Параметрик стабилизаторлар

8-маъруза: Стабилизаторлар. Параметрик стабилизаторлар.


Режа:

1. 
   Стабиллаш параметрлари.
   

2. Параметрик стабилизаторлар.

3. 
   Феррорезонансли ўзгарувчан кучланиш стабилизатори.
   

Таянч иборалар: тармоқ частотаси, кучланиш ва ток стабилизаторлари, стабиллаш аниқлиги, ростлаш услуби, ўта юқори (прецизион) стабиллаш, ностабиллик, стабиллаш коэффициенти.
Стабиллаш параметрлари

Кучланиш ёки ток стабилизаторлари деб таъминот кучланиши, тармоқ частотаси, атроф-муҳит температураси ва бошқалар ўзгарганда юкламадаги ток ва кучланишни қиймат бўйича ўзгармас ушлаб турувчи қурилмага айтилади [12].

Ишлаш принципига кўра, стабилизаторлар параметрик, узлуксиз ростловчи компенсацион ва импульсли стабилизаторларга ажратилади.
Параметрик стабилизаторларда стабиллаш ночизиқли элементлар ҳусусиятларидан фойдаланиб амалга оширилади. Уларда кўпинча тескари алоқа мавжуд бўлади.
Узлуксиз ростловчи компенсацион стабилизаторларда стабиллаш тескари алоқа занжири орқали чиқиш кучланиши ёки токи ўзгаришининг ростловчи элементга таъсири ҳисобига амалга оширилади.
Узлуксиз ростловчи компенсацион стабилизаторлар берк автоматик ростлаш тизими бўлиб, уларда ток ростловчи элементдан узлуксиз ёки узлукли бўлиб оқиб ўтади.
Ростлаш услуби бўйича узлуксиз ростловчи компенсацион стабилизаторлар кетма-кет ва паралелл турларга бўлинади.
Стабиллаш аниқлиги бўйича стабилизаторлар 4 синфга бўлинади:

1. 
   Кичик стабиллаш. Кучланиш ва токнинг руҳсат этиладиган ўзгариши 5 % дан юқори.
   
2. 
   Ўрта стабиллаш. Кучланиш ва токнинг руҳсат этиладиган ўзгариши 1-5 % гача.
   
3. 
   Юқори стабиллаш. Кучланиш ва токнинг рухсат этиладиган ўзгариши 0,1-1 % гача.
   
4. 
   Ўта юқори (прецизион) стабиллаш. Кучланиш ва токнинг рухсат этиладиган ўзгариши 0,1 % дан кичик.
   

Стабилизаторлар чиқиш кучланишининг ностабиллиги бўйича, стабиллаш принципи бўйича, стабиллаш диапазони бўйича, ҳарорат бўйича коэффициент орқали баҳоланади.
Киришдаги ностабиллик қуйидагича аниқланади:


n_1(кир) = DU_кир/ U_кир , (8.1)

Чиқишдаги ностабиллик қуйидагича аниқланади:

N_2(чиқ) =DU_чиқ/ U_чиқ , (8.2)

Юкламадаги токнинг ностабиллиги қуйидагича аниқланади:

N_Iю =DI_ю/ I_ю , (8.3)

ΔU_кир – стабилизатор киришидаги кучланишнинг ўзгариши;

ΔU_чиқ – стабилизатор чиқишидаги кучланиш ўзгариши;
ΔI_ю – юклама токининг ўзгариши.
Кучланиш стабилизаторининг стабиллаш коэффициенти қуйидагича аниқланади (I_ю=соnst бўлганида):

К_ст.к=К_ст.u=n_1(кир)/N_2(чиқ)=(DU_кир/U_кир)/(DU_чиқ/U_чиқ) , (8.4)

Стабиллаш коэффициенти қанча катта бўлса, кучланишни стабиллаш сифати шунча яхши бўлади.

Агар кириш кучланиши ўзгармас катталик ҳисобланса, у ҳолда юклама бўйича кучланишни стабиллаш коэффициентидан фойдаланиш мумкин (U_кир=соnst бўлганида):


, (8.5)

Юклама бўйича стабиллаш коэффициенти қанча кичик бўлса, стабилизатор шунча сифатлироқ бўлади.

Кириш кучланиши ўзгаришига боғлиқ бўлмаган ҳолда юкламадаги токнинг ўзгармасдан ушлаб турилиши токни стабиллаш ҳисобланади.
Ток стабилизаторларининг стабиллаш коэффициенти қуйидагича аниқланади (R_КИР =соnst бўлганида):


, (8.6)

Агар кириш кучланиши ўзгармас бўлса, у ҳолда юклама бўйича токни стабиллаш коэффициенти киритилади (U_кир=соnst бўлганида):

, (8.7)

Стабилизаторлар кучланиш ёки токни ростлаш учун қўлланилади ва учта усулда уланиши мумкин [11,12].

Агар стабилизатор транзисторлардан йиғилган бўлса, у фильтрдан кейин, юкламадан олдинга қўйилади (8.1-расм). Бу ерда Т-тўғрилагич, Ф-фильтр, Ст-стабилизатор, Ю-юклама ва ТА-тескари алоқа.



8.1-расм. Стабилизаторларнинг фильтрдан кейин қўйилиши
Агар стабилизатор тиристорларда йиғилган бўлса, фильтрдан олдин қўйилади (8.2-расм).

8.2-расм. Стабилизаторларни фильтрдан олдинга қўйилиши.

Агар стабиллаш ўзгарувчан ток томонида бўлса, у ҳолда стабилизаторлар тўғрилагичдан олдинга қўйилади (8.3-расм).

8.3-расм. Стабилизаторларни тўғрилагичдан олдинга қўйилиши

Стабилизаторларни тўлиқ тавсифлаш учун кучланиш стабилизаторининг “стабиллаш диапазони” тушунчаси киритилади:

, (8.8)

Ток стабилизаторининг стабиллаш диапазони қуйидагига тенг бўлади:

, (8.9)

Параметрик стабилизаторлар

Ночизиқли элементларнинг хоссаларидан фойдаланиб кучланишни (токни) стабиллашни амалга оширадиган стабилизаторлар параметрик стабилизаторлар дейилади [10,12].

Параметрик стабилизаторларда кириш кучланишининг ёки юклама токининг ўзгариши бевосита ночизиқли элементга таъсир қилади. Чиқиш кучланишининг (ёки юклама токининг) талаб қилинган қийматдан ўзгариши ночизиқли элемент ВАХининг ночизиқлилиги даражаси орқали аниқланади. Ночизиқли элементлар сифатида ўзгарувчан кучланиш (ток) стабилизаторларида дросселлар (8.4-расм), ўзгармас кучланиш (ток) стабилизаторларида эса стабилитрон, стабистор ва майдоний транзисторлар қўлланилади (8.5-расм).

8.4-расм. Дросселнинг ВАХи (а) ва ўзгарувчан кучланиш параметрик стабилизаторнинг схемаси (б)

Ўзгарувчан кучланишни параметрик стабиллаш ўзгарувчан ток учун ночизиқли ВАХга эга бўлган ночизиқли элементлар ёрдамида амалга оширилади. Бундай тавсифга магнит ўтказгичи тўйиниш режимида ишловчи дроссель эга бўлиб (8.4а-расм), бунда магнит ўтказгичнинг тўйинишига мос келувчи а-б оралиқ дросселнинг иш оралиғи ҳисобланади.

Схемада тўйинган L2 дроссель Z_Ю юкламага параллел уланади. Балласт қаршилик сифатида ВАХи чизиқли бўлган L1 дроссель қўлланилади. Схеманинг ишлаш принципи қуйидагича: U_КИР кириш кучланиши ўзгарганда U_ЧИҚ чиқиш кучланиши ва L1 чизиқли дросселдаги кучланиш ортади. L2 тўйинган дросселдаги ток кескин ортади. Лекин бунда L1 дросселдаги кучланишнинг пасайиши кучаяди, L2 дросселдаги ва Z_Ю юкламадаги кучланиш сезиларсиз ортади.
Энг оддий ўзгарувчан кучланиш параметрик стабилизаторининг афзаллиги оддийлиги бўлса, унинг камчиликлари ФИКнинг кичиклиги (0,4…0,6), стабиллаш коэффициентининг камлиги (К_СТ<10), шунингдек, оғирлиги ҳисобланади.
Ўзгармас кучланиш параметрик стабилизаторларида ночизиқли элементлари сифатида стабилитронлар, стабисторлар ва майдоний транзисторлар қўлланилади [5,12]. VD стабилитронда йиғилган параметрик стабилизаторнинг принципиал схемаси 6.5-расмда келтирилган бўлиб, R_б балласт резисторнинг қаршилиги шундай танланадики, ундаги кучланишнинг пасайиши (0,5…3) U_Ю ни ташкил қилиши керак. Кириш кучланиши ортганда U_ЧИҚ кучланиш ортади. Лекин VD стабилитрондаги унча катта бўлмаган DU_СТ кучланишнинг ўзгариши ундаги токнинг кескин ортишига олиб келади. Бунда R_б резистордаги кучланишнинг пасайиши ортади, R_Ю юкламадаги кучланиш эса сезиларсиз ўзгаради. Стабилизатор киришидаги U_КИР кучланишнинг ўзгариши R_б балласт резистордаги кучланишнинг ва стабилитрондаги кучланишнинг ўзгариши йиғиндисига тенг:
DU_К = DU_Rб+DU_СТ , (8.9)
Балласт резисторининг қаршилиги стабилизатор қаршилигидан анча катта (R_б>>R_СТ) эканлигини этиборга олсак, у ҳолда кириш кучланишининг ҳар қандай ўзгариши стабилитроннинг R_СТ қаршилигида ажралади ва юкламадаги кучланиш ўзгаришсиз қолади.

8.5-расм. Стабилитронда йиғилган параметрик стабилизатор схемаси ва стабилитроннинг ВАХи

Бу схеманинг камчиликларига ФИКнинг кичиклиги (0,3) стабилизаторнинг катта ички қаршилиги (5...20 Ом) ва чиқиш кучланишининг кичик диапазонга эгалигини киритиш мумкин. Стабилизаторнинг афзалликлари эса оддийлиги, ишончлилиги, ҳажмининг ва массасининг кичиклигидир.

Ўзгармас ток параметрик стабилизаторлари токи унга қўйилган кучланишга сезиларли боғлиқ бўлмаган ночизиқли элементларда йиғилади. Бундай элемент сифатида майдоний транзисторлар қўлланилади (8.6-расм). Майдоний транзисторларда U_ЗИ=const бўлганда I_С сезиларли ўзгармайди.

8.6-расм. Майдоний транзистор ВАХи (а) ва майдоний транзисторда йиғилган параметрик стабилизатор схемаси (б)