Тақырып: Тұрақтандырғыштар

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Тұрақтандырғыштар туралы түсінік.

2. Кернеудің параметрлік тұрақтандырғышы.

3. Компенсациялық тұрақтандырғыштар.

Дәрістің қысқаша жазбасы:

Кернеудің (тоқтың) тұрақтандырғышы деп оның жүктемелік құрылғысыңдағы мәнін берілген дәлдікпен автоматты түрде бір деңгейде ұстап тұруды қамтамасыз ететін құрылғыны атайды.

Жүктемелік құрылғының кернеуі немесе тогы әртүрлі факторлардың зиянды әсерінен қатты өзгеруі мүмкін, мысалы, қоршаған орта температурасының өзгеруі, тоқтың жиілігінің тербелісі т.б. Қазіргі заманғы электроңдық аппаратуралар қоректендіру кернеуінің 0,1÷3%-на дейінгі тұрақсыздығында қалыпты жұмыс істей алады, ал кейбір құрылғылардың қалыпты жұмыс істеуі үшін бұдан да аз тұрақсыздық талап етіледі. Сондықтан да тұрақтандырғыштарға койылатын талаптар өте жоғары.

Тұрақтандыру әдісі бойынша тұрақтандырғыштар параметрлік және компенсациялық болып екіге белінеді.

14.1-суретте кернеудің параметрлік тұрақтандырғышының сұлбасы келтірілген.

14.1-сурет. Жартылай өткізгішті стабилитронда жасалған кернеудің параметрлік тұрақтандырғышының сұлбасы (а) және оның жұмыс істеу принципін түсіндіретін сызба (б)

Параметрлік тұрақтандырғышта стабилитрон жүктемелік резисторға R_ж параллель жалғанады. Қажетті жұмыс тәртібін туғызу үшін стабилитронмен жалғас балластық резисторды R_б жалғайды. Вольт-амперлік сипаттаманы суреттегідей бейнелеу тұрақтандырғыштың электрлік жағдайының теңдеуін: U_кір=U_т1+R_б-І_т2 шешуге мүмкіндік береді. U_кір кернеуі (1-жағдай) ΔU_кір-ге өскен кезде, мысалы, ток көзінің кернеуінің өсуінің салдарынан, R_б резисторының вольт-амперлік сипаттамасы өзіне-өзі параллель жылжып 2-жағдайға көшеді. Суретте көрсетілгендей, U_т2 кернеуі мен U_т1 кернеуі бір-біріне өте жақын, яғни іс жүзінде стабилитрондағы және жүктемелік резистордағы R_ж кернеуі өзгеріссіз қалады. Жүктемелік резистордағы кернеу кіріс кернеуі төмендеген жағдайда және жүктемелік ток өзгерген жағдайда да өзгеріссіз қалады.

Параметрлік тұрақтандырғыштың бір қалыпты жұмыс істеуі үшін R_б резисторының кедергісі мынандай болуы керек, оның вольт-амперлік сипаттамасы стабилитронның вольт-амперлік сипаттамасын мәні стабилитронның паспорттық мәліметтерінде көрсетілетін стабилитронның қалыпты тогына сәйкес келетін А нүктесінде қиып өтетіндей болуы керек.

Барлық тұрақтандырғыштардың жұмыс сапасын сипаттайтын негізгі параметрі тұрақтандыру коэффициентіболып саналады. Тұрақтандырғыштардың шығыс шамалары тұрақсыздандырғыш факторлардың, негізінен тұрақтандырғыштың кіріс кернеуінің U_кір және жүктемелік токтың І_ж әсерінен өзгереді. Осыны ескере отырып, тұрақтандыру коэффициенті тұрақтандырғыштың шығысындағы кернеудің салыстырмалық өсімшесі оның кірісіндегі кернеудің салыстырмалық өсімшесінен неше есеге кіші екенін көрсетеді:

, (14.1)

мұндағы ∆U_кір және ∆U_шығ - кіріс және шығыс кернеулерінің тұрақтандыру өсімшелері, ал U_кір және U_шығ - кіріс және шығыс қалыпты мәндері.

Токтың тұрақтандырғышы үшін токтың коэффициенті

, (14.2)

мұндағы ΔІ_қ және І_қ - сәйкесінше жүктемелік токтың өсімшесі және қалыпты мәні.

Тұрақтандырғыш бұдан басқа ішкі кедергі R_іт және пайдалы әсер коэффициенті η_т сияқты параметрлермен сипатталды. Тұрақтандырғыштың ішкі кедергісінің мәні тұрақтандырғыштағы кернеудің түсуін, демек, жүктемелік тоқ өзгергендегі жүктемелік кұрылғыдағы кернеуді де анықтауға мүмкіншілік береді.

Тұрақтандырғыштың негізгі энергетикалық көрсеткіші - пайдалы әсер коэффициенті, ол ондағы қуаттың жоғалуын көрсетеді,

η_т=P_п/(P_п+P_ж) (14.3)

мұндағы Р_п -жүктемелік кұрылғыдағы пайдалы қуат; Р_ж - жоғалған қуат.

Параметрлік тұрақтандырғыштың негізгі артықшылықтарына құрылымының қарапайымдылығы және жоғары сенімділігі жатады. Кемшіліктеріне пайдалы әсер коэффициентінің кішілігі, тұрақтандырғыштың ішкі кедергісінің үлкендігі, сонымен қоса тұрақтандырылатын кернеудің аралығының тарлығы және реттелмейтіндігі жатады.

Кернеудің және тоқтың компенсациялық тұрақтандырғыштарындағы теріс кері байланыстың арқасында жүктемелік құрылғыдағы кернеу мен тоқтың тұрақтылығы үлкен дәлдікпен қамтамасыз етіледі. Кернеудің компенсациялық түрақтандырғыштарының параметрлік тұрақтандырғыштармен салыстырғанда тұрақтандыру коэффициенті әлдеқайда үлкен және шығыстық кедергісі аз.

Қазіргі уақытта компенсациялық тұрақтандырғыштарды жартылай өткізгішті дискреттік элементтер негізінде және интегралдық элемент түрінде жасайды. Олардың жұмыс істеу принципі мынаған негізделген, жүктемедегі кернеудің өзгеруі (U_кір немесе І_ж өзгеруі әсерінен) сұлбаға арнайы кіргізілген U_ж кернеуінің өзгеруіне кедергі жасайтын реттегіш элементке (РЭ) беріледі. Реттегіш элемент (транзистор) жүктемеге параллель немесе тізбектес жалғануы мүмкін. Осыған байланысты компенсациялық тұрақтандырғыштар параллель (14.2-сурет) және тізбектес болып бөлінеді.

14.2-сурет. Кернеуді параллель компенсациялық тұрақтандырғыштың құрылымдық сұлбасы

Тұрақтандырғыштардың сұлбаларының екі түрі де реттегіш элементтен РЭ, тұрақты тоқты күшейткіштен К және тіректік кернеу көзінен түрады. ТКК жүктемедегі кернеуді тіректік кернеумен салыстырады, ал күшейткіш салыстырылған кернеулердің айырымын күшейтіп, күшейген сигналды тікелей реттегіш элементке береді.

Компенсациялық тұрақтандырғыштардың жұмыс істеу принциптері реттегіш элементтің кедергісінің өзгеруіне негізделген, 14.2-суреттегі сұлбада жүктемедегі кернеуді тұрақтандыруға, параметрлік тұрақтандырғыштағы сияқты, реттегіш элементтегі тоқты өзгерту жолымен R_б рсзисторындағы кернеуді өзгерту арқылы қол жеткізіледі. Егер тұрақтандырғыштың кірісіндегі кернеуді өзгермейді деп үйғарсақ, онда жүктемедегі кернеудің тұрақтылығына R_б резисторындағы кернеудің тұрақтылығы сәйкес келеді жүктеме тогының нольден І_жmax-қа дейінгі өзгеруіне реттегіш элементтің тогының І_жmax-тан нольге дейінгі өзгеруі сәйкес келеді.

Тізбектес тұрақтандырғыштың энергетикалық көрсеткіштері, соның ішінде п.ә.к-і параллель тұрақтандырғыштікіне қарағанда әлдеқайда үлкен, әсіресе жүктемелік тоқтың өзгеру аралығы кең болғанда. Осы себептен де тізбектес тұрақтандырғыштар өндірісте кең таралған. Параллель тұрақтандырғыштардың артықшылықтарына олардың шамадан артық токқа, соның ішінде шығыстық тізбектің қысқа түйыкталуына шыдамдылығы жатады. Тізбектес тұрақтандырғыштар шамадан артық тоқ жүргізілген жағдайда реттегіш элементті қорғайтын қосымша құрылғы қоюды талап етеді.

Бақылау сұрақтары:

1. Тұрақтандырғыштар түрлері.

2. Жартылай өткізгішті стабилитронда жасалған кернеудің параметрлік тұрақтандырғышының жұмыс істеу принципі.

3. Өрістік транзистормен жасалған токтың параметрлік тұрақтандырғышының жұмыс істеу принципі.

4. Кернеуді параллель компенсациялық тұрақтандырғышының жұмыс істеу принципі.