Параметрические стабилизаторы постоянного и переменного тока

В параметрических стабилизаторах повышение стабильности питающего U(I) достигается применением специально предназначенных для работы в таких условиях элементов с нелинейной ВАХ (газотроны, стабилитроны, дроссель, барреторы).

(единицы Ом) (13.9)

Для стабилитрона: схемы замещения выглядит следующим образом (рисунок 13.4)

Рисунок 13.4

13.3.1 Полупроводниковые параметрические стабилизаторы.

Рисунок 13.5

- гасящее R

(пренебрежимо)

Эквивалентная схема:

Анализируя ранее рассмотренные характеристики можно определить внутреннее сопротивление стабилизатора по приведенной эквивалентной схеме.

(13.10)

(13.11)

(13.12)

(13.13)

(13.14)

(13.15)

Далее можно получить:

(13.16)

(13.17)

Из формулы следует, что для повышения , необходимо выбирать стабилитрон с как можно меньшим или увеличивать . Но с увеличением растет и падение напряжения на нём, что требует большего E.

Возможности получения больших в данной схеме ограничены.

Стабилитроны обладают достаточным быстродействием и при НЧ пульсациях входного напряжения работают с такой же эффективностью, как и при медленном изменении входного напряжения в рассмотренной схеме.

(13.18)

Достоинства:

- предельная простота;

- минимум элементов;

- низкая стоимость.

Недостатки:

- малые ;

- невозможность уменьшить против значения ;

- сравнительно невысокая температурная нестабильность;

- малая достижимая мощность.

Но можно увеличить и изменить температурную зависимость путём:

1) в каскад соединяются несколько пар стабилитронов;

2) устанавливаются термокомпенсирующие элементы.

Рисунок 13.6

Рисунок 13.7

(13.19)

(13.20)

(13.21)

(13.22)

(13.23)

На практике для стабилизации напряжения применяют компенсационные стабилизаторы.

В случае, если надо стабилизировать ток, а не напряжение, может быть использован барретор.

Рисунок 13.8

С ростом температуры растёт Rt и падает ток Iн (возвращается к своему значению).

Технология направлена на повышение надёжности. Поскольку действие барретора основано на тепловом эффекте, то они могут применятся как на постоянном так и на переменном токе. Барретор находит применение для стабилизации накала в ламповых приборах.

В принципе для стабилизации U~ могут быть использованы полупроводниковые приборы по следующей схеме.

Рисунок 13.9

Данное устройство (рисунок 13.9) не может быть мощным.

Сравнительно мощные устройства стабилизации сроятся с использованием электромагнитных нелинейных элементов в виде дросселей с насыщающей индуктивности L.

13.3.2 Простой электромагнитный стабилизатор переменного напряжения.

Рисунок 13.10

- нелинейная индуктивность;

- линейная индуктивность.

(13.24)

Недостатки:

- большое потребление реактивного тока I;

- малые значения коэффициента стабилизации;

- наличие начального тока I в схеме, выводящего её на рабочий участок

Этих недостатков лишены параметрические феррорезонансные стабилизаторы переменного напряжения.

13.3.3 Параметрические феррорезонансные стабилизаторы переменного напряжения.

Параллельно Lн ставят емкость и настраивают в резонанс (рисунок 13.11).

(13.25)

Учитывая, что при одинаковых напряжениях на и , их токи будут в противофазе.

Если суммировать при одних значениях U, токи в L и C, то получится зависимость .

Наклон < наклона

Коэффициент стабилизации увеличивается, коэффициент мощности схемы увеличивается.

Эта схема является более эффективной, чем схема простого электромагнитного стабилизатора.

Для улучшения её характеристик используется специально введенные компенсирующие обмотки.

Рисунок 13.11

Компенсирующая обмотка позволяет увеличить коэффициент стабилизации, но усложняет схему.

Рассмотренные схемы не обеспечивают гальванической развязки.

Имеется разнообразные феррорезонансные стабилизаторы.

Достоинства:

- простота;

- высокая механическая надежность;

- устойчивость к перегрузкам;

- отсутствие стареющих элементов;

- высокий КПД;

- возможность реализации больших Iн, а, значит, и больших мощностей;

- высокие коэффициенты мощностей;

- низкая стоимость.

Недостатки:

- большие массогабаритные размеры;

- возможно возникновение акустического фона за счет вибрации магнитопровода.