Функциональная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения
Импульсный стабилизатор напряжения включает в себя РЭ (VT1), сглаживающий фильтр (LC), схему управления.
Силовой контур импульсного стабилизатора имеет три состояния. При подаче управляющего импульса (UШИМ) на силовой транзисторный ключVT1 происходит передача напряжения источника питанияU1 через открытый транзистор в нагрузку. Накапливается реактивная энергия в дросселе сглаживающего фильтраL. При размыкании ключа (на интервале паузы широтно- модулированного (ШИМ) сигнала) энергия дросселя передается через обратный диодVDв нагрузку. Если на интервале паузы ток дросселя спадает до нуля, то возникает режим прерывистого тока дросселя, при котором конденсатор разряжается в нагрузку. Схема управления включает в себя: делитель напряжения (R5,R6) с коэффициентом деленияK1 =R6/(R5+R6); усилитель сигнала рассогласования с коэффициентом передачиK2 (U=UОС–UЭТ); компаратор напряженияK3, который формирует ШИМ - сигнал. Он равен “1”, если уровень пилообразного напряжения больше уровня напряженияUОС. При возрастании входного напряженияU1уменьшается площадь между уровнем напряжения “пилы” иUОС, что приводит к уменьшению по длительности ШИМ- сигнала. Среднее значение напряжения на выходе при этом уменьшается, т.е.U2восстанавливается.
Коэффициент стабилизации компенсационного стабилизатора напряжения
Компенсационный
стабилизатор – это система
автоматического регулирования с
ООС. Дестабилизирующими факторами для
выходного напряжения являются изменение
тока нагрузки, температурный режим
нелинейных элементов и изменение
напряжения на входе. На выходе схемы
сравнения получаем сигнал ошибки, как
разность управляющего сигнала и
эталонного напряжения. По сигналу ошибкиUизменяется состояние РЭ, засчет чего
поддерживается постоянство напряжения
на выходеU2. Качество
стабилизации компенсационного
стабилизатора определяется значением
петлевого коэффициента усиления Кпет:
где К1- коэффициент передачи делителя цепи обратной связи;
К2=β1β2βn– коэффициент усиления по току составного транзистора УПТ, если в качестве УПТ используется операционный усилитель, то
Для компенсационных
стабилизаторов напряжения непрерывного
действия – К3=β1β2βn–
коэффициент усиления по току составного
транзистора РЭ.
Для компенсационного стабилизатора напряжения импульсного действия:
,
гдеUпм– размах
пилообразного напряжения генератора
пилы.
Раздел №7 – Стабилизаторы в цепи переменного тока
Регулирование напряжения импульсным методом в цепи переменного тока
На рисунке
изображена принципиальная схема
тиристорного стабилизатора напряжения
в цепи переменного тока при использовании
пары встречно- параллельных тиристоров
в первичной цепи трансформатора.
При высоких мощностях устройства используют диоды рекуперации совместно с встречно-параллельными тиристорами, включенные в противоположном направлении. При этом возможно использование одной системы управления для отрицательной и положительной полуволны входного напряжения. Без диодов рекуперации обязательно должны быть две разделенные системы управления для надежной работы схемы. Диоды обеспечивают непрерывное протекание тока в моменты перекоммутации и защищают ключи от обратного напряжения.
Временные
зависимости для напряжений в схеме
импульсного стабилизатора имеют вид:
Система управления формирует повторный импульс с небольшим интервалом для гарантированного включения тиристоров. При сравнении напряжения обратной связи (Uос), снимаемого с нижнего плеча делителяR2, с пилообразным напряжением изменяется фаза подачи управляющего импульса в соответствии с полярностью напряжения сети (1 для положительной полуволны напряжения,2 - для отрицательной). Частота пилообразного напряжения должна совпадать с частотой питающей сети для обеспечения синхронизации работы схемы. Закрывание тиристоров обеспечивается подачей обратного напряжения на анод за счет смены полярности напряжения сети. Усилитель мощности (УМ) обеспечивает гальваническую развязку цепи и гарантирует надежное открывание тиристора за счет достаточной мощности управляющего сигнала.