Компенсационные стабилизаторы напряжения с принципом управления по отклонению

В отличие от параметрических, являющихся разомкнутыми системами автоматического управления, компенсационные стабилизаторы напряжения, имеющие отрицательную обратную связь, относятся к замкнутым системам автоматического управления, обладающим более высокой точностью стабилизации, чем параметрические стабилизаторы напряжения. Существующие компенсационные стабилизаторы построены на основании принципа управления по отклонению.

Функциональная и принципиальная схемы стабилизатора напряжения с принципом управления по отклонению

Функциональная схема стабилизатора напряжения постоянного тока изображена на рис. 15.9, а[ 131, 1321. В состав стабилизатора входят следующие элементы:

  • — регулирующий элемент РЭ, включенный последовательно с нагрузкой Н;
  • — измерительный элемент ИЭ, с помощью которого измеряется выходное (стабилизированное) напряжение ?/вых.

Измеренное напряжение, являющееся напряжением обратной связи

^ос=р?/вых (15.7)

подается на элемент сравнения;

  • — источник опорного напряжения ИОН, вырабатывающий постоянное по величине опорное напряжение иоп;
  • — элемент сравнения ЭС, на прямой вход которого подается напряжение [1, а на инвертирующий — опорное напряжение иос. Благодаря этому осуществляется сравнение напряжений иос и иоп и на выходе ЭС возникает напряжение рассогласования

Аи=иосоп; (15.8)

  • — сумматор С, на вход которого подается напряжение рассогласования Д?/и напряжение уставки ?/уст. С помощью напряжения уставки устанавливается номинальное сопротивление регулирующего элемента;
  • — усилитель напряжения постоянного тока У, на вход которого подается суммарное напряжение ии = иуст + А1/ с выхода сумматора С. Усиленное напряжение с выхода усилителя

где иусту — усиленное напряжение уставки, А(7У усиленное напряжение рассогласования, являющееся управляющим напряжением, поступает на регулирующий элемент РЭ.

Схемы стабилизатора постоянного напряжения непрерывного действия с принципом управления по отклонению

Рис. 15.9. Схемы стабилизатора постоянного напряжения непрерывного действия с принципом управления по отклонению: а — функциональная;

б — принципиальная (вариант)

Принцип действия стабилизатора состоит в том, что с помощью напряжения (/усту устанавливается номинальное сопротивление регулирующего элемента РЭ. С помощью измерительного элемента ИЭ измеряется выходное напряжение ?/вых стабилизатора ((/ос = р(/иых), в элементе сравнения ЭС сравнивается с требуемым значением (напряжением ?/оп), в результате чего выявляется отклонение между ними — напряжение рассогласования А и= иос— иоп. Напряжение рассогласования А и преобразуется (в простейшем случае усиливается, как показано на рис. 15.9, а) в составляющую А?/у управляющего напряжения ((/у = (/усТу+ А(/у). Эта составляющая, поступая на регулирующий элемент РЭ, изменяет его сопротивление относительно номинального значения, устанавливаемого с помощью напряжения уставки иусту таким образом, что выходное напряжение стабилизатора стремится к номинальному значению, а отклонение (напряжение рассогласования АН) уменьшается, несмотря на влияние возмущающих воздействий (дестабилизирующих факторов).

Примером стабилизатора с принципом управления по отклонение может служить стабилизатор, принципиальная схема которого изображена на рис. 15.9, б. В этом стабилизаторе регулирующим элементом является мощный транзистор УТ, работающий в режиме эмиттерного повторителя. Транзистор УТ включен последовательно с нагрузкой /?„.

Измерительным элементом ИЭ выходного напряжение ивых служит делитель напряжения, состоящий из резисторов Я, Я2 и потенциометра /?„. Измеренное напряжение — напряжение обратной связи иос снимается с резистора Я2 и части потенциометра Яп:

Уос Р ^вых*

Выходное напряжение ивых можно представить в виде суммы номинального напряжения 1/выхн и приращения Д?/вых:

^ВЫХ ^ВЫХ Н — Д ^вых- (15.10)

В этом случае напряжение обратной связи

и ос = Р( ивых н ± Д?/вых) = иос н ± А11, (15.11)

где иосн = р^/выхн — номинальное значение напряжения обратной связи;

А и = РД?/ВЫХ — отклонение напряжения обратной связи от номинального значения (напряжение рассогласования).

Источником опорного напряжения ИОН является параметрический стабилизатор напряжения, состоящий из стабилитрона VI) 1 и гласящего резистора Яг. Опорное напряжение иоп снимается со стабилитрона ИД.

Напряжение обратной связи иос подается на базу, а опорное напряжение иоп на эмиттер маломощного усилительного транзистора УТу. Благодаря такой схеме подачи напряжения 1/ос и иоп на УТу, между базой и эмиттером УТу прикладывается разностное напряжение

иЪЭу= иос-Аиоп (15.12)

и тем самым выполняется функция элемента сравнения ЭС (см. рис. 15.9, а).

Если в формулу (15.12) подставить значение [/ос из (15.11), то получим

иЪэу =иосн±Аи-иопосноп±Аи=иуст±Аи, (15.13)

где иуст = иос н — иоп напряжение уставки, т. е. выполняется функция сумматора С (см. рис. 15.9,я).

Напряжение иБЭу, соответствующее напряжению [/^ на рис. 15.9, а, является входным напряжением усилителя У — усилительного транзистора УТу. С помощью напряжения уставки [/уст, как указывалось ранее, устанавливается номинальное сопротивление регулирующего элемента. Кроме того, выбирая иос > иоп, обеспечивается положительный потенциал базы относительно эмиттера усилительного транзистора УТу, т. е. его работоспособность при уменьшении выходного напряжения ивых.

Усилитель постоянного тока У состоит из транзистора УТу и резистора Ку. Усиленное выходное напряжение — напряжение управления иу выделяется на резисторе Яу. При изменении иу изменяется потенциал базы регулирующего транзистора УТ относительно его эмиттера, а следовательно, и сопротивление между его коллектором и эмиттером.

Принцип действия стабилизатора состоит в следующем. При номинальном напряжении на выходе стабилизатора [/вых = [/вых и, при этом согласно (15.11) [/ос = иосн, АІІ = 0. Поэтому согласно (15.13) иЪЭу= иос н — иоп = [/уСТ, т. е. на вход усилителя УТу поступает лишь напряжение уставки [/усг, при котором сопротивление регулирующего элемента (транзистора УТу) равно номинальному значению Лрэ = Ярэн. При изменении, например при увеличении иъых увеличивается [/ос на величину А[/. Повышается потенциал на базе УТу относительно эмиттера и входное напряжение [/БЭу согласно (15.13) увеличивается со значения [/уст на А [/. Уменьшается сопротивление транзистора УТу, увеличивается его коллекторный ток /Ку, что вызывает увеличение падения напряжения на резис-

торе Яу и уменьшение потенциала на базе УТ. Благодаря этому увеличивается сопротивление регулирующего транзистора УТ. При этом возрастает относительно его номинального значения ДрЭ н и падение напряжения на нем, значение напряжения ивых понижается, стремясь к номинальному значению.

Уже из рассмотрения работы данного стабилизатора с принципом управления по отклонению следует, что при влиянии дестабилизирующих факторов напряжение рассогласования А1/ (ошибка систем стабилизации) не может быть полностью устранена. Если начальное повышение икых вызвано, например, повышением входного напряжения ивх, то необходимое в этом случае увеличение значения сопротивления регулирующего элемента УТ относительно номинального и поддержание этого значения на время действия повышенного напряжения ?/вх, достигается только за счет прибавления к напряжению уставки ?/уст (которое обеспечивает номинальное сопротивление УТ) дополнительного напряжения — напряжения рассогласования Д?/.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >