Версия для печати

Приведенный ниже метод стабилизации переменного напряжения не применяет в явном виде цепь обратной связи и вероятно, лучше всего описывается, как стабилизатор напряжения с разомкнутой петлей регулирования. (Используя понятие «внутренняя обратная связь» можно провести строгий математический анализ, как это делается для генератора с двухполюсником, имеющим отрицательное сопротивление, типа туннельного диода, когда можно сказать, что генератор ведет себя так, как будто имеется внутренняя цепь обратной связи.)
В любом случае схемы стабилизации (такие как эта) вообще не позволяют получить жесткой стабилизации, легко достижимой с обычной обратной связью и датчиком. Тем не менее, схема обеспечивает стабилизацию переменного напряжения часто достаточную для практических целей. Приведенная схема стабилизатора напряжения имеет достаточно быструю реакцию, поскольку здесь не используются инерционные компоненты, такие как лампы накаливания и фоторезисторы. Стабилизатор переменного напряжения, приведенный на рисунке, при первом приближении можно рассматривать как электронную замену феррорезонансного стабилизатора напряжения.
Этот стабилизатор имеет существенное преимушество в габаритах, весе и стоимости. Хотя он позволяет получить на нагрузке напряжение только 90 В, экспериментатор может увеличивать его до 120 В применяя обычный трансформатор или автотрансформатор (такие «линейные» трансформаторы намного меньше, легче и дешевле, чем упоминавшийся феррорезонансный стабилизатор).
Первое, что необходимо понять в приведенной схеме стабилизатора напряжения, это то, что не может быть никакого напряжения на нагрузке или тока через нее, если нет условий для протекания тока между точками мостового выпрямителя (Dl), обозначенными символами + и —. Следует иметь в виду, что постоянное напряжение с выхода мостового выпрямителя не фильтруется, являясь фактически последовательностью однополярных полупериодов синусоиды. Это случай, когда есть возможность управлять напряжением на нагрузке, изменяя долю этих полупериодов, поступающих к нагрузке. Управление осуществляется электрической схемой, использующей транзисторы Q), Q2 и ДЗ. По существу применяется двухполупериодное управление фазой, подобно тому, как зто делается в регуляторах свечения лампы и в схемах управления двигателем, несмотря на то, что метод реализации несколько отличается от обычно используемого. Одной из причин необычного подхода является то, что вместо симистора в качестве двухполупериодного силового элемента с фазовым управлением (фактически это мостовой выпрямитель, допускающий работу с обеими половинами периода переменного тока), используется тиристор (Q4). Здесь достигается разовое управление и стабилизация: в качестве ДЗ применяется PUT-транзистор (однопереходный транзистор с управляемым порогом), который формирует запускающие импульсы для тиристора Q4, регулирующего мощность в нагрузке. Момент появления импульсов запуска зависит от того, как быстро заряжается конденсатор Q до напряжения запуска PUT-транзистора. Фактически, два условия определяют задержку появления запускающих импульсов. Сначала предположим, что напряжение сети переменного тока увеличивается. Это приводит к подъему напряжения на резисторе R10, а это, в свою очередь, приводит к тому, что времязадающему конденсатору Cl необходимо заряжаться до более высокого напряжения, чтобы PUT-транзистор Q3 сформировал импульс запуска для тиристора. Полученная таким образом задержка уменьшает длительность полупериодов напряжения, прикладываемого к нагрузке так, чтобы его среднеквадратическое значение было уменьшено. В этом суть фазового метода стабилизации напряжения на нагрузке при изменении напряжения сети переменного тока. В случае понижения напряжения сети происходит последовательность событий противоположная описанной, что сохраняет напряжение нагрузки постоянным.
Имеется препятствие, которое может помешать описанному порядку действия схемы; если не принять мер, то PUT-транзистор включался бы в самом начале каждого полупериода, то есть был бы постоянно открыт. Необходимо иметь задерживающую схему, позволяющую отключить анодное напряжение PUT-транзистора во время начального подъема синусоидального напряжения с выхода выпрямительного моста. Эта функция осуществляется транзистором Ql и связанной с ним схемой. Происходит так, что Ql остается в закрытом состоянии, пока стабилитрон 02 не проводит; в какой-то момент база транзистора Ql становится смешенной в прямом направлении, в результате чего к PUT-транзистору оказывается приложенным рабочее напряжение (во время выключенного состояния конденсатор С1 заряжаться не может).

Ирвинг М. Готтлиб

Близкие материалы сайта

Поддержка