Стабілізатор струму. Найпростіший стабілізатор постійного струму

Для того, щоб справлятися з перешкодами в мережі, необхідні стабілізатори струму. Дані пристрої можуть сильно відрізнятися по своїх характеристиках, а пов'язано це з джерелами живлення. Побутові прилади в будинку є не дуже вимогливими у плані стабілізації струму, однак вимірювальне обладнання потребує стабільного напрузі. Завдяки беспомеховим моделей у вчених з'явилася можливість отримувати достовірну інформацію у своїх дослідженнях.

Як влаштований стабілізатор?

Основним елемент стабілізатора прийнято вважати трансформатор. Якщо розглядати просту модель, то там є випрямний міст. З'єднується він з конденсаторами, а також з резисторами. У ланцюзі вони можуть встановлюватися різних типів і граничний опір вони витримують різне. Також в стабілізаторі є конденсатор.

Принцип роботи

Коли струм потрапляє на трансформатор, його гранична частота змінюється. На вході даний параметр знаходиться в районі 50 Гц. Завдяки перетворенню струму гранична частота на виході складає 30 Гц. Високовольтні випрямлячі при цьому оцінюють полярність напруги. Стабілізація струму в даному випадку здійснюється завдяки конденсаторів. Зниження перешкод відбувається в резисторах. На виході напруга знову стає постійним, і в трансформатор надходить з частотою не вище 30 Гц.

Принципова схема релейного пристрою

Релейний стабілізатор струму (схема показана нижче) включає в себе компенсаційні конденсатори. Мостові випрямлячі у цьому випадку використовуються на початку ланцюга. Також слід враховувати, що транзисторів в стабілізаторі є дві пари. Одна з них встановлюється перед конденсатором. Необхідно це для підняття граничної частоти. В даному випадку вихідна напруга постійного струму буде перебувати на рівні 5 А. Щоб номінальний опір витримувалося, використовуються резистори. Для простих моделей властиві два елементи. Процес перетворення в такому випадку відбувається довго, проте коефіцієнт розсіювання буде незначним.

Пристрій симисторного стабілізатора LM317

Як видно з назви, основним елементом LM317 (стабілізатор струму) є симистор. Він дає пристрою колосальне збільшення у граничному напруженні. На виході цей показник коливається в районі 12 Ст. Зовнішнє опір системою витримується в 3 Ом. Для високого коефіцієнта згладжування використовуються багатоканальні конденсатори. Для високовольтних пристроїв застосовуються транзистори тільки відкритого типу. Зміна їх положення в такій ситуації контролюється за рахунок зміни номінального струму на виході.




Диференціальний опір LM317 (стабілізатор струму) витримує 5 Ом. Для вимірювальних приладів цей показник зобов'язаний складати 6 Ом. Нерозривний режим струму дроселя забезпечується за рахунок потужного трансформатора. Встановлюється він у стандартній схемі за випрямлячем. Діодні мости для низькочастотних приладів застосовуються рідко. Якщо розглядати приймачі на 12 В, то для них властиві резистори баластного типу. Це необхідно для того, щоб знизити коливання в ланцюзі.

Високочастотні моделі

Високочастотний стабілізатор струму на транзисторі КК20 відрізняється швидким процесом перетворення. Відбувається це за рахунок зміни полярності на виході. Частотозадающие конденсатори встановлюються в ланцюзі попарно. Фронт імпульсів в такій ситуації не повинен перевищувати 2 мкс. В іншому випадку стабілізатор струму на транзисторі КК20 чекають значні динамічні втрати. Насичення резисторів у ланцюзі може здійснюватися за допомогою підсилювачів. У стандартній схемі їх передбачено не менше трьох одиниць. Для зменшення теплових втрат використовуються ємнісні конденсатори. Швидкісні характеристики ключового транзистора залежать виключно від величини дільника.

Широтно-імпульсні стабілізатори

Широтно-імпульсний стабілізатор струму відрізняється великими значеннями індуктивності дроселя. Відбувається це за рахунок швидкої зміни дільника. Також слід враховувати, що резистори в даній схемі застосовуються двоканальні. Струм вони здатні пропускати в різних напрямках. Конденсатори в системі використовуються ємнісні. За рахунок цього граничний опір на виході витримується на рівні 4 Ом. У свою чергу, максимальне навантаження стабілізатори здатні тримати 3 А. Для вимірювальних приладів такі моделі використовуються досить рідко. Джерела живлення в даному випадку гранична напруга повинні мати не більше 5 Ст. Таким чином, коефіцієнт розсіювання буде перебувати в межах норми. Швидкісні характеристики ключового транзистора в стабілізаторах даного типу не сильно високі. Пов'язано це з низькою здатністю резисторів блокувати струм від випрямляча. В результаті перешкоди з високою амплітудою призводять до значних теплових втрат. Спади імпульсів в даному випадку відбуваються виключно за рахунок зниження нейтралізації властивостей трансформатора. Процесом перетворення займається тільки баластний резистор, який розташовується за випрямительним мостом. Напівпровідникові діоди в стабілізаторах використовується рідко. Потреба в них відпадає з-за того, що фронт імпульсів в ланцюги, як правило, не перевищує 1 мкс. В результаті динамічні втрати в транзисторах не є фатальними.

Схема резонансних пристроїв

Резонансний стабілізатор струму (схема показана нижче) включають в себе конденсатори і малоемкостние резистори з різним опором. Трансформатори в даному випадку є невід'ємною частиною підсилювачів. Для збільшення коефіцієнта корисної дії використовується безліч запобіжників. Динамічні характеристики резисторів від цього зростають. Низькочастотні транзистори монтуються відразу за випрямлячами. Для хорошої провідності струму конденсатори здатні працювати при різній частоті.

Стабілізатор змінного струму

Стабілізатор струму даного типу є невід'ємною частиною джерел живлення з потужністю до 15 Ст. Зовнішнє опір пристроями сприймається до 4 Ом. Напруга змінного струму на вході в середньому становить 13 Ст. В даному випадку коефіцієнт згладжування контролюється за рахунок конденсаторів відкритого типу. Рівень пульсації на виході залежить виключно від схеми побудови резисторів. Порогове напруга стабілізатор струму повинен бути здатним витримувати 5 А. В такому разі параметр диференціального опору зобов'язаний перебувати на позначці в 5 Ом. Максимально допустима потужність розсіювання в середньому складає 2 Вт. Це говорить про те, що стабілізатори змінного струму мають суттєві проблеми з фронтом імпульсів. Знизити їх коливання в даному випадку здатні тільки мостові випрямлячі. При цьому в обов'язковому порядку враховується величина дільника. Для зниження теплових втрат в стабілізаторах застосовуються запобіжники.

Модель для світлодіодів

Для регулювання світлодіодів великою потужністю стабілізатор струму не повинен мати. В даному випадку завдання полягає в тому, щоб максимально знизити поріг розсіювання. Зробити стабілізатор струму для світлодіодів це може декількома способами. В першу чергу, в моделях застосовуються перетворювачі. В результаті гранична частота на всіх етапах не перевищує 4 Гц. В даному випадку це дає значне збільшення продуктивності стабілізатора. Другий спосіб полягає у використанні підсилювальних елементів. У такій ситуації все зав'язується на нейтралізації змінного струму. Для зменшення динамічних втрат транзистори в схемі використовуються високовольтні. Впоратися з надмірним насиченням елементів здатні конденсатори відкритого типу. Для найбільшої швидкодії трансформаторів застосовуються ключові резистори. У схемі вони розташовуються стандартно за випрямительним мостом.

Стабілізатор з регулятором

Регульований стабілізатор струму є затребуваним у промисловій сфері. З його допомогою користувач має можливість проводити настройку пристрою. Додатково більшість моделей розраховані на дистанційне управління. З цією метою в стабілізаторах монтуються контролери. Граничне напруга змінного струму такі пристрої витримують на рівні 12 Ст. Параметр стабілізації в цьому випадку повинен становити не менше 14 Вт. Показник граничної напруги залежить виключно від частотності приладу. Для зміни коефіцієнта згладжування регульований стабілізатор струму використовують ємнісні конденсатори. Максимальний струм системою підтримується на рівні 4 А. У свою чергу, показник диференціального опору допускається на рівні 6 Ом. Все це говорить про хорошою продуктивності стабілізаторів. Однак потужність розсіювання може досить сильно відрізнятися. Також слід знати, що нерозривний режим струму дроселя забезпечується за рахунок трансформатора. На первинну обмотку напруга подається через катод. Блокування струму на виході залежить тільки від конденсаторів. Для стабілізації процесу запобіжники, як правило, не використовуються. Швидкодія системи забезпечується за рахунок спадів імпульсів. Швидкий процес перетворення струму в ланцюзі приводить до зниження фронту. Транзистори у схемі застосовуються виключно ключового типу.

Стабілізатори постійного струму

Стабілізатор постійного струму працює за принципом подвійного інтегрування. Перетворювачі у всіх моделях відповідають за цей процес. Для збільшення динамічних характеристик стабілізаторів використовуються двоканальні транзистори. Щоб мінімізувати теплові втрати, ємність конденсаторів повинна бути значною. Точний розрахунок значення дозволяє зробити показник випрямлення. При вихідному напрузі постійного струму 12 А граничне значення максимум має становити 5 Ст. В такому випадку робоча частота пристрою буде підтримуватися на позначці у 30 Гц. Порогове напруга залежить від блокування сигналу від трансформатора. Фронт імпульсів в даному випадку не повинен перевищувати 2 мкс. Насичення ключових транзисторів відбувається тільки після перетворення струму. Діоди в даній схемі можуть використовуватися виключно напівпровідникового типу. Баластні резистори приведуть стабілізатор струму до значних теплових втрат. У результаті коефіцієнт розсіювання дуже зросте. Як наслідок - амплітуда коливань збільшиться, процес індуктивності не відбудеться.