Параметрик стабилизаторлар

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)

Феррорезонансли ўзгарувчан кучланиш стабилизатори
Феррорезонансли стабилизаторларда тўйиниш режимида ишловчи L2 дросселга С конденсатор параллел уланади [10,12]. L_2С контурнинг резонанс частотаси стабилланувчи кучланиш частотасига яқин, лекин тенг эмас.

а) б)

8.7-расм. Феррорезонансли кучланиш стабилизаторининг принципиал схемаси (а) ва ВАХ и (б)
Ўзгарувчан кучланиш феррорезонансли стабилизаторнинг ишлаш принципини 8.7-расмда тасвирланган L2 дросселнинг ва С конденсаторнинг ВАХларидан фойдаланган ҳолда тушунтириш мумкин. U_L2 ва U_C кучланишларни геометрик қўшиш натижасида L2C контурдаги кучланишнинг эгри чизиғини оламиз. Кичик кириш кучланишда дроссель тўйинмаган, унинг индуктивлиги катта ва натижавий эгри чизиқ сиғим характерига эга бўлади (8.7б-расм, 0-в). L2C контурдаги токлар резонансида (в нуқта) L2C контурдаги натижавий ток нолга тенг бўлади. Кириш кучланишининг кейинги ўзгаришида индуктив характерга эга бўлади (в-б). Тавсифнинг бу оралиғида ток кескин ўзгаради, контурдаги, яъни юкламадаги кучланиш эса сезиларли ўзгармайди. Феррорезонансли стабилизаторларнинг афзалликлари қуйидагилардан иборат:

• 
  юқори ФИК (0,85-0,9) ва юқори қувват коэффициенти (0,9 гача);
  
• 
  кучланиш бўйича юқори стабиллаш коэффициенти;
  
• 
  қувватнинг кенг диапазони;
  
• 
  узоқ хизмат муддати;
  
• 
  қурилманинг соддалиги ва ишончлилиги;
  
• 
  механик таъсирларга барқарорлиги.
  

Камчиликлари эса қуйидагилардан иборат:

- масса ва ҳажмнинг катталиги;

• 
  реактив қаршиликларнинг частотага боғлиқлиги учун кириш кучланиши ўзгарганда чиқиш кучланишининг сезиларли ўзгариши;
  
• 
  электромагнит ҳалақитларнинг мавжудлиги;
  
• 
  юкламадаги стабилланган кучланиш шаклининг бузилиши.
  

Амалий машқ
1-мисол. Қуйидаги берилганлар бўйича параметрик стабилизаторни ҳисоблаш: чиқиш кучланиши U_чиқ=U_СТ=9,1 В, чиқиш токи I_ЧИҚ=I_СТ=0,01 А, ва кириш кучланишининг ностабиллиги DU_КИР=5 % (6.5-расмдаги схема).

Юклама қаршилиги, стабилитрон тури, чеклаш резистори ва терморезисторнинг номиналлари, К_СТ стабилизациялаш коэффициенти, DU_КИР чиқиш кучланишининг ностабиллиги ва h стабилизаторнинг фойдали иш коэффициентини аниқлаш талаб қилинади. R_ст=18 Ом.

1. 
   Стабилизациялаш кучланиши бўйича маълумотномадан r_СТ қаршиликка эга бўлган стабилитрон қуйидаги шартдан келиб чиқиб танланади:
   

U_ЧИҚ = U_СТ =9,1 В.

2. 
   Стабилизаторнинг мақбул қийматини ҳисобга олиб, R₀ чеклаш резисторининг тахминий қийматини танланади ва унинг қиймати стандартга мувофиқ олинади.
   
3. 
   Кириш токи ва зарур кириш кучланиши қуйидагича аниқланади:
   

I_КИР = I_СТ + I_ЧИҚ =10+10=20 мА,

U_КИР = U_ЧИҚ + I_КИР R₀ =9,1+330·20·10^-3=15,7 В.

4. 
   Стабилизациялаш коэффициенти қуйидагича аниқланади:
   

5. 
   Чиқиш кучланишининг ностабиллиги қуйидагича аниқланади: