Стабилизаторы напряжения и тока. Назначение, классификация, структурные схемы. Качественные и энергетические параметры стабилизаторов.

Стабилизатором напряжения (тока) называется устройство, автоматически обеспечивающее поддержание напряжения (тока) на нагрузке с заданной степенью точности при изменении дестабилизирующих факторов в заданных пределах.

Режим, обеспечивающий подержание напряжения или тока на выходе электропитающих устройств с заданной степенью точности при воздействии различных дестабилизирующих факторов, называется режимом стабилизации.

Стабилизаторы напряжения (тока) широко применяемые в устройствах связи, классифицируются по следующим основным признакам:

1. По роду напряжения (тока): постоянного; переменного.

2. По способу стабилизации: параметрические; компенсационные.

3. По роду стабилизируемой величины: напряжения; тока.

Наиболее широкое применение в настоящее время находят компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения (тока) на полупроводниковых приборах, которые, в свою очередь, можно классифицировать по следующим признакам:

1. По способу включения регулирующего элемента и нагрузки: с последовательным включением; с параллельным включением. 2. По режиму работы регулирующего элемента: с непрерывным регулированием; с импульсным регулированием.

Основные схемы стабилизаторов напряжения постоянного и переменного тока с непрерывным способом регулирования приведены на рис. 1-2,а – в

Компенсационный стабилизатор напряжения представляет собой систему автоматического регулирования с замкнутой далью ООС (рис. 1-2,б). В цепи ООС осуществляется сравнение (частичного или полного) выходного напряжения стабилизатора, снимаемого с изме­рительного элемента ИЭ, и эталонного напряжения источника опор­ного напряжения ОН. Сигнал ошибки, появляющийся на выходе сравнивающего элемента СЭ, усиливается усилителем ошибки УО и поступает на схему управления СУ. Последняя воздействует на ре­гулирующий элемент РЭ стабилизатора таким образом, что компен­сирует происшедшее изменение выходного напряжения. Следует иметь в виду, что некоторые из перечисленных выше элементов цепи ООС могут отсутствовать или объединяться друг с другом.

I_ВХ I_ВХ

Р

У ЭС I_H Р У ЭС I_H

U_ВХ И R_Н U_ВЫХ U_ВХ И R_Н U_ВЫХ

а б

Рис. 2.2. Структурные схемы компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения – последовательного (а) и параллельного (б) типа

К энергетическим показателям стабилизированных источников вторичного электропитания относятся коэффициент полезного действия и коэффициент мощности.

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) источника ή_ист представляет собой отношение мощности, отдаваемой вторичным источником питания в нагрузку Р_н, к мощности, потребляемой от первичного источника питания Р_п:

где – суммарные потери мощности в самом вторичном источнике электропитания.

При питании от сети переменного тока стабилизированный источник питания потребляет не только активную Р_п, но и реактивную Р_п.р. составляющую мощности. В этом случае стабилизированный источник вторичного электропитания характеризуется коэффициентом мощности χ, определяемым как отношение активной мощности Р_п, потребляемой от первичной сети, к полной мощности Р_п.с.

Коэффициент мощности зависит от косинуса угла сдвига фаз между первыми гармониками тока, потребляемого из питающей сети, и напряжения питания cosφ и от коэффициента искажения формы кривой тока питания ν.

Коэффициент пропорциональности К, связывающий относительные изменения напряжения на входе и выходе при постоянном значении тока нагрузки и равный их отношению, называется коэффициентом стабилизации напряжения по входному напряжению при I_н = const:

К = К_ст.н.= (du_вх/u_вх):(du_вых/u_вых). Коэффициент К_ст.н показывает_, во сколько раз при постоянной нагрузке напряжение на выходе стабилизатора изменяется меньше, чем на входе. Чем больше величина К_ст.н, тем выше качество стабилизатора напряжения.

Обозначим

du_вых/dI_н = R_вых.н.

Коэффициент стабилизации К_ст.н и выходное сопротивление R_вых.н. являются основными показателями качества функционирования стабилизатора напряжения.