Impulsli stabilizatorlarning kenglik-impuls modulyatsiyali boshqarish zanjirlari. Ims asosidagi chiziqli stabilizatorni hisoblash

Reja:

1. 
   Impulsli stabilizatorlar.
   

2.

2. Impulsli stabilizatorlarning kenglik-impuls modulyatsiyali boshqarish zanjirlari.

3. IMS asosidagi chiziqli stabilizatorni hisoblash

.

Impulsli stabilizatorlar

Oʻzgarmas kuchlanishli impuls stablizatorlari rostlovchi elementning kalit rejimida ishlashi bilan chiziqli stablizatorlardan farqlanadi [10,12].

Tranzistorning kalit rejimida ishlashi ishchi nuqtaning kesish sohasidan toʻyinish sohasiga tez oʻtishi orqali xarakterlanadi. Bunda rostlovchi tranzistordagi quvvat ajralishi chiziqli stabilizatorlarga qaraganda ancha kichik. Shuning uchun tranzistorning kalit rejimida ishlatilishi stabilizatorning FIKini oshirishga va hajmini kamaytirishga imkon beradi.
Impulsli stabilizatorlar kenglik-impuls modulyatsiyali (KIM) va releli (ikki pozitsiyali rostlashli) stabilizatorlarga boʻlinadi.
KIMli stabilizatorlarda impuls element sifatida generator ishlatiladi. Bu generator impulsining kengligi va pauzasi impuls elementning kirishiga, taqqoslash sxemasining chiqishidan beriladigan doimiy signalga bogʻliq ravishda oʻzgaradi.
Oʻzgarmas kuchlanish toʻgʻrilagichdan yoki akkumulyatordan rostlovchi elementga beriladi, keyin esa silliqlovchi filtr orqali stabilizatorning chiqishiga beriladi (10.1-rasm).

10.1-rasm. Impulsli stabilizatorning tuzilish sxemasi.

Stabilizatorning chiqish kuchlanishi taqqoslash sxemasida tayanch kuchlanishi bilan taqqoslanadi va farq signali oʻzgarmas tok signalini maʼlum kenglikdagi impulslarga aylantiradigan qurilma kirishiga beriladi. Impulslar kengligi tayanch va oʻlchangan kuchlanishlar farqiga proporsional ravishda oʻzgaradi.

Oʻzgarmas tokni impulslarga oʻzgartiruvchi qurilma chiqishidagi signal rostlovchi tranzistorga beriladi.
Rostlovchi tranzistor davriy ravishda qayta ulanadi va filtr chiqishidagi kuchlanishning oʻrtacha qiymati tranzistorning ochiqligi va yopiqligi orasidagi intervallarga bogʻliq boʻladi. Stabilizator chiqishidagi kuchlanish oʻzgarsa, oʻzgarmas tok signali oʻzgaradi, demak pauza va impuls orasidagi munosabat oʻzgaradi va chiqish kuchlanishining oʻrtacha qiymati dastlabki qiymatga qaytadi.
Kenglik-impulsli modulyatsiyali impuls stabilizatorining prinsipial sxemasi 10.2-rasmda keltirilgan. Stabilizatorning kuch zanjiri kuch kaliti VT1 tranzistor va LCD filtrdan tashkil topgan. Boshqarish sxemasi kuch kalitini boshqarish impulslarini shakllantiradi va ularning kengligini boshqaradi. Yordamchi tranzistorlar VT2 va VT3, VT1 tranzistorning baza-emitter oʻtishiga boshqarish sxemasidan keladigan boshqarish signalini oʻtkazishni taʼminlaydi (VT1 tranzistorning baza-emitter oʻtishi boshqarish sxemasi bilan umumiy nuqtaga ega emas).
VT3 tranzistorni U_T signal orqali ochilishi VT2 tranzistor kollektor zanjirida tokni vujudga keltiradi va VT2 tranzistor ochiladi. Oʻz navbatida VT2 tranzistor ochilishi rostlovchi tranzistor bazasini U_kir manbaning musbat qutbi bilan tutashtiradi va baza tokining ortishi bilan VT1 tranzitor ochiladi U_T signalning 0 sathida VT3, VT2 tranzistor yopiladi, keyin esa VT1 tranzistor ham yopiladi.
Stabilizatorning boshqarish sxemasi R1, R2 kuchlanish boʻlgichi, tayanch kuchlanish manbai, farq signalini kuchaytirgichi va kenglik-impuls modulyatoridan iborat. Farq signalini kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsiyenti K_u=R_TAR_KIR ga teng. KIM kuchaytirgich chiqishidagi analog U_U signalni kuch kalitini boshqaruvchi diskret signalga aylantiradi.
Kenglik-impulsli modulyatsiya DA2 kuchlanish komparatori va G arrasimon kuchlanish generatori dan iborat. DA2 komparatorning invers kirishiga U_U boshqaruvchi signal, toʻgʻri kirishiga esa arrasimon signal beriladi. Komparatorning chiqishida birlik sathli U_T signal, arrasimon U_G signalning sathi boshqaruvchi U_U signalning sathidan katta boʻlgan vaqt intervallarida (t₁-t₂, t₃-t₄) shakllanadi. Diagrammalardan koʻrinib turibdiki U_U signal sathining kamayishi KIM signalining TI kengligini oshirishni keltirib chiqaradi.
KIMning uzatish koeffitsenti quyidagiga teng:

K_KIM =T_I / U_U = -T / U_PM (10.1)

bu yerda T-oʻzgartirish chastotasining davri (arrasimon signal chastotasining davri); U_PM – arrasimon signalning qadami.

VT1 rostlovchi tranzistorning davriy ravishda qayta ulanishi filtr kirishida kengligi T_I va balandligi A=U_kir-U_KEVT1»U_kir boʻlgan kuchlanish impulslarini vujudga keltiradi. Bu kuchlanishning oʻzgarmas tashkil etuvchisi quydagiga teng boʻladi:

U₀₁= (U_kir –U_KEVT1) T_I / T »U_kirK₃ , (10.2)

bu yerda K₃=T_I /T – boshqarish impulslarining toʻldirish koeffitsiyentidir.

10.2-rasm. Kenglik-impuls modulyatsiyali impulsli stabilizatorining

prinsipial sxemasi

Kuch zanjirini impuls qismining statik uzatish koeffitsiyenti K_I=U₀₁/T_I tushunchasini eʼtiborga olgan holda quydagiga ega boʻlamiz:

, (10.3)

(10.2) va (10.3) larni hisobga olgan holda stabilizatorning statik oʻtkazish koeffitsiyentini aniqlaymiz:

K_HALQA = K_D K_U K_KIM K_I η_F=

=[R2/ (R2+R1)] [R_TA/R_KIR] [(U_kir-U_KEVT1)² η_F /U_PMT], (10.4)

bu yerda K_D=R2/(R1+R2) – teskari aloqa zanjiridagi rezistiv boʻlgichning boʻlish koeffitsiyenti; η_f-silliqlovchi filtrning FIKi; U_KEVT1- VT1 ochiq tranzistordagi quvvat isrofi. Manfiy ishora teskari aloqaning manfiyligini koʻrsatadi.

10.3-rasm. Kenglik-impuls modulyatsiyali impuls stabilizatorining vaqt diagrammalari

Stabilizatorning ishlash jarayonini unga taʼsirning oʻzgarishi orqali oson kuzatish mumkin. Masalan, taʼsirni oʻzgarishigacha U_kir kirish kuchlanishda (10.3-rasm) boshqarish zanjiri kengligi T_I1 boʻlgan U_T1 impulslarni shakllantiradi.

Kirish kuchlanishi U_kir qiymatga kamayganda (hozircha TA zanjiri bu taʼsir oʻzgarishidan chetda boʻladi) dastlab filtr kirishidagi kuch tranzistori hosil qiladigan impulslar yuzasi mos ravishda kamayadi. Buning natijasida chiqish kuchlanishinig oʻzgarmas tashkil etuvchisi U₀, teskari aloqa signali U_TA, farq signali U_F va kuchaytirgich chiqish signali U_U kamayadi. Kuchaytirgichning chiqish signali U_U komparatorning invers chiqishiga taʼsir qiladi va U_T impulslar kengligini T_I2 qiymatgacha oshiradi. Bunga mos ravishda kalit chiqishidagi impulslar yuzasi va ularning oʻzgarmas tashkil etuvchisi ortadi.
10.4-rasmda releli (ikki pozitsiyali) impulsli stabilizator sxemasi keltirilgan. Bunda rele element sifatida VD2 stabilitron qoʻllanilgan.

10.4-rasm. Rele element sifatida stabilitron qoʻllanilgan impulsli stabilizatorning prinsipial sxemasi

Stabilizatorning ishlash prinsipi quyidagicha: stabilizator kirishiga U_kir kirish kuchlanishi berilganda VT2 tranzistor bazasi va R1 R2 kuchlanish boʻlgichlari orqali tok oqib oʻta boshlaydi. VT2 tranzistor ochilib VT2 rostlovchi tranzistor baza toki uchun elektr zanjirini taʼminlaydi. Natijada VT1 tranzistor ochiladi va kuchlanish silliqlovchi filtr kirishiga beriladi. Rostlovchi tranzistor ochiq holatda VD2 stabilitron ochilguncha boʻladi. VD2 stabilitron ochilgandan keyin VT3 tranzistor bazasidan tok oqib oʻtishi bilan u ochiladi va VT2 tranzistor kirishini qisqa tutashtiradi. Bu VT2 tranzistorning yopilishiga olib keladi va demak rostlovchi tranzistor ham yopiladi. Stabilizator chiqishidagi kuchlanish avvaliga ortishini davom ettiradi, maksimal qiymatga yetgach, kamayadi.
Chiqish kuchlanishining qandaydir bir qiymatida VD2 stabilitron yopiladi va bu VT3 tranzistorning yopilishiga, VT1, VT2 tranzistorlarning ochilishiga olib keladi. Stabilizator chiqishidagi kuchlanish avvaliga kamayishni davom ettiradi, minimal qiymatga yetgach ortadi. VD2 stabilitronning keyingi ochilishida rostlovchi tranzistor ochiladi va va yuqoridagi jarayon takrorlanadi. Stabilizator chiqishidagi kuchlanishning ortishi (kamayishi) mos ravishda rostlovchi tranzistor yopiq holati uzunligining kamayishi (ortishiga) olib keladi, buning natijasida chiqish kuchlanish deyarli oʻzgarmas darajada ushlab turiladi.
10.5-rasmda keltirilgan relye tipidagi impuls stabilizator sxemasida rele element sifatida Shmitt triggeri qoʻllanilgan.
Shmitt triggeri VT3 va VT4 tranzistorlarida yigʻilgan boʻlib tarkibiy rostlovchi tranzistorlarni boshqaradi.
U_KIR kirish kuchlanishi berilganda triggerning VT4 tranzistori ochiladi. Uning baza toki R10 rezistor, U_QOʻSh qoʻshimcha taʼminot manbai va ochilgan VT1 va VT2 tranzistorlar orqali oqib oʻtadi. VT2 tranzistorning baza toki qoʻshimcha taʼminot manbaidan beriladi va R2, R₆ rezistorlar qarshiliklari orqali cheklanadi. Bunda oʻzgarmas tok kuchaytirgichning VT5 tranzistori yopiq boʻladi.

10.5-rasm. Shmitt triggerli rele tipidagi impulsli stabilizatorning prinsipial sxemasi

Stabilizator chiqish kuchlanishi ortganda VT5 tranzistorning kollektor toki ortadi. VT5 tranzistorning kollektor tokining ortishi VT4 tranzistor baza tokining kamayishiga olib keladi. VT4 tranzistor baza tokining qandaydir boʻsagʻaviy qiymatida Shmitt triggeri ishlab ketadi va dastlabki holatiga qarama-qarshi boʻlgan holatga oʻtadi. VT4 tranzistor ichki musbat aloqa orqali yopiladi va avval yopiq boʻlgan VT3 tranzistor ochiladi.
VT3 tranzistorning ochilishi R6 rezistor orqali oqib oʻtadi tokni ortishiga olib keladi va undagi kuchlanishning kamayishi U_qoʻsh qiymatdan ortiq boʻladi. Bu rostlovchi tranzistorning yopilishiga olib keladi va chiqishidagi kuchlanish kamayadi.
Chiqish kuchlanishning kamayishi VT5 tranzistori kollektor tokining kamayishiga VT4 tranzistori baza tokining ortishiga olib keladi. Shmitt triggeri dastlabki holatiga qaytadi va rostlovsi tranzistor yana ochiladi. Bu chiqish kuchlanishning ortishiga olib keladi.