Реферат: Стабилизаторы напряжения - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Стабилизаторы напряжения

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 637 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра систем телекоммуникаций РЕФЕРАТ На тему: « Стабилизаторы напряжения » МИНСК, 2008 СТ характеризуются следующими параметрами (рис. 1, а): макс и мальное (оно же номинальное) выходное напряжение U 2 m ах , диапазон его рег у лирования и допустимая относительная нестабильность ; максимальный (он же номинальный) ток I Н нагрузки и диап а зон его изменений I Н (обычно принимают I Н min = 0 и I Н = I Н max , иначе СТ может вы й ти из строя при холостом ходе или в моменты включения при индуктивном характере нагру з ки); выходное сопротивление ; коэффициент стабил и зации коэффициент полезного дейс т вия ( U 1 ном , I 1 ном – номинальные входные н а пряжение и ток). Временной (температурный) дрейф характ е ризуют абсолютным либо относ и тельным изменением выходного напряжения за определенное время (в определенном диапазоне темпер а тур). а б Рис. 1. Функциональные схемы c табилизатров напряжения: а – общая; б – параллельного т и па СТ бывают параллельного и последовательного типов. Пара л лельный СТ (рис.1, б) содержит регулирующий 1 и опо р ный 3 элементы, сравнивающий и усилительный элемент 2. В нем при пренебрежении током через внутреннее с о противление R i элемента 1 выполняется усл о вие , откуда [4] ,(1) где I У , I Р , I Н , U 1 , U 2 – приращения (изменения) соответственно токов сравнивающего, регулирующего элементов и н а грузки, входного и выходного напряж е ний. В реальных СТ I У << I Р . С учетом этого при U 1 = U 2 = 0 (неизменное входное и идеальная стабилизация выходного напр я жений) следует I Р = – I Н , т.е. токи нагрузки и регулирующего элементов и з меняются противоположно. Если же I Н = const , то – изменение тока прямо пропорционально приращению напряжения U 1 . Из этого вытекает, что минимальный ток I Р min регул и рующего элемента соответствует максимальному току I Н max нагрузки и мин и мальному входному напряжению U 1 min . Тогда при . Очевидно, I Р ном >> I Р min , е с ли сопротивление R 0 СТ мало. Максимальный ток I Р max , по которому подбирают элемент 1, с о ответствует режиму холостого хода и напр я жению U 1 max : где I 1 min = I Р min + I Н max – минимальный входной ток параллел ь ного СТ. Полагая U 1 = 0, подставляя и , прих о дим к выражению для выходного сопротивления СТ , (2) где – так называемое характеристическое сопротивление, ра в ное выходному сопротивлению активной части СТ (при ); R У – суммарное входное сопротивление элемента 2 с учетом элемента 3; K i – суммарный коэффициент усиления тока элементов 2 и 1. Часто . Т о гда . Подставляя , и , можно получить . (3) В большинстве случаев , поэтому , т.е. для увел и чения коэффициента стабилизации надо уменьшать характеристическое сопр о тивление. Это же необходимо для снижения выходного сопротивления. Требуемое достигают повышением коэффицие н та K i усиления. На практике часто применяют простейший параллельный СТ напряжения, н а зываемый параметрическим (рис. 2, а). Стабилитрон VD совмещает функции опо р ного и регулирующего элементов. Колебания напряжения U 1 или тока I Н приводят к изм е нению тока I д = I ст , но напряжение U 2 = U ст изменяется н е значительно: U ст const . Поэтому U 1 = U R 0 и , где U 1 , U R 0 , I ст – изменения соответственно напряжений U 1 , U R 0 и тока I ст стабилитрона; R 0 – балластное сопр о тивление (рис. 2, в). а б в Рис. 2. Параметрические стабилиз а торы напряжения: а, б – схемы; в – характерист и ки Для рассматриваемого диодного СТ справедливы соотношения (1 – 2) при K i = 0 и , где r д – дифференциальное сопротивление стабилитрона, который по д бирают исходя из значений напряжения U 2 и тока I Н . Очевидно, при K i = 0 = r д , т.е. в диодных СТ характеристическое сопротивление является величиной зада н ной. Соответственно и . Ток I ст min выбирают в пределах 2…3 мА для маломощных и 3…5 мА для мощных стабилитронов. Сопротивление r д , зависящее от тока I ст , принимают равным номинал ь ному (среднему) значению. Исходя из допустимого тока I ст доп оценивают максимальный ток нагру з ки. Диодные СТ просты и надежны, но их недостатками являются невозможность регулировки выходного напряжения и н е высокий коэффициент стабилизации (порядка 15…50), особенно при больших т о ках нагрузки I Н > I ст ном . Возможный способ увеличения параметра K – примен е ние каскадных схем (рис. 2, б). Расчет такого СТ выполняется “справа налево”. Выходное сопротивление определяе т ся стабилитроном VD 2. Диодные СТ применяются в основном в качестве и с точников опорного напряжения в более мощных СТ и для п и тания слаботочных схем, например, цепей смещения. В этом случае удается обеспечить условие I Н max I ст min , при котором стабил ь ность может быть приемлемой. Температурный и временной дрейф параметр и ческого СТ такой же, как у отдельного стабилитрона. В широком интервале температур дрейф напряжения U 2 доходит до 10% и более, т.е. намного прев ы шает нестабильность напряжения U 1 и тока I Н . Анализ показывает, что о д нокаскадный параллельный СТ (содержит однокаскадный регулирующий эл е мент) не имеет преимуществ перед диодным, а двухкаскадный (с двухкаска д ным регулирующим элементом) уступает двухкаскадному последов а тельному СТ. Последовательный СТ (рис.3) напряжения содержит регулирующий 1 и опорный 3 элементы, сравнивающий и усилительный элемент 2. В нем выполняется условие ( R i – внутреннее сопротивление элемента 1), откуда для приращ е ний . (4) Рис. 3. Функциональная схема стабилизатора напряжения последов а тельного типа В реальных СТ I У << I Н . С учетом этого при U 1 = U 2 = 0 следует I Р = I Н , т.е. ток регулирующего элемента повторяет изменение т о ка нагрузки. Если же I Н = const , то – изменение тока элемента 1 противоположно и з менению тока через сопротивление R i , которым принципиально нельзя прене б регать. Из этого следует, что в последовательном СТ максимал ь ный ток I Р max регулирующего элемента соответствует максимальному току I Н max нагрузки и минимальному входному напряжению U 1 min .: (ча с то с запасом принимают ). Последовательный СТ не может раб о тать в режиме холостого хода (в этом случае I Р < 0). Для нормального функци о нирования через элемент 1 должен протекать минимальный (остато ч ный) ток . Ток I Н min обеспечивают подключением на в ы ходе постоянного сопротивления (шунта). Тогда по отношению к внешней н а грузке холостой ход допустим, но под током I Н max надо понимать сумму токов собс т венно нагрузки и шунта I Ш = I Н min . В рабочем режиме напряжение на регул и рующем элементе U Р = U 1 – U 2 . Но в момент включения (с учетом емк о сти на выходе) и при коротком замыкании U Р = U 1 , из-за чего регулирующий элемент выбирают из усл о вия U Р max = U 1 max . Полагая в (3) U 1 = 0, и , имеем , (4) где параметры , R У , K i аналогичны параметрам параллел ь ного СТ, а подставляя сюда же и те же I Р и I У , находим коэффиц и ент стабилизации . (5) В последовательных СТ, как и в параллельных, . Поэтому . Из-за неидеальных свойств регулирующего эл е мента , и коэффициент стабилизации имеет конечное значение. Однокаскадный последовательный СТ и его малосигнальная эквивален т ная схема приведены на рис. 4, а, б. Усилительная часть представлена транзистором VT , опорная – стабилитроном VD , стаб и лизированным напряжением Е 0 и балластным сопротивлением R 0 . По-существу, СТ представляет собой эмиттерный повторитель, потенц и ал базы которого стабилизирован, а напряжение коллекторного пит а ния изменяется в широких пределах. Сравнивая схемы рис. 3 и рис. 4, а, б, устанавливаем: , , , = , где r Э , r Б , , – параметры транз и стора VT в схеме с ОЭ; r д – дифференциальное сопротивление стабилитрона VD . Колич е ственные расчеты показывают, что при средних значениях параметров транз и сторов средней мощности = 5 кОм, r Б = 20 Ом, = 30, I К = 0,25 А и r д = 10 Ом выходное сопротивление и коэффициент стабилизации примерно равны 1 Ом и 125 раз. Величина K приемлема, но R вых сравнительно велико и огран и чивает максимальный ток нагрузки в однокаскадном СТ. В рассматриваемом СТ напряжение Е 0 предполагалось абсолютно пост о янным. На практике диодный СТ питается от того же источника. Обозначив Е 0 = h U 1 ( h < 1) и включив этот источник переменного напряжения последов а тельно с сопротивлением R 0 , можно показать, что коэффициент стабилиз а ции уменьшается в (1+ ) раз. Наиболее часто балластное сопроти в ление R 0 подключают ко входу СТ напрямую, что резко снижает значение K . Действительно, в этом случае изменения выходного и опорного напряжений примерно одинаковы (изменением напряжения база – эмиттер транз и стора VT пренебрегаем). Поэтому коэффициент стабилизации СТ близок к аналоги ч ному опорной части, который по причине небольшого значения R 0 (100…300 Ом) не превышает 10…20. Основной недостаток однокаскадного последовательного СТ – сравн и тельно большое выходное сопротивление. Лучшие свойства имеет двухкаска д ный СТ (рис. 4, в), в котором транзистор VT 1 является регулирующим эл е ментом, а транзистор VT2 – сравнивающим и усилительным. В этом случае , , и = , где I К1 , 1 – ток коллектора транзистора VT 1 и коэфф и циент передачи его тока в схеме с ОЭ; R вх2 , r Б2 , r Э2 , 2 – входное сопротивл е ние и параметры транзистора VT 2; r д – дифференциальное сопротивление стабил и трона VD . Например, при I К2 = 10 мА, r Б2 = 50 Ом, 1 = 2 = 30 и r д =10 Ом им е ем R вых 0,15 Ом. Выигрыш по сравнению с однокаскадной схемой значител ь ный. Соответственно возрастает и коэффициент стабилиз а ции: K 1000. а б в г д е Рис. 4. Схемы последовательных стабилизаторов на дискретных эл е ментах Обычно минимальный ток стабилитрона VD превышает ток I Б2 транзист о ра VT 2. Поэтому вводят дополнительное смещение с помощью сопротивления R д от ИП напряжением – Е д (показано пункт и ром): ( I д ( I R д ) – ток стабилитрона (через сопротивление R д )). Для исключения токопр о водящей цепи стабилитрон VD включают в цепь эмиттера транзистора VT 2, а базу п о следнего соединяют с выходом СТ (см. рис. 4, в). В такой схеме транзистор VT 2 р а ботает при низком напряжении коллектор – база U КБ2 = U БЭ1 << U 2 , что является дополнительным преимуществом. Недостаток – п о вышенное входное сопротивление . Из-за этого возрастает выхо д ное сопротивление , что снижает коэффициент стабилизации, по сравнению с базовым включением, в три с ли ш ним раза. Типовые значения параметров двухкаскадных последовательных СТ с о ставляют R вых = 0,1…0,5 Ом, K = 200…800 и I Н = 0,2…0,5 А. В случае б у льших токов (мощностей) и повышенных требований к к о эффициенту стабилизации необходимо дальнейшее уменьшение характеристического сопротивления посредством увеличения коэфф и циента K i . Это достигается либо использованием многокаскадных усилителей в сравнивающем и усилительном элементе СТ, л и бо применением в качестве VT 1 составного Т, что наиболее часто использ у ют на практике. Выпускаются составные (из двух элементов) Т, специально предназн а ченные для СТ. В такой схеме сопротивление R вых может составлять сотые (т ы сячные) доли ома. Рассмотренные СТ обеспечивают выходное напряжение U 2 U ст ( U ст – напряжение стабилизации диода VD ). На практике часто необходимо иметь о т личную от U д = U ст величину, регулируемую ступенями. Наиболее распростр а ненный способ повышения U 2 представлен на рис. 4, г. Он пригоден также в параллельных СТ. Полагая U БЭ 0, имеем . Для уменьшения параметра R У с о противление R 2 выбирают малым, так что и . При таком низкоомном делителе, сделав с о противления переменными, можно плавно регулировать выходное напряж е ние. По теореме об эквивалентном генераторе рассматриваемая схема переходит в схему рис. 4, д, в которой и . В отсутствие делителя приращение входного тока с о ставляет , с ним – , т.е. делитель уменьшает приращение I У при од и наковом изменении U 2 . Это равносильно повышению R У и соответственно . Поэтому коэффициент стабил и зации ухудшается: , где K 0 – коэффициент стабилизации без делителя. Очевидно, даже в предел ь ном случае R дел = 0 СТ с делителем в раз хуже ( ). Поэтому при регулировании выходного напряжения параметры СТ изменяются и опт и мальны при U 2 = U 2 min . Для получения малых регулируемых напряжений применяют схему рис. 4, е, в которой при через сопротивление R 1 протекает зада н ный ток . Поэтому, изменяя R 1 , можно получить как большие, так и малые напряжения U 2 (близкие к 0 В). Практ и чески U 2 min U БЭ = 0,7 В. В СТ выходное напряжение равно U 2 = U д + U БЭ ( U д ( U БЭ ) – напряжение опорного элемента (база – эмиттер Т)) либо пропорционально этой сумме. П о этому временной и температурный дрейф напряжения U 2 определяется измен е ниями U д и U БЭ при неизменных значениях U 1 и R Н . Временной дрейф пар а метра U д практически отсутствует, аналогичный параметра U БЭ является хаотическим и во многом з а висит от качества Т. Температурные зависимости U д = = f 1 (Т ) и U БЭ = f 2 (Т ) определяются температурным коэффициентом напряж е ния. Применительно к стабилитронам > 0 и возрастает с повышением номин а ла U д и ростом тока I д . Коэффициент транзисторов я в ляется отрицательным при малых токах и уменьшается по модулю при увеличении тока I Э . Практич е ски положительная составляющая температурного коэффициента превалирует и напряжение U 2 возрастает при увеличении температуры, так что его сумма р ный коэффициент составляет ст = 2…5 мВ/град. Если это неприемлемо, то прим е няют составной опорный элемент, сочетающий прямое и обратное включение стабил и тронов. Он позволяет снизить значение ст до 0,1 мВ/град, но взаимная компенсация присутствует лишь в узком диапазоне тока I д , что необходимо учит ы вать. Выходное сопротивление транзисторных СТ, особенно многокаскадных, очень мало, но это справедливо для статической величины R вых . При скачкоо б разных изменениях тока I Н коэффициент транзисторов в первый момент равен нулю, соответственно K i (0) = 0, и начал ь ное выходное сопротивление R вых (0) (0) r д + r Б + r Э может на порядок превышать значение R вых . Во с становление происходит через время, определяемое постоянной времени Т. Для исключ е ния этого выход СТ шунтируют достаточно большой емкостью С, выбираемой по условию С R вых ср >> о , где о – эквивалентная постоянная вр е мени, равная в первом приближении сумме постоянных всех транзисторов СТ; – усредненное по интервалу переходного процесса в ы ходное сопротивление. При R вых ср = 0,1 Ом и о = 10 мкс необходимое значение С составляет сотни микроф а рад. Коэффициент стабилизации K как функция характеристического сопротивления – тоже комплексная величина. Ее модуль уменьшается с повышением частоты пульсаций и скор о сти изменения напряжения U 1 . Но скачкообразные изменения U 1 маловероя т ны, так как СТ питается от выпрямителя с филь т ром. СТ с активным регулирующим элементом часто называют компенс а ционным. Большое распространение получили СТ на операционных усил и телях. Простейшая схема такого СТ, используемая при малых токах нагрузки, приведена на рис. 5 , а. Напряж е ние ( K оу – коэффиц и ент усиления с ОС) остается постоянным при изменении нагрузки. Изменяя сопротивление R ос , можно рег у лировать величину U 2 . При большом токе I Н пр и меняют компенсационный СТ последовательного типа на операционном усилителе (рис. 5 , б). В нем требу е мый диапазон регулирования выходного напряжения выбирается с помощью сопроти в лений R 1 , R 2 и R 3 . В последнее время выпускаются СТ полностью в интегральном исполнении. Они представляют собой тре х полюсники (рис. 5 , в, г), конструируются на положитель-ные и отрицательные выходные напр я жения величиной 5, 6, 8, 12, 15, 18 и 24 В при токах н а грузки до 3 А. Для увеличения значения I Н вместе с ним можно применять проходные Т. Такие СТ называются еще преобразователями п о стоянного тока в постоянный с высокой фильтрующей способностью (стабилизируют напряжение U 2 в пред е лах 5 мВ). в г Рис. 5 . Построение СТ на инт е гральных схемах а б В них в качестве источника опорн о го напряжения помимо стабилитрона применяют Т по схеме с ОБ. Регулиру ю щий элемент представляет составной Т из двух (нескольких) Т. Усил и тельным элементом является операционный усилитель или (в некоторых случаях) пр о сто дифференциальный каскад. Используется та либо другая форма внутренн е го ограничения тока и защита от темп е ратурных перегрузок. Отечественной промышленностью выпускаются СТ последовател ь ного типа на гибридных и монолитных инт е гральных схемах. Параллельные СТ нечувствител ь ны к токовым перегрузкам, так как с увеличением тока I Н уменьшается ток I Р . При значениях I Н >> I Н max регулируемый Т запирается. В случае коро т кого замыкания на выходе напряжение U 1 полностью падает на балластном сопр о тивлении R 0 . Последовательные СТ чувствительны к перегрузкам, поскольку токи I Н и I Р изменяются одинаково. При значениях I Н > I Н max усилительный и опорный элементы заперты, а регулируемый Т работает с максимальным баз о вым током I Б , определяемым токоотводящим сопротивлением и разностью напряжений U 1 – U 2 . Короткое замыкание увеличивает ток I Б , напряжение на Т возрастает в раз. Это резко п о вышает рассеиваемую мощность, и Т выходит из строя. Поэтому последовательные СТ дополняют защитным р е ле. При одинаковом значении I Н в параллельных СТ необходимы более сильното ч ные (примерно вдвое) Т, чем в последовательных. Последние обладают б о лее высоким коэффициентом полезного действия. Но при решении конкретных з а дач параллельные СТ могут быть практически равноценными, а с учетом их нагрузочной способности – даже оптимальным вар и антом. ЛИТЕРАТУРА 1. Ильинков В.А., Капуро П.А., Румянцев А.В. Схемотехника устройств и си с тем телевидения. Ч. 1: Схемная реализация основных преобразований в т е левидении: Учебное пособие по курсу “ Схемотехника устройств и систем телевидения” для студентов специальности “Телекоммуникационные сист е мы”: В 2-х ч.– Мн.: БГУИР, 2007.– 126 с. 2. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 2003. – 608 с. 3. Бытовая радиоэлектронная техника: Энциклопедический справочник/ Под ред. А.П. Ткаченко. – Мн.: Бел. Энциклопедия, 2005. – 832 с. 4. Хохлов Б. Н. Декодирующие устройства цветных телевизоров. – 3-е изд., п е рераб и доп. – М.: Радио и связь, 2008. – 512 с.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- А я сегодня кота купил.
- Зачем?
- Жена мышей боится.
- А мыши откуда?
- Сам вчера принёс.
- Для чего?!!
- Давно хотел кота завести...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Стабилизаторы напряжения", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru