- СТАБИЛИЗАЦИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
- СТАБИЛИЗАЦИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
-
- поддержание заданного значениянапряжения (или тока) при изменении сопротивления нагрузки, напряженияпитания и т. п. Для С. т. и н. обычно применяются электронные устройства. <Напряжение (ток) нагрузки слабо зависит от её импеданса, если внутр. <сопротивление источника напряжения (тока), подключённого к нагрузке, намногоменьше (больше) сопротивления этой нагрузки (рис. 1). Для этой цели в простейшихстабилизаторах напряжения (СН) служит эмиттерный повторитель напряжения, <а в стабилизаторах тока (СТ) нагрузка включается в цепь коллектора транзисторабиполярного или в цепь стока полевого транзистора. В более сложныхстабилизаторах используется отрицат. обратная связь. Напряжениена нагрузке (или напряжение, пропорциональное току в нагрузке) сравниваетсяс заведомо стабильным, т. н. опорным, напряжением, и усиленный сигнал рассогласованияподаётся на элемент, непрерывно регулирующий напряжение (ток) нагрузкитаким образом, чтобы уменьшить сигнал рассогласования до нуля (рис. 2).Точность, с к-рой поддерживается стабильность напряжения (тока), определяетсяглубиной обратной связи, стабильностью опорного напряжения и точностьюсравнивающего устройства. Регулирующий элемент (обычно биполярный транзистор)включается параллельно (СН и СТ параллельного типа) или последовательно(СН и СТ последоват. типа) с нагрузкой. В качестве сравнивающего устройстваи усилителя сигнала рассогласования обычно служат операционные усилители. В устройствах стабилизации пост. напряжений и токов опорное напряжениеобычно создаётся полупроводниковым или газоразрядным стабилитроном - прибором, <напряжение на к-ром слабо зависит от протекающего по нему тока. Параллельноесоединение стабилитрона и нагрузки широко используется в простейших маломощныхстабилизаторах напряжения (т. н. параметрический СН).
Рис. 1. RH - сопротивление нагрузки, Ri, Е- внутреннее сопротивление и напряжение источника питания; UH,IH - напряжение и ток нагрузки.
Рис. 2. Блок-схемы стабилизаторов напряжения и тока- a - последовательныйтип; б - параллельный; РЭ - регулирующий элемент, У - сравнивающее устройствои усилитель сигнала рассогласования, ИП - источник питания.
СН и СТ с непрерывным управлением регулирующим элементом обладают сравнительнонизким кпд из-за пост. рассеяния мощности на регулирующем элементе. Дляувеличения кпд применяются импульсные, или ключевые, СН и СТ (рис. 3).Регулирующий элемент, включённый последовательно с нагрузкой, работаеткак электронный ключ и быстро переключается между двумя состояниями: разомкнутым(сопротивление ключа очень большое, ток ключа равен нулю) и замкнутым (сопротивлениеключа близко к нулю, напряжение на ключе - малое). В таком режиме работырегулирующий элемент рассеивает энергию преим. в моменты переключения. <Выходное напряжение ключа имеет форму прямоуг. импульсов с амплитудой, <равной напряжению источника питания Е. Это напряжение сглаживаетсяс помощью фильтра низких частот, состоящего из последовательно включённойкатушки индуктивности L и конденсатора ёмкости С, подключённогопараллельно нагрузке. пост. напряжение, к-рое получается на выходе фильтра, <зависит от соотношения между временем замкнутого и временем разомкнутогосостояний. Отношение времён изменяется в соответствии с сигналом рассогласованиямежду напряжением (током) нагрузки и опорным напряжением. Тем самым стабилизируетсянапряжение (ток) нагрузки. С помощью диода D во время разомкнутогосостояния ключа в нагрузку передаётся энергия, запасённая в катушке индуктивности. <Кпд импульсных СН и СТ достигает 80% и более. При стабилизации высокихнапряжений СН обычно совмещают с преобразователем напряжения.
Рис. 3. Блок-схема импульсного стабилизатора напряжения. П - преобразовательсигнала рассогласования в импульсное напряжение управления РЭ.
Лит.:X о р о в и ц П., X и л л У., Искусство схемотехни-ки, <пер. с англ., 3 изд., т. 1, М., 1986; Титце У., Шенк К Полупроводниковаясхемотехника, пер. с нем., М., 1982; Источники электропитания радиоэлектроннойаппаратуры. Справочник, под ред. Г. С. Найвельта, М., 1985. А. В. Степанов.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.
