маломощные – до 1 Вт;
средней мощности - до 250 Вт;
мощные - свыше 250 Вт.
По точности поддержания параметров стабилизаторы бывают;
низкой точности – погрешность до 1%;
средней точности – от 1 до 0.01%;
точные от 0.01 до 0.005%;
высокоточные – погрешность не выше 0,005%.
Основные параметры стабилизаторов.
Uвых - номинальное напряжение стабилизации, которое поддерживает стабилизатор.
Iн – ток нагрузки. Ток, при котором поддерживается заданная точность стабилизации напряжения.
КПД стабилизатора – коэффициент полезного действия:
Коэффициент нестабильности по напряжению:
Коэффициент нестабильности по току:
Коэффициент сглаживания пульсаций – отношение амплитудного значения пульсаций на входе к амплитудному значению пульсаций на выходе;
7.9. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫНАПРЯЖЕНИЯ
Принцип работы компенсационного стабилизатора основан на использовании энергии источника питания для компенсации избыточного или недостающего напряжения нагрузки путем открытия или закрытия мощного транзистора, являющегося регулятором тока нагрузки.
В зависимости от того, как включен мощный транзистор относительно нагрузки (последовательно или параллельно), стабилизатор называют последовательным или параллельным (рис. 7.17, а и б).
В параллельном стабилизаторе мощный транзистор включен параллельно нагрузке, а в последовательном включен последовательно с нагрузкой. УПТ – измеряет напряжение на выходе стабилизатора и сравнивает его с опорным напряжением ИОН. Сигнал рассогласования подается на регулирующий транзистор. В параллельном стабилизаторе с повышением выходного напряжения мощный транзистор открывается, шунтируя нагрузку, при этом ток нагрузки снижается, а падение напряжения на ней остается постоянным. Избытки напряжения создают падение на балластном сопротивлении. В последовательном - с ростом входного напряжения происходит обратный процесс. Сигнал рассогласования призакрывает мощный транзистор, при этом рост входного напряжения не вызывает роста выходного тока.
На рис. 7.18 представлены два простейших последовательных 
компенсационных стабилизатора напряжения. Они отличаются тем, что в первом на корпусе минус и регулируется положительное напряжение, а во втором - на корпусе плюс и регулируется отрицательное напряжение. Допустим напряжение на входе стабилизатора (рис. 7.18, а) увеличивается – растет ток балластного сопротивления Rб и стабилитрона VD. Возрастает падение напряжения на балластном сопротивлении, при этом растет отрицательный потенциал базы транзистора VT 1 возросло по отношению к коллектору, что приводит к его призакрыванию. Транзистор включен последовательно с нагрузкой Rн. Ток нагрузки снижается и напряжение на резисторе нагрузки остается постоянным.
Аналогичные процессы происходят в схеме рис. 7.18, б, с той лишь разницей, что запирающим потенциалом транзистора является положительный потенциал базы транзистора VT 2.
Компенсационные стабилизаторы имеют лучшие технические характеристик, нежели параметрические.
Для повышения качества стабилизаторов напряжения применяют операционные усилители (рис. 7.19, а).
Выходное напряжение стабилизатора распределяется на делителе напряжения R 1 и R 2. На инвертирующий вход ОУ подано напряжение с резистора R 2. Соотношение сопротивлений R 1 и R 2 влияет на выходное напряжение стабилизатора. К неинвертирующему входу стабилизатора подано опорное напряжение. При изменении входного напряжения изменяется и напряжение на выходе стабилизатора. На дифференциальном входе ОУ появляется сигнал рассогласования усиливается и подается на базу VT 1, который призакрывается и выходное напряжение уменьшается до номинального. Выходное напряжения стабилизатора находится по формуле:
Пусть входное напряжение в схеме параллельного стабилизатора напряжения возросло (рис 7.19, б). Тогда на делителе R 1 и R 2 возрастут напряжения и ток, а также падение напряжения на резисторе R 2, следовательно, транзистор VT 1 приоткрывается, приоткрывая транзистор VT 2. Последний шунтирует резистор нагрузки Rн, при этом общий ток резистора R 3 возрастает. На нем увеличивается падение напряжения, а напряжение на Rн остается постоянным.
 |
7.10. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫШирокое распространение получили интегральные стабилизаторы напряжения и тока. Источники питания на их основе отличаются малым числом дополнительных деталей, невысокой стоимостью и хорошими техническими характеристиками. Появилась возможность снабдить каждую плату сложного устройства собственными стабилизаторами напряжения. Надежность современных интегральных стабилизаторов повысилась за счет введения в них блоков электронной защиты от коротких замыканий и перегрузок.
Электронная промышленность выпускает широкий ассортимент микросхем интегральных стабилизаторов серии 142, К142 и КР142. Особенностью их является получение не только фиксированных напряжений, но и возможность получить регулируемые напряжения. Такие стабилизаторы могут работать не только на расчетную (паспортную) нагрузку, но при включении их в качестве регулирующих к более мощным транзисторам выходная мощность стабилизатора может быть значительно увеличена.
Рассмотрим несколько схем интегральных стабилизаторов. На рис. 7.20. представлена схема интегрального стабилизатора напряжения, основу которого составляет интегральная микросхема КР142ЕН5.
При наличии в выходной цепи стабилизатора конденсатора большой емкости С 3 возможен пробой интегральной схемы, так как разрядный ток конденсатора может быть значительным. Для защиты микросхемы применяют диод VD 1, от пробоя по току разряда конденсатора С 3, а диод VD 2 при разряде конденсатора С 2, возникший при коротком замыкании на выходе микросхемы.
Выходное напряжение стабилизатора находится по формуле:
,
где Uвых.ст. – паспортное выходное напряжение интегрального стабилизатора; IR 2 – ток через резистор R 2.
Сопротивления резисторов R 1и R 2 находят по формулам:
 |
и
где Iп – ток потерь в микросхеме, который составляет 5-10 мA.
Для нормальной работы стабилизатора ток IR 2, как минимум, вдвое больше, чем ток Iп. Резистор R 2 позволяет регулировать выходное напряжение в широком диапазоне.
Для получения мощного стабилизатора напряжения применяют интегральный стабилизатор в качестве регулирующего элемента, а мощный транзистор - как элемент передачи энергии к потребителю (рис. 7.20, б). Транзистор VT 1 управляется интегральным стабилизатором. Мощность транзистора определяется мощностью потребителя. Следует учесть, что при значительных токах нагрузки возрастает и ток транзистора, поэтому последний устанавливают на радиаторах. Иногда для увеличения мощности стабилизатора применяют составные транзисторы (рис. 7.21, б).
Составные транзисторы собраны по схеме Дарлингтона, и имеют высокий коэффициент усиления. При отсутствии составного транзистора и установке мощных транзисторов VT 1 и VT 2 создается составной транзистор на их базе. Коэффициент усиления этой пары равен произведению их коэффициентов усиления.
Для снижения пульсаций на выходе интегрального стабилизатора в цепь его управления устанавливают операционный усилитель DA 1(рис. 7.22.).
При росте напряжения на входе стабилизатора увеличивается его выходное напряжение. Растет напряжение на резисторе R 1, включенном в цепь отрицательной обратной связи интегрального стабилизатора, что приводит к росту запирающего потенциала на входе 2 интегрального стабилизатора.
На базе интегральных стабилизаторов строятся и стабилизаторы тока. Схема такого стабилизатора приведена на рис. 7.23. Слежение за током нагрузки осуществляется по падению напряжения на резисторе R1, который стоит в цепи отрицательной обратной связи стабилизатора, при этом он призакрывает интегральный стабилизатор, регулируя ток нагрузки. Отечественная промышленность производит разнообразные интегральные стабилизаторы, среди которых популярностью пользуются микросхемы, приведенные в таблице 7.2. Особенностью их является незначительные масса, габариты, низкая стоимость и хорошие параметры.