Стабилизатор с последовательным соединением регулирующего элемента

Стабилизация напряжения нагрузки (рис.57) осуществляется путем изменения напряжения на регулирующем элементе. Ток регулирующего элемента равен току нагрузки. Усилитель (У) усиливает разность (U_ээ–U_н) и подает ее на регулирующий элемент.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения компенсационного типа с последовательным соединением регулирующего элемента приведена на рис.58.

Устройство схемы.

Транзистор VT1 выполняет функцию регулирующего элемента. Источником опорного напряжения служит стабилизатор параметрического типа с R_б и стабилитроном VD1. Силовая цепь стабилизатора, включая источник питания, VT1 и R_н представляет собой усилительный каскад на транзисторе VT1, включенный по схеме с общим коллектором, в котором U_вх – напряжение питания, U_оу – входное напряжение, U_н – выходное напряжение.

Принцип действия:

Стабилизирующее действие схемы обусловлено наличием в ней глубокой отрицательной обратной связи по выходному напряжению U_н.

В данной схеме:

U_н = U_вх – U_kVT1 (53)

Изменение U_вх на ΔU_вх приводит к изменению:

ΔU_н = ΔU_вх – ΔU_kVT1 (54)

ΔU_kVT1 = ΔU_бVT1∙K_VT1 = ΔU_вых.оy∙K_VT1 = ΔU_вх.oy∙K_VT1∙K_oy = σ∙ΔU_н∙K_VT1∙K_oy (55)

где – определяет уровень стабилизации выходного напряжения (рис.58).

Следовательно, ΔU_н = ΔU_вх – ΔU_н∙σ∙K_VT1∙K_oy. Отсюда получаем:

(56)

Тогда коэффициент стабилизации:

K_ст = λ∙(1 + σ∙K_VT1∙K_oy) (57)

где – коэффициент передачи напряжения со входа в нагрузку.

Регулирование уровня стабилизации выходного напряжения осуществляют посредством введения потенциометра R во входную цепь усилителя (У).

Достоинства:

· К_ст > 1000 (высокий коэффициент стабилизации).

· Безинерционность.

· Малое внутреннее сопротивление R_{i ст} = 10^–3 ÷ 10^–4 Ом.

Недостатки:

· Низкий КПД (не более 0,5 ÷ 0,6).

· Сложность схемы (следовательно, уменьшение надежности).

· Высокая стоимость (по сравнению с параметрическими стабилизаторами).