Принцип стабилизации линейных компенсационных стабилизаторов напряжения

Принцип работы линейных компенсационных стабилизаторов напряжения основан на том, что изменение напряжения на нагрузке передается на специально вводимый в схему регулирующий элемент, препятствующий изменению напряжения на нагрузке.

Регулирующий элемент может быть включен либо параллельно, либо последовательно нагрузке. В зависимости от этого различают два типа компенсационных стабилизаторов: последовательные и параллельные.

Воздействие на регулирующий элемент в обоих типах стабилизаторов осуществляется управляющей схемой, в которую входят усилитель постоянного тока и источник опорного напряжения. С помощью источника опорного напряжения производится сравнение напряжения на нагрузке с опорным напряжением. Функция усилителя сводится к усилению разности сравниваемых напряжений и подаче усиленного сигнала непосредственно на регулирующий элемент.

В схеме параллельного стабилизатора стабилизация напряжения достигается изменением напряжения на балластном резисторе путем изменения тока через регулирующий элемент.

В схеме последовательного стабилизатора стабилизация напряжения осуществляется путем изменения напряжения на регулирующем элементе.

Таким образом, принцип действия компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения основан на изменении сопротивления регулирующего элемента. Наличие регулирующего элемента обуславливает неизменные потери энергии в стабилизаторе.

Энергетические показатели (коэффициент полезного действия) последовательных стабилизаторов более высокие, чем у параллельных стабилизаторов. Это является главной причиной широкого использования последовательных стабилизаторов.

2. Схема и принцип работы последовательного компенсационного стабилизатора

Схема последовательного компенсационного стабилизатора имеет вид:

Рис. 1

В схеме последовательного стабилизатора стабилизация напряжения осуществляется путем изменения напряжения на регулирующем элементе.

В качестве регулирующего элемента используется транзистор VT1. Усилитель переменного тока так же выполнен на транзисторе VT2. Источником опорного напряжения является стабилитрон VD. Входным делителем служат два резистора R1, R2.

Силовая цепь транзистора представляет собой усилительный каскад на транзисторе VT1, с общим коллектором.

Для получения требуемого напряжения на нагрузке необходимо, чтобы напряжение на выходе усилителя (на коллекторе транзистора VT2) было близко к напряжению нагрузки. Для этого питание коллекторной цепи осуществляется от отдельного источника Е .

Стабилизирующее действие основано на наличии глубокой отрицательной связи. Стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется следующим образом.

Предположим, что входное напряжение U уменьшилось, тогда уменьшится и напряжение на нагрузке U . Снижение U вызовет уменьшение напряжения на базе U и напряжения между базой и эмиттером U транзистора VT2, а следовательно уменьшатся и его токи базы I и коллектора I .Уменьшение тока I приведет к меньшему падению напряжения на резисторе R и увеличению напряжения на базе U и напряжения между базой и эмиттером U транзистора VT1. Вследствие увеличения напряжения U транзистора VT1 напряжение на коллекторе U транзистора VT1 уменьшится, повышая тем самым почти до прежней величины напряжение на нагрузке U .

Также осуществляется компенсация изменения напряжения U при увеличении входного напряжения стабилизатора, а также при изменении тока нагрузки.