического
IН
RГ
IСТ
RН
UСТ
Параметры схемы выбирают так, чтобы при
изменении нагрузки и напряжения питания
выполнялись неравенства
Автор Останин Б.П.
I CT min
U ИП min  U CT

 I Н max
RГ
I CT max
U ИП max  U CT

 I Н min
RГ
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 28. Всего 32.
IИП
IН
RГ
IСТ
UИП
RН
UСТ
UИП
URг
-U
UИП
UСТ
UСТ
ICTmin
В
IH
IH
IИП
ICT
А
IИП
ЕИП / RГ
ICTmax
Автор Останин Б.П.
I
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 29. Всего 32.
Пусть RН уменьшилось. Ток в нагрузке увеличился, а напряжение
на нагрузке осталось почти неизменным (чуть-чуть возросло).
UИП
URг
-U
UСТ
UИП
ICTmin
В
А
IH
IИП
IH
IИП
ICT
ЕИП / RГ
ICTmax
I
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 30. Всего 32.
Пусть UИП уменьшилось. Ток в нагрузке уменьшился,
а напряжение на нагрузке осталось неизменным.
UИП
URг
UСТ
UИП
-U
UИП
В
А
ICTmin
IH
IH
IИП
ICT
IИП
ЕИП / RГ
ЕИП / RГ
ICTmax
I
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 31. Всего 32.
UИП
UИП
URг
URг
UСТ
UСТ
-u
-u
UИП
IH
В
ICT
IИП
UИП
IH
В
А
ICT
А
ЕИП / RГ
ЕИП / RГ
ICTmax
IИП
ICTmax
i
i
UИП
URг
UСТ
-u
UИП
Автор Останин Б.П.
В
i
Конец слайда
Параметрические стабилизаторы. Слайд 32. Всего 32.
UСТ
UСТ
-U
IСТ Н
IСТ
I
Автор Останин Б.П.
Конец слайда