Parallel va ketma-ket stabilizatorlar

Parallel va ketma-ket stabilizatorlar. Parallel stabilizatorlar kichik FIKga 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 3.12-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 REning zaruriy ichki qarshiligini o‘rnatadi.
Ko‘rib chiqilayotgan qurilmalar parametrik stabilizatorlardan farqli o‘laroq, kuchlanish bo‘yicha manfiy teskari aloqaning mavjudligi sababli kichik chiqish qarshiligiga ega va shuning uchun yanada barqarorlashtiruvchi xususiyatlarga ega bo‘ladi.
3.12-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 parametrik 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:
stabilizatsiya kuchlanishsh qiymatlarining o‘zgarishi, o‘rtacha 0,1 dan 0,4 V gacha qiymatni tashkil etadi;
stabilizatsiya kuchlanishining harorat koeffitsiyenti;
stabilizatsiya tokining o‘zgarishi mumkin bo‘lgan diapazoni.
Taqqoslash sxemasining vazifasi 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 koeffitsiyentining doimiyligidir. O‘lchash elementi sxemasiga o‘zgaruvchan yoki sozlanadigan rezistor 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 koeffitsiyentini 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‘TKlar yoki operatsion kuchaytirgichlarda (OK) bajarilgan O‘TKlari 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 koeffitsiyenti zaruriy yuklama toki va doimiy tok kuchaytirgichining
quvvati bilan aniqlanadi. 300 – 500 mA dan ortiq yuklama toklarida rostlovchi tranzistorlar issiqlik moslamasiga (radiatorga) o‘rnatiladi, ularning geometrik 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:
chiqish kuchlanishi bo‘lgichi orqali;
tayanch kuchlanishi bo‘lgichi orqali;
chiqish kuchlanishi va tayanch kuchlanishini bir vatqning o‘zida bo‘lish orqali.
Kompensatsiyon stabilizatorlarni tranzistorlar orqali amalga oshirish. Oddiy kompensatsion kuchlanish stabilizatorining prinsipial sxemasi 3.13-rasmda keltirilgan.
3.13-rasm. Ikkita tranzistor asosidagi ketma-ket kompensatsion stabilizator VT1 tranzistor rostlash elementi vazifasini bajaradi (𝑅k = 𝑅ke1). 𝑅2 rezistor
va VD diod parametrik kuchlananish stabilizatorini (tayanch kuchlanish manbai) tashkil qiladi. 𝑅3 va 𝑅4 rezistorlari chiqish kuchlanishi bo‘lgichi (O‘E) hisoblanadi. VT2 tranzistorida taqqoslash sxemasi va doimiy tok kuchaytirgichi vazifalari amalga oshiriladi.
Yerga nisbatan A nuqtaning potentsiali 𝑈kir kirish kuchlanishiga va VT2
tranzistorining holatiga, 𝑈kir − 𝑈tay kuchlanish bo‘lgichining pastki elkasi sifatida qabul qilinishi mumkin bo‘lgan kollektor-emitter o‘tishiga bog‘liq (yuqori elkasi R1 rezistoridir). Ma’lumki u holda
𝑈chi = 𝑈tay + 𝑈ke2 + 𝑈R1 va 𝑈A = 𝑈kir − 𝑈R1 = 𝑈ke2 + 𝑈tay.
Tranzistor VT1 kuchlanishni takrorlash sxemasi bo‘yicha ulanganligini (kollektor umumiy elektrod bo‘lib, chiqish kuchlanishi emittirdan olinadi) va 𝑈chiq bilan taqqoslaganda 𝑈be1 kuchlanish pasayishining kichikligini hisobga olsak,
𝑈chiq ≈ 𝑈A deb qarashimiz mumkin. Shuning uchun chiqish kuchlanishini
barqarorlashtirish masalasi 𝑈A = 𝑈kir − 𝑈R1 doimiy qiymatini saqlab qolishdan iborat.
Faraz qilaylik, tashqi omillar ta’sirida yuklamadagi kuchlanish oshdi. Bu
𝑈be2 = 𝑈R4 − 𝑈tay (𝑈R4 ortadi, 𝑈tay = const) kuchlanishning oshishiga olib keladi va VT2 tranzistor kollektor tokining ko‘payishiga sabab bo‘ladi. 𝐼k2 ning ortishi natijasida 𝑅1 rezistoridagi kuchlanish pasayishi ortadi, A nuqtasining potensiali pasayadi va natijada chiqish kuchlanishi ham kamayadi.
Chiqish kuchlanishi pasayganda 𝑈be = 𝑈R4 − 𝑈tay kuchlanishi ham pasayadi. VT2 tranzistori kollektor-emitter o‘tishining qarshiligi oshadi, 𝐼k2 pasayadi, natijada 𝑈R1 = 𝑅1 ∙ (𝐼k1 + 𝐼b2) kuchlanish kamayadi. Natijada A nuqtasining potensiali, shunihdek chiqish kuchlanishi oshadi.
Ramziy shaklda kuchlanishni barqarorlashtirish mexanizmi quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Uchiq ↑ → UR4 ↑ → (UBE2 = UR4 – Utay)↑ → RKE2 ↓ → IK2 ↑ → [UR1 = R1(IK2 + IB2)]↑ → UA ↓ → Uchiq ↓
Uchiq ↓ → UR4 ↓ → (UBE2 = UR4 – Utay)↓ → RKE2 ↑ → IK2 ↓ → [UR1 = R1(IK2 + IB2)]↓ → UA ↑ → Uchiq ↑
3.14-rasmda Differensial doimiy tok kuchaytirgichi asosidagi ketma-ket stabilizator sxemasi ko‘rsatilgan.
3.14-rasm. Differensial doimiy tok kuchaytirgichi asosidagi ketma-ket kompensatsion stabilizatorning prinsipial sxemasi
Ushbu sxemada VT3 tranzistori an’anaviy doimiy tok kuchaytirgichi sifatida ishlatiladi. 𝑅3 va 𝑅4 rezistorlaridan tashkil topgan chiqish kuchlanishi bo‘lgichining
𝑅4 rezistoridan olingan chiqish kuchlanishining bir qismi uning bazasiga beriladi. VT3 emitteriga tayanch kuchlanishi beriladi, lekin to‘g‘ridan-to‘g‘ri VD stabilitrondan emas, balki emitter zanjiriga 𝑅5 rezistor ulangan VT2 tranzistor asosidagi emitter qaytargich orqali beriladi. Bu qarshilikdagi kuchlanish pasayishi tayanch kuchlanish sifatida ishlatiladi.
3.15-rasmda oddiy parallel stabilizatorning sxemasi ko‘rsatilgan. 3.15- rasmdagi sxema elementlarining vazifasi yuqorida ko‘rib chiqilgan ketma-ket turdagi kompensatsion stabilizatornikiga o‘xshash. Rostlash elementi vazifasini VT1 tranzistor va doimiy tok kuchaytirgich vazifasini VT2 tranzistor bajaradi. 𝑅3 va 𝑅4 qarshiliklari o‘lchash elementini hosil qiladi. Bir kaskadli parametrik stabilizator (𝑅2, VD elementlari) tayanch kuchlanishi manbaini tashkil qiladi.
VT2 bazasidagi kuchlanish 𝑅3 va 𝑅4 rezistorlaridan olinadigan kuchlanishning bir qismi va tayanch kuchlanishi orasidagi farqga teng bo‘ladi. VT1 rostlovchi tranzistor bazasining toki VT2 kollektor-emitterining o‘tishi orqali o‘tadi va yuqorida ko‘rsatilgan kuchlanishlarning farqiga bog‘liq bo‘ladi.
3.15-rasm. Parallel kompensatsion stabilizator
Tashqi nostabillovchi omillar ta‘sirida chiqish kuchlanishi oshganda VT2 tranzistori katta darajada ochiladi, uning kollektor toki ortadi, bu esa VT1 kollektor tokining oshishiga va 𝑅1 rezistoridagi kuchlanish pasayishining kattalashishiga olib keladi. Natijada chiqish kuchlanishining oshishi kompensatsiyalanadi. Chiqish kuchlanishining pasayishi bilan, aksincha VT1 va VT2 tranzistorlari katta darajada yopiladi, bu esa 𝑅1 rezistoridagi kuchlanish pasayishining kishiklashishiga hamda chiqish kuchlanishi pasayishining kompensatsiyasiga olib keladi.
|