ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 19
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Кернеу тұрақтандырғыштары
Тұрақтандырғыштардың түрлері және олардың негізгі сипаттамалары. Кернеу тұрақтандырғышы деп жүктемедегі кернеуді белгілі дәлдікпен ұстап тұратын құрылғыны айтады. Кернеудің жүктемедегі өзгерісі себептер қатарымен шақырылуы мүмкін: біріншілік қорек көзінің кернеуінің тербелісімен (айнымалы кернеу желісінің, аккумулятордың, гальваникалық элементтің), жүктеменің өзгерісімен, қоршаған ортаның температурасының өзгерісімен және т.б.
Жұмыс принципі бойынша тұрақтандырғыштарды параметрлікке және компенсациондыққа бөледі. Өз кезегінде параметрлік тұрақтандырғыштар бір каскадтық, көп каскадтық және көпірлік болады. Компенсациондық тұрақтандырғыштар үздіксіз немесе импульстік реттеумен бола алады; барлығы да тізбектей және параллельді типте бола алады.
Параметрлік тұрақтандырғыштар кернеуді тұрақтандыруды жартылай өткізгіштік приборлардың параметрлерін өзгерту есебінен жүзеге асырады: стабилитрондарды, стабисторларды, транзисторларды және т.б. Кернеудің жартылай өткізгіштік стабилизаторлардың өзгеретін параметрлері олардың кедергілері немесе өткізгіштіктері болып табылады.
Компенсациондық тұрақтандырғыштар жартылай өткізгіштік приборларда орындалған жүктемедегі кернеуді автоматты реттеудің жабық жүйесі болып табылады. Бұл тұрақтандырғыштардағы шығыстық кернеу әдетте параметрлік тұрақтандырғыштардың типтерінің бірімен құрылатын тұрақты тірек кернеуіне тең немесе пропорционалды болып ұсталады. Компенсациондық тұрақтандырғыштар жүктемеге параллельді немесе тізбектей қосыла алатын реттеуші элементтен тұрады (әдетте транзистор). Реттеуші элемент үздіксіз немесе кілттік режимде жұмыс істей алады. Импульстік тұрақтандырғыштарда реттеуші элементтің кілттік жұмыс режимі қолданылады. Үздіксіз реттеумен тұрақтандырғыштарда реттеуші элемент үздіксіз режимде жұмыс істейді.
Шығыстық қуаты бойынша тұрақтандырғыштарды аз қуатты (1Вт дейін), орташа қуатты (250 Вт дейін) және үлкен қуатты (250 ВТ жоғары) деп бөлуге болады. Аз қуатты тұрақтандырғыштар өлшеу техникасында, аналогты-сандық және санды-аналогтық түрлендіргіштерде қолданылады. Орташа қуатты тұрақтандырғыштар аз қуатты электрондық құрылғылардың қоректендірілуі үшін қолданылады. Қуатты тұрақтандырғыштарды лазерлік қондырғылардың, электрондық микроскоптардың және т.б. қоректендірілуі үшін қолданады.
Жүктемедегі шығыстық кернеуді ұстап тұру дәлдігі бойынша тұрақтандырғыштарды прецизиондық (кернеудің өзгерісі 0,005%), дәлдікті (кернеудің өзгерісі 0,1-0,005%), орташа дәлдікті (кернеудің өзгерісі 0,1-0,01%) және төмен дәлдікті (кернеудің өзгерісі 1-0,1%) деп бөледі. Прецизиондық тұрақтандырғыштарда шығыстық кернеуді ұстап тұрудың жоғары дәлдігін алу үшін қоршаған ортаның температурасының өзгерісін жоятын арнайы құрылғы қолданылады (термостаттар және криостаттар).
Кернеу тұрақтандырғыштарының негізгі параметрлері. Кернеу тұрақтандырғыштарының параметрлері оларды жұмыс сапасы бойынша салыстыруға, электрондық құрылғыларды эксплуатациялау талаптарын қанағаттандыратындарын таңдап алуға мүмкіндік береді. Мұндай параметрлерге келесілер жатады: қалыпты шығыстық кернеу Uвых, кірістік кернеудің дөлшеу диапазоны Uвх.min және Uвх.max, жүктеме тогының өлшеу диапазоны Iн.min және Iн.max, пайдалы әсер коэффициенті , кернеу бойынша тұрақсыздық коэффициенті KнUжәне ток бойынша тұрақсыздық коэффициенті KнI, пульсацияның тегістеу коэффициенті KСГ және жылдам әрекеттілік.
Тұрақтандырылудың номиналдық кернеуі Uвых – бұл тұрақтандырғыштық эксплуатациясының қалыпты жағдайындағы шығыстық кернеуі (анықталған кірістік кернеу, жүктеменің берілген тогы, қоршаған ортаның орнатылған температурасы). Егер тұрақтандырғыш шығыстық кернеуді реттеуге мүмкіндік берсе, онда шығыстық кернеудің диапазоны беріледі Uвых.min және Uвых.max.
Кірістік кернеудің өлшеу диапазоны Uвх тұрақтандырғыштардың дәлдік қасиеттері сақталатын тұрақтандырғыштың кірісіндегі кернеудің шектерін орнатуға мүмкіндік береді.
Жүктеме тогының өлшеу диапазоны Iнтұрақтандырғыштардың дәлдік қасиеттері сақталатын жүктеме тогының өзгеру шектерін орнатуға мүмкіндік береді.
Тұрақтандырғыштың пайдалы әсер коэффициенті AB – бұл біріншілік қорек көзінен тұтынылған қуатқа Рпот жүктемеде Рн берілетін қуаттың қатынасы:
| |  | (3.1) |
Кернеу бойынша тұрақсыздық коэффициенті KнU – бұл шығыстық кернеудің қатыстық өзгерісінің оның өзгерісін шақыратын кірістік кернеуге
қатынасы:| |  , %/B. | (3.2) |
Ток бойынша тұрақсыздық коэффициенті KнI – шығыстық кернеудің қатыстық өзгерісінің
оның қатыстық өзгерісін шақыратын жүктеме тоғына 
қатынасы:| |  , | (3.3) |
Пульсацияның тегістелу коэффициенті — бұл кірістік кернеудің пульсациясының амплитудалық мәнінің шығыстық кернеудің пульсациясының амплитудалық мәніне қатынасы:
| | KСГ = Uвх/Uвых. | (3.4) |
Тұрақтандырғыштық жылдам әрекеттілігі оның кірістік кернеудің немесе жүктеме тогының секірмелі өзгерісін жылдам өңдеу қабілетін сипаттайды. Әдетте тұрақтандырғыштың жылдам әрекеттілігін кірістегі кернеудің немесе жүктеме тогының берілген секірмелі өзгерісі кезіндегі шығыстық кернеуінің орнатылу уақытымен анықтайды.
Эксплуатациондықтан басқа сонымен қатар, берілген қасиеттермен тұрақтандырғыштарды жобалау кезінде қажетті есептік параметрлер қолданылады. Мұндай параметрлерге жатады: дифференциалдық шығыстық кедергі
, Кернеудің температуралық коэффициенті ТКН, шу кернеулері 
, шығыстық кернеудің уақыттық дрейфі 
және басқалары.Кернеудің параметрлік тұрақтандырғыштарын арнайы жартылай өткізгіштік диодтарда орындайды: стабилитрондарда және стабисторларда. Стабилитронның көмегімен кернеуді тұрақтандыру үшін жартылай өткізгіштік диодтың вольт-амперлік сипаттамасының кері бұтағы, ал стабистордың көмегімен – оның тура бұтағы қолданылады.
Тұрақтандырғыштарда электрлік құйындық тесіп өту құбылысы қолданылады. Сонымен қатар, диод арқылы токтың өзгеруінің кең диапазонында ондағы кернеу шамалы ғана өзгереді. Токты стабилитрон арқылы шектеу үшін онымен тізбектей кедергіні қосады. Стабилитронның қосылуының типтік сұлбасы 3.4-суретте көрсетілген. Стабилитронның негізгі параметрі болып табылады: тұрақтанудың номиналды кернеуі Ucr, оның дифференциалдық кедергісі rст және тұрақтану кернеуінің температуралық коэффициенті ТКН.
3.4-сурет – Стабилитронның қосылуының типтік сұлбасы
3.4-суретте келтірілген тұрақтандырғыштың типтік сұлбасының жұмысы келесі түрде жүзеге асады. Шектеуші кедергі Rг арқылы кірістік кедергі Uвх параллельді қосылған стабилитронға Д және жүктеме кедергісіне Rнқосылады. Стабилитрондағыкернеуазғанаөзгеретіндіктенолдажүктемедегікернеугежатады.
Егер кірістік кернеу жоғарылайтын болса, онда іс жүзінде UBX барлық өсімі Rг кедергісіне беріледі, бұл ондағы токтың өсуіне алып келеді. Токтың бұл өсуі шамамен өзгермеген жүктеме тогы кезіндегі стабилитрон тогының жоғарылау есебінен жүзеге асады.
Компенсациондық тұрақтандырғыштар. Кернеудің компенсациондық кернеуінің құрылымдық сұлбасы 3.5, а суретінде көрсетілген. Тұрақтандырғыштың шығыстық кернеуі Uвых кернеу бөлгіші арқылы КБ келіспеушілік сигналының (қателік сигналының) күшейткішіне КСС келтіріледі, мұнда тірек кернеуінің көзінің ТКК шығыстық кернеуімен Uоп салыстырылады. КСС шығысынан қателік кернеуі реттеуші элементке РЭ түседі және оның берілу коэффициентін өзгертеді.
Компенсациондық тұрақтандырғыштың шығыстық кернеуі кірістегі кернеудің Uвх өзгерісінен тәуелсіз болады және тірек кернеуіне пропорционалды болады. Тірек кернеуінің көзі ертінді әдетте бұрынырақта қарастырылған параметрлік тұрақтандырғыштардың түрлерінің бірі қолданылады. Бұл жағдайда кернеу бөлгішін КБ қолдану тірек көзінің кернеуінен айырмашылыққа ие шығыстық кернеуді алуға мүмкіндік береді.
3.5-сурет Үздіксіз реттеумен кернеу тұрақтандырғышының қарапайымдатылған құрылымдық сұлбасы (а) және тіркелген кернеудің тұрақтандырғышының функционалдық сұлбасы (б)
Әрекет принциптері бойынша компенсациондық тұрақтандырғыштарды екі топқа бөледі: үздіксіз және импульстік реттеумен. Бұл тұрақтандырғыштардың негізгі айырмашылығы реттеуші элементтің жұмыс режимінде: үздіксіз реттелумен тұрақтандырғыштарда реттеуші элемент үздіксіз режимде (яғни реттеуші кедергі сияқты) жұмыс істейді, ал импульстік реттеумен тұрақтандырғыштарда ол кілт сияқты жұмыс істейді.
Үздіксізреттеуменкомпенсациондықтұрақтандырғыштар. Үздіксіз реттеумен кернеудің компенсациондық тұрақтандырғышының қарапайымдатылған сұлбасы 3.5, б суретте келтірілген. Бұл сұлбада кернеу бөлгіші КБ R1және R2 резисторларында орындалған. Мұндай бөлгіштің берілу коэффициенті
| |  | (3.5) |
Тірек кернеуінің көзі Uопстабилитронда VD және өшіретін кедергіде RГорындалған. Стабилитрон ретінде стабилитрондық СИМ біреуін қолдануға болады. Қателік сигналының күшейткіші ҚСК операциондық күшейткіште ОК орындалған. Реттеуші элемент эмиттерлік қайталану сұлбасы бойынша трагзисторда VT тұрғызылған. Мұндай реттеуші элементтің берілу коэффициенті бірлікке жақын.
Тұрақтандырғыштың шығыстық кернеуі
| |  | (3.6) |
Ол тірек кернеуінің Uоп тұрақсыздығынан тәуелді болғандықтан соңғысынан тұрақтырақ бола алмайды. Сондықтан да, егер токтың тұрақтылығын стабилитрон арқылы қамтамасыз ететін болсақ, онда параметрлік стабилизатордың тұрақсыздығы компенсациондық сияқты болады. Және де компенсациондық тұрақтандырғыш параметрлікпен салыстырғанда артықшылықтардың қатарына ие: компенсациондық тұрақтандырғыштың шығыстық тогы айтарлықтай үлкен бола алады және реттеуші элементтің мүмкіндіктерімен шектеледі; стабилитрон