Theorie: Spannungsregler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Bei Änderungen der Netzspannung und des Laststroms ändert sich auch die Ausgangsspannung des Gleichrichters, teilweise erheblich. In einigen Fällen (z. B. bei der Stromversorgung der UMZCH-Endstufe) ist dies durchaus akzeptabel, aber beispielsweise bei Funkempfängern, Generatoren und anderen elektronischen Geräten sollte die Spannung stabil sein, wenn sich der Laststrom ändert. Hier kann man auf einen Stabilisator nicht verzichten. Gleichzeitig erfüllt dieses Gerät eine weitere Funktion: Es reduziert die Welligkeit der Versorgungsspannung auf ein Minimum.

Die Basis des einfachsten Stabilisators (Abb. 68, a) ist eine Kette aus Widerstand R1 und einer Zenerdiode VD1. Eine Zenerdiode ist eine spezielle Diode, die mit umgekehrter Polarität angeschlossen ist und im Lawinen-Umschaltmodus arbeitet. Wenn Sie die Sperrspannung an der Zenerdiode erhöhen, ist der Strom zunächst gering und steigt bei Erreichen der Stabilisierungsspannung (dies ist in den Referenzdaten angegeben) stark an. Um den Stromanstieg durch die Zenerdiode zu begrenzen, wird diese über den Widerstand R1 (dies ist der sogenannte Ballastwiderstand) angeschlossen. Der Strom durch die Zenerdiode wird nach der Formel I = (Uin – UCT) / R berechnet. Daher muss die Eingangsspannung immer größer als die stabilisierte Ausgangsspannung sein.

Bei der Stromversorgung von Geräten mit geringer Leistung wird häufig auf einen solchen einfachen Stabilisator verzichtet, indem die Ausgangsspannung von der Zenerdiode entfernt wird. Bei der Berechnung nach dieser Formel muss der Strom I sowohl den Zenerdiodenstrom (normalerweise 5 ... 20 mA) als auch den Laststrom (in der gleichen Größenordnung) umfassen.

Bei einem höheren Laststrom kommt ein zusätzlicher Transistor VT1 zum Einsatz, der als Emitterfolger geschaltet ist (Abb. 68, b). Es „wiederholt“ die stabilisierte Basisspannung an der Last. Die Ausgangsspannung Uct liegt ca. 0,7 V (Spannungsabfall am Basis-Emitter-Übergang) unter der auf dem Typenschild angegebenen Stabilisierungsspannung der Zenerdiode. Bei hohen Lastströmen kommt ein Verbundtransistor zum Einsatz.

Ein Diagramm eines fortgeschritteneren Stabilisators ist in Abb. 69 gezeigt. XNUMX.

Die Zenerdiode VD1 ist für eine Spannung ausgewählt, die ungefähr der Hälfte des stabilisierten Ausgangs Ust entspricht. Die gleiche Spannung wird vom Spannungsteiler R2 - R2 auch an die Basis des Low-Power-Steuertransistors VT4 angelegt. Wenn die Ausgangsspannung aus irgendeinem Grund abfällt, wird diese Änderung vollständig über die Zenerdiode an den Emitter des Transistors VT2 übertragen, während an seiner Basis die Spannungsänderung geringer ist. Dadurch öffnet sich der Transistor leicht und sein erhöhter Kollektorstrom öffnet einen leistungsstarken Regeltransistor VT1, der den Abfall der Ausgangsspannung ausgleicht. Wenn die Ausgangsspannung ansteigt, schalten beide Transistoren ab. Die Regulierung ist somit auf eine starke negative Rückkopplung zurückzuführen.

Da das Steuersignal aus einer bereits stabilisierten Ausgangsspannung erzeugt wird, sind die Stabilisatorparameter bei einer einfachen Schaltung recht hoch. Ein weiterer Vorteil des Stabilisators besteht darin, dass er keine Angst vor Kurzschlüssen am Ausgang hat – bei einem Kurzschluss verschwindet auch die Steuerspannung, wodurch beide Transistoren schließen. Der Schutzauslösestrom hängt hauptsächlich vom Strom der Zenerdiode ab, der durch den Widerstand R1 ausgewählt wird.

Es gibt viele Ausführungen von Spannungsstabilisatoren, aber alle haben einen erheblichen Nachteil: Die Eingangsspannung muss höher sein als die stabilisierte Ausgangsspannung, bei gleichem Strom wird dadurch ein Teil der Gleichrichterleistung in Wärme umgewandelt und an die Wärme abgegeben Senke des Regeltransistors. Dieser Nachteil entfällt bei Schaltreglern mit hohem Wirkungsgrad.

Autor: V.Polyakov

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