электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 
Главная / Электронные приборы / Стабилизаторы / Электронные стабилизаторы

Электронные стабилизаторы

Электронные стабилизаторы применяются в электронной аппаратуре для стабилизации тока и напряжения. Принцип действия электронных стабилизаторов тока иллюстрируют упрощенные схемы, приведенные на рис. 126. С изменением входного напряжения или сопротивления нагрузки меняется режим работы электронной лампы, происходит практически безынерционное перераспределение тока в ее цепях, благодаря чему величина тока в нагрузке остается неизменной.

 

В первых двух схемах (рис. 126, а, б) сопротивления нагрузки включены в анодные цепи триодов, на управляющих сетках которых действует отрицательный потенциал. В первой схеме величина отрицательного потенциала определяется произведением I1R2, а во второй — IаRк.

Рис. 126. Схемы электронных стабилизаторов тока.

Увеличение напряжения на входе первой схемы сопровождается увеличением напряжения на аноде триода и одновременно снижением напряжения на управляющей сетке регулирующей лампы. Если сопротивления R1, R2 подобраны так, что повышение напряжения на R1 (на аноде лампы) будет в р. раз больше повышения напряжения на R2 (на управляющей сетке лампы), то анодный ток триода и ток в нагрузке останутся неизменными, так как увеличение напряжения на аноде будет скомпенсировано уменьшением абсолютной величины отрицательного напряжения на сетке.

При колебаниях напряжения на входе второй схемы ток нагрузки также практически не изменяется. Так, если напряжение Uвх увеличится, то возрастающий ток лампы, в свою очередь, вызовет увеличение падения напряжения на сопротивление Rк. Ток снова уменьшится, внутреннее сопротивление лампы Ri возрастет, а ток нагрузки Iн = Iа = Uвх/Rн + Ri останется почти неизменным.

Для осуществления постоянства тока в нагрузке подбор параметров схемы должен обеспечивать пропорциональное изменение сумм сопротивлений Rн + Ri с изменением напряжения Uвх.

Обе рассмотренные схемы обеспечивают также постоянство тока в нагрузке при изменениях ее сопротивления Rн. Действительно, например, при увеличении Rн уменьшающийся ток приводит к уменьшению падения напряжения на сопротивлении R2 (в первой схеме) или Rк (во второй схеме). Это вызывает уменьшение абсолютной величины отрицательного напряжения на сетках триодов, внутреннее сопротивление их падает, и при правильно подобранных элементах схемы ток в цепи возрастает до своего прежнего значения.

В схеме, приведенной на рис. 126, в, нагрузка подключена параллельно регулирующей лампе. Увеличение сопротивления Rн вызывает уменьшение тока как через него, так и через лампу, ввиду того, что потенциал управляющей сетки лампы становится ниже, а внутреннее сопротивление триода — больше. Меньший общий ток создает меньшее падение напряжения на балластном сопротивлении Rб, вследствие чего напряжение на триоде и на нагрузке возрастает, а ток достигает прежнего значения. При уменьшении сопротивления нагрузки ток возрастает, одновременно с этим возрастает положительный потенциал сетки, увеличивается ток через лампу, а следовательно, и через сопротивление Rб, падение напряжения на нем возрастает, а напряжение на нагрузке и ток через нее уменьшаются до первоначальной величины.

Рассмотренные схемы электронных стабилизаторов тока имеют низкий к. п. д. и небольшой коэффициент стабилизации, не превышающий 50—60. Для получения более высокой стабильности тока в нагрузке применяют лампы с большим внутренним сопротивлением (тетроды, пентоды).

Электронные стабилизаторы напряжения, наоборот, отличаются высокими стабилизирующими свойствами и поэтому получили широкое распространение. Коэффициент стабилизации у них доходит до 1000, при этом величина тока нагрузки может быть практически любой.

На рис. 127 приведены две схемы стабилизаторов напряжения. При последовательном подключении регулирующей лампы Л1 и сопротивления нагрузки Rн (рис. 127, а) входное напряжение Uвх делится на две части, пропорциональные внутреннему сопротивлению регулирующей лампы Ri и сопротивлению Rн.

 

В схему стабилизатора входит также усилитель, собранный на лампе Л2, и стабилитрон Л3, на котором образуется так называемое опорное напряжение Uоп.

Рис. 127. Схемы стабилизаторов напряжения с последовательным (а) и параллельным (6) включением регулирующей лампы.

С помощью переменного сопротивления R4 при включении схемы обеспечивается зажигание стабилитрона и получение необходимого среднего значения тока при номинальном входном напряжении. Напряжение Uоп при изменении входного напряжения остается постоянным, поэтому напряжение на управляющей сетке лампы Л2 (Uс2 = U"вых — Uоп) меняется пропорционально колебаниям выходного напряжения. Изменения потенциала управляющей сетки вызывают в μ раз большие изменения анодного тока лампы Л2 и напряжения на сопротивлении R1, величина которого определяет отрицательный потенциал на управляющей сетке лампы Л1 (ее внутреннее сопротивление).

Напряжение на выходе стабилизатора Uвых = Uвх — Uа1 останется постоянным при изменении входного напряжения лишь при условии, если внутреннее сопротивление лампы Л1 будет меняться пропорционально отклонениям входного напряжения.

При увеличении напряжения Uвх возрастает напряжение на выходе. При этом увеличивается ток через сопротивления R2—R3, напряжение U"вых возрастает, ток через лампу Л2, а значит и через сопротивление R1, увеличивается.

На управляющую сетку Л1 поступает больший по абсолютной величине отрицательный потенциал, при этом увеличивается внутреннее сопротивление Л1 а вместе с тем и Uа1. Таким образом, увеличение Uвх приводит к увеличению Uа1, a Uвых остается неизменным. Следует заметить, что электронный стабилизатор работал бы и при отсутствии Л2, но при этом чувствительность схемы к изменениям Uвх была бы гораздо ниже, так как при малых изменениях входного напряжения ток в сопротивлении R1, практически оставался бы почти неизменным.

Через регулирующую лампу Л1, кроме того, проходит весь ток стабилизатора, который представляет собой сумму тока нагрузки, тока делителя R2—R3 и тока цепи стабилитрона. Поэтому для компенсации возможных колебаний сопротивления нагрузки регулирующую лампу следует брать с большим запасом по току. Если мощность, рассеиваемая на аноде регулирующей лампы, окажется больше допустимой для данной лампы, то используют параллельное включение двух или нескольких идентичных ламп, либо параллельно регулирующей лампе включают шунтирующее сопротивление. Однако при этом падает коэффициент стабилизации схемы.

К. п. д. стабилизатора будет тем выше, чем меньше падение напряжения на регулирующей лампе, поэтому внутреннее сопротивление регулирующей лампы желательно иметь по возможности малым. В качестве регулирующей лампы обычно используют мощные триоды или тетроды и пентоды в триодном включении (экранная и защитная сетки соединены с анодом) при потенциале управляющей сетки, не превышающем 3—4 в.

В схеме с параллельно включенной регулирующей лампой Л1 (рис. 127, б) тоже использован усилитель, собранный на лампе Л2. Разность потенциалов между управляющей сеткой усилительной лампы и ее катодом определяется разностью падений напряжения на R1 и R2. Первое из этих падений напряжения создается источником вспомогательного напряжения Uвсп второе — напряжением Uвых.

При увеличении Uвх или при уменьшении тока нагрузки (вследствие увеличения Rн) выходное напряжение начинает возрастать. Увеличение напряжения на R2 повышает потенциал катода, что равноценно понижению потенциала управляющей сетки лампы Л2. Анодный ток ее уменьшается, вследствие чего уменьшается напряжение на сопротивлении R3, а значит уменьшается и потенциал управляющей сетки лампы Л1, так как │UС1│ = Iа.л2R3. Увеличивающийся анодный ток этой лампы создаст на балластном сопротивлении Rб дополнительное падение напряжения ∆U. Если при этом ∆Uвх = ∆U, то напряжение на выходе останется неизменным.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр