Регульований стабілізатор напруги і струму

Багато електронні прилади для нормальної роботи вимагають наявності стабільного напруги електрики. Електрична мережа, генератори і хімічні елементи живлення самі по собі не можуть забезпечити цю умову. Тому сучасна електроніка забезпечена блоками живлення, в яких присутні стабілізатори напруги та струму.

Стабілізатор напруги

Під ст. напруги (U) розуміють прилад, схемотехніка якого зібрана таким чином, що в автоматичному режимі дозволяє утримувати рівень (U) на вході споживача незмінним в заданих межах. Застосовують пристрої в тих випадках, коли на джерелі живлення немає стабільного електрики.


В залежності від роду струму прилади бувають:

змінної напруги;

постійної напруги.

За принципом дії:

компенсаційного типу;

параметричні.

За допомогою цих пристроїв неможливо досягти ідеального вирівнювання, але лише частково згладити дестабілізацію.

Стабілізатор струму

Стабілізатори струму (I) інакше називають генераторами струму. Їх основне завдання – незалежно від того, яке навантаження підключається на виході пристрою (мається на увазі опір навантаження), видавати постійно стабільний струм (I). Для забезпечення цієї умови всі без винятку прилади мають вхідний опір великих значень. Сфера застосування пристроїв обширна. Їх використовують в ланцюгах живлення світлодіодних світильників, газорозрядних ламп і завжди у зарядних пристроях, де використовується опція зміни величини зарядного струму. В якості найпростішої схеми ст. виступає комбінація – джерело напруги плюс резистор. Це традиційна схема живлення світлодіодного індикатора. Недоліком такого технічного рішення є потреба у використанні джерела живлення високої (U). Тільки ця умова дозволяє застосувати високоомний резистор для досягнення ефекту стабілізації.

Види стабілізаторів

Розглядаючи стабілізатори напруги та струму, потрібно розуміти, що вони бувають різного типу для різного роду електрики. Так, класифікація ділить їх на прилади для роботи в ланцюгах постійного або змінного струму. За принципом отримання стабілізації бувають компенсаційні і параметричні схеми. У пристроях параметричного типу застосовують радіоелементи, у яких вольт-амперна характеристика (ВАХ) має нелінійний вигляд. Так, цими елементами для роботи з змінним напругою виступають дроселі з насиченим феромагнітною серцевиною. Питання стабілізації постійної напруги вирішується за рахунок стабисторов і стабілітронів. Струм стабілізують за допомогою транзисторів – польовиків і биполярников. Стабілізатори напруги та струму компенсаційного типу працюють за принципом компенсації при порівнянні фактичного параметра електрики з опорним, видається певним вузлом пристрою. В таких системах є зворотній зв'язок, через яку приходить управляючий сигнал на регулюючий елемент. Під впливом сигналу параметри приладу керованого змінюються пропорційно зміні вхідного струму, а на виході воно залишається стабільним. Компенсаційні пристрої бувають безперервного регулювання, імпульсні і безперервно-імпульсні.
І параметричні та компенсаційні стабілізатори напруги та струму можна охарактеризувати по масогабаритним, якісними та енергетичними показниками. До якісним для стабілізаторів (U) відносяться:

коефіцієнт стабілізації напруги на вході;

внутрішній опір схеми;

коефіцієнт вирівнювання пульсації.

Для стабілізаторів (I):

коефіцієнт по вхідному (U) стабілізації струму;

коефіцієнт стабілізації в процесі, коли навантаження змінюється;

коефіцієнт ст. температурний.

До параметрів енергетичного характеру зараховують:

ККД;

потужність, яку регулюючий елемент здатний розсіювати.

Регульований стабілізатор напруги і струму

Щоб отримати стабілізацію з можливістю регулювання електричних параметрів і більш високим коефіцієнтом, застосовують складні транзисторні схеми. Схема складається з:

Ст. струму на транзисторі VT1. Його завдання – видавати постійний струм на колекторі, який далі йде через підсилювач і на базу регулюючого елемента.

Підсилювача (I) на биполярнике VTy. Цей транзистор реагує на падіння напруги на резистивному дільнику.

Регулюючий елемент на транзисторі VT2. Завдяки йому вихідну (U) або зменшується або збільшується.

Для живлення побутових приладів застосовують стабілізатори напруги змінного струму. Стандартні параметри таких приладів:

Можливість регулювання (U) на виході, не спотворюючи сигнал.

Стабілізація великого розкиду напруги на вході від 140 до 260 вольт.

Високий показник точності підтримки (U) з розбіжністю не більше 2%.

Високий ККД.

Наявність схем захисту від перевантажень.

Схеми стабілізаторів струму і напруги

Параметричний прилад (U), зібраний з однокаскадної схемою. Схема складається з:

Стабілітрона, на якому падає одне значення напруги незалежно від (I), що проходить через нього.

Резистора гасить, де виділяється надлишок (U) при збільшенні струму.

Діода, що виконує роль температурного компенсатора.

За двокаскадній схемі.
Такі схеми мають кращі показники стабілізації, так як складаються з:

Попереднього каскаду стабілізації, виконаного на двох послідовно з'єднаних стабилитронах, де присутня також термокомпенсация за рахунок позитивного і від'ємного температурного коефіцієнтів радіоелементів.

Кінцевого каскаду стабілізації на стабілітроні і гасящем резисторі, який живиться від першого каскаду.

Параметричний прилад струму на полевике за схемою – джерело-затвор закорочені. Так як між витоком та затвором транзистора польового відсутній (U), то він пропускає лише певне значення (I) в незалежності від змін напруги на вході. Недолік схеми пов'язаний з розкидом характеристик польовиків, чому складно встановити точне значення стабілізіруемого струму. Параметричний стабілізатор напруги з вбудованим струмовим стабілізатором. Схема є комбінацією однокаскадного стабілізатора напруги, де замість гасить опору включений елемент стабілізації (I) на полевике. Таке виконання має більший коефіцієнт стабілізації. Компенсаційний стабілізатор с (U) постійного значення і регулюванням в безперервному режимі.

Пристрій стабілізації електрики своїми руками

Сучасні стабілізуючі пристрої реалізовані в мікросхемах. Зібрати стабілізатор напруги і струму своїми руками можна, використовуючи LM317. Це найпростіша схема, що не вимагає налагодження. Замість друкованої плати можна використовувати пластину гетинаксу або текстоліту. Не обов'язково витравлювати доріжки. Схема проста, тому контакти зручніше зробити відрізками проводів.

Висновок

Важливо знати, що всі регулювальні елементи в схемах можуть сильно грітися, особливо це стосується мікросхем. Тому їх необхідно встановлювати на радіатор. Для надійного захисту побутового обладнання серед пристроїв промислового зразка можна застосувати стабілізатор напруги змінного струму "Ресанта".