Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 [148] 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

нагрузки. Обязательным условием для осуществления компенсации изменений переменной и постоянной составляющих тока нагрузки является наличие у источника входного напряжения полного и чисто активного внутренних сопротивлений, на которых могли бы воз-


Рнс. 15-33. Схема стабилизатора с отрицательной обратной связью, последовательным включением регулирующей лампы и компенсацией по переменному и постоянному току.

пикать изменения напряжения, зависящие от колебаний тока нагрузки. Осуществить компенсацию, не имея напряжения, зависящего от тока нагрузки, просто невозможно. Обычно указанное условие выполняете»! за счет наличия внутренних сопротивлений силового трансформатора, вентиля и фильтра.

Теоретически возможные режимы для схемы иа рис. 15-33 следующие:

1. При неизменном токе нагрузки для сведения к нулю переменной составляющей выходного напряжения делитель Rlg устанавливают так, чтобы соблюдалось условие

Rn 1 (15-36)

Я12 + Ria

тогда

Д«„

я»

(15-37)

2. При неизменном напряжении питания для сведения к нулю полного выходного сопротивления делитель устанавливают так, чтобы соблюдалось условие 1

Я13 Я,ч 4-

тогда


(15-38)

-вых (15-39)

3. При неизменном напряжении питания для сведения к нулю чисто активного выход-

ного сопротивления делитель устанавливают так, чтобы соблюдалось условие

Я,4+ Ri

PiAeKsRs

(15-40)

тогда

Я, Як

{\+K*At-Ki), (15-41)

4. При неизменном токе нагрузки и медленно меняющемся питающем напряжении, а также если напряжение накала лампы Л2 стабилизировано1, для получения неизменного выходного напряжения делитель R20 устанавливают так, чтобы соблюдалось условие

Rib НЬ (xjAi . Ru + Rn PiAtKz

(15-42)

тогда

Кст =

Д£/„

Д(7р

- - со,

-вых -

м-, (1 + К,АЬ - К,)

(15-43)

Поскольку регулировка компенсации по переменному и постоянному токам осуществляется двумя отдельными делителями, имеется полная возможность устанавливать одновременно два идеальных режима с компенсацией попеременному и постоянному токам. Например, можно одновременно установить режимы 1 и 3, 1 и 4, 2 и 3 или 2 и 4. Однако именно по этой же причине невозможно осуществить одновременно два идеальных режима компенсации по переменному или постоянному току.

Обычно перед регулировкой стабилизатора выясняют целесообразность получения того или иного режима и затем устанавливают потенциометры на получение характеристик, наиболее близких к заданным. В ряде случаев может потребоваться установление некоторого компромисса между двумя несовместимыми идеальными режимами.

15-8г, Специальные схемы и измерения в стабилизированных выпрямительных устройствах. Кроме типовых, показанных на рис. 15-30 схем стабилизаторов с отрицательной обратной связью, существует много схем с различными видоизменениями. Некоторые наиболее часто применяемые схемы рассматриваются в следующих параграфах. Там же описываются методы измерения коэффициента стабилизации и полных выходных сопротивлений.

Пентоды в качестве регулирующих ламп. При данном токе нагрузки пентод требует для нормальной ра-

1 Ни при какой установке Я20 невозможно осуществить четвертый режим за пределами заданных для некомпенсированного стабилизатора изменений линейного напряжения. Колебания напряжения накала влияют на постоянное выходное напряжение значительно слабее, чем обусловленные этими колебаниями изменения напряжения на аноде регулирующей лампы. Постоянство напряжения накала можно обеспечить или путем подачи на накал стабилизированного напряжения, или за счет применения специального накаль-ною трансформатора с неизменным напряжением.



боты обычно меньших управляющего и анодного напряжений, чем триод. Обладая, кроме того, большими внутренним сопротивлением и крутизной характеристики, пентод обеспечивает высокую степень ослабления колебаний анодного тока. По указанным причинам пентоды хорошо работают в качестве регулирующих ламп. При этом, однако, возникают дополнительные затруднения, связанные с необходимостью подачи на экранирующую сетку стабильного напряжения. Одним из способов решения этой задачи является подача на экранирующую сетку пентода через отдельный фильтр с большим полным сопротивлением хорошо сглаженного напряжения. При этом пентод обеспечит заданное ослабление пульсаций даже при плохо сглаженном анодном напряжении.

Последовательные стабилизаторы без опорных стабилитронов. Когда в распоряжении имеется источник стабильного отрицательного напряжения, катод управляющей лампы может быть заземлен. В этом случае напряжение на сетку управляющей лампы подается от делителя, включенного между выходным зажимом стабилизатора и дополнительным источником стабильного напряжения (рис. 15-34).

Облегченные выпрямительные устройства. К таким устройствам относятся,например, авиационные выпрямители. Их расчет производится так, чтобы при небольших размерах и весе получить высокие к. п. д. и коэффициент мощности. Необходимостью получения указанных эксплуатацион-

wzss-

постоянного тоня.


/Г стабилизированному опорному налря/нению-150в

Рис. 15-34, Схема трехфазного выпрямительного устройства облегченного типа.

Этим способом сводятся к минимуму требования к коэффициенту сглаживания основного фильтра.

При питании анода и экранирующей сетки пентода от отдельных источников необходимо принять специальные меры для ограничения тока экранирующей сетки в случае отключения анодного напряжения. Это можно сделать путем установки в цепь экранирующей сетки плавкого предохранителя или ограничивающего сопротивления, а также путем блокировки источника питания экранирующей сетки с анодным напряжением.

Замена регулирующих ламп постоянными сопротивлениями. Когда нагрузка на стабилизированное выпрямительное устройство почти неизменна, появляется возможность заменить одну-две из нескольких параллельно включенных регулирующих ламп постоянными сопротивлениями. При этом качество стабилизации останется все же вполне удовлетворительным. Величина заменяющего данную лампу сопротивления должна быть равной номинальному падению напряжения на этой лампе, деленному на ее анодный ток. Замена регулирующих ламп постоянными сопротивлениями нарушает способность выпрямительного устройства стабилизировать напряжение при отсутствии нагрузки (на холостом ходу).

ных качеств объясняется частое использование в таких устройствах схемы трехфазного моста.

Уменьшению размеров способствует также применение селеновых и кремниевых диодов. Как известно, в схеме трехфазного моста эффективное значение напряжения пульсаций составляет не более 4% постоянной составляющей выпрямленного напряжения. Это дает возможность ограничиться весьма малой фильтрацией или исключить ее совсем.

Если в стабилизаторе авиационного выпрямителя используются в качестве регулирующих ламп пентоды, то путем амплитудного детектирования пульсаций и подачи на экранирующие сетки более высокого постоянного напряжения, чем на аноды, можно существенно повысить к. п. д.

Этот метод применен в схеме на рис. 15-34, хотя именно в этой схеме он не дает никаких преимуществ, поскольку напряжение пульсаций в ней очень мало.

На рис. 15-34 дана схема типового авиационного выпрямителя. В этой схеме для уменьшения мощности потерь на аноде параллельно регулирующей лампе стабилизатора включено постоянное сопротивление. Величину этого сопротивления следует выбрать такой, чтобы при наибольшем питающем напряжении и минимальной нагрузке ток через него был меньше мини-



§ 15-9]

Кремниевые плоскостные диоды как стабилизаторы напряжения

малыюго тока нагрузки. Только при этом условии будет обеспечено протекание тока через регулирующую лампу, без чего невозможно осуществить эффект стабилизации.

Измерения коэффициента стабилизации и выходного сопротивления. Коэффициент стабилизации постоянного напряжения измеряется методом сравнения выходного напряжения выпрямительного устройства с близким по величине стабильным эталонным напряжением, получаемым от батарей или какого-либо другого стабильного источника. В процессе измерений между источником эталонного напряжения и выходными зажимами испытываемого выпрямительного устройства включается измерительный прибор, измеряющий разность напряжений источника и выпрямительного устройства. Производятся два замера: первый, когда выпрямительное устройство нагружено полностью, и второй, когда нагрузка снята. После этого коэффициент стабилизации постоянного напряжения определится по уравнению

напряжение без напряжение при

нагрузки

полной нагрузке

напряжение при полной нагрузке

X 100%. (15-44)

Полное выходное сопротивление для постоянного тока определяется по уравнению

напряжение напряжение у

полное выходное без нагрузки пр полнои

сопротивление = ££L

для постоян- ток пРи полной нагрузке

ного тока 4 (15-45)

Измерение полного выходного сопротивления выпрямителя. Под действием переменной нагрузки в выходной цепи возникает некоторое переменное напряжение, меняющееся с частотой колебаний нагрузки и наложенное на постоянное выходное напряжение. Частное от деления этой переменной составляющей напряжения на переменную составляющую тока нагрузки при любой частоте колебаний нагрузки равно полному выходному сопротивлению выпрямительного устройства.

Переменная составляющая напряжения легко измеряется посредством осциллографа. Переменная составляющая тока нагрузки определяется путем измерения падения напряжения на известном сопротивлении, включенном последовательно с заземленным концом нагрузки, и деления измеренного напряжения на величину этого сопротивления. В качестве сопротивления можно включить обмотку низковольтного трансформатора.

15-9. КРЕМНИЕВЫЕ ПЛОСКОСТНЫЕ ДИОДЫ КАК СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Кремниевые плоскостные диоды обладают такими характеристиками, которые дают возможность применять их в качестве стабилизирующих элементов так же, как стабилитроны. На характеристике кремниевого диода есть

область (см. § 12-3 а), в пределах которой при сравнительно небольшом изменении обратного напряжения обратное сопротивление диода резко падает от нескольких мегом до нескольких ом. Обратное сопротивление переменному току, т. е. эффективное сопротивление диода плавному нарастанию обратного напряжения, характеризуется в этой области величинами порядка 5-15 ом для диодов, у которых эта область находится в зоне низких обратных напряжений, и 1 ООО-2 ООО ом, если она находится в зоне высоких обратных напряжений. При использовании диода в качестве стабилизирующего элемента величиной обратного напряжения, соответствующего указанной специфической области (области стабилизации), определяется напряжение, при котором проявляется стабилизирующий эффект. Сопротивлением диода в этой области переменному току определяется к. п. д. диода как стабилизатора изменений напряжения и нагрузки, шунтирующей диод.

15-9а Параметры диодов по напряжению. Применяемые в качестве стабилизирующих элементов кремниевые плоскостные диоды могут иметь номинальные напряжения стабилизации до 100 в. Хотя область стабилизации диода не поддается в процессе производства точному нормированию, отклонения истинных рабочих параметров от номинальных у имеющихся в продаже диодов не превышают 5-10%. Стандартного определения области стабилизации пока не существует. Когда эта область находится в зоне высоких напряжений, она выявляется более четко, чем в зоне низких обратных напряжений. Именно по этой причине напряжение стабилизации диода, когда оно имеет величину порядка 100 в, определяется как обратное напряжение, при котором обратный ток повышается до 200-300 мка. Если номинальное напряжение стабилизации диода имеет величину порядка нескольких вольт, то оно определяется как обратное напряжение, которое вызывает повышение обратного тока до 2 ма и более.

15-96. Температурная стабильность напряжения стабилизации диода. Номинальное напряжение стабилизации кремниевого плоскостного диода увеличивается вместе с ростом температуры. Типичные температурные коэффициенты следующие: Для напряжения стабилизации 100 в . 0,13%/° С > » » 20 > . 0,08%/° С

» » » 6 » . 0,04%/° С

Если напряжение стабилизации меньше 5в, то температурный коэффициент может быть и положительным и отрицательным.

В отличие от обратного напряжения (каким является напряжение стабилизации) падение напряжения на кремниевом плоскостном диоде в прямом направлении уменьшается с ростомтемпературы. Этим явлением пользуются для улучшения температурной стабильности напряжения стабилизации. С этой целью последовательно с диодом, выполняющим функцию стабилизирующего элемента, включают другой диод, но так, чтобы его выводы имели обратную полярность по отношению к первому. Так как температурный коэффициент для обратного напряжения положителен, а для пря-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 [148] 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0067