Функциональные схемы КСН

Компенсационным стабилизатором напряжения (4.КСН) назовем стабилизатор с отрицательной обратной связью по напряжению, за счет которой компенсируются отклонения выходного напряжения, вызванные такими возмущениями, как изменения входного напряжения и тока нагрузки.

По структуре функциональной схемы компенсационные стабилизаторы напряжения делятся на КСН последовательного и КСН параллельного типа.

Функциональная схема КСН последовательного типа приведена на рис. 4.7.

Рис. 4. 7. Функциональная схема КСН последовательного типа

Выходное напряжение КСН U₂ измеряется датчиком напряжения ДН и в элементе сравнения ЭС сравнивается с опорным напряжением Е_ОП. Ошибка усиливается усилителем У и воздействует на регулирующий элемент РЭ так, чтобы уменьшить ошибку. К регулирующему элементу РЭ приложена разница напряжений между U₁ и U₂, через него протекает весь ток нагрузки и в нем выделяется сравнительно большая мощность. Напряжение на нагрузке равно

, (4.13)

а усилитель У уменьшая ошибку фактически меняет напряжение регулирующего элемента U_РЭ.

Функциональная схема КСН параллельного типа приведена на рис. 4.8.

Рис. 4. 8. Функциональная схема КСН параллельного типа

В КСН параллельного типа регулирующий элемент РЭ включен параллельно нагрузки, а избыток напряжения между U₁ и U₂ падает на балластном сопротивлении R_Б. «Содержание»

Напряжение на нагрузке определяется уравнением

, (4.14)

а усилитель У уменьшая ошибку фактически меняет ток регулирующего элемента I_РЭ.

Потери мощности в КСН параллельного типа еще больше. Чем в КСН последовательного типа, так как мощность теряется и в регулирующем элементе и в балластном сопротивлении.

Снизить потери мощности можно, переведя усилитель и регулирующий элемент на работу в ключевом (4.импульсном) режиме. Импульсные стабилизаторы напряжения обычно последовательного типа. Функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения приведена на рис. 4. 9, а принцип стабилизации иллюстрируется рис. 4. 10.

Рис. 4. 9. Функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения

Рис. 4. 10. Принцип работы импульсного стабилизатора напряжения

Регулирующий элемент РЭ представляет собой полупроводниковый ключ, который управляется релейным усилителем У. За ключом РЭ формируется импульсное напряжение U_K, которое сглаживается фильтром Ф, состоящем из индуктивности L_Ф и емкости С_Ф.

Фильтр, формируя напряжение U₂, усредняет напряжение U_K. Схема управления обеспечивает стабилизацию напряжения U2, изменяя длительность импульсов напряжения U_K. Если напряжение U₁ возрастет, то длительность импульсов напряжения U_K уменьшится, а напряжение U₂ останется прежним.

Импульсный КСН обладает минимальными потерями мощности, так как при закрытом ключе ток через него не протекает и рассеиваемая им мощность равна нулю, при открытом ключе на нем минимальные потери напряжения (4.теоретически близкие к нулю) соответственно минимальная рассеиваемая мощность. Большинство современных стабилизаторов напряжения являются импульсными, что снижает их габариты и повышает К.П.Д. «Содержание»