Альтернативный метод стабилизации переменного напряжения

June 1, 2010 by admin Комментировать »

Другой метод стабилизации переменного напряжения показан на рис. 5.38. Эта схема не использует в явном виде цепь обратной связи и веро­ятно лучше всего описывается как стабилизатор с разомкнутой петлей регулирования. (Используя понятие «внутренняя обратная связь» мож­но провести строгий математический анализ, как это делается для гене­ратора с двухполюсником, имеющим отрицательное сопротивление, типа туннельного диода, когда можно сказать, что генератор ведет себя так, как будто имеется внутренняя цепь обратной связи.) В любом случае схемы стабилизации (такие как эта) вообще не позволяют получить жес­ткой стабилизации, легко достижимой с обычной обратной связью и дат­чиком. Тем не менее, схема обеспечивает стабилизацию переменного на­пряжения часто достаточную для практических целей.

Схема на рис. 5.38, лучше, чем схема стабилизатора напряжения, по­казанная на рис. 5.31 в одном существенном отношении – она имеет более быструю реакцию, поскольку здесь не используются инерцион­ные компоненты, такие как лампы накаливания и фоторезисторы. Стабилизатор переменного напряжения, приведенный на рис. 5.38, при первом приближении можно рассматривать как электронную замену феррорезонансного стабилизатора напряжения. Этот стабилизатор име­ет существенное преимущество в габаритах, весе и стоимости. Хотя он позволяет получить на нагрузке напряжение только 90 В, эксперимен­татор может увеличивать его до 120 В применяя обычный трансформа­тор или автотрансформатор (такие «линейные» трансформаторы на­много меньше, легче и дешевле, чем упоминавшийся феррорезонансный стабилизатор).

clip_image002

Рис. 5.38. Стабилизатор среднеквадратического значения напряжения сети переменного тока. Электронная стабилизация переменного напряжения заслуживает рассмотрения, когда желательно обойтись без больших габаритов, веса и стоимости феррорезонансного стаби­лизатора. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Первое, что необходимо понять в схеме стабилизатора на рис. 5.38, это то, что не может быть никакого напряжения на нагрузке или тока че­рез нее, если нет условий для протекания тока между точками мостового выпрямителя (/)1), обозначенными символами + и -. Следует иметь в виду, что постоянное напряжение с выхода мостового выпрямителя не фильтруется, являясь фактически последовательностью однополярных полу периодов синусоиды. Это случай, когда есть возможность управлять напряжением на нагрузке, изменяя долю этих полупериодов, поступаю­щих к нагрузке. Управление осуществляется электрической схемой, ис­пользующей транзисторы Q{, Q2 и Q3. По существу применяется двухпо-лупериодное управление фазой, подобно тому, как это делается в регуля­торах свечения лампы и в схемах управления двигателем, несмотря на то, что метод реализации несколько отличается от обычно используемого. Одной из причин необычного подхода является то, что вместо симистора в качестве двухполупериодного силового элемента с фазовым управлени­ем (фактически это мостовой выпрямитель, допускающий работу с обеи­ми половинами периода переменного тока), используется тиристор (G4).

Здесь достигается фазовое управление и стабилизация: в качестве Q3 применяется /^б^Г-транзистор (однопереходный транзистор с управляе­мым порогом), который формирует запускающие импульсы для тиристо­ра 04, регулирующего мощность в нагрузке. Момент появления импуль­сов запуска зависит от того, как быстро заряжается конденсатор G до напряжения запуска Р^/Г-транзистора. Фактически, два условия определя­ют задержку появления запускающих импульсов. Сначала предположим, что напряжение сети переменного тока увеличивается. Это приводит к подъему напряжения на резисторе /?10, а это, в свою очередь, приводит к тому, что времязадающему конденсатору G необходимо заряжаться до более высокого напряжения, чтобы Р^/Г-транзистор Q3 сформировал им­пульс запуска для тиристора. Полученная таким образом задержка умень­шает длительность полупериодов напряжения, прикладываемого к нагруз­ке так, чтобы его среднеквадратическое значение было уменьшено. В этом суть фазового метода стабилизации напряжения на нагрузке при из­менении напряжения сети переменного тока. В случае понижения напря­жения сети происходит последовательность событий противоположная описанной, что сохраняет напряжение нагрузки постоянным.

Имеется препятствие, которое может помешать описанному порядку действия схемы; если не принять мер, то Р^/Г-транзистор включался бы в самом начале каждого полупериода, то есть был бы постоянно открыт. Необходимо иметь задерживающую схему, позволяющую отключить анодное напряжение /’б^Г-транзистора во время начального подъема си­нусоидального напряжения с выхода выпрямительного моста. Эта функ­ция осуществляется транзистором Ql и связанной с ним схемой. Проис­ходит так, что Q\ остается в закрытом состоянии, пока стабилитрон D2 не проводит; в какой-то момент база транзистора Q\ становится сме­щенной в прямом направлении, в результате чего к /^^Г-транзистору оказывается приложенным рабочее напряжение (во время выключенно­го состояния конденсатор Q заряжаться не может).

В дополнение к определяемой напряжением задержке, которая осуще­ствляется цепью Ql/Шу имеется вторая цепь, создающая переменную за­держку фазы, необходимую для стабилизации. Она обеспечивается транзис­тором Q2 и связанными с ним элементами схемы. Транзистор Q2 действует просто как управляемый напряжением сети резистор, шунтирующий вре­мязадающий конденсатор П. Итак, если напряжение сети переменного тока увеличивается, то проводимость транзистора Q2 увеличивается, тем самым возрастает время, необходимое для того, чтобы напряжение на за­ ряжающемся конденсаторе G достигло уровня срабатывания /’б^Г-транзис-тора, что В СВОЮ очередь приводит к открыванию тиристора. Таким обра­зом, осуществляется противодействие подъему напряжения на нагрузке.

Очевидно, что эти схемы стабилизации стабилизируют напряжение на нагрузке при изменении напряжения сети переменного тока. Они пред­назначены по существу для постоянных нагрузок, потому что не принято никаких мер для регулировки напряжения на нагрузке в зависимости от тока нагрузки. На рис. 5.39 показана характеристика этого стабилизатора переменного напряжения. В нем использовалась фиксированная 500-ват­тная (при 90 В среднеквадратического значения) нагрузка.

clip_image002[4]

Рис. 5.39. Диапазон стабилизации напряжения сети у стабилизатора переменного напряжения, изображенного на рис. 5.38.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты