1. Parametrik kuchlanish stabilizatori Termokompensatsiyali parametric stabilizator sxemasi

14-ma'ruza
Parametrik kuchlanish stabilizatori. Kuchlanish va tokning kompensatsion stabilizatorlari
Reja:
1.Parametrik kuchlanish stabilizatori
2.Termokompensatsiyali parametric stabilizator sxemasi
3.Kuchlanish va tokning kompensatsion stabilizatorlari
4.Kompensatsion stabilizatorlarning strukturaviy sxemalari
Parametrik stabilizatorlarning asosiy xususiyatlari quyidagilar hisoblanadi: soddaligi, yuqori bo‘lmagan FIK (ayniqsa o‘zgaruvchan yuklama qarshiligida), kichik stabilizatsiya koeffitsienti, qo‘shimcha o‘tish tranzistoridan foydalanmasdan turib chiqish kuchlanishining aniq qiymatini olish va uni rostlashning murakkabligi.
Stabilitron asosida yig‘ilgan eng oddiy parametric kuchlanish stabilizatorining sxemasi va VAX si 14.1-rasmda keltirilgan.

14.1-rasm. Stabilitron asosida yig‘ilgan parametric kuchlanish stabilizatori:

a) prinsipial sxemasi; b) stabilitronning volt-amper xarakteristikasi.

Kuchlanishni stabillash (barqarorlash) uchun teskari tok 𝐼st.min dan 𝐼st.max oralig‘ida o‘zgarganda teskari kuchlanish o‘zgarmas bo‘lgan volt-amper xarakteristikasining qismidan foydalaniladi. Stabilizatsiya tokining minimal 𝐼st.min va maksimal 𝐼st.max qiymati stabilitronning turi (nominali) bilan aniqlanadi. Kichik quvvatli stabilitronlar uchun stabilizatsiya chegaraviy toklarining tipik qiymatlari quyidagicha: 𝐼st.min = 3 − 5mA, 𝐼st.max= 20 − 45mA.
Agar stabilizatsiyaning teskari toki 𝐼st.min dan kamaysa, u holda stabilizatsiya
Rejimi buziladi. Agar teskari tok 𝐼st.max qiymatidan oshsa, stabilitronning tiklanadigan buzilishi tiklanmaydigan issiqlik buzilishiga aylanadi.
Stabilizatsiya tokini cheklash 𝑅b ballast resistor yordamida amalga oshiriladi.
Bu qarshilikda ortiqcha kuchlanish pasayadi, yani ∆𝑈 = 𝑈kir − 𝑈chiq. 𝑅b qarshilik qiymatini tanlash yuklama toki, kirish kuchlanishi va tanlangan stabilitron stabilizatsiya tokining o‘zgarish oralig‘ini hisobga olgan holda amalga oshiriladi.
Stabilizatorning kuchlanish bo‘yicha stabillash koeffitsienti (14.1-rasm) ballast resistor 𝑅b qarshiligining stabilitron differensial qarshiligi 𝑟d ga nisbati (𝐾st = 𝑅b/𝑟d) orqali taxminan aniqlanishi mumkin.
𝐾st ni oshirish uchun 𝑅b qarshilik qiymatini
Oshirish va 𝐼st ning barcha o‘zgarish diapazonida stabilizatsiya kuchlanishining o‘zgarishi kichik bo‘lgan stabilitronni tanlash maqsadga muvofiq. 14.1-rasmdagi sxema uchun 𝐾st ning qiymati 20 dan 40 birlikkacha bo‘lgan oraliqda bo‘ladi.
Oddiy stabilizatorlarning kamchiliklaridan biri chiqish kuchlanishining haroratga bog‘liqligidir. 𝑈chiq chiqish kuchlanishining haroratga bog‘liq o‘zgarishini kichik harorat koeffitsientili kuchlanish stabilitronlaridan foydalanish hisobiga yoki termokompensatsiyalovchi sxemalarniq o‘llash hisobiga kamaytirish
mumkin.
14.2-rasmda parametric stabilizatorning termokompensatsiya bilan yaxshilangan sxemasi ko‘rsatilgan.

14.2-rasm. Termokompensatsiyali parametric stabilizator sxemasi

VD2, VD3, VD4 diodlari VD1 tayanch diodidagi kuchlanishni termokompensatsiyalash uchun mo‘ljallangan. 14.2-rasmdagi sxema uchun Uchiq=UVD1+UVD2+UVD3+UVD4, bunda UVD1 – kremniyli stabilitronning tayanch
kuchlanishi, UVD1, UVD2, UVD3 – termokompensatsiyalovchi germaniyli diodlari (yoki teskari yo‘nalishda ulangan stabilitron diodi) dagi to‘g‘ri kuchlanishlari.
Termokompensatsiyalovchi diodlarning soni qarama-qarshi yo‘nalishda ulangan kremniyli stabilitron diodlarining turi va soniga qarab tanlanadi. Termokompensatsiyalovchi diodlar ishlatilganda 𝐾st taxminan 2-4 marta kamayadi.
Shuningdek qo‘shimcha diodlar sxema chiqish qarshiligining oshishiga olib keladi. Ikki kaskadli sxemani qo‘llab, termokompensatsion diodli qurilmalarning
Stabilizatsiya koeffitsientini oshirish mumkin (14.3-rasm).
Natijaviy stabillash koeffitsienti alohida kaskadlar stabillash koeffitsientlarining ko‘paytmasi (𝐾st= 𝐾st1∙ 𝐾st) ga teng bo‘ladi. Chiqish qarshiligi 2-kaskadning chiqish qarshiligi bilan aniqlanadi. Birinchi kaskad maksimal stabillash koeffitsientiga ega bo‘lishi uchun termokompensatsiyani faqat
Ikkinchi kaskadda qo‘llash tavsiya etiladi.

14.3-rasm.Termokompensatsiyali ikki kaskadli stabilizator
Kompensatsion stabilizatorlar
Umumiy ma’lumotlar. Kompensatsion stabilizatorlar parametric stabilizatorlarga qaraganda yaxshiroq parametrlarga ega. Ularning ishlash prinsipi yuklamaga ketma-ket yoki parallel ravishda qandaydir𝑅k kompensatsion qarshilikning ulanganligiga asoslanadi (14.4-rasm).

14.4-rasm. Kompensatsion stabilizatorlar: a) ketma-ket; b) parallel.

𝑅k ning ulanish turiga qarab kompensatsion stabilizatorlar ketma-ket va parallel turlarga bo‘linadi.

Ketma-ket stabilizatorda 𝑈kir kirish kuchlanishi 𝑅k va 𝑅yu o‘rtasida taqsimlanadi: 𝑈kir= 𝑅k+ 𝑅yu. Yuklamada kuchlanish stabilizatsiyaga 𝑅k ni o‘zgartirish orqali erishiladi, shuningdek 𝑅k da kuchlanish pasayishi quyidagi prinsipga muvofiq amalga oshiriladi:

Kompensatsion qarshilik va yuklama qarshiligi parallel ulangan holda 𝑈kir kirish kuchlanishi ballast resistor 𝑅b hamda parallel ulangan 𝑅k va 𝑅yu lardan iborat
bo‘lgan kuchlanish bo‘lgichga beriladi. 𝑈yu kuchlanishni stabilizatsiyalash 𝑅k ni
o‘zgartirish orqali amalga oshiriladi. Bunda kirish toki quyidagicha o‘zgaradi kir= 𝐼k+ 𝐼yu. 𝐼kir ning o‘zgarishi ballast qarshilikdagi 𝑈b kuchlanish pasayishiga olib keladi va yuklamadagi kuchlanish doimiy saqlanib qoladi:

Stabilizatorlarda 𝑅k qarshilikning o‘zgarishi 𝐼y, kir va 𝑈y ning joriy qiymatlariga bog‘liq ravishda avtomatik tarzda sodir bo‘ladi.

Ko‘pincha 𝑅k sifatida tranzistorlar ishlatiladi (14.5-rasm). Bipolyar tranzistordan foydalanilganda 𝑅k qarshilik kollektor-emitter o‘tishining qarshiligini bildiradi ya’ni (𝑅k = 𝑅ke). Tranzistorning bazasi boshqarish elektrodi hisoblanadi. Maydoniy tranzistorlar uchun 𝑅k – stok va istok elektrodlari orasidagi qarshilikdir (𝑅k= 𝑅si). Bu holda esa boshqarish elektrodi zatvor hisoblanadi.

14.5-rasm. Tranzistorlarning kompensatsion rezistorlar sifatida ishlatish sxemasi:
a) bipolyar; b) maydoniy.
Parallel va ketma-ket stabilizatorlar. Parallel stabilizatorlar kichik FIK ga ega shuning kamroq ishlatiladi. O‘zgaruvchan yuklamalarda yuqori kuchlanish va toklarni barqarorlashtirish uchun odatda ketma-ket turdagi kuchlanish stabilizatorlari qo‘llaniladi. Shu bilan birga, ushbu qurilmalarning chiqish zanjiri qisqa tutashuvidan himoyalangan bo‘lishi kerak va 𝑈ke>𝑈kir shartni qanoatlantiruvchi kuchlanishli tranzistor tanlanishi zarur. Kompensatsion stabilizatorlarning strukturaviy sxemasi 14.6-rasmda keltirilgan.
Rostlovchi element tranzistor hisoblanadi. Taqqoslash sxemasiga ikkita kuchlanish keladi: tayanch va chiqish kuchlanishi. Ushbu kuchlanishlarning farqi ∆𝑈= 𝑈chiq− 𝑈tay ga teng bo‘lib, u doimiy tok kuchaytirgichi orqali kuchaytiriladi va bu kuchlanish 𝑈bosh boshqaruvchi kuchlanish hisoblanadi, hamda RE ning zaruriy ichki qarshiligini o‘rnatadi.
Ko‘rib chiqilayotgan qurilmalar parametric stabilizatorlardan farqli o‘laroq, kuchlanish bo‘yicha manfiy teskari aloqaning mavjudligi sababli kichik chiqish
Qarshiligiga ega va shuning uchun yanada barqarorlash tiruvchi xususiyatlarga ega
bo‘ladi.

14.6-rasm. Kompensatsion stabilizatorlarning strukturaviy sxemalari:
RE – Rostlovchi element;
O‘TK – O‘zgarmas tok kuchaytirgichi;
O‘E – O‘lchash elementi;
TKM – Tayanch kuchlanish manbai;
TS – Taqqoslash sxemasi;
𝑅yu– Yuklama qarshiligi;
𝑅b– Ballast qarshilik.
Tayanch kuchlanish manbai (TKM) odatda kremniyli stabilitron diodidagi bir kaskadli parametric stabilizatordan tashkil topgan bo‘ladi. Stabilizatorning ishlash sifati tayanch kuchlanish manbaining sifatli ishlashiga bog‘liq. Agar biron sababga ko‘ra stabilitronning stabilizatsiya kuchlanishi o‘zgarsa, u holda kompensatsion stabilizatorning chiqishidagi kuchlanish ham o‘zgaradi. Bu stabilitronni tanlashda hisobga olinishi kerak. Avvalo, quyidagilarga e’tibor berish kerak:
1) stabilizatsiya kuchlanish qiymatlarining o‘zgarishi, o‘rtacha 0,1 dan 0,4 V gacha qiymatni tashkiletadi;
2) stabilizatsiya kuchlanishining harorat koeffitsienti;
3) stabilizatsiya tokining o‘zgarishi mumkin bo‘lgan diapazoni.
Taqqoslash sxemasining va zifasi chiqish kuchlanishining (yoki uning qismining) belgilangan (tayanch) 𝑈tay kuchlanishdan og‘ishini aniqlash va ushbu og‘ishni teskari aloqa zanjiri bo‘yicha o‘zgarmas (doimiy) tok kuchaytirgichiga uzatishdir. Taqqoslash sxemasi bir yoki bir nechta tranzistorlarda bajarilishi mumkin. Kuchlanish stabilizatorlarida uni odatda O‘TK (moslashmaslik signali kuchaytirgichi) va tayanch kuchlanish manbai bilan birlashtiriladi.
O‘lchov elementi odatda stabilizatorning chiqishiga ulangan rezistiv kuchlanish bo‘lgichidan iborat bo‘ladi. O‘lchash elementlariga bo‘lgan asosiy talab bu – bo‘linish koeffitsientining doimiyligidir. O‘lchash elementi sxemasiga o‘zgaruvchan yoki sozlanadigan resistor kiritilishi mumkin, bu esa ma’lum chegaralarda chiqish kuchlanishini o‘zgartirishga imkon beradi.
An’anaviy stabilizatorlarda doimiy tok kuchaytirgichi taqqoslash sxemasi
Bilan birlashtirilgan bo‘ladi. Stabilizatsiya koeffitsientini oshirish, va haroratning o‘zgarishi va elementlar parametrlarining o‘zgarishi natijasida yuzaga keladigan
Xatolarni kamaytirish uchun doimiy tok kuchaytirgichida differensial sxemalar qo‘llaniladi. Ko‘p kaskadli O‘TK lar yoki operatsion kuchaytirgichlarda (OK) bajarilgan O‘TK lari asosidagi stabilizatorlar yanada yaxshiroq xarakteristikalarga
egadir.
Rostlovchi element sifatida Darlington sxemasiga muvofiq ulangan bitta yoki bir nechta tranzistorlardan foydalaniladi. Rostlovchi elementning tok bo‘yicha kuchaytirish koeffitsienti zaruriy yuklama toki va doimiy tok kuchaytirgichining quvvati bilan aniqlanadi. 300 – 500 mA dan ortiq yuklama toklarida rostlovchi
Tranzistorlar isiqlik moslamasiga (radiatorga) o‘rnatiladi, ularning geometric parametrlari asosan rostlovchi element tarqatayotgan quvvati va radiator hamda atrof-muhit o‘rtasidagi issiqlik almashinuvi shartlari bilan belgilanadi.
Kompensatsion stabilizatorlarda chiqish kuchlanishini o‘zgartirish (yoki uni rostlash) quyidagicha amalga oshiriladi:
1) chiqish kuchlanishi bo‘lgichi orqali;
2) tayanch kuchlanishi bo‘lgichi orqali;
3) chiqish kuchlanish va tayanch kuchlanishini bir vaqtqning o‘zida bo‘lish
orqali.
Nazorat savollari
1.Parametrik stabilizatorlarning asosiy xususiyatlari qaysi xususiyatlari hisoblanadi?
2.Termokompensatsiyalovchi sxemalar nima uchun qo‘llaniladi?
3.Kompensatsion stabilizatorlarning parametric stabilizatorlarga qaraganda afzalliklari nimada?
4.Tayanch kuchlanish manbai (TKM) qanday elementlardan tashkil topgan?
Nazorat savollari