Стабілізатори напруги

Створено: 10 травня 2011
Перегляди: 4908

 

Стабілізатори напруги

 

Стабілізатори напруги – це перетворювачі електричної енергії, що дозволяють отримати на виході напругу, яка знаходиться в заданих межах при значно більших коливаннях вхідної напруги та опору навантаження.

За типом вихідної напруги стабілізатори поділяються на стабілізатори постійного струму і стабілізатори змінного струму. Як правило, тип живлення (постійний або змінний струм) такий самий, як і вихідна напруга, хоча можливі виключення.

 

Стабілізатори постійного струму

 

Лінійні стабілізатори напруги

Лінійні стабілізатори напруги являють собою дільники напруги, на вхід яких подається вхідна (нестабільна) напруга, а вихідна (стабілізована) напруга знімається з нижнього плеча дільника. Стабілізація здійснюється шляхом зміни опору одного з плечей дільника: опір постійно підтримується таким, щоб напруга на виході стабілізатора перебувала у встановлених межах. При великому відношенні суми вхідної/вихідної напруг лінійні стабілізатори напруги мають низький ККД, тому що більша частина потужності розсіюється у вигляді тепла на регулюючому елементі. Тому регулюючий елемент повинен мати можливість розсіювати достатню потужність, тобто повинен бути встановлений на радіаторі потрібної площі. Перевага лінійних стабілізаторів напруги – простота, відсутність перешкод і невелика кількість використовуваних деталей.

У залежності від розташування елемента із змінним опором лінійні стабілізатори напруги поділяються на два типи:

  • Послідовні: регулюючий елемент включений послідовно з навантаженням.
  • Паралельні: регулюючий елемент включений паралельно навантаженню.

У залежності від способу стабілізації:

  • Параметричні: у таких стабілізаторах використовується ділянка ВАХ приладів, що має більшу крутизну.
  • Компенсаційні: мають зворотний зв'язок. У них напругу на виході стабілізаторів порівнюється з еталонною, з різниці між ними формується керуючий сигнал для регулюючого елементу.

Імпульсні стабілізатори напруги

В імпульсних стабілізаторах напруги струм від нестабілізованого зовнішнього джерела подається на накопичувач (зазвичай дросель) короткими імпульсами, при цьому запасається енергія, яка потім вивільняється в навантаження у вигляді електричної енергії, але вже з іншою напругою. Стабілізація здійснюється за рахунок управління тривалістю імпульсів і пауз між ними - широтно-імпульсної модуляції. Імпульсні стабілізатори напруги, в порівнянні з лінійними, володіють значно більш високим ККД. Недоліком імпульсних стабілізаторів є наявність імпульсних перешкод у вихідній напрузі.

На відміну від лінійних стабілізаторів, імпульсні стабілізатори напруги можуть перетворювати вхідну напругу довільним чином (залежить від схеми стабілізатора):

  • Понижуючий стабілізатор: вихідна стабілізована напруга завжди нижча від вхідної і має ту ж полярність.
  • Підвищуючий стабілізатор: вихідна стабілізована напруга завжди вища за вхідну і має ту ж полярність.
  • Інвертуючий стабілізатор: вихідна стабілізована напруга має зворотну полярність відносно вхідної, абсолютне значення вихідної напруги може бути будь-яким.

 

Стабілізатори змінної напруги

 

Ферорезонансні стабілізатори напруги

За часів СРСР отримали широке поширення побутові ферорезонансні стабілізатори напруги. Зазвичай через них підключали телевізори. У телевізорах перших поколінь застосовувалися мережеві блоки живлення з лінійними стабілізаторами напруги (а деякі ланцюги і зовсім живилися нестабілізованою напругою), які не завжди справлялися з коливаннями напруги мережі, особливо в сільській місцевості, що вимагало попередньої стабілізації напруги.

Ферорезонансні стабілізатори напруги складаються з двох дроселів: із сердечником, що не насичується (який має магнітний зазор), і насиченим, а також конденсатора. Особливість ВАХ насиченого дроселя в тому, що напруга на ньому мало змінюється при зміні струму через нього. Підбором параметрів дроселів і конденсаторів можна забезпечити стабілізацію напруги при зміні вхідної напруги в досить широких межах, але незначне відхилення частоти живильної мережі дуже сильно впливало на характеристики стабілізатора.

 

Сучасні стабілізатори напруги

 

В даний час основними типами стабілізаторів є:

  • електродинамічні сервопривідні (механічні);
  • статичні (з електронним перемиканням);
  • компенсаційні (електронні плавні).

Моделі виробляються як в однофазному (220/230 В), так і трифазному (380/400 В) виконанні, потужність їх від кількох сотень ват до декількох мегават. Трифазні моделі випускаються двох модифікацій: з незалежним регулюванням по кожній фазі або з регулюванням по середньофазній напрузі на вході стабілізатора.

Моделі, що випускаються, також розрізняються за допустимим діапазоном зміни вхідної напруги, який може бути, наприклад, таким: ± 15%, ± 20%, ± 25%, ± 30%, -25%/+15%, -35%/+15% або -45%/+15%. Чим ширший діапазон (особливо в негативну сторону), тим більші габарити стабілізатора і вища його вартість при тій же вихідній потужності.

Важливою характеристикою стабілізаторів напруги є їх швидкодія, тобто чим вища швидкодія, тим швидше стабілізатори відреагують на зміни вхідної напруги. Швидкодія це проміжок часу (мілісекунди) за який стабілізатор здатний змінити напругу на один вольт. У різного типу стабілізаторів різна швидкість швидкодії, наприклад у електродинамічних швидкодія 12...18 мс/В, статичні стабілізатори забезпечать 2 мс/В, а ось у електронних, компенсаційного типу цей параметр 0,75 мс/В.

Ще одним важливим параметром є точність стабілізації вихідної напруги. Хороші стабілізатори напруги мають відхилення не більше ± 3%. Важливим споживчим параметром є здатність збереження заявлених параметрів при перевантаженнях по потужності.

Використані матеріали: wikipedia.org.

 

Читайте також: