Основные типы регуляторов переменного тока

Существует два основных типа промышленных стабилизаторов напряжения. Базовые стабилизаторы напряжения бывают либо последовательными, либо параллельными, в зависимости от положения регулирующего элемента относительно сопротивления нагрузки цепи.

1. Параллельный стабилизатор: Хотя это один из простейших полупроводниковых стабилизаторов, стабилизатор напряжения обычно наименее эффективен. Однофазный стабилизатор напряжения может использоваться для обеспечения стабилизированного выходного напряжения, когда нагрузка относительно постоянна, напряжение низкое или среднее, а выходной ток высок. Параллельные стабилизаторы используют принцип делителя напряжения для регулирования выходного напряжения.

На приведенной ниже схеме показана базовая форма параллельного стабилизатора. Поскольку регулирующий элемент подключен параллельно с резистором нагрузки, он называется параллельным стабилизатором. Фиксированный резистор R5 подключен последовательно с резистором нагрузки RL и переменным резистором RrcE, образуя делитель напряжения во входной цепи.

Краткое описание работы базового параллельного стабилизатора будет использовано для объяснения того, как достигается стабилизация выходного напряжения.

Весь ток, протекающий по цепи, протекает через последовательный резистор RS. Величина этого тока и падение напряжения на резисторе RS регулируются переменным резистором Rreg. Напряжение на резисторе RS равно разности между большим напряжением источника постоянного тока и выходным напряжением на резисторе нагрузки RL.

Разность напряжений на резисторе Rs изменяется по мере необходимости благодаря действию резистора Rreg, компенсируя колебания цепи и поддерживая выходное напряжение нагрузки на желаемом постоянном уровне.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на резисторе нагрузки RL и переменном резисторе Rreg стремится уменьшиться. Для компенсации этого уменьшения сопротивление Rreg увеличивается, тем самым уменьшая общий ток, протекающий через Rs, и, следовательно, уменьшая падение напряжения на нем. Таким образом, за счет уменьшения разности напряжений на резисторе RS компенсируется уменьшение входного напряжения, и выходное напряжение остается постоянным на своем номинальном значении. И наоборот, если входное напряжение увеличивается, напряжение на резисторе RL и резисторе Rreg стремится увеличиться. Для компенсации этого увеличения сопротивление Rreg уменьшается. Это приводит к увеличению тока, протекающего через резистор RS, тем самым увеличивая напряжение на нем. Увеличение разности напряжений компенсирует увеличение входного напряжения, и выходное напряжение снова остается постоянным на стабилизированном значении.

Параллельный стабилизатор должен выдерживать все выходное напряжение источника постоянного тока; однако ему не обязательно выдерживать полный ток, если только его не нужно перевести из выключенного состояния в состояние полной нагрузки. Поскольку последовательный понижающий преобразователь Rre, используемый с параллельным стабилизатором, имеет относительно высокое рассеивание мощности, эффективность регулирования таких стабилизаторов может быть ниже, чем у других типов стабилизаторов. Одним из преимуществ параллельных стабилизаторов является наличие встроенной защиты от перегрузки и короткого замыкания. Последовательный резистор RS расположен между источником постоянного тока и нагрузкой; следовательно, короткое замыкание или перегрузка только уменьшат выходное напряжение цепи стабилизатора. Однако следует отметить, что в режиме холостого хода параллельный стабилизатор должен потреблять все выходное напряжение; поэтому параллельные стабилизаторы чаще всего используются в приложениях с постоянной нагрузкой.

Как видно из общего обсуждения, приведенного в предыдущих параграфах, шунтирующий стабилизатор напряжения по сути представляет собой схему делителя напряжения, где выходное напряжение на нагрузке остается практически постоянным независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки. Управляющее воздействие, необходимое для изменения сопротивления Rre и, следовательно, создания переменного падения напряжения, полностью автоматическое. Этот основной принцип регулирования напряжения используется в транзисторном шунтирующем стабилизаторе напряжения, описанном далее в этом разделе.