Выпрямитель со стабилизатором постоянного напряжения

Для уменьшения пульсации напряжения в нагрузке необходимо увеличивать величину емкости C₁. Однако, емкостной фильтр позволяет лишь уменьшить пульсацию выпрямленного напряжения, но не уменьшает нестабильности U₁, определяемой долговременной нестабильностью питающей сети.

Р

Рис. 9.2 Принципиальная схема выпрямителя со стабилизатором (а), характерные осциллограммы напряжений на входе (U1) и выходе (U2) стабилизатора (б), и максимальные соотношения между ними (в)

адикальным способом улучшения стабильности напряжения в нагрузке является использование стабилизатора постоянного напряжения (Рис. 9.2,а), включенного после выпрямителя и емкостного фильтра. В этом случае удается значительно снизить нестабильность напряжения (Рис. 9.2, б) в нагрузке (U₂ ).

При выборе конкретной схемы электронного стабилизатора необходимо ориентироваться на его паспортные характеристики:

– U₂ – выходное стабилизированное напряжение,

– U_{1 MIN}  U_{1 MAX} – допустимое входное напряжение и диапазон его изменения (U_{1 MAX MAX} на Рис. 9.2, в),

- – I_{2 MAX}– максимальное допустимое значение выходного тока. Ток, потребляемый нагрузкой, должен быть меньше этого тока!

– (U₁ - U₂) _MIN – минимально допустимое падение напряжения на стабилизаторе,

– I _СОБСТВ – ток, потребляемый стабилизатором на собственные нужды,

– параметры K_НU и K_НI .

Как правило, допускается относительная нестабильность сети переменного напряжения U_сеть/U_сеть+/-20%, но величина нестабильности напряжения на входе стабилизатора (U_1max-max/U_{1номинал}) включает как нестабильность питающей сети, так и пульсацию выпрямленного напряжения (Рис. 9.2, в). Задача проектировщика так выбрать величину U₁ и величину U₁, чтобы обеспечить работу стабилизатора в рабочем диапазоне напряжений и токов и одновременно удовлетворить требование по нестабильности U₂/U₂.

При расчете нестабильности U₂ учитывают (суммируют) две причины: U₂ = U_2-1 + U_2-2 , где нестабильность U_2-1 = f₁ (U₁/U₁), а U_2-2 = f₂ (I_Н). Вклад каждой составляющей выбирают, исходя из конкретной обстановки.

Для оценки U₂, связанной с первой причиной, используют параметр K_НU стабилизатора: – (U₂/U₂ = K_НUU₁/100% ).При этом, нестабильность U₁/U₁, определяемая долговременной нестабильностью сети (например, вечерним понижением напряжения в сети в течении нескольких часов) не может быть исправлена путем увеличения емкости фильтра – C₁. В этом случае правильным решением является выбор стабилизатора с подходящим значением K_НU. Оценку допустимой пульсации U₁, определяемой выпрямителем и емкостным фильтром, определяют, исходя из запаса K_НU по сравнению с минимально необходимым для компенсации долговременной нестабильности.

Для оценки U₂, связанной с второй причиной (I_Н) используют параметр K_НI стабилизатора: – (U₂/U₂ = K_НI (I_Н/I_Н)/100%), который определяется выходным сопротивлением стабилизатора (r_ВЫХ = U₂/I_Н).

Уменьшению U₂ и одновременно улучшению устойчивости стабилизатора способствует включение конденсатора C₂ на его выходе. Величина C₂ рассчитывается, исходя из необходимости достижения заданного U₂ при наличии I_Н, действующего в течении времени T_И , если это не обеспечивает стабилизатор

U₂ = U_C2 = I_НT_И / C₂ . (9.4)

Если стабилизатор обеспечивает необходимое U₂, то величина C₂ определяется в соответствии с рекомендацией справочника на данную микросхему.

Использование стабилизатора приводит (Рис. 9.2, б) к потере части постоянного напряжения (U_Н = U₂ U₁). Это необходимо для обеспечения работы стабилизатора в активной области характеристик. Для интегральных стабилизаторов (U₁ – U₂)_mIn обычно составляет 2  4В.