Общие сведения. Исследование стабилизаторов постоянного напряжения

Исследование стабилизаторов постоянного напряжения

Стабилизаторы напряжения предназначены для стабилизации напряжения на нагрузке при изменениях напряжения источника питания и (или) тока нагрузки.

По принципу действия различают параметрические и компенсационные стабилизаторы напряжения.

Простейший параметрический стабилизатор напряжения состоит из балластного резистора R _б и стабилитрона Д (рис.19.1а). Вольтамперная характеристика стабилитрона имеет почти горизонтальный участок (рис.19.1б), на котором напряжение очень мало изменяется при изменении тока от минимально допустимого тока стабилизации I _{ст min}. до максимально допустимого I _{ст max}. При широком изменении входного напряжения или тока нагрузки изменяется ток в стабилитроне, тогда как напряжение на стабилитроне, а стало быть, и на нагрузке изменяется мало.

Рис. 19.1

В компенсационных стабилизаторах используется отрицательная обратная связь по напряжению. Он представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования выходного напряжения и состоит из регулирующего элемента, усилителя, сравнивающего устройства и источника опорного напряжения. В данной работе компенсационный стабилизатор выполнен в виде миниблока, упрощённая схема которого представлена на рис.19.2.

Рис.19.2

Регулирующим элементом является транзистор Т, а в качестве опорного напряжения используется выходное напряжение параметрического стабилизатора (R _б и Д). Сравнение опорного напряжения с частью выходного напряжения происходит в операционном усилителе ОУ. Как только эта часть выходного напряжения, по какой либо причине превысит опорное напряжение, операционный усилитель вырабатывает сигнал, закрывающий транзистор. Наоборот, когда напряжение на выходе уменьшается, операционный усилитель открывает транзистор. Потенциометр R ₁ позволяет изменять ту часть выходного напряжения, которая сравнивается с опорным напряжением, т.е. задавать величину выходного напряжения стабилизатора.

В реальных стабилизаторах при уменьшении входного напряжения U _ВХ выходное напряжение U _ВЫХ также уменьшается, хотя и в меньшей степени. Однако, ниже некоторого минимального значения входного напряжения стабилизация прекращается и выходное напряжение уменьшается пропорционально входному. Аналогично, при увеличении тока нагрузки I _н выходное напряжение стабилизатора сначала незначительно уменьшается, а после превышения некоторого максимально допустимого тока резко падает. Характер изменения U _ВЫХ от U _ВХ и от I _н показан на рис. 19.3а и б.

Рис. 19.3

Качество стабилизации стабилизатора характеризуется следующими коэффициентами:

· Коэффициент стабилизации по входному напряжению, определяемый как отношение относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного напряжения при I _н = const:

.

· Коэффициент стабилизации по току, определяемый как отношение относительного изменения тока нагрузки к относительному изменению выходного напряжения при U _ВХ = const:

Дата добавления: 2015-06-04