18 Stabilizatory O Pracy Ciaglej (2)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.18.6.a) b)IIOUTUINRLUOUTUUmaxUminRys.18.6.a) Schemat układu parametrycznego stabilizatora prądu z termistorem,b) Prądowo-napięciowa charakterystyka termistora.Warunkiem poprawnej pracy takiego układu jest utrzymywanie zmiannapięcia wejściowego w zakresie U - U , a co jeszczeIN min IN maxważniejsze, ich częstotliwość musi być mniejsza od odwrotnościtermicznej stałej czasowej termistora.Ograniczeń tego typu nie ma układ z dwójnikowym obwodemregulującym prąd, przedstawiony na rys.18.5.Układ powinien być tak zaprojektowany, aby przy małych wartościachprądu wyjściowego IOUT tranzystor T był zatkany.W miarę wzrostutego prądu, rośnie spadek napięcia na rezystorze RE i tranzystor T2zaczyna przewodzić, zmniejszając prąd bazy tranzystora T1, a tymsamym prąd emitera I H" I.RE IOUTT1RB2UINRC2Rys.18.7.Parametryczny stabilizatorprądu z dwójnikowym obwodemregulującymT2Układ ten jest wykorzystywany także w roli ogranicznika nadprądowegow kompensacyjnych stabilizatorach napięcia.41118.2.3 Podsumowanie właściwości stabilizatorów parametrycznychStabilizatory parametryczne stosowane są zazwyczaj tylko przymałych mocach wyjściowych i niezbyt wygórowanych wymaganiachjakościowych.Charakteryzują się one małą sprawnością, a ichwspółczynniki stabilizacji mają umiarkowaną wartość przy zmianachobciążenia i napięcia wejściowego.Poważną ich wadą jest brakmożliwości regulacji napięcia lub prądu wyjściowego, których wartośćzależy od doboru parametrów elementu nieliniowego.18.3 STABILIZATORY KOMPENSACYJNE18.3.1 Zasada działania stabilizatorów kompensacyjnychStabilizator kompensacyjny jest układem automatycznej regulacjiz pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego.Schemat funkcjonalny takiegoukładu, z szeregowym elementem regulacyjnym, przedstawiono narys.18.8.Stabilizator w obwodzie zasilania zawiera element regulacyjny, któregospadek napięcia jest uzależniony od sygnału błędu.Jest on wynikiemporównania napięcia odniesienia z wielkością stabilizowaną.Sygnałbłędu modyfikując rezystancję elementu regulacyjnego mazminimalizować różnicę napięć wyjściowego i odniesienia.W mniejskomplikowanych układach element regulacyjny może także pełnić rolękomparatora co, jak dalej zostanie wykazane, wiąże się ze znacznympogorszeniem parametrów układu.Uwe -UwyIIN ElementIOUTregulowany-kUIN+ UOUTk � UOUT -UZ UZ � UOUT()Rys.18.8.Schemat funkcjonalny układu stabilizatora kompensacyjnego.Zgodnie z oznaczeniami na rys.18.8 otrzymujemyUIN - UOUT = k � UOUT -UZ (18.14)()412Zapisując równanie (18.14) w postaci przyrostowej i przyjmuj ąc, żenapięcie odniesienia U powinno być stałe, czyli "U = 0, możnaokreślić przyrost napięcia wyjściowego "UOUT względem zmianynapięcia wejściowego "UIN jako"UIN"UOUT = (18.15)1+ k �Wielkość � można potraktować jako transmitancję toru sprzężeniazwrotnego - przy takiej interpretacji zależność (18.15) w świetle teoriisprzężenia zwrotnego staje się oczywista.Wszelkie zmiany napięciawejściowego, niezależnie od przyczyn ich powstawania, są redukowanew tym samym stopniu, co może być istotne w przypadku dużejzawartości tętnień.Wzrost wzmocnienia k poprawia parametry układuzwiększając współczynnik stabilizacji i zmniejszając różniczkowąrezystancję wyjściową ( sprzężenie zwrotne napięciowe ).Stabilizatory kompensacyjne reagują zarówno na zmiany napięciawejściowego jak i obciążenia układu.Najpoważniejszą ich wadą jestmała sprawność energetyczna ze względu na duże straty mocyw elementach regulacyjnych (równ.18.7).18.3.2 Szeregowe stabilizatory napięciaSchemat najprostszego, kompensacyjnego, szeregowegostabilizatora napięcia pokazano na rys.18.9.Jest to tzw.stabilizatorwtórnikowy, w którym tranzystor pracuje w konfiguracji wspólnegokolektora (stąd nazwa) równocześnie jako wzmacniacz i komparator.Napięcie wyjściowe nie może być regulowane i równa się napięciudiody Zenera pomniejszonemu o spadek na przewodz ącym złączu bazaemiter tranzystora.Dioda Zenera jest zasilana z napi ęcianiestabilizowanego.Ze względu na wartość różnicy zwrotnej bliskąjedności, współczynnik stabilizacji jest tu zbliżony do wartościosiąganych w układzie z rys.18.2.W porównaniu do omawianegowcześniej stabilizatora parametrycznego, rozwa żany układ charkteryzujesię znacznie mniejszą różniczkową rezystancją wyjściową.TRBUINUOUTUZRys.18.9.Układ szeregowego,wtórnikowego stabilizatora napięcia413Przykład układu szeregowego stabilizatora napi ęcia z zewnętrznąpętlą sprzężenia zwrotnego (rozdzielenie funkcji wzmacniaczai komparatora) przedstawiono na rys.18.10.T1R3R1nT2UOUTUINRys.18.10.Układ szeregowegoR2stabilizatora napięcia z zewnętrznąUZpętlą sprzężenia zwrotnego.Tranzystor T1 jest elementem regulacyjnym(wykonawczym) i pracuje w układzie wtórnika emiterowego.TranzystorT2 , pracujący w konfiguracji wspólnego emitera, pełni rol ęwzmacniacza sterującego i komparatora porównującego napięcieodniesienia U z napięciem wyjściowym, pobieranym z dzielnikaZrezystywnego R1 - R2.Sygnał błędu wzmocniony k-razy przeztranzystor T2 steruje tranzystorem T1, realizując zasadę sprzężeniazwrotnego.Napięcie wyjściowe w układzie można wyznaczyć na podstawierównania Kirchhoffa w układzieR2UZ + UBE 2 H" UOUT (18.16)R1 + R2Rezystancja R3 musi być tak dobrana, aby spełniony był warunekIZ min 1 oraz pomijającrezystancję prostownika RP , powyższy układ opisują równaniaR2gm2ub'e2rz + ub'e2 H" uoutR1 + R2 ��gm1ub'e1RL H" uout(18.20)��uout + ub'e1 + (gm2ub'e2 + ib1)R3 = uin ��ib1 = gb'e1ub'e1Rozwiązując układ równań (18.20) otrzymujemyuin R2 1 1+ gb'e1R3Su = = 1+ gm2R3 + (18.21)uout R1 + R2 1+ gm2rz gm1RLPodstawiając do równania (18.21) zależnościR1 + R2 1n = , ku2 = ku = gm2R3 (18.21a)R2 1 + gm2rzoraz uwzględniając, że1+ gbe1R3 rb'e1 + R3'= [ Pobierz całość w formacie PDF ]