Компенсаційні стабілізаторі напруги

Для отримання великих струмів навантаження, що значно перевищують струми стабілітрона, а також отримання більш високих якісних показників застосовують компенсаційні стабілізатори напруги.

Стабілізатори, що містять замкнуту систему регулювання (систему управління по відхиленню), здійснювану по ланцюгу зворотного зв'язку, називаються компенсаційними стабілізаторами напруги

Суть компенсаційного методу стабілізації зводиться до автоматичного регулювання вихідної напруги.

У компенсаційних стабілізаторах робиться порівняння фактичної величини вихідної напруги з його заданою величиною і залежно від величини і знаку розузгодження між ними автоматично здійснюється дія, що коригує на елементи стабілізатора, спрямоване на зменшення цього розузгодження.

Схеми компенсаційних стабілізаторів постійної напруги бувають послідовного і паралельного типів і показані на рисунку 3.10. Основними елементами таких стабілізаторів є:

- джерело опорної (еталонної) напруги (Э);

- порівнюючий і підсилювальний елемент (СУ);

- регулюючий елемент (Р).

а) структурна схема послідовного типу;

б) структурна схема паралельного типу

Рисунок 3.10 - Компенсаційний стабілізатор

У послідовних стабілізаторах напруга на регулюючому елементі зростає при збільшенні напруги на навантаженні, а струм приблизно дорівнює струму навантаження. У паралельних стабілізаторах напруга на регулюючім елементі не залежить від вхідної напрги, а струм знаходиться в прямій залежності від напруги на навантаженні. Стабілізатор послідовного типу представлений на рисунку 3.11

Рисунок 3.11 - Стабілізатор послідовного типу з транзистором р-n-р структурою

Найбільш поширені стабілізатори послідовного типу. Вони мають досить високий ККД, економічніше в режимі холостого ходу, мають більш високий коефіцієнт стабілізації. У схемах простих стабілізаторів послідовного типу з регулюючими транзисторами р-п-р структури регулюючий транзистор VT1 включений за схемою підсилювача з навантаженням R_Н в емітерному ланцюзі (емітерний повторювач). Резистор R₀ і стабілітрон VD1 утворюють параметричний стабілізатор напруги і є джерелом опорної напруги U_CT.

При підвищенні вхідної напруги (при R_Н = const) спочатку збільшиться напруга на виході стабілізатора U_Н, що призводить до збільшення струмів I₀, що протікають в паралельній гілці, через стабілітрон I_CT і резистор R₀. Падіння напруги на R₀ росте. Ця напруга, приложена к базі регулюючого транзистора відносно колектора, є "таким, що замикає" і викликає збільшення падіння напруги на ділянці емітер - колектор VT1 (U_ЕК), адекватне зміні вхідної напруги. Напруга на виході при цьому повернеться до номінального значення. Зменшення вхідної напруги спочатку приведе до зниження вихідної напруги, що у свою чергу знижує струм в паралельній гілці (VD1, R₀). Дія на транзистор буде такою, що знизиться падіння напруги на ділянці емітер-колектор VT1, що збільшить вихідну напругу до початкового значення.

Усі зміни вхідної напруги компенсуватимуться на ділянці емітер-колектор регулюючого транзистора. Напруга на виході при цьому залишиться в заданих межах, т. е. воно стабілізується.

Розглянуті схеми транзисторних стабілізаторів послідовного типу мають ряд переваг перед параметричними:

- допускають великі струми навантаження;

- мають менший внутрішній опір;

- вище коефіцієнт стабілізації, проте досягти дуже високих значень коефіцієнта стабілізації в них не вдається.