Последовательный компенсационный СН

ИОН − источник образцового напряжения − задающее устройство, практически, параметрический стабилизатор напряжения.

УН − усилитель напряжения − выполняет функцию усиления сигнала ошибки и одновременно функцию элемента сравнения. Практически, в схемах используется ОУ на ИС. Конечная функция: введение УН повышает точность стабилизации.

РЭ − регулирующий элемент − обеспечивает регулирующее воздействие на выходе стабилизатора. Практически, это усилитель мощности на ПТ.

ДН − делитель напряжения. Выполняет функцию датчика напряжения. Формирует сигнал ООС.

Принцип действия СН:

При подключении нагрузки R_н, выходное напряжение U_вых в первый момент падает за счёт конечного значения выходного сопротивления R_вых РЭ. При этом разность напряжений на входе УН увеличивается:

Эта разность усиливается и подаётся на РЭ. Транзистор РЭ открывается в большей степени и U_вых увеличивается, компенсируя тем самым действие нагрузки. Схема работает аналогично при изменении U_вх. Однако, U_вых восстанавливается не полностью. Ошибка регулирования определяется свойствами статической САР. Из ТАУ известно выражение для статической ошибки по возмущающему воздействию:

(1) где h → ΔI_н возмущающее воздействие;

− коэф-т передачи по возмущающему воздействию;

− коэф-т передачи прямой цепи;

− коэф-т передачи цепи ОС;

− погрешность стабилизации;

Оценим эту погрешность и влияющие на неё факторы:

Из выражения (1) следует, что для повышения точности стабилизации и уменьшения статической ошибки необходимо, в первую очередь, увеличивать коэффициент усиления . Практически, берут в пределах до 5000. Дальнейшее увеличение ограничивается возможностью возникновения автоколебаний, т.е. потери устойчивости САР.

Кроме рассмотренных элементов в практических схемах СН предусматривается блок защиты выхода от к.з. (или блок токоограничения).

Основные параметры СН:

1) Коэффициент нестабильности по напряжению:

2) Коэффициент стабилизации напряжения:

3) Коэффициент сглаживания пульсаций:

, где − амплитуда пульсаций на входе и выходе

4) Выходное сопротивление

Все рассмотренные параметры СН нормируются только в рабочем диапазоне входных напряжений и выходных токов:

При практической реализации возможны три варианта выполнения схемы СН:

1) Полностью на дискретных элементах (транзисторы, резисторы, стабилитроны);

2) С дискретными элементами и интегральным ОУ в качестве усилителя сигнала ошибки;

3) Полностью в интегральном исполнении.