Voltaj regulyatori

Стабилизатор - кириш ва чиқиш кучланишига эга бўлган электромеханик ёки электр (электрон) қурилма, кириш волтажи ва чиқиш юк оқимининг сезиларли ўзгариши билан чиқиш кучланишини тор чегараларда ушлаб туриш учун мўлжалланган.

Стабиллаштирилган қувват манбаи (инглизча: Поwер cондитионер) — электр энергиясини кейинчалик фойдаланиш учун мос ҳолатга айлантириш учун ишлатиладиган қурилмалар.

Чиқиш кучланишининг турига кўра стабилизаторлар 2 турга: тўғридан-тўғри кучланиш ва ўзгарувчан кучланиш стабилизаторларига бўлинади. Қоидага кўра, стабилизаторнинг кириши ва чиқишидаги кучланиш тури бир хил (доимий ёки ўзгарувчан), бироқ стабилизаторларнинг айрим турларида уларнинг турлари ўзгача.

ДC кучланиш стабилизаторлари

Чизиқли стабилизатор

Чизиқли кучланиш регулятори кучланиш бўлувчидир, унинг кириш қисми (беқарор) кучланиш билан таъминланади ва чиқиш (стабиллаштирилган) кучланиш бўлинувчининг кейинги қисмида олинади. Стабилизация ажратувчи қўллардан бирининг қаршилигини ўзгартириш орқали амалга оширилади: стабилизаторнинг чиқишидаги кучланиш белгиланган чегаралар ичида бўлиши учун қаршилик ўзгартирилмайди.

Кириш / чиқиш кучланишларининг катта нисбати билан чизиқли регулятор самарадорлиги кам, чунки кириш қувватининг катта қисми тартибловчи элементда иссиқлик шаклида тарқалади, кетма-кет регуляторда қувват сарфлайди. ${\дисплайстйле П_{Л}}$ :

{\дисплайстйле П_{Л} = (У_{ин} - У_{оут}) \cдот И_{оут},}

Бу ерда

{\дисплайстйле У_{ин}}

— стабилизаторнинг кириш кучланиши,

{\дисплайстйле У_{оут}}

— стабилизаторнинг чиқиш кучланиши,

{\дисплайстйле И_{оут}}

— стабилизаторнинг чиқиш оқими.

Шунинг учун, ушбу турдаги стабилизаторлардаги тартибга солувчи элемент ва ортиб бораётган қувват сезиларли қувватни бартараф этиш керак, яъни у керакли майдоннинг радиаторига ўрнатилиши лозим.

Чизиқли регуляторнинг қулайлиги- соддалиги, шовқиннинг йўқлиги ва ишлатиладиган электрон компонентларнинг камлиги.

Ўзгарувчан қаршиликка эга элементнинг киритилишига қараб, чизиқли стабилизаторлар 2 турга бўлинади:

Мос келувчи : тартибга солувчи элемент юк билан кетма-кет уланади.
Параллел : тартибга солувчи элемент юк билан параллел равишда уланади.

Стабилизация усулига қараб:

Параметрик : бундай стабилизаторда қурилманинг И-В характеристикаси ишлатилади, бу ерда қурилманинг дифференциал қаршилиги қурилма орқали оқадиган оқимларнинг кенг диапазонида кичикдир.
Компенсацион : фикр-мулоҳазаларга эга. Унда стабилизаторнинг чиқишидаги кучланиш мос ёзувлар билан таққосланади, уларнинг орасидаги фарқдан тартибга солувчи элемент учун бошқарув сигнали ҳосил бўлади.

Яримўтказгичли зенер диётидаги параллел параметрик стабилизатор

Ушбу схемада ҳам яримўтказгичли зенер диоди, ҳам газли порлашли разрядли зенер диодини ишлатиш мумкин.

Энг оддий параметрик стабилизатор схемаси

Бундай стабилизаторлар паст оқим истеъмоли билан контактларнинг занглашига олиб келадиган кучланишини барқарорлаштириш учун фойдаланилади, чунки кучланишни барқарорлаштириш учун зенер диоди орқали ток ўтиши керак. ${\дисплайстйле Д1}$ уланган юкдаги стабилизатордан жорий истеъмолдан бир неча марта (3 — 10) юқори бўлиши лозим ${\дисплайстйле Р_Л}$ . Одатда, бундай чизиқли регулятор схемаси янада мураккаб бошқарув регулятори даврларида кучланиш мос белгилар сифатида қўлланган.

Резистор ўрнига кириш кучланишидаги ўзгаришлардан келиб чиқадиган чиқиш кучланишининг беқарорлигини камайтириш учун ${\дисплайстйле Р_В}$ иш оқими оралиғида И-В бўлимида юқори дифференциал қаршиликка эга бўлган 2 терминалли схемани ўз ичига олиши керак ва оқим манбаи сифатида ишлайди. Аммо, бу чора юк қаршилигининг ўзгаришидан келиб чиқадиган чиқиш кучланишининг беқарорлигини камайтирмайди.

Биполяр транзисторда кетма-кет стабилизатор

Бу схемада тартибга солувчи транзисторнинг пастги кучланиш зенер диётидаги кучланишга билан бир ҳил қийматга эга. ${\дисплайстйле У_з}$ ва чиқиш кучланиши қуйидагича бўлади: Фаилед то парсе (траилинг баcкслаш): {\дисплайстйле У_{оут} = У_з - У_{бе},\} ${\дисплайстйле У_{бе}}$ транзисторнинг базаси ва эмитер орасидаги кучланиш. Чунки ${\дисплайстйле У_{бе}}$ озгина эмитер оқимига боғлиқ, — стабилизаторнинг чиқиш оқими ва кичик (германий транзисторлар учун 0,4 В ва силикон транзисторлар учун 0,6-0,65 В), юқоридаги схема кучланишни барқарорлаштиради.

Ушбу схема зенер диётида параллел параметрик стабилизатор, юқорида муҳокама қилинган, эмитер давомининг киришига уланган. Чиқиш кучланишидаги ўзгаришлар ва чиқиш оқимидаги ўзгаришлар учун деярли тўлиқ компенсацияни таъминлайдиган тўғридан тўғри тартибга солиш ҳусусиятига эга эмас.

Чиқиш кучланиши зенер диётининг стабилизация кучланишидан қийматдан камроқ ${\дисплайстйле У_{бе}}$ , бу транзистор орқали ўтадиган оқимнинг катталигига ўзаро боғлиқ. Баъзи боғлиқлик ${\дисплайстйле У_{бе}}$ оқим ва ҳароратнинг қиймати бўйича, зенер диётидаги параллел параметрик стабилизатор билан солиштирганда, чиқиш кучланишининг барқарорлигини сифатини камайтиради.

Бу ерда эмитент издоши оқим кучайтиргичи бўлиб, зенер диётидаги параллел параметрик стабилизатор билан таққослаганда стабилизаторнинг максимал чиқиш оқимини оширишга вазият яратиб беради. ${\дисплайстйле Б_{ст}}$ бир марта, ${\дисплайстйле Б_{ст}}$ — умумий коллектор режимида транзисторнинг статик оқим ўтказиш коэффициэнти. Чунки ${\дисплайстйле Б_{ст}}$ 1 дан бир неча ўн марта катта бўлса, параметрик стабилизатордан олинган кичик оқим кучаяди ${\дисплайстйле Б_{ст}}$ бир марта. Агар бундай оқим кучайтирилиши маълум қийматли чиқиш оқимини таъминлаш учун камлик қилса, унда композит транзистор ишлатилади, масалан, Дарлингтон жуфтлиги.

Жуда паст юк оқими билан, бирликлар тартибида — ўнлаб мкА, бундай стабилизаторнинг чиқиш кучланиши (очиқ электрон кучланиш) тахминан 0,6 В га ошади, чунки ${\дисплайстйле У_{бе}}$ бундай оқимларда нолга яқинлашади. Баъзи манбааларда бу бошқачарор, кейин стабилизаторнинг чиқишига қўшимча юк қаршилиги уланади, бу ҳар қандай ҳолатда бир неча миллиампер стабилизаторнинг энг кам юк оқимини таъминлайди.

Автоматик тартибга солиш ҳалқали кетма-кет компенсация регулятори

Бундай стабилизаторларда чиқиш кучланиши мос ёзувлар кучланиши билан солиштирилади, бу кучланишлар орасидаги фарқ хато сигнали кучайтиргичи томонидан кучайтирилади, хато сигнали кучайтиргичининг чиқиши тартибга солувчи элементни мослайди.

Масалан, расмдаги диаграмма кўрсак. Чиқиш кучланишининг бир қисми ${\дисплайстйле У_{оут}}$ потансиёметрдан ташкил топган қаршилик кучланиш бўлувчисидан олинган ${\дисплайстйле Р2}$ ва собит резисторлар ${\дисплайстйле Р1,\ Р3}$ мос ёзувлар кучланиш билан қиёсланганда ${\дисплайстйле У_з}$ параметрик стабилизатордан — зенер диёти ${\дисплайстйле Д1}$ . Ушбу кучланишлар орасидаги фарқ операцион кучайтиргичдаги (оп-амп) дифференциал кучайтиргич томонидан кучайтирилади. ${\дисплайстйле У1}$ , унинг чиқиши эмитер издоши схемасига мувофиқ уланган транзисторнинг асосий оқимини ўзгартиради .

Ушбу схемада тўғридан тўғри тартибга солиш ҳалқаси, салбий қайта алоқа ҳалқаси мавжуд. Агар чиқиш кучланиши белгиланган қийматдан кичик бўлса, у ҳолда тартибга солувчи транзистор қайта алоқа орқали кўпроқ очилади, агар чиқиш кучланиши белгиланган қийматдан катта бўлса, аксинча.

тўғридан тўғри тартибга солиш ҳалқасининг барқарорлиги учун қуйи фазасининг силжиши 180 ° га яқин бўлиши керак. Чиқиш кучланишининг бир қисмидан бери ${\дисплайстйле У_{оут}}$ операцион кучайтиргичнинг инвертинг киришига ишлатилади ${\дисплайстйле У1}$ , бу фазани 180 ° га силжитади ва бошқарув транзистори паст частоталарда фазани силжитмайдиган эмитер издошлари схемасига мувофиқ уланади, бу авторегуляция схемасининг барқарорлигини таъминлайди, чунки қуйи фазаси силжиши 180 га яқин. °.

Йўналтирувчи кучланиш ${\дисплайстйле Уз}$ зенер диётидан ўтадиган оқим қиймматига боғлиқ. Йўналтирувчи кучланишнинг беқарорлигининг асосий манбаи кириш кучланишидаги ўзгаришлардир, чунки бундай ўзгаришлар билан зенер диётининг оқимини ҳам ўзгартиради. Ўзгаришлар билан оқимни барқарорлаштириш учун ${\дисплайстйле У_{ин}}$ резистор ўрнига ${\дисплайстйле Р_В}$ баъзан жорий манбани ўз ичига олади.

Ушбу стабилизаторда оп-амп тескари бўлмаган кучайтиргич схемасига асосланиб қўйилади (чиқиш оқимини ошириш учун эмитер издоши билан). Қайта алоқа палласида резисторларнинг қаршилик нисбати унинг қийматини аниқлайди, бу чиқиш кучланишининг киришдан неча марта юқори бўлишини аниқлайди (яъни, оп-ампнинг инвертинг бўлмаган киришига қўлланадиган мос ёзувлар кучланиши). Инвертинг бўлмаган кучайтиргичнинг қиймати ҳар доим бирликдан катта бўлгани сабабли, мос ёзувлар кучланишининг қиймати ${\дисплайстйле У_з}$ (зенер диёт стабилизация кучланиши) дан камроқ танланиши керак ${\дисплайстйле У_{оут}}$ , ёки мос ёзувлар кучланиши зенер диётига уланган резистив ажратгичдан олинади.

Стабилизаторни алмаштириш

Коммутация регуляторида барқарор бўлмаган ташқи манбадан кучланиш энергия сақлаш мосламасига (одатда кондансатöр ёки индуктор) электрон калит томонидан яратилган қисқа импулсларда берилади. Калитнинг ёпиқ ҳолатида энергия юборувчида сақланади, кейинчалик у юкга ўтказилади. Сақлаш элементи сифатида чокдан фойдаланиш трансформаторларни ишлатмасдан стабилизаторнинг чиқиш кучланишини киришга нисбатан ўзгартиришга имкон беради: ошириш, камайтириш ёки инверт. Стабилизация импулсларнинг давомийлигини ва улар орасидаги паузаларни тўғри назорат қилиш орқали импулс кенглиги модуляцияси, импулс частотаси модуляцияси ёки иккаласининг комбинациясини қўллаш орқали амалга оширилади.

Пулс стабилизатори чизиқли билан солиштирганда анча самаралироқ, чунки тартибга солувчи элемент калит режимда ишлайди. Коммутация регуляторининг камчиликлари чиқиш кучланишидаги импулсли шовқин ва нисбий мураккаблигидир.

Чизиқли регулятордан фарқли ўлароқ, коммутация регулятори регулятор схемасига ва унинг тугмачаларини бошқариш режимига қараб кириш кучланишини шунчаки ўзгартириши мумкин:

Буcк регулятори: Чиқиш стабиллашган кучланиш ҳар доим кириш волтажидан паст ва бир хил кутуплулуğа эга.
Боост регулятори: Чиқиш стабиллашган кучланиш ҳар доим кириш волтажидан юқори ва бир хил кутуплулуğа эга.
Пастга тушадиган стабилизатор: калитни бошқариш режимига қараб чиқиш кучланиши кириш волтидан юқори ёки паст бўлиши мумкин ва бир хил поларитега эга. Бундай стабилизатор кириш кучланиши ҳар қандай йўналишда чиқиш кучланишидан фарқ қилиши мумкин бўлган ҳолларда қўлланади.
Инвертинг регулятори: чиқиш стабилизацияланган кучланиш киришга нисбатан тескари поларитга эга, кириш кучланишининг мутлақ қиймати ҳар қандай бўлиши мумкин.
Универсал — юқорида санаб ўтилган барча функцияларни бажариш.

АC кучланиш стабилизаторлари

1- Кичик қувватли маиший, офис ва саноат юклари учун қўлланган 220-230 волцли 1 фазали кучланиш регуляторлари .

2- 380-400 волтли 3 фазали кучланиш регуляторлари, ўрта ва катта қувватли саноат юклари учун мўлжалланган.

СССР даврида маиший феррорезонант кучланиш стабилизаторлари кўп қўлланган. Улар одатда телевизорларни қувватлантириш учун фойдаланилган. 1- авлод телевизорлари чизиқли кучланиш стабилизаторлари (баъзи телевизор схемалари, масалан, анод кучланиш даврлари ва филаментли электр вакуум қурилмалари барқарор бўлмаган кучланиш билан қувватланган) бўлган тармоқ қувват манбалари ишлатилган, бу кунлик тебранишлар ва кескин қувват кўтарилиши билан, айниқса қишлоқ жойларида. жойлар тасвир сифатининг пасайишига олиб келган ва АC тармоқ кучланишини олдиндан барқарорлаштиришни талаб қилган.

${\дисплайстйле АДАБИЙОТЛАР}$
Н. И. Чистякова. Радио ҳаваскор дизайнери учун маълумотнома / „Оммавий радио кутубхонаси“ серияси, 1147-сон. — Москва: Радио ва алоқа, 1990. — С. 306-322. — 622 б.
Элли, Чарлз; Атвуд, Кеннет (1973). Электрон ускуналар. Ню-Ёрк ва Лондон: Жоҳн Wилей & Сонс. 534-бет. ИСБН 0-471-02450-3.