Простейшего стабилизатора

Структурная схема простейшего магнитного усилителя изображена на 14.1.

5.12. Схема (а) и характеристика (б) простейшего магнитного усилителя

ется, поэтому характеристика простейшего магнитного усилителя симметрична относительно оси ординат.

кращается. При изменении направления тока в обмотке подмагничивания направление тока нагрузки не изменяется, поэтому характеристика простейшего магнитного усилителя симметрична относительно оси ординат.

Цель этого раздела — закрепить навыки использования законов ТОЭ (закона электромагнитной индукции, закона полного тока, законов Кирхгофа и др.) для анализа физических процессов в магнитных усилителях; вывести основные закономерности для простейшего магнитного усилителя и усилителя с самонасыщением.

1. Постройте график зависимости тока нагрузки простейшего магнитного усилителя (напряженности поля) для трех произвольно выбранных значений подмагничивающего поля (для произвольно выбранной кривой намагничивания ферромагнитного материала) и опишите, как изменяется характер кривой тока нагрузки при изменении подмагничивающего поля.

Схема простейшего магнитного усилителя изображена на 6.25. Она содержит стальной сердечник, на котором расположены две обмотки: переменного тока w, называемая рабочей, и постоянного тока wjt называемая управляющей: Для ограничения величины переменного тока, наводимого в управляющей обмотке, в цепь включена индуктивность L.

2. Какова схема простейшего магнитного усилителя?

Второй пример параметрического усилителя — магнитный усилитель, т. е. усилитель, использующий в качестве реактивного параметрического элемента катушку индуктивности (трансформатор). Схема простейшего магнитного усилителя приведена на 7.14, б. В этой схеме взаимодействие источников э. д. с. и нагрузки происходит благодаря: общему трансформатору, представляющему собой комбинацию нелинейных индуктивностей (нелинейность возникает благодаря ферромагнитному сердечнику с насыщающейся петлей гистерезиса). Характер зависимости ко-

7.14. Характеристика нелинейной индуктивности (а) и схема простейшего магнитного усилителя (б).

8.31. Схема простейшего магнитного усилителя:

12.19. Схема и вольт-амперная характеристика простейшего стабилизатора

5.10. Схема простейшего стабилизатора на маг-

На 2,6, б приведена схема простейшего стабилизатора напряжения параметрического типа на одном стабилитроне. Если входное напряжение t/BX стабилизатора увеличивается, то это приводит к увеличению тока через стабилитрон и сопротивление ^б (R« = const). Избыток входного напряжения выделяется на Re, а напряжение 1/ВЫХ на сопротивлении нагрузки R,,, равное (Уст (нагрузка подключена параллельно стабилитрону) , остается неизменным. При изменении сопротивления /?„ и неизменном входном напряжении ток, проходящий через сопротивление RQ, остается постоянным, но меняется распределение токов между стабилитроном

Стабилитроны. Если приложить к диоду напряжение обратной полярности (минус к области с дырочной проводимостью, плюс к области с электронной проводимостью), то собственное поле п—р-перехода и поле внешнего источника складываются. Это приводит к некоторому увеличению обратного тока, обусловленного неосновными носителями. По мере увеличения обратного напряжения ток внезапно резко возрастает — происходит электрический пробой п—^-перехода. При этом неосновные носители ускоряются электрическим полем п—р-перехода настолько, что их энергия оказывается достаточной для ударной ионизации атомов полупроводника: появляются новые носители заряда, которые в свою очередь ускоряются и вызывают возникновение лавины электронов и дырок. Вольт-амперная характеристика в режиме электрического пробоя проходит практически параллельно оси тока ( 9, а): ток /об резко возрастает, а напряжение ?/от .постоянно. Это позволяет использовать полупроводниковые диоды в режиме пробоя в качестве стабилизаторов напряжения — стабилитронов. Стабилитроны выполняются из кремния и могут стабилизировать напряжение в пределах единиц — сотен вольт. Принципиальная схема простейшего стабилизатора напряжения ?/вх на основе стабилитрона КС133 и резистора R приведена на 9, б. Стабилизация напряжений ниже 1 В достигается использованием кремниевых диодов, включенных в прямом направлении (называемых стабисторами)и обеспечивающих стабильное напряжение 0,7—1 В, как это показано на 9, а:

а — коллекторная характеристика одного из мощных транзисторов; б — схема простейшего стабилизатора; в — эквивалентная схема стабилизатора по схеме б; г — схема стабилизатора с каскадом усиления; д — схема стабилизатора с п— р—n-транзистором в управляющем каскаде; е — схема стабилизатора с питанием ТУ от отдельного стабилизированного источника; ж — эквивалентная схема стабилизатора по схеме е

Начало участка стабилизации можно считать в точке кривой U = ф (7), обозначенной на VIII.28, а кружком. Это соответствует насыщению сердечника дросселя, т. е. режиму, когда дроссель является нелинейным элементом. Принципиальная схема простейшего стабилизатора напряжения приведена на VIII.28, б (сравнить с VIII. 1, г), где LH.0 — насыщенный дроссель (знак н. с. обозначает насыщенный сердечник), L6 — балластный дроссель.

Схема простейшего стабилизатора напряжения приведена на 13.21. В качестве HP используется стабилитрон; /?6 — балластное сопротивление. На 13.22 изображена ВАХ стабилитрона.

торе, можно экспериментально снять все участки N-образной кривой ULc(l)- Следует иметь в виду, что при различных сопротивлениях гдоо будут получаться несколько отличающиеся зависимости ULC(!), так как формы кривых тока и напряжений на участках зависят от величины добавочного сопротивления. Стабилизация напряжения. Из рассмотрения кривой UL(U) на 8-34 следует, что цепь 8-31,а может служить в качестве простейшего стабилизатора действующего значения переменного напряжения. Действительно, если считать (Входным напряжением напряжение источника питания U, а выходным — напряжение на катушке 1/выХ=?/1„ то, как показано на 8-34, At/Bbix^cAt/. Эффект стабилизации наблюдается, если напряжение источника 1}><1/ь. При этом условии катушка достаточно глубоко насыщена, что собственно и обеспечивает небольшие изменения напряжения на ней (и на выходе) . При увеличении, например, напряжения на входе U /напряжение на катушке [/вых из-за насыщения увеличивается сравнительно мало, а подавляющая часть приращения входного напряжения падает на конденсаторе. Чтобы получить эффект стабилизации напряжения, нужно обязательно включить последовательно с нелинейным элементом какое-либо (активное или реактивное) сопротивление. На это было уже обращено внимание при исследовании стабилизатора постоянного напряжения со стабилитроном (§ 5-3). В цепи 8-31,а таким сопротивлением служит кон-

Схема простейшего стабилизатора напряжения показана на 13.21. В качестве НС используется стабилитрон; R6 — балластное сопротивление. На 13.22 изображена в. а. х. стабилитрона.

Параметрические стабилизаторы. Схема простейшего стабилизатора приведена на 4.8. Стабилизируется выходное напряжение ?/с на стабилизирующем элементе

Схема, дуальная по отношению к схеме простейшего стабилизатора, состоящая из параллельного соединения линейной катушки и цепи с последовательным соединением нелинейного сегнето-конденсатора и нагрузки, будет стабилизировать ток в нагрузке при изменении входного тока схемы.