Импульсные стабилизаторы напряжения

Значительно более высокий КПД имеют стабилизаторы импульсного типа. В них регулирующий элемент работает в режиме ключа за счет чего уменьшается мощность выделяемая на нем.

Схема импульсного стабилизатора напряжения и временная диаграмма, поясняющая принцип его работы приведена на рис.12.12:

Рис.12.12

Принцип работы импульсного стабилизатора основан на периодическом подключении на время Т₁ источника питания Е к нагрузке R_н. При этом среднее напряжение за период составляет U_ср.вых= ЕТ₁/Т.

Следовательно управлять среднем значением выходного напряжения можно двумя способами: путем изменения длительности импульса Т₁ при Т=const. Это используется в так называемых импульсных регуляторах с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), или путем изменения частоты импульсов f=1/Т при постоянной длительности Т₁=const, - это используется в регуляторах с частотно импульсной модуляцией (ЧИМ).

Схема импульсного стабилизатора напряжения (рис.12.13) работает так. Генератор вырабатывает прямоугольные импульсы с периодом Т, длительность Т₁ которых зависит от напряжения на входе U₁. Эти импульсы управляют состоянием ключа, периодически подключая источнике постоянного напряжения Е к сопротивлению нагрузки. Фильтр низких частот служит для создания на нагрузке среднего значения напряжения.

Рис.12.13

Источник опорного напряжения и усилитель ошибки вырабатывают сигнал для управления длительностью импульса Т₁ генератора. Если выходное напряжение U_вых возрастает, то вырабатывается сигнал U₁, который уменьшает длительность импульса Т₁, и выходное напряжение уменьшается.

Поскольку генератор работает на высокой частоте 10÷100 кГц, то емкости сглаживающего фильтра (ФНЧ) должны быть небольшими.

КПД импульсных стабилизаторов до 85%, так как регулирующий элемент работает в импульсном ключевом режиме.