Кіріспе

Трансформатор орамдары мен вентильдердегі активті  кедергілердің бар болуы, және де тегістегіш фильтрдегі кезектесіп орналасқан элементтердің бар болуы жүктемедегі  тоқтың өсуімен түзеткіштің шығыс  кедергісі төмендейтінін көрсетеді

LC-сүзгісі  бар түзеткіштің сыртқы сипаттамасы активті жүктемемен жұмыс істегендегі сипаттамасынан төмен, себебі сүзгідегі дроссель кедергісіне түсетін қосымша кернеу түседі. Сйыймдылықты сүзгісі бар түзеткіштің сыртқы сипаттамасы ең бәсеңдеу сипаттамада болады. Бұл C_ф R_н коденсатор резисторының уақыт тұрақтысының төмендеуі және I_н өсуімен байланысты, нәтижесінде пульсация деңгейі көтеріліп, шығыстағы кернеудің орташа мәні азаяды.

 

 

 

1.3 Кернеу тұрақтандырғыштары

 

ЕЭҚК жұмысының үрдісінде тегістегіш сүзгінің шығысындағы кернеу келесідей тұрақсыздандырғаыш факторлардың әсерінен өзгеріп отырады (пульсация емес, баяу өзгерістер туралы айтылып отыр ), олар: біріншілікті қайнар көзінің кернеу тербелісі, жүктеменің кедергісіні ауысуы, қоршаған ортаның температурасының өзгеруі мен сұлба элементтерінің уақыт бойынша өзгеруі. Егер U_н рұқсат етілмейтіндей үлкен болса, онда, ЕЭҚК сұлбасына кернеу тұрақтандырғышы енгізіледі.

Қазіргі таңда жиі қолданылатын тұрақтандырғыштардың жұмыс принципін 1.8 суретінде келтірілген

 

 

1.8 Суреттегі сұлба үшін келесі теңдік дұрыс

 

      (1.40)

 

мұндағы R_басқ - басқарушы резистивті элементтің кедергісі, мысалы, ол транзистор.

 

  Берілген өрнектен көрініп тұрғандай  R_басқ кедергісін өзгерте отырып,  R_н және  U_кір өзгерісі кезінде U_шығ  кернеуін тұрақтандыруға болады.

Реттелетін  кедергі жүктемемен тізбектеліп  қосылған тұрақтандырғыш тізбектелген типті тұрақтандырғыш деп аталады. Реттелетін кедергі жүктемемен параллель  қосылған тұрақтандырғыш параллель типті тұрақтандырғыш деп аталады.

Тұрақтандырғыштың екі типі бар - параметрлік және компенсациялық. Бірінші түрін бір параметрдің өзгерісі кезінде екіншісінің тұрақты болап қалатын ВАС учаскесі бар сызықсыз элементтер пайдаланады. Мысалы, стабилитрондағы кернеудің бойымен ток өткен кездегі төмендеуі.

Кері бағытта қосылған кремнийлік стабилитрон , құрал арқылы өтетін токтың I_{ст min доп}  ден I_{ст max доп} дейінгі шекте өзгерісі барысында, өзінің қысқыштарында U_ст кернеуді өзгертпей сақтайды және осы учаскеде кіші

 

                                                

                                                 (1.41)

 

динамикалық кедергіге ие болады.

Қарастырылып  отырған тұрақтандырғыш сұлбасына  арналған токтар теңдеуін келесі түрде жазуға болады

 

                                                                                          (1.42)

мұндағы R_б – балласты резистордың кедергісі.

 

Стабилитронның қалыпты жұмысының шарты

 

                                                (1.43)

 

                     

                         (1.44)

 

Кернеуді  өсіруше арналған эквивалентті сұлбаның сараптамасы берілген кіріс тұрақсыздығы бойынша шығыс кернеуінің тұрақсыздығын бағалау мүмкіндігін береді

 

                                                        (1.45)

 

Балласты резстордың кедергісін келесі формуламен есептейді

 

                                                                                    (1.46)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тұрақтандырғыш  қасиеттерін сипаттайтын:

• тұрақтылық коэффициенті – кіріс кернеуінің салыстырмалы тұрақсыздығының кірістегі салыстырмалы кернеу тұрақсыздығына қатынасы

 

                                                                       (1.47)

 

• шығыс кедергі (қарастырылып отырған сұлба үшін ол стабилитронның динамикалық кедергісімен анықталады)

 

                                           

                                         (1.48)

 

Шығыс кедергісінің жалпы тұрақсыздығын төмендегі формула арқылы есептеуге болады

 

                                  

                                  (1.49)

 

Параллель типті  параметрлік тұрақтандырғыштардың артықшылығы конструкциясының қарапайымдылығы мен жұмысының сенімділігі болып табылады. Олар жүктемедегі қысқа тұйықталудан қорықпайды. Кемшіліктеріне үлкен емес ПӘК-ін (әдетте 50% артық емес), салыстырмалы үлкен R_шығ, және де тұрақтандырылатын кернеудің жіңішке және реттелмейтін диапазонын жатқызуға болады.

Компенсациялы тұрақтандырғыштар шығыс кернеудің  тірек кернеу көзімен (ТКК) салыстырғанда  алынған  R_басқ реттегіш кедергі сыртқы U_басқ сигналымен басқарылатын автоматты реттелетін жүйені көрсетеді. Компенсациялы тұрақтандырғыштар тізбекті және сондай-ақ параллель тізбекте болады. ТКК ретінде компенсациялы тұрақтандырғыштар ретінде кремнийлі стабилитрон негізіндегі параметрлік тұрақтандырғыштар пайдаланылуы мүмкін. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.9 Сурет – Тізбекті компенсациялы тұрақтандырғыштың құрылымдық сұлбасы

 

Тізбекті  типті компенсациялық тұрақтандырғыштың  құрылымдық сұлбасы кері байланыстарды  ескере отырып, 1.9 суреттегі түрге келеді. ТЭ элементінде тұрақтандырғаштың шығыс кедергісінің нақты мәнін ТКК мәні анықтайтын көрсеткішпен салыстыру қажет.

Анықталған  шығыс кедергінің өзінің берілген кедергісі мәніне ауытқуына тәуелді, ТЭ элементінің шығысындағы К күшейткішпен күшейтілген келіспеу сигналы R_басқ реттеуші элементке әсер етуі нәтижесінде, ауытқу кішірейіп, шығыс кернеу берілген мәнге жақындайды, яғни тұрақтанады.

Басқарушы транзистор операциялық күшейткішпен алмастырылған  сапалы тұрақтандырғыш сұлбасы 1.11 суретте келтірілген. ОК қоректенуі бір полярлы оң кернеумен U_кір (бұл жағдайда ОК шығысында теріс кернеулерді алу

шарты жоқ) жүзеге асады, бұл стандартты операциялық  күшейткіштерді шығыс кернеуі 30 В  дейінгі тұрақтандырғыштар сұлбасында қолдануға мүмкіндік береді.

R2  резисторы  мен VT2 транзисторы шығыс тогының  шектеу сұлбасын құрайды. Жүктеменің  номиналды тогының R2-ге түсуі VT2 база-эмиттер ауысуының ашылуы кернеуінен аспайды, VT2 транзисторы жабық және тұрақтандырғыш сұлбасының жұмыс істеу принципіне кедергі жасамайды. Қосымша шығыс тогының күшейткіші бар опериялы күшейткіш VT1 терістемейтін УПТ сұлбасы бойынша қосылған, бұдан шығыс кернеуді есептейтін өрнек шығады

 

                                        

                                          (1.50)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.11 Сурет – Шығыс тогы шектелген ОК тұрақтандырғышы

 

Егер  R2- ге түсетін кернеу 0,6 В жақындаған мәнінен асатын болса, VT2 транзисторы ашылып  келешектегі VT1 транзисторы базасының тогының өсуін тоқтады.

 Осылайша, тұрақтандырғыштың  шығыс тогы 

 

                                           

                                           (1.51)

 

деңгейімен  шектелген.

Тұрақтандырғыштың сапалық көрсеткіштері 1.11 суреттегі сұлба бойын-

ша, келесі қатынастармен  анықталады:

          Ең алдымен:

• тұрақтандырғыш коэффициенті (оны , R1 – ді ток көзімен

ауыстырсақ жоғарылатуға болады)

 

                                                                                                  (1.50)

 

• шығыс кедергі

 

                                                                              (1.51)

 

мұнда К –  ОК кедергі бойынша күшейту коэффициенті;

          r_шығ – ОК-тің шығыс кедергісі.

 

 

 

• кернеудің температуралық коэффициенті

 

                      

                      (1.52)

 

мұнда – ОК ығысуының дрейфі,

          – ОК кіріс тогының дрейфі,

          ТКН_ст – стабилитронның кернеу температуралық коэффициенті.

 

1.11 суреттегі сызбаға ұқсас келетін кернеу стабилизаторлары интегралды микросұлбалар түрінде орындалады. К142ЕН5 микросұлбалары (6, 8) U_шығ белгілі бір мәніндегі функционалды аяқталған тұрақтандырғыштар болып табылады. К142ЕН5 микросұлбасының шығыс кернеуі 5 В тең, ±0,2 В. Жүктеменің максималды тогы 3 А. Минималды кіріс кернеу 7,5 В. Кіріс кернеуі бойынша тұрақтандырғыштың тұрақсыздану коэффициенті 0,05% аспау керек. Жылулық қорғаныс тұрақтандырғышты кристаллдың 175^°С ± 10% кезінде қосады, ток бойынша рұқсат етілген мән (20-25)% артса тоқ бойынша қорғаныс іске қосылады.

Қарастырылған барлық тұрақтандырғыштар U_кір тұрақсыздығын тек желілік кернеу тербелістерінің баяулығынан ғана емес, сонымен қатар электронды тегістегіш сүзгі ретінде орындалған түзеткіштен кейін U_кір пульсациясының есесінен нәтижелі түрде азайтады. Сондықтан тұрақтандырғыш кірісінде салыстырмалы түрдегі кернеудің жоғары пульсация деңгейі рұқсат етіледі.

Параллель және тізбектей  қосылған тұрақтандырғыштардың мәнді  кемшіліктері, реттеуші транзистродағы үлкен қуат жоғалтулары, және соның  салдары ретінде ПӘК-нің төмендеуі.

ПӘКөн жоғарытауға ұмтылыс, импульсті реттеуішті тұрақтандырғыштың пайда болуына әкелді. Реттеуші элементі периодты түде тұйықталатын кілт (ереже бойынша транзистор кілттік режимде) жүктемені U_кір тұрақты кіріс көзінің кернеуіне қосады да, ол импульсті деп аталады.  Егер кілтті қосу периодында Т, t_қосу уақытының ішінде кілт тұйықталған қалыпта тұрса, онда, жүктемедегі тұрақты кернеу құраушысы

 

       U_шығ = U_кір t_қосу / T                              (1.53)

 

Реттегіш транзистор импульсті  тұрақтандырғышта кілттік режимде жұмыс жасайды, яғни уақытының көп бөлігін не бос режимде не қанығу режимінде жұмыс істейді. Транзисторлардағы энергия жоғалтулар тек қана ауысу мезеттерінде ғана болады, және ауысу уақытынң ұзақтығымен сипатталады. Сондықтан кілттік транзистордың жиіліктік сипаттары неғұрлым жақсы болса, импульстік тұрақтандырғыштың ПӘК соғұрлым үлкен.

Үздіксіз реттеуі бар  тұрақтандырғыштардан ерекшелігі, салыстырғыш  элементпен СЭ түзілген келіспеу сигналы, кең-импульсті модулятормен (КИМ) импульстарға түрлендіріледі, келесілері ұзақтығы келіспеу сигналының әсерінен өзгеретін тұрақты жиілікті (импульс генераторымен ГИ беріледі) болады. Импульсті тұрақтандырғыштың келесі бір ерекшелігі, оның қарапайым сыйымдылықты фильтрде (конденсатор С_ф) жұмыс жасай алмауы болып табылады. Алдыңғы параграфта көрсетілгендей, түзеткіштің (кілттің) сыйымдылықты жүктемеге жұмысы кезінде, сол жүктемеде көлемі бойынша кірісітегі кернеудің амплитудасына жақын тұрақты кернеу түзіледі, ал импульсті тұрақтандырғышта кернеудің тұрақты құраушысын бөлу керек.

1.12 Сурет – Импульсті реттегіш элемент

 

Сол себептен мұнда не кілттік транзистордың өтімділік  заңын (коммутация) бұзбайтын күрделі RC сүзгілерді, немесе басқа да арнайы шешімдер сұлбасын қолдануға болады. Осындай сұлбалық шешімдердің бірі принципиалды сұлбасы 1.12 суретте көрсетілген импульсті реттеуіш элемент болып табылады. Бұл сұлбада: VT1 - реттеуіш кілттік транзистор; L_фC_ф - Г-тәрізді төменгі жиілікті LC-; VD1 - разрядты диод.

 

1.13 Сурет – Сұлбаның токтары мен кернеулерінің эпюрлері

 

Әдетте разрядты деп  аталатын VD1 диодының тағайындалуын  қарастырайық. Бұл диодсыз трансизторды құлыптағанда ток L_ф дросселі арқылы өтуін тоқтатады, айта кетерлік жайт, сол мезетте тоқтайды. Өздік индукция заңы бойынша дроссельде өз индукциясының үлкен ЭҚК-і болу керек. Бұл ЭҚК реттеуіш транзистор немесе дроссельдің өзін істен шығуына алып келеді. Диодтың бар болуы дроссельдің разрядты тогының өтуін және сұлбадағы кернеудің тым көбеюінен сақтайды. Егер транзисторды қайталану периоды Т және ұзақтылығы t_қосу болатын тікбұрышты импульстармен басқарылатын идеалды кілттік элемент деп санайтын болсақ, онда сұлбадағы токтар мен кернеулердің өзгеру сипаты басқаратын кернеу (толық сызық), дроссель тогы (пунктир сызық) түрде болады.

t=0 уақыт мезетінде басқару импульсі базаға келгенінде реттегіш транзистор VT1 ашылады,барлық кіріс кернеу дроссельге беттестіріледі. U_кір әсерінен диод  құлыптанады, ал дроссель арқылы өтетін ток t₁ транзистордың  өшуі уақытына келгенде өзінің максималды мәніне жетеді. Басқару сұлбасынан келген сигнал бойынша транзистор құлыптанып, өзіндік индукцияның ЭҚК диодты ашады, содан дроссел тогы диод арқылы тұйықталып, жүктеме бойымен өтеді. Дроссель L_ф мен конденсаторда C_ф жиналған э\нергия, жүктеме бойымен таратыла бастайды да, дроссель тогы азая бастайды. Бұл азаю VT1 транзистордың t₂ уақыт мезетіне дейінгі жаңадан ашылғанына дейін жалғасады. t₂ уақытынан бастап, үрдістер қайталанады.