Стабилизатор тока: назначение, описание, схемы

Современный человек постоянно находится в окружении огромного количества электротехнического оборудования, как бытового, так и промышленного. Трудно представить нашу жизнь без электрических приборов, они незаметно проникли в дома. Даже в наших карманах всегда найдется несколько таких устройств. Вся эта техника для своей стабильной работы требует бесперебойной подачи электроэнергии. Ведь скачки сетевого напряжения и тока чаще всего становятся причиной выхода приборов из строя.

Для обеспечения качественного питания технических устройств лучше всего использовать стабилизатор тока. Он сможет компенсировать перепады сети и продлить срок эксплуатации.

Стабилизатор тока – это устройство, которое автоматически поддерживает ток потребителя с заданной точностью. Он компенсирует скачки частоты тока в сети, изменение мощности нагрузки и температуры окружающей среды. Например, увеличение мощности, потребляемой устройством, приведет к изменению потребляемого тока, что вызовет падение напряжения на сопротивлении источника, а также сопротивлении проводки. Чем больше будет значение внутреннего сопротивления, тем сильнее будет меняться напряжение при увеличении тока нагрузки.

Компенсационный стабилизатор тока представляет собой устройство с автоматическим регулированием, которое содержит цепь отрицательной обратной связи. Стабилизация достигается в результате изменения параметров регулирующего элемента, в случае воздействия на него импульса обратной связи. Этот параметр называется функцией выходного тока. По виду регулирования компенсационные стабилизаторы тока бывают: непрерывными, импульсными и смешанными.

Основные параметры:

1. Коэффициент стабилизации по значению входного напряжения:

К _ст.т = (∆U _вх /∆I_H)*(I_H /U _вх), где

I_н ,∆I_н – значение тока и приращения значения тока в нагрузке.

Коэффициент К _ст.т вычисляется при неизменном сопротивлении нагрузки.

2. Значение коэффициента стабилизации в случае изменения сопротивления:

K_RH = (∆R _н/ R _н) * (I_H/∆I_H) = r_і / R_{H, где}

R_H,∆R _н - сопротивление и приращение сопротивления нагрузки;

г_i – значение внутреннего сопротивления стабилизатора.

Коэффициент K_RH вычисляется при неизменном входном напряжении.

3. Значение температурного коэффициента стабилизатора: γ=∆I _н /∆t _окр.

К энергетическим параметрам стабилизаторов относится коэффициент полезного действия: η=P _вых/P _вх.

Рассмотрим некоторые схемы стабилизаторов.

Весьма широкое распространение получил стабилизатор тока на полевом транзисторе, при закороченном затворе и истоке, соответственно U_зи=0. Транзистор в такой схеме подключается последовательно сопротивлению нагрузки. Точки пересечения прямых нагрузки с выходной характеристикой транзистора определят значение тока при наименьшем и наибольшем значении входного напряжения. При использовании такой схемы ток нагрузки незначительно изменяется при существенном изменении входного напряжения.

Импульсный стабилизатор тока своей отличительной чертой имеет работу транзистора – регулятора в состоянии переключения. Это позволяет повышать КПД прибора. Импульсный стабилизатор тока представляет собой разновидность однотактного преобразователя, охваченного контуром отрицательной обратной связи. Такие устройства в зависимости от реализации силовой части можно разделить на два типа: с последовательным соединением дросселя и транзистора; с последовательным соединением дросселя и параллельным соединением регулирующего транзистора.