Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:
Стабилизаторы напряжения и токаСодержаниеНазначение и классификация стабилизаторов Основные параметры стабилизаторовПараметрические стабилизаторы на полупроводниковых приборах Компенсационные стабилизаторы непрерывного действияИмпульсные стабилизаторы напряженияИнверторыАвтор: Баженова Лариса Михайловна, преподаватель ГБПОУ Иркутской области «Ангарский политехнический техникум», 2014 г. 1. Назначение и классификация стабилизаторов Стабилизатором называют устройство, автоматически обеспечивающее поддержание напряжения (тока) нагрузки с заданной степенью точности.Стабилизаторы классифицируют по ряду признаков: по роду стабилизируемой величины: стабилизаторы напряжения стабилизаторы тока; по способу стабилизации: параметрические стабилизаторы компенсационные стабилизаторы (стабилизаторы непрерывного регулирования и импульсного регулирования). 2. Основные параметры стабилизаторов1. Коэффициент стабилизации 2. Внутреннее сопротивление Ri ст 3. Коэффициент полезного действия ήст. = Рн /(Рн+Рп), гдеРн – мощность нагрузки; Рп – мощность потерь в стабилизаторе 4. Температурный коэффициент стабилизации напряжения – показывает, на сколько вольт изменится величина стабилизированного напряжения при изменении температуры на 1оС 3. Параметрические стабилизаторы на полупроводниковых приборах В параметрических стабилизаторах напряжения режим стабилизации осуществляется за счет использования приборов, имеющих нелинейность вольт-амперной характеристики (ВАХ), чаще всего это стабилитроны. Статическое сопротивление Rс - это сопротивление, которое оказывает нелинейный элемент току в выбранной рабочей точке А характеристики: Rс=Uо/Iо=tgά. Динамическое сопротивление элемента Rд равно отношению изменения падения напряжения на элементе ΔU к изменению величины тока ΔI, протекающего через элемент на определенном участке, это сопротивление, которое оказывает элемент изменениям протекающего через него тока: Rд=ΔU/ΔI=tgβ. 3. Параметрические стабилизаторы на полупроводниковых приборахСхемы параметрических стабилизаторов с использованием стабилитронов применяются для стабилизации напряжения при мощности в нагрузке до нескольких ватт. Достоинство таких схем - простота исполнения и малое количество элементов. Недостаток: отсутствие плавной регулировки и точной установки номинального значения выходного напряжения, невозможность работы на больших токах (до 20-40мА), низкий КПД. 3. Параметрические стабилизаторы на полупроводниковых приборахСхема стабилизатора с параллельно включенным стабилитроном. Rг - гасящее сопротивлениеVд - стабилитрон, включенныйпараллельно нагрузке. Принцип работы стабилитрона заключается в поддержании постоянного напряжения на выходе за счет перераспределения токов, протекающих через линейное гасящее сопротивление Rг и нелинейное сопротивление стабилитрона. Стабилитрон работает в области пробоя, при изменении входного напряжения изменяется ток стабилитрона, а напряжение остается постоянным. При изменении входного напряжения изме-няется только падение напряжение на гасящем резисторе, а Uvd и Uн остаются постоянными. При работе на больших токах с большей экономичностью применяют диодно-транзисторный стабилизатор, при котором стабилитрон включается в цепь базы по схеме с общим коллектором. Диодно-транзисторный параметрический стабилизатор Поскольку напряжение на эмиттере практически полностью повторяет напряжение на базе, то диодно-транзисторный стабилизатор по сравнению с диодным стабилизатором позволяет либо увеличить в разы ток нагрузки при неизменном токе через диод, либо сократить ток в разы через диод при неизменном токе нагрузки ( здесь усиление транзистора Т1 по постоянному току). 4. Компенсационные стабилизаторы непрерывного действия Компенсационный стабилизатор - это система автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. ИОН - источник опорного (эталонного) напряжения (электронная цепь на основе стабилитрона) СУ - сравнивающий и усиливающий элемент (операционный усилитель)РЭ - регулирующий элемент (биполярный или полевой транзистор) В зависимости от режима работы регулирующего элемента стабилизаторы разделяют на компенсационные стабилизаторы непрерывного действия и импульсные стабилизаторы. Основным недостатком стабилизаторов с непрерывным регулированием является невысокий КПД, поскольку значительный расход мощности имеет место в регулирующем элементе, так как через него проходит весь ток нагрузки. 4. Компенсационные стабилизаторы непрерывного действияКомпенсационные стабилизаторы напряжения в зависимости от места расположения регулирующего элемента (РЭ) разделяются на стабилизаторы с последовательным и параллельным включением РЭ. Принцип действия:В стабилизаторах непрерывного действия регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме Часть выходного напряжения стабилизатора Uос (нижнее плечо делителя напряжения ДН) подается на вход усилителя УПТ, где происходит сравнение UОС с эталонным (Uэт.) В УПТ усиливается разностное напряжение (сигнал ошибки Ue=Uос-Uэт), что приводит к изменению тока управления (Iу) и изменению падения напряжения на регулирующем элементе. Напряжение на выходе (U2) при этом восстанавливается до своего первоначального значения. 4. Компенсационные стабилизаторы непрерывного действияСтабилизаторы с параллельным включением РЭ При возрастании входного напряжения U1 в первоначальный момент времени увеличивается напряжение на нагрузке U2 и, следовательно, Uос. Последнее приводит к возрастанию напряжения ошибки Ue, тока управления IУ и потребляемого тока I1. При этом увеличивается падение напряжения на балластном резисторе ΔURб, и напряжение в нагрузке восстанав-ливается, т.е. уменьшается. По сравнению с последовательным сопротивлением схема имеет невысокий КПД из-за потерь на балластном резисторе Rб, но более высокую надежность, т.к. так как силовой транзистор включен параллельно по отношению к нагрузке и не подвергается воздействию при коротких замыканиях. ЗАДАНИЕ 1. Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения Определить, какие элементы схемы выступают в роли: Rн (сопротивления нагрузки), ИОН (источника опорного напряжения), ДН (делителя напряжения), УПТ – усилителя постоянного тока, РЭ – регулирующего элемента.2. Определить, последовательно или параллельно включен регулирующий элемент. 4. Компенсационные стабилизаторы непрерывного действияКачество стабилизации компенсационного стабилизатора определяется значением петлевого коэффициента усиления (коэффициента усиления цепочки обратной связи) Кпет. где К1- коэффициент передачи делителя цепи обратной связи; К2 - коэффициенты усиления по току транзистора УПТ; К3 - коэффициент усиления по току транзистора РЭ. Часто в качестве усилителя используется операционный усилитель, тогда: 5. Импульсные стабилизаторы напряжения В импульсных СН применяется регулирующий транзистор, непрерывно переключаемый устройством управления (УУ) из состояния насыщения в состояние отсечки с частотой 5..50 кГц. Получаемая последовательность импульсов с амплитудой источника питания поступает на узел накопления энергии, состоящего из катушки и конденсатора, где преобразуется в требуемое постоянное напряжение. Регулирование величины выходного напряжения осуществляется изменением скважности импульсов (отношение длительности импульса к периоду следования импульса). Мощность, рассеваемая транзисторным ключом и катушкой, невелика, поэтому такой стабилизатор имеет высокий КПД. 5. Импульсные стабилизаторы напряженияДостоинства импульсных СНменьший вес и габариты;значительно более высокий КПД (вплоть до 90-98%); меньшая стоимость;надежность;Недостатки импульсных СН более высокая сложность изготовления;наличие интенсивных высокочастотных электрических помех;наличие пульсаций выходного напряжения. 5. Импульсные стабилизаторы напряженияКлюч S периодически включается и выключается схемой управления (СУ) в зависимости от значения напряжения на нагрузке. Напряжение на выходе регулируют, изменяя отношение tвкл/tвыкл, скважность импульсов напряжения Q.Если период следования импульсов, открывающий ключ S постоянен, а меняется только длительность импульсов, то есть управляющие импульсы в зависимости от величины выходного напряжения модулируются по ширине, такой метод называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ или ШИР –регулирование) . 5. Импульсные стабилизаторы напряженияСхема управления СУ сравнивая Uвых с Uст вырабатывает управляющий импульс длительность которого пропорциональна разности между Uвых и Uст. В качестве ключа S как правило используют биполярный или полевой транзистор. 6. КонверторыКонвертором называют преобразователь постоянного напряжения одного значения напряжения в другое.Функционально конвертор включает в себя следующие узлы: инвертор – осуществляет преобразование поступающего на вход постоянного напряжения в переменное напряжение высокой (20-40кГц) частоты; выпрямитель с фильтром. В настоящее время применяют два типа конверторов: 1) преобразователи постоянного напряжения с самовозбуждением; 2) импульсные преобразователи постоянного напряжения. 6. Инверторы Принцип инвертирования напряжения. Инвертор является устройством, противоположным выпрямителю, т.к. он преобразует напряжение постоянного тока в разнополярное напряжение прямоугольной или синусоидальной формы. Если поменять местами источник с нагрузкой в схеме выпрямителя, получим схему инвертора напряжения: а) выпрямитель б) инвертор Для формирования двухполярного напряжения необходимо управлять ключевыми элементами. Обеспечить стабилизацию напряжения на выходе инвертора можно изменением длительности импульсов управления ключами в зависимости от дестабилизирующих факторов. 1) Транзисторный двухтактный инвертор напряжения с самовозбуждением Транзисторы работают в ключевом режиме. Их переключение происходит за счет периодических насыщений трансформатор-ных обмоток и действия положительной обратной связи от обмоток Wос1, Wос2 1) Транзисторный двухтактный инвертор напряжения с самовозбуждениемНедостатки: С увеличением тока нагрузки происходит уменьшение частоты преобразования за счет увеличения потерь на транзисторных ключах. к концу полупериода работы инвертора напряжения происходит "спад" вершины импульса U2 за счет влияния цепи намагничивания на величину коллекторного тока, что приводит к значительным потерям на силовых ключах. В моменты коммутации ключей возникает переходной процесс, обусловленный индуктивностью рассеяния и емкостью коллекторного перехода транзистора. В начале импульса U2 имеют место колебания сигнала. 2) Транзисторные инверторы напряжения с внешним управлением Мостовая схема инвертора напряжения. Применяется на больших мощностях при повышенном уровне напряжения источника питания. Сигналы управления X1…X4 поступают таким образом, что в каждом полупериоде два транзистора включены, а два других выключены. Контрольные вопросыЧто называется стабилизатором напряжения?2. Классификация и виды стабилизаторов.3. Основные параметры стабилизаторов4. За счет чего осуществляется режим стабилизации в параметрических стабилизаторах?5. Чем отличаются статическое и динамическое сопротивления стабилизаторов?6. Достоинства и недостатки параметрических стабилизаторов.7. Начертить схему параметрического стабилизатора со стабилитроном.8. Элементы схемы параметрического стабилизатора со стабилитроном.9. В какой области работает стабилитрон в параметрических стабилизаторах?10. Что представляет собой компенсационный стабилизатор непрерывного действия? Контрольные вопросы11. Назвать элементы схемы стабилизатора.12. Чем определяется качество стабилизации компенсационного стабилизатора?13. Основной элемент импульсных стабилизаторов14. Каким образом осуществляется управления импульсным стабилизатором схемой управления СУ?15. Достоинства импульсных СН.16. Недостатки импульсных СН.17. Как осуществляется широтно-импульсное модулирование?18. Элементы схемы импульсного СН.19. Что называется конвертором?20. Узлы конвертора.21. Типы конверторов.22. Принцип инвертирования напряжения.23. За счет чего происходит переключение ключей в инверторе с самовозбуждением?24. Недостатки транзисторного инвертора с самовозбуждением. Контрольные вопросы25. В каких случаях применяется мостовая схема инвертора с внешним управлением?26. Какое устройство называется усилителем?27. Что включает в себя усилитель?28. Классификация усилителей по виду и типу сигналов.29. Классификация усилителей по диапазону частот и виду нагрузки.30. Основные характеристики усилителей.31. Какая характеристика изображена на рисунке? 32. Основные параметры усилителей.
Приложенные файлы
