Стабилизатор напряжения на транзисторе

Схема параметрического стабилизатора

В зависимости от технических характеристик, параметрические стабилизаторы могут быть однокаскадными, многокаскадными и мостовыми. Стабилитрон, находящийся в составе конструкции, напоминает обратно включенный диод. Однако пробой напряжения в обратном направлении, характерный для стабилитрона, является основой его нормального функционирования. Данное свойство широко применяется для различных схем, в которых нужно создать ограничение входного сигнала по напряжению.

Параметрические стабилизаторы относятся к быстродействующим устройствам, они защищают чувствительные участки схем от импульсных помех. Использование этих элементов в современных схемах стало показателем их высокого качества, обеспечивающего стабильную работу оборудования в различных режимах. Основой параметрического стабилизатора является схема включения стабилитрона, использующаяся также и в других типах стабилизаторов в качестве источника опорного напряжения.

Стандартная схема состоит из делителя напряжения, который, в свою очередь включает в себя балластный резистор R1 и стабилитрон VD. Параллельно стабилитрону включается сопротивление нагрузки RH. Данная конструкция стабилизирует выходное напряжение при изменяющемся напряжении питания Uп и токе нагрузки Iн.

Работа схемы происходит в следующем порядке. Напряжение, увеличивающееся на входе стабилизатора, вызывает увеличение тока, проходящего через резистор R1 и стабилитрон VD. Напряжение стабилитрона остается неизменным за счет его вольтамперной характеристики. Соответственно, не изменяется и напряжение на сопротивлении нагрузки. В результате, все измененное напряжение будет поступать на резистор R1. Принцип работы схемы дает возможность для расчетов всех необходимых параметров.

Особенности использования

Импульсные стабилизаторы могут использоваться как драйверы для светодиодов и led-ламп. Кроме того, их применяют в различных устройствах, таких как:

• блоки питания ЖК телеприёмников;
• оборудование навигации;
• источники питания для компьютеров и устройств цифровых систем.

Импульсные стабилизаторы используют для зарядных устройств и преобразования переменного тока в постоянное электричество.

Фильтрация импульсных помех

Сильные помехи, издаваемые импульсным стабилизатором напряжения (ИСН) в моменты коммутации ключа (броски тока и напряжения), необходимо подавлять. Для этого требуется применять фильтры и размещать их на входе и выходе.

Входное сопротивление

У ИСН, работающих под нагрузкой, при увеличении Uвх уменьшается ток на входе (Iвх). Это значит его входное сопротивление отрицательно дифференциальное. При подключении ИСН к источникам, у которых внутреннее сопротивление велико, возможна нестабильная работа.

Использование в сетях переменного тока

Для подключения к источнику переменного тока перед ИСН устанавливают выпрямитель и фильтр. Эта зона, где возникает опасность поражения человека током. Элементы, входящие в эту зону, должны быть закрыты от прикосновения или отмечены маркером (графическое и цветовое предупреждение).

Исследование параметрического стабилизатора постоянного напряжения. Приобретение навыков выбора элементов параметрического стабилизатора постоянного напряжения

Министерство образования Республики Беларусь

Гомельский государственный технический университет

им. П.О.Сухого

по  расчётно-лабораторной работе № 6.3

«Исследование параметрического стабилизатора постоянного напряжения»

,                                                                                                                                      

Принял преподаватель

Гомель 2004

Цель работы: 1. Приобретение навыков выбора элементов параметрического стабилизатора постоянного напряжения.

2.  Исследование свойств стабилизатора в зависимости от изменения величины входного напряжения или сопротивления нагрузки.

Программа работы

1.  Снять ВАХ стабилитрона.

2.  Рассчитать и выбрать балластное сопротивление Rб.

3.  Собрать схему параметрического стабилизатора на стенде и снять зависимости:

а) U2 = f(U1) при RH = const, б) U2 = f(RH) при U1 = U1Н= const.

4.  Рассчитать коэффициенты стабилизации по входному напряжению (KU) и по сопротивлению нагрузки (KR).

Порядок и методика проведения исследований

В работе используются:

— регулируемый стабилизируемый источник постоянного напряжения ИР;

— блок переменного сопротивления БПС;

— кремниевый стабилитрон (элемент 24);

— линейные резисторы (элементы 01…06).

Измерение напряжений и токов производится измерительными приборами, установленными на стенде.

1.  Снятие ВАХ стабилитрона производится по схеме рис. 3.1 а.

https://www.youtube.com/watch?v=g1yGx1wX-wU

К источнику ИР, напряжение которого равно нулю, подключены БПС (сопротивление максимально и равно 999 Ом) и кремниевый стабилитрон Д.

Далее, увеличивая напряжение БПС до тех пор, пока ток стабилитрона не достигнет значения Iст ≈ (0,6…0,7)∙Iст. max, где  Iст. max– максимально допустимый обратный ток стабилитрона (см. табл. 3.1). При этом производим 6…8 измерений тока и напряжения на стабилитроне как в прямом, так и в обратном его включении.

 Таблица 3.1

№ п/п	Тип	Uст, В	Iст.min	Iст.max
мА
19	КС156А	5,6	3	55

Данные измерений заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

№ п/п	Прямое включение	Обратное включение
Uпр, В	Iпр, мА	Uобр, В	Iобр, мА
12345678910	0,70,650,60,510,4	3,750,360,2350,0450,005	1344,555,25,45,455,65,7	00,0250,260,843,356,2516,62056,5123

По данным табл. 3.2 чертим на миллиметровке ВАХ стабилитрона.

2.  Используя обратную ветвь ВАХ, рассчитайте величину балластного сопротивления Rб. При расчете необходимо выполнить условие, согласно которому при максимальном напряжении источника ИР и любой нагрузке стабилизатора его ток не должен превышать значения Iст ≈ (0,6…0,7)∙Iст. max. Затем из элементов 01…06 выбираем резистор (или комбинацию резисторов), сопротивление которого (которых) близко к расчетному значению Rб.

Iст = 0,6∙Iст. max = 0,6∙0,055 = 0,033 (А); 

Примем максимальное напряжение источника ИР: U1 = 20 B;

По графику определяем ток к.з. (когда U2 = 0): I=0,045 (А);

По закону Ома определяем балластное сопротивление:

Выбираем комбинацию резисторов: R02 + R03 = 153 +286 = 439 (Ом), сопротивление которой близко к расчётному значению Rб.

3.  Собираем параметрический стабилизатор постоянного напряжения по схеме рис. 3.1 б. В качестве Rб используем выбранный по п. 2 резистор (резисторы), а в качестве сопротивления нагрузки RH — блок БПС.

4.  При экспериментальном снятии зависимости U 2 = f (U1) сопротивление RH задаём в диапазоне 200…500 Ом и поддерживаем в процессе эксперимента неизменным. Напряжение U1 изменяем в диапазоне от 0 до максимального значения, измеряя при этом 8…10 значений U1 и U2. Результаты измерений занесите в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Напряжение	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	RН=300Ом
U1, В		2	4	6	8	10	12	14	16	20
U2, В

5. Устанавливаем величину U1 = Ulном (где Ulном соответствует напряжению стабилизации стабилитрона при некоторой выбранной величине Rн.ном), задаём 8…10 значений значения RH в диапазоне от 0 до 2∙Rн.ном и измеряем соответствующие им значения U2. Результаты измерений заносим в табл. 3.4.

Таблица 3.4

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	U1=U1ном== 6 В
RH, Ом		50	100	150	200	250	300	400	500	600
U2, В

6. Используя данные таблиц 3.3 и 3.4, строим в разных осях зависимости U2 = f(U1)│Rн=constи U2 = f(RН)│U1=const. Определяем коэффициенты стабилизации стабилизатора KU и KR.

Вывод:  Результатом выполнения данной расчётно-графической работы стало приобретение навыков выбора элементов параметрического стабилизатора постоянного напряжения. В данной работе мы исследовали свойства стабилизатора в зависимости от изменения величины входного напряжения или сопротивления нагрузки; а также определили значения коэффициентов стабилизации стабилизатора KU и KR.

Стабилизатор напряжения с применением транзистора

Если нужно обеспечить более-менее значительный ток нагрузки и снизить его влияние на стабильность нужно усилить выходной ток стабилизатора при помощи транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя (рис.2).

Рис. 2. Схема параметрического стабилизатора напряжения на одном транзисторе.

Максимальный ток нагрузки данного стабилизатора определяется по формуле:

Ін = (Іст — Іст.мин)*h21э.

где Іст. — средний ток стабилизации используемого стабилитрона, h21э — коэффициент передачи тока базы транзистора VT1.

Например, если использовать стабилитрон КС212Ж (средний ток стабилизации = (0,013-0,0001)/2 = 0,00645А), транзистор КТ815А с h21 э — 40) мы сможем получить от стабилизатора по схеме на рис.2 ток не более: (0,006645-0,0001)40 = 0,254 А.

К тому же, при расчетах выходного напряжения нужно учитывать, что оно будет на 0,65V ниже напряжения стабилизации стабилитрона, потому что на кремниевом транзисторе падает около 0,6-0,7V (примерно берут 0,65V).

Возьмем такие исходные данные:

• Входное напряжение Uвх = 15V,
• выходное напряжение Uвых = 12V,
• максимальный ток через нагрузку Ін = 0,5А.

Возникает вопрос, что выбрать — стабилитрон с большим средним током или транзистор с большим h21э?

Если у нас есть транзистор КТ815А с h21э = 40, то, следуя формуле Ін = (Іст -Іст.мин)h21э, нам потребуется стабилитрон с разницей среднего тока и минимального 0,0125А. По напряжению он должен быть на 0,65V больше выходного напряжения, то есть 12,65V. Попробуем подобрать по справочнику.

Вот, например, стабилитрон КС512А, напряжение стабилизации у него 12V, минимальный ток 1 мА, максимальный ток 67 мА. То есть средний ток 0,033А. В общем подходит, но выходное напряжение будет не 12V, а 11,35V.

Нам же нужно 12V. Остается либо искать стабилитрон на 12,65V, либо компенсировать недостаток напряжения кремниевым диодом, включив его последовательно стабилитрону как показано на рисунке 3.

Рис.3. Принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения, дополненного диодом.

Теперь вычисляем сопротивление R1:

R = (15 -12) / 0,0125А = 160 Ом.

Несколько слов о выборе транзистора по мощности и максимальному току коллекто-ра. Максимальный ток коллектора Ік.макс. должен быть не менее максимального тока нагрузки. То есть в нашем случае, не менее 0,5А.

А мощность должна не превышать максимально допустимую. Рассчитать мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе можно по следующей формуле:

Р=(Uвх — Uвых) * Івых.

В нашем случае, Р= (15-12)*0,5=1,5W.

Таким образом, Ік.макс. транзистора должен быть не менее 0,5А, а Рмакс. не менее 1,5W. Выбранный транзистор КТ815А подходит с большим запасом (Ік.макс.=1,5А, Рмакс.=10W).

Особенности

Гипсовая смесь представляет собой сухой состав для разведения водой. Главнейшим компонентом смеси выступает гидрат сульфата кальция, известного как строительный гипс. Его получают в процессе обжига гипсового камня и его последующего измельчения до состояния мелкой крошки (аналогичным образом – путем дробления мрамора, получают состав для изготовления искусственного камня).

Отсутствие усадки гарантирует получение ровной качественной поверхности без трещин, а высокие показатели адгезии позволяют отказаться от применения армирующей сетки. Она может потребоваться лишь в недавно построенных зданиях, конструкция которых дает усадку. При этом толщина слоя гипсовой штукатурки может быть достаточно внушительной – до 5 см.

Но даже при такой толщине слоя вес покрытия небольшой, поэтому оно не дает чрезмерной нагрузки на несущие конструкции, а потому не требует укрепления основания.

Отделанные гипсом стены лучше, чем бетонные, сохраняют тепло и задерживают звуки.

Наконец, обрабатываемая поверхность получается эстетически привлекательной, ровной, без зернистых вкраплений.

Некоторые говорят о более высокой стоимости продукта на основе гипса по сравнению с бетонно-цементными аналогами. Однако это нельзя считать минусом, поскольку на 1 кв. м расходуется до 10 кг гипсовой смеси и до 16 кг – цементно-песчаной. Иначе говоря, более высокая цена нивелируется меньшим удельным весом смеси и, соответственно, более экономичным расходом.

Ощутимым недостатком в некоторых случаях можно считать более оперативное схватывание гипса. Этот факт необходимо учитывать при работе – сразу разглаживать нанесенную штукатурку, не разводить ее в слишком больших объемах.

Схемы включения стабилитрона

Основная схема включения стабилитрона – последовательно с резистором, который задает ток через полупроводниковый прибор и берет на себя излишек напряжения. Два элемента составляют обычный делитель. При изменении входного напряжения падение на стабилитроне остается постоянным, а на резисторе изменяется.

Такая схема может использоваться самостоятельно и называется параметрическим стабилизатором. Он поддерживает напряжение на нагрузке постоянным, несмотря на колебания входного напряжения или потребляемого тока (в определенных пределах). Подобный блок ещё используют в качестве вспомогательной схемы там, где нужен источник образцового напряжения.

Подобное включение также применяется в качестве защиты чувствительного оборудования (датчиков и т.п.) от нештатного появления высокого напряжения в линии питания или измерения (постоянного или случайных импульсов). Все, что выше напряжения стабилизации полупроводникового прибора, «срезается». Такая схема называется «барьером Зенера».

Раньше свойство стабилитрона «срезать» верхушки напряжения широко использовалось в схемах формирователей импульсов. В цепях переменного тока применялись двуханодные приборы.

Но с развитием транзисторной техники и появлением интегральных микросхем такой принцип стал использоваться редко.

Если под рукой отсутствует стабилитрон на нужное напряжение, его можно составить из двух. Общее напряжение стабилизации будет равно сумме двух напряжений.

Хотя в технической документации времен СССР разрешается параллельное включение зенеров в параллель, но с оговоркой, что приборы должны быть однотипные и суммарная фактическая мощность рассеяния в процессе эксплуатации не должна превышать допустимую для единичного стабилитрона. То есть, увеличения рабочего тока при таком условии не добиться.

Для повышения допустимого тока нагрузки используется другая схема. Параметрический стабилизатор дополняется транзистором, и получается эмиттерный повторитель с нагрузкой в цепи эмиттера и стабильным напряжением на базе транзистора.

В этом случае выходное напряжение стабилизатора будет меньше Uстабилизации на величину падения напряжения на эмиттерном переходе – для кремниевого транзистора около 0,6 В. Чтобы скомпенсировать это уменьшение, можно включить последовательно со стабилитроном диод в прямом направлении.

Таким способом (включением одного или нескольких диодов) можно подкорректировать выходное напряжение стабилизатора в большую сторону в небольших пределах. Если надо радикально повысить Uвых, лучше включить последовательно ещё одни стабилитрон.

Сфера применения стабилитрона в электронных схемах обширна. При осознанном подходе к выбору этот полупроводниковый прибор поможет решить множество задач, поставленных перед разработчиком.

Что такое полупроводниковый диод, виды диодов и график вольт-амперной характеристики

Что такое тиристор, как он работает, виды тиристоров и описание основных характеристик

Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения

Описание, технические характеристики и аналоги выпрямительных диодов серии 1N4001-1N4007

Как работает микросхема TL431, схемы включения, описание характеристик и проверка на работоспособность

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

• Конденсатор.
• Катушка с ненасыщенным сердечником.
• Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

• Преобразователь напряжения.
• Микроконтроллер.
• Емкость.
• Выпрямитель с регулятором мощности.
• Фильтры входа.

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

1. Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
2. Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.

Корректирующие

• Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
• Электромеханический и электродинамический.
• Релейный.

Конструкция стабилизатора напряжения …

Watch this video on YouTube

Параметрический стабилизатор – основные параметры

В маломощных схемах на нагрузку до 20 миллиампер применяется устройство с малым коэффициентом действия, и называется параметрическим стабилизатором. В устройстве таких приборов имеются транзисторы, стабилитроны и стабисторы.

Они применяются в основном в компенсационных устройствах стабилизации в качестве опорных источников питания. Параметрические стабилизаторы в зависимости от технических данных могут быть 1-каскадными, мостовыми и многокаскадными.

Стабилитрон в устройстве прибора подобен подключенному диоду. Но обратный пробой напряжения больше подходит для стабилитрона и является базой его нормальной работы. Эта характеристика нашла популярность для разных схем, где необходимо создавать ограничение сигнала входа по напряжению.

Такие стабилизаторы являются быстродействующими приборами, и защищают участки с повышенной чувствительностью от импульсных помех. Применение таких элементов в новых схемах является показателем их повышенного качества, которое обеспечивает постоянное функционирование в разных режимах.

Схема стабилизатора

Базой этого прибора является схема подключения стабилитрона, применяющаяся и в других видах приборов вместо источника питания.

Схема включает в себя делитель напряжения из балластного сопротивления и стабилитрона, к которому параллельно подключена нагрузка. Устройство выравнивает напряжение на выходе при переменном питании и нагрузочном токе.

Действие схемы происходит следующим образом. Напряжение, повышающееся на входе прибора, вызывает повышение тока, который проходит через сопротивление R1 и стабилитрон VD.

На стабилитроне напряжение остается постоянным из-за его вольтамперной характеристики. Поэтому не меняется и напряжение на нагрузке. В итоге все преобразованное напряжение будет приходить на сопротивление R1.

Такой принцип действия схемы позволяет сделать расчет всех параметров.

Принцип действия стабилитрона

Если стабилитрон сравнивать с диодом, то при подключении диода в прямом направлении по нему может проходить обратный ток, который имеет незначительную величину в несколько микроампер.

При повышении обратного напряжения до некоторой величины возникнет пробой электрический, а если ток очень велик, то произойдет и тепловой пробой, поэтому диод выйдет из строя.

Конечно, диод может работать при электрическом пробое при снижении тока, проходящего через диод.

Стабилитрон спроектирован так, что его характеристика на участке пробоя имеет повышенную линейность, а разность потенциалов пробоя достаточно стабильна. Стабилизация напряжения с помощью стабилитрона выполняется при его функционировании на обратной ветви свойства тока и напряжения, а на прямой ветке графика стабилитрон работает как обычный диод. На схеме стабилитрон обозначается:

Параметры стабилитрона

Его главные параметры можно увидеть по характеристике напряжения и тока.

• Напряжение стабилизации является напряжением на стабилитроне при прохождении тока стабилизации. Сегодня производятся стабилитроны с таким параметром, равным 0,7-200 вольт.
• Наибольший допустимый ток стабилизации. Он ограничен величиной наибольшей допустимой мощности рассеивания, которая зависит от температуры внешней среды.
• Наименьший ток стабилизации, рассчитывается наименьшей величиной тока, протекающего через стабилитрон, при этом сохраняется действие стабилизатора.
• Дифференциальное сопротивление – это величина, равная отношению приращения напряжения к малому приращению тока.

Стабилитрон, подключенный в схеме как простой диод в прямом направлении, характеризуется величинами постоянного напряжения и наибольшим допустимым прямым током.

Дополнительные функции и опции

Рассматривая вопрос, выбора стабилизатора напряжения для квартиры или дома, нельзя упустить из виду и ряд дополнительных функций, которые упрощают эксплуатацию, делают ее более безопасной и расширяют функционал установки. Часто из двух стабилизаторов одинаковой фазности, мощности и диапазона регулировок, стоит выбрать тот, у которого предусмотрено больше функций, пусть и стоит он несколько дороже.

Вольтметр и амперметр

Бытовые стабилизаторы оснащаются измерительными приборами — вольтметрами обязательно, амперметрами — в виде опции. Приборы показывают выходное напряжение после стабилизации и силу тока по каждой фазе. Если понадобится узнать напряжение в питающей сети, то в некоторых стабилизаторах предусмотрена и такая возможность — достаточно нажать специальную кнопку и вольтметр переключается на измерение параметров входной сети. Большинство бытовых стабилизаторов комплектуются аналоговыми (стрелочными) вольтметрами и амперметрами достаточно высокой точности.

Но в последнее время много производителей стабилизаторов перешли на цифровые приборы — это значительно улучшает дизайн и, естественно, позволяет увеличить стоимость установки. Хотя на точность измерения большого влияния не оказывает — при контроле за работой бытового стабилизатора десятые и сотые доли единиц измерения особой роли не играют.

Многие стабилизаторы оснащены светодиодной сигнализацией, которая может извещать о нормальной работе устройства, выходе из режима, критических перегрузках и прочих состояниях как сети, так и самого прибора. Каждый из производителей использует то количество светодиодов и их цвета, которое кажется ему наиболее удобным. Перед началом эксплуатации стабилизатора необходимо ознакомиться со значением каждой лампочки и режимом ее работы — свечение, мигание, периодичность вспышек.

Работают стабилизаторы в автоматическом режиме и возможности ручной регулировки не предусмотрено. Но контрольные приборы выполняют достаточно важную функцию — всегда можно определить диапазон отклонения напряжения и силы тока по каждой из фаз и отключить потребитель, который не может работать в данных условиях. Также можно визуально контролировать общую мощность тока в домашней сети, воспользовавшись данными контрольных приборов и формулой P=UI.

Возможность переключения задержки появления напряжения на выходе

Еще одной удобной опцией является кнопка задержки выходного напряжения. Это необходимо, чтобы все схемы стабилизатора после запуска вышли на рабочий режим и подавали в сеть ток требуемых характеристик. Обычно для этого стабилизатору бытового уровня требуется 5 – 7 секунд. Но при высоком уровне потребления мощности в домашней сети, этого времени может быть недостаточно, кнопка позволяет продлить его до нескольких минут и исключить возможные ложные запуски.

Режим «Байпас»

Очень удобно, если в нем предусмотрена функция «байпас», то есть условия для прямого прохождения тока, минуя все схемы регулировки и трансформаторное оборудование. Это очень удобно, когда напряжение питающего  тока намного ниже, чем допустимый диапазон работы или нужно подключить устройство, превышающее по мощности критический уровень стабилизатора. В таком случае переключатель позволяет электротоку идти прямо к потребителю, а стабилизатор находится в режиме ожидания.

Вентилятор принудительного охлаждения

Приблизительно до мощности 10 кВА стабилизаторы охлаждаются конвекционными потокам, циркулирующими свободно сквозь вентиляционные отверстия корпуса. Установки большей мощности комплектуются вентиляторами принудительного действия.

40) Компенсационные стабилизаторы напряжения: схемы, принцип действия.

Компенсационный
стабилизатор напряжения
является устройством, в котором
автоматически происходит регулирование
выходной величины, то есть он поддерживает
напряжение на нагрузке в заданных
пределах при изменении входного
напряжения и выходного тока. По сравнению
с параметрическими компенсационные
стабилизаторы отличаются большими
выходными токами, меньшими выходными
сопротивлениями, большими коэффициентами
стабилизации.

Компенсационные
стабилизаторы бывают двух типов:
параллельными и последовательными.

Компенсационный
стабилизатор напряжения последовательного
типа:

Компенсационный
стабилизатор напряжения параллельного
типа:

Р
– регулирующий элемент; И
– источник опорного напряжения; ЭС
– элемент сравнения; У
– усилитель постоянного тока.

Компенсационные
стабилизаторы последовательного типа

В
стабилизаторах последовательного типа
регулирующий элемент включён
последовательно с источником входного
напряжения Uо и нагрузкой Rн. Если по
некоторым причинам напряжение на выходе
U1 отклонилось от своего номинального
значения, то разность опорного и выходного
напряжений изменяется. Это напряжение
усиливается и воздействует на регулирующий
элемент. При этом сопротивление
регулирующего элемента автоматически
меняется и напряжение Uо распределится
между Р и Rн таким образом, чтобы
компенсировать произошедшие изменения
напряжения на нагрузке.Регулирующий
элемент в компенсационных стабилизаторах
напряжения выполняется, как правило,
на транзисторах.

В
этой схеме транзистор VT1 выполняет
функции регулирующего элемента,
транзистор VT2 является одновременно
сравнивающим и усилительным элементом,
а стабилитрон VD1 используется в качестве
источника опорного напряжения. Напряжение
между базой и эмиттером транзистора
VT2 равно разности напряжений Uоп и Uрег.
Если по какой-либо причине напряжение
на нагрузке возрастает, то увеличивается
напряжение Uрег, которое приложено в
прямом направлении к эмиттерному
переходу транзистора VT2. Вследствие
этого возрастут эмиттерный и коллекторный
токи данного транзистора. Проходя по
сопротивлению R1, коллекторный ток
транзистора VT2 создаст на нем падение
напряжения, которое по своей полярности
является обратным для эмиттерного
перехода транзистора VT1. Эмиттерный и
коллекторные токи этого транзистора
уменьшатся, что приведёт к восстановлению
номинального напряжения на нагрузке.
Точно так же можно проследить изменения
токов при уменьшении напряжения на
нагрузке.

Ступенчатую
регулировку выходного напряжения можно
осуществить, используя опорное напряжение,
снимаемое с цепочки последовательно
включённых стабилитронов. Плавная
регулировка обычно производится с
помощью делителя напряжения R3, R4, R5,
включённого в выходную цепь стабилизатора.

Компенсационные
стабилизаторы параллельного типа

В
схеме параллельного стабилизатора при
отклонении напряжения на выходе от
номинального выделяется сигнал
рассогласования, равный разности
опорного и выходного напряжений. Далее
он усиливается и воздействуя на
регулирующий элемент, включённый
параллельно нагрузке. Ток регулирующего
элемента Iр изменяется, на сопротивлении
резистора R1 изменяется падение напряжения,
а на напряжение на выходе U1 = Uо – IвхR1 =
const остаётся стабильным.

Стабилизаторы
параллельного типа имеют невысокий КПД
и применяются сравнительно редко, в
случае стабилизации повышенных напряжений
и токов, а также при переменных нагрузках
в отличие от стабилизаторов последовательного
типа. Их недостатком является то, что
при возможном резком увеличении тока
нагрузки (например, при коротком замыкании
на выходе) к регулирующему элементу
будет прикладываться повышенное
напряжение, величина которого может
превысить допустимое значение.

Модели для дома и дачи

В большинстве случаев мощности в 5 кВт хватит для подключения всех имеющихся на даче электроприборов. Любой хозяин может себе позволить приобрести одну из популярных релейных или электромеханических моделей:

• RUCELF SRFII-6000-L, отличается широким диапазоном рабочего напряжения и долговечностью;
• Ресанта ACH-5000/1-Ц напольного размещения является наиболее предпочитаемой бюджетной моделью;
• RUCELF SDWII-6000-L – прибор настенного исполнения. Отличается бесшумной работой и высокой точностью.

Однако релейная и электромеханическая техника сегодня уступает свои позиции, и в какой-то степени даже считается безнадёжно устаревшей. Электронные модели со ступенчатым регулированием постепенно занимают достойные места среди бытовых стабилизаторов. В этих аппаратах переключение витков регулируется за счет электроники, что обеспечивает:

1. увеличение скорости обработки возмущений;
2. снижение погрешности;
3. уменьшение шумности.

Такие приборы отлично подходят для применения в домах. Ярким примером тому является высокоточная модель LIDER на 10 тыс. кВт. Главным плюсом аппарата является ремонтопригодность: любую запчасть можно заказать прямо с завода!