Вторичные источники питания

питанием.
Различают первичные и вторичные источники питания.
К первичным относят преобразователиК первичным относят преобразователи различных видов энергии в электрическую, примером может служить аккумулятор, преобразующий химическую энергию в электрическую.
Вторичные источники сами не генерируют электроэнергию, а служат лишь для её преобразования с целью обеспечения требуемых параметров (напряжения, тока, пульсаций напряжения и т. п.)

электрические.
Как правило, это:
1. Электрические машины (генераторы)
переменного тока
2. Гальванические и аккумуляторные элементы
и батареи из них

напряжения.

Отдельные потребители (радиоэлектронные устройства, устройства управления и др.) получают электроэнергию не от основных (источников первичного электропитания), а от источников вторичного электропитания

переменного тока частотой 50 Гц.
Такие ИВЭ включают в себя выпрямитель и стабилизатор.

По назначению источники вторичного электропитания классифицируются следующим образом:
- преобразователи переменного напряжения (трансформаторы);
- преобразователи постоянного напряжения в переменное;
- преобразователи постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины;
- преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители).

электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного(электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток

Um.ог — амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения;
qn = Um.ог /Uн.ср — коэффициент пульсации выпрямленного напряжения;
S — мощность трансформатора (в вольтамперах — В•А или в киловольтамперах — кВ•А);
Iпр.ср — прямой средний ток вентиля;
Uпр.ср — среднее напряжение (меньше 2,5 В) на вентиле при токе Iпр.ср;
Uобр.max и Iпр.max — максимальные допустимые обратное напряжение и прямой ток вентиля.

питающей сети и нагрузки и изменения
уровня переменного напряжения, для преобразования сетевого переменного напряжения в переменные напряжения требуемых уровней. Одновременно трансформатор обеспечивает гальваническую развязку питающей сети и нагрузки. В общем случае трансформатор может быть понижающим, повышающим или универсальным (то есть иметь как повышающие, так и понижающие обмотки).
Выпрямитель преобразует переменное разнополярное напряжение в пульсирующее однополярное (положительной или отрицательной полярности). Напряжение на выходе выпрямителя содержит постоянную составляющую (среднее значение напряжения за период) и бесконечное число гармоник с частотами, кратными частоте пульсирующего напряжения. Отклонение выходного напряжения выпрямителя от его среднего значения называется пульсацией. Частота пульсаций равна частоте первой гармоники.
Фильтр предназначен для выделения постоянной составляющей из выходного напряжения выпрямителя и подавления гармоник. Таким образом, с помощью фильтра обеспечивается уменьшение пульсации напряжения, поступающего с выхода выпрямителя.
Стабилизатор напряжения предназначен для поддержания на заданном уровне выходного постоянного напряжения (стабилизации напряжения) при изменении напряжения сети (которое, в общем случае, может изменяться в диапазоне (+15... – 20)% от номинального значения, равного 220 В) и тока в нагрузке. Кроме этого стабилизатор обеспечивает дальнейшее уменьшение уровня пульсации.

напряжения, многофазные и др.
По типу выпрямительного элемента – ламповые(кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.
По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого.
По назначению –для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.

неизменного значения.
Управляемые выпрямители
применяют тогда, когда необходимо изменить значение выпрямленного тока или напряжения.

Выпрямители бывают
неуправляемыми
управляемыми

большой мощности – трехфазными.

В зависимости от числа фаз
первичного источника питания (сети переменного тока) различают выпрямители

однофазные
многофазные (обычно трехфазные)

вида нагрузки: активная,
активно-индуктивная,
активно-емкостная,
с противо-ЭДС.
Выпрямители малой мощности обычно работают
на активную и активно-емкостную нагрузку.
Выпрямители средней и большой мощностей чаще всего питают активно-индуктивную нагрузку.
Нагрузку с противо-ЭДС выпрямитель имеет в том случае, когда он питает двигатель постоянного тока или используется для зарядки аккумуляторов.

По форме выпрямленного напряжения выпрямители подразделяют на

однополупериодные
двухполупериодные

однополупериодный и два двухполупериодных (со средней точкой и мостовой).
Выпрямитель состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого последовательно подсоединены диод Д
и нагрузочный резистор Rн.

к выпрямительным устройствам, отдельные его блоки могут отсутствовать. Например, если напряжение сети соответствует требуемому значению выпрямленного напряжения, то может отсутствовать трансформатор, а в отдельных случаях – стабилизатор постоянного напряжения.

Напряжение на нагрузке
Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора

на один недостаток однополупериодного выпрямителя. Ток i2 имеет постоянную составляющую, которая вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, из-за чего уменьшается магнитная проницаемость сердечника, что, в свою очередь, снижает индуктивность обмоток трансформатора. Это приводит к росту тока холостого хода трансформатора, а, следовательно, к снижению КПД всего выпрямителя.

Анализ электрических параметров позволяет сделать вывод
о недостатках этого выпрямителя:
большой коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленных тока и напряжения.

повышенную пульсацию;
мощность не более 10-15 Вт.

Однополупериодный выпрямитель

Диод в выпрямителях является основным элементом.
Поэтому диоды должны соответствовать основным электрическим параметрам выпрямителей. Иначе говоря, диоды во многом определяют основные показатели выпрямителей.
Диоды характеризуются рядом основных параметров. Для того чтобы выпрямитель имел высокий коэффициент полезного действия, падение напряжения на диоде Uпр при прямом токе Iпр должно быть минимальным. В паспорте на диод указывают среднее значение прямого тока Iпр.ср, которое численно равно среднему значению выпрямленного тока Iн.ср, и среднее значение прямого падения напряжения Uпp.cp.

mах;
максимальный прямой ток Iпр mах,
соответствующий Iвыпр.mах.
Необходимо учитывать также
максимальную частоту диодов fmax.
В случаях превышения этой частоты, диоды теряют
вентильные свойства.
Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется выполнение условий
Iпр.ср >Iн.ср
Uобр mах > 2U2m
примерно с превышением в 30%.

трансформатора.
Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети. Они свободны от недостатков, свойственных однополупериодным выпрямителям, имеют более высокий КПД. Однако это достигается за счет усложнения схем двухполупериодных выпрямителей.

Двухполупериодные выпрямители

обмотки трансформатора
Uн – Напряжение на нагрузке
Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора

Напряжение на нагрузке
Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора

трансформатора Тр изменяется до требуемого значения u2. Кроме того, трансформатор осуществляет электрическую развязку источника выпрямляемого напряжения и нагрузочного устройства, что позволяет получать с помощью нескольких вторичных обмоток различные значения напряжений u2, гальванически не связанных друг с другом. После трансформатора переменное напряжение u2 вентильной группой ВГ (или одним вентилем) преобразуется в пульсирующее напряжение u01. Количество вентилей зависит от схемы выпрямителя.
В выпрямленном напряжении u01 помимо постоянной составляющей присутствует переменная составляющая, которая с помощью сглаживающего фильтра СФ снижается до требуемого уровня, так что напряжение u02 на выходе фильтра имеет очень малые пульсации. Установленный после фильтра стабилизатор постоянного напряжения Cm поддерживает неизменным напряжение uн на нагрузочном устройстве Rн при изменении значений выпрямленного напряжения или сопротивления Rн.

е. принимают следующие допущения:
у трансформатора активное сопротивление обмоток,
а у диода прямое сопротивление равны нулю;
обратное сопротивление диода равно бесконечности;
в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния.
При таких допущениях с подключением первичной обмотки трансформатора к сети переменного синусоидального напряжения во вторичной обмотке будет наводиться синусоидальная ЭДС.

вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой – нагрузочный резистор Rн. Каждая пара диодов (Д1, Д3 и Д2, Д4) работает поочередно.
Диоды Д1, Д3 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора u2 (интервал времени 0 – Т/2), когда потенциал точки a выше потенциала точки b. При этом в нагрузочном резисторе Rн появляется ток iн. В этом интервале диоды Д2, Д4 закрыты.
В следующий полупериод на­пряжения вторичной обмотки (интервал времени Т/2 – Т) потенциал точки b выше потенциала точки а, диоды Д2, Д4 открыты, а диоды Д1, Д3 закрыты. В оба полупериода, как видно из рис. 1.3, ток через нагрузочный резистор Rн имеет одно и то же направление.

сопротивления Rн мостовой выпрямитель
по сравнению с однополупериодным
имеет следующие преимущества:
средние значения выпрямленных тока Iн.ср и напряжения Uн.ср в два раза больше, а пульсации значительно меньше.
Разложив напряжение uн в ряд Фурье, получим числовое значение коэффициента пульсаций:

то же время максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов, которые по отношению к зажимам вторичной обмотки включены параллельно, имеет такое же значение, что и в однополупериодном выпрямителе, т.е.
U2m =2U2.
Все эти преимущества достигнуты за счет увеличения количества диодов в четыре раза, что является основным недостатком мостового выпрямителя.
В настоящее время промышленность выпускает полупроводниковые выпрямительные блоки, в которых диоды соединены по мостовой схеме. В этих блоках могут быть один (КЦ402) или два электрически не соединенных моста (КЦ403).

выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора

сочетание двух однополупериодных выпрямителей, включенных на один и тот же нагрузочный резистор Rн

Действительно, в каждый из полупериодов напряжения uab работает либо верхняя, либо нижняя часть выпрямителя.
Когда потенциал точки а выше потенциала средней точки о (интервал времени 0 – Т/2), диод Д1 открыт, диод Д2 закрыт, так как потенциал точки b ниже потенциала точки о.
В этот период времени в нагрузочном резисторе Rн появляется ток iн. В следующий полупериод напряжения uab (интервал времени Т/2 – Т) потенциал точки b выше, а потенциал точки а ниже потенциала точки о. Диод Д2 открыт, а диод Д1 закрыт.

что и в предыдущий полупериод.
При одинаковых значениях напряжений U2a и U2b
эти токи будут равны.
Данный тип выпрямителя имеет те же преимущества перед однополупериодным выпрямителем, что и мостовой выпрямитель, за исключением напряжения Uобр.max, которое определяется напряжением uab. При Uab=2U2 и одинаковых значениях сопротивлений нагрузочных резисторов Rн

Uобр.max = πUн.ср = 3,14Uн.ср.

Все остальные соотношения для токов и напряжений определяются, полученным для мостового выпрямителя, а коэффициент пульсаций Кп2=0,67

трансформатора
значительно больше, чем в однополупериодном
и мостовом выпрямителях,
поскольку вторичная обмотка имеет вдвое большее
число витков и требуется вывод от средней точки обмотки.
Отметим, что достоинства этого выпрямителя,
присущие мостовому выпрямителю,
достигаются при вдвое меньшем количестве диодов.
Двухполупериодные выпрямители применяют для питания нагрузочных устройств малой и средней мощностей .

фильтры

выделить постоянные
и переменные составляющие.
Коэффициенты пульсаций выпрямленных напряжений, вычисленные по этим формулам,
имеют следующие значения для:
однополупериодного однофазного выпрямителя – 1,57;
двухполупериодного однофазного выпрямителя – 0,67;
трехфазного выпрямителя с нейтральным выводом – 0,25;
трехфазного мостового выпрямителя – 0,057.

с нагрузочным устройством Rн:

Структурная схема однофазного выпрямительного устройства

Основными элементами сглаживающих фильтров являются конденсаторы, индуктивные катушки и транзисторы, сопротивления которых различны для постоянного и переменного токов.

очень мало. Сопротивление транзистора постоянному току (статическое сопротивление) на два-три порядка меньше сопротивления переменному току (динамическое сопротивление).
Основным параметром, характеризующим эффективность действия сглаживающего фильтра, является коэффициент сглаживания, равный отношению коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра:
Ксгл = Кп вх/ Кп вых
Кроме выполнения требования к коэффициенту сглаживания фильтры должны иметь минимальное падение постоянного напряжения на элементах, минимальные габариты, массу и стоимость.
В зависимости от типа фильтрующего элемента различают емкостные, индуктивные и электронные фильтры. По количеству фильтрующих звеньев фильтры делятся на однозвенные и многозвенные.

нагрузочному резистору Rн.

Емкостные фильтры

а)

б)

Схемы емкостных фильтров с однополупериодным (а)
и мостовым (б) выпрямителями

сопротивления нагрузочного резистора Rн будет изменяться значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения.
При этом чем меньше разрядится конденсатор, тем меньше будут пульсации в выпрямленном токе iн.
Разряд конденсатора Сф определяется постоянной времени разрядки τразр = СфRн.
При постоянной времени τразр ≥ 10 Т
коэффициент пульсаций, определяемый по формуле

где fосн – частота основной гармоники, не превышает 10^-2.

Емкостный фильтр целесообразно применять с высокоомным нагрузочным резистором Rн при мощности Рн не более нескольких десятков ватт.

Rн.
Он, так же как емкостный фильтр, относится к типу однозвенных фильтров.

Индуктивные фильтры

Схема индуктивного фильтра с однополупериодным выпрямителем

сглаженным.
Действительно, вследствие того, что ток в цепи с дросселем во время переходного процесса, обусловленного положительной полуволной выпрямляемого напряжения u2, зависит от постоянной времени τ=Lф/Rн, длительность импульса тока увеличивается с ростом τ.
Коэффициент пульсаций определяется простым соотношением:

Анализ этого выражения позволяет сделать вывод,
что фильтр будет работать тем эффективнее,
чем больше Lф или меньше Rн.
Обычно ωLф >> Rн.

т. е. в выпрямителях, работающих на нагрузочные устройства с большими токами.
В выпрямителях малой мощности использование индуктивного фильтра Lф нецелесообразно, поскольку они работают на высокоомные нагрузочные устройства.
При этом выполнение условия
ωоснLф >> Rн
приводит к необходимости включения дросселя с большими массой и габаритами, что является существенным недостатком индуктивного фильтра по сравнению с емкостным.

и RС-типа.

Г-образные фильтры

Схемы Г-образных
LC-фильтра (а) и RC-фильтра (б)

а)

б)

Эти фильтры применяют тогда, когда с помощью однозвенных фильтров не выполняется предъявляемое к ним требование с точки зрения получения необходимых коэффициентов сглаживания.

большее уменьшение коэффициента пульсаций.
Снижение пульсаций LC-фильтром объясняется совместными действиями индуктивной катушки и конденсатора. Снижение пере­менных составляющих выпрямленного напряжения обусловлено как сглаживающим действием конденсатора Сф, так и значительным па­дением переменных составляющих напряжения на дросселе Lф. В то же время постоянная составляющая напряжения на нагрузочном резисторе не уменьшается, так как отсутствует сколько-нибудь значительное падение напряжения этой составляющей на очень малом активном сопротивления дросселя.

фильтра Сф1 и Г-образного LC-фильтра LфСф2
или RC-фильтра RфСф2.

П-образные фильтры

Схемы П-образных
LC-фильтра (а) и RC-фильтра (б)

а)

б)

составных звеньев (фильтров).
Поэтому коэффициент сглаживания П-образного фильтра

где КсглС, КсглГ – коэффициенты сглаживания С-фильтра и Г-образного фильтра.

При сопротивлениях нагрузочного устройства в несколько килоом
применяют П-образные СRС-фильтры,
а при малых сопротивлениях (несколько ом) – CLC-фильтры.
Наибольший коэффициент сглаживания П-образного фильтра достигается при условии
СФ1 = СФ2.
П-образные фильтры целесообразно применять, если коэффициент сглаживания должен быть равен 100—1000 и более.

Большой коэффициент сглаживания П-образного фильтра по сравнению с Г-образным достигается за счет ухудшения таких параметров выпрямителя, как габариты масса и стоимость.

нагрузке с заданной степенью точности при изменении дестабилизирующих факторов в заданных пределах

Стабилизаторы напряжения

сгладить напряжение. Необходимо еще, чтобы оно оставалось стабильным при изменении переменного напряжения и тока, потребляемого нагрузкой.

практически постоянным за счет изменения напряжения на регулирующем элементе Uрэ.
Информация об изменениях Uвых через делитель поступает на усилитель, который сравнивает поступившее напряжение с опорным Uоп.
Выходной сигнал усилителя управляет регулирующим элементом так, что при даже незначительном увеличении (уменьшении) Uвых падение напряжения Uрэ уменьшается (увеличивается) и Uвых практически не меняется

мА можно использовать упрощенную схему последовательного стабилизатора, в которой отсутствует делитель напряжения и усилитель. Здесь работой регулирующего элемента VT1 управляет разность потенциалов между базой и эмиттером Uбэ=Uб – Uэ.
Например, при увеличении тока нагрузки начинает уменьшаться Uэ, напряжение Uбэ возрастает и ток через транзистор увеличивается, поддерживая этим Uвых.

При увеличении Uвх (синяя линия) возрастает Uрэ2>Uрэ1, а Uвых (красная линия).

основным признакам:
по роду напряжения (тока): постоянного; переменного.
по способу стабилизации: параметрические; компенсационные.
по роду стабилизируемой величины: напряжения; тока.
Наиболее широкое применение в настоящее время находят компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения (тока) на полупроводниковых приборах, которые, в свою очередь, можно классифицировать по следующим признакам:
по способу включения регулирующего элемента и нагрузки: с последовательным включением; с параллельным включением.
по режиму работы регулирующего элемента:
с непрерывным регулированием; с импульсным регулированием.
В последние годы интенсивное развитие получили стабилизаторы постоянного напряжения с импульсным регулированием
благодаря присущим им положительным свойствам
(высокий КПД, малые массы и габариты и т. д.).

напряжения
или тока электропитания:
параметрический и компенсационный.

При параметрическом способе
режим электропитания стабилизируется за счет применения элемента с нелинейной вольт-амперной характеристикой, имеющей пологий участок, в пределах которого стабилизируемый параметр (напряжение или ток) изменяется незначительно при воздействии дестабилизирующего фактора.

Параметрическим стабилизатором
напряжения (тока)
называется устройство, у которого стабилизирующие свойства определяются характеристикой нелинейного элемента и отсутствует элемент, измеряющий отклонение выходного напряжения (тока) от заданного значения.

выходного напряжения (тока) от заданного значения,
сравнения его с эталонной величиной, и воздействия полученного сигнала рассогласования на регулирующий элемент. Регулирующий элемент при этом изменяет свое сопротивление таким образом, что компенсирует происшедшее отклонение выходной величины. При компенсационном способе стабилизации имеется отрицательная обратная связь между выходом стабилизирующего устройства и регулирующим элементом.

Компенсационным стабилизатором
напряжения (тока)
называется устройство, в котором имеются элемент, измеряющий величину отклонения выходного напряжения (тока) от заданного значения, и элемент, вырабатывающий
опорное напряжение.

Полученный в результате сравнения этих напряжений сигнал рассогласования управляет работой регулирующего элемента, изменение состояния которого приводит к компенсации происшедшего отклонения. Таким образом, действием компенсационного стабилизатора управляет отклонение выходной стабилизируемой величины от заданного значения.

Коэффициент полезного действия ήст. = Рн /(Рн+Рп), где
Рн – мощность нагрузки; Рп – мощность потерь в стабилизаторе

4. Температурный коэффициент стабилизации
напряжения – показывает, на сколько вольт изменится
величина стабилизированного напряжения
при изменении температуры на 1оС

осуществляется за счет использования приборов, имеющих
нелинейность вольт-амперной характеристики (ВАХ), чаще всего это стабилитроны.
Статическое сопротивление Rс - это сопротивление, которое оказывает нелинейный элемент току в выбранной рабочей точке А характеристики:
Rс=Uо/Iо=tgά.
Динамическое сопротивление элемента
Rд равно отношению изменения падения напряжения на элементе ΔU к изменению величины тока ΔI, протекающего через элемент на определенном участке, это сопротивление, которое оказывает элемент изменениям протекающего через него тока: Rд=ΔU/ΔI=tgβ.

для стабилизации напряжения при мощности в нагрузке до нескольких ватт.
Достоинство таких схем - простота исполнения и малое количество элементов.
Недостаток: отсутствие плавной регулировки и точной установки номинального значения выходного напряжения, невозможность работы на больших токах (до 20-40мА), низкий КПД.

- гасящее сопротивление
Vд - стабилитрон, включенный
параллельно нагрузке.

Принцип работы стабилитрона заключается в поддержании постоянного напряжения на выходе за счет перераспределения токов, протекающих через линейное гасящее сопротивление Rг и нелинейное сопротивление стабилитрона.
Стабилитрон работает в области пробоя, при изменении входного напряжения изменяется ток стабилитрона, а напряжение остается постоянным. При изменении входного напряжения изме-няется только падение напряжение на гасящем резисторе, а Uvd и Uн остаются постоянными. При работе на больших токах с большей экономичностью применяют диодно-транзисторный стабилизатор, при котором стабилитрон включается в цепь базы по схеме с общим коллектором.

Это изменение можно выразить линейной зависимостью:      где - абсолютный температурный коэффициент. Стабилитроны с Uст<5В имеют отрицательный , т.е. Uст уменьшатся с ростом температуры, а стабилитроны с Uст>5В - положительный .
Относительный температурный коэффициент:
Для уменьшения температурной нестабильности используют схемы с температурной компенсацией. Наиболее простая схема предполагает использование одного или нескольких полупроводниковых диодов, смещённых в прямом направлении.
У открытых p-n переходов отрицателен, поэтому такой способ пригоден для стабилитронов с Uст>5В. Включение термокомпенсирующих диодов приводит к росту внутренннего сопротивления ветви со стабилитроном:
где - внутреннее сопротивление термокомпенсирующего диода. Кст немного уменьшается.
Другой способ заключается в использовании стабилитронов с в использовании стабилитронов с внутренней термокомпенсацией, представляющих собой два p-n перехода, включенных навстречу друг другу и выполненных на одном кристалле. Это прецизионные стабилитроны

напряжение на базе, то диодно-транзисторный стабилизатор по сравнению с диодным стабилизатором позволяет либо увеличить в разы ток нагрузки при неизменном токе через диод, либо сократить ток в разы через диод при неизменном токе нагрузки ( здесь усиление
транзистора Т1 по постоянному току).

с отрицательной обратной связью.

ИОН - источник опорного (эталонного)
напряжения (электронная цепь на основе стабилитрона)
СУ - сравнивающий и усиливающий элемент (операционный усилитель)
РЭ - регулирующий элемент (биполярный или полевой транзистор)

В зависимости от режима работы регулирующего элемента
стабилизаторы разделяют на компенсационные стабилизаторы
непрерывного действия и импульсные стабилизаторы.

Основным недостатком стабилизаторов с непрерывным регулированием является невысокий КПД, поскольку значительный расход мощности имеет место в регулирующем элементе, так как через него проходит весь ток нагрузки.

регулирующего элемента (РЭ) разделяются на стабилизаторы с последовательным
и
параллельным включением РЭ.
Принцип действия:

В стабилизаторах непрерывного действия регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме

Часть выходного напряжения стабилизатора Uос (нижнее плечо делителя напряжения ДН) подается на вход усилителя УПТ, где происходит сравнение UОС с эталонным (Uэт.) В УПТ усиливается разностное напряжение (сигнал ошибки Ue=Uос-Uэт), что приводит к изменению тока управления (Iу) и изменению падения напряжения на регулирующем элементе. Напряжение на выходе (U2) при этом восстанавливается до своего первоначального значения.

напряжения U1 в первоначальный момент времени увеличивается напряжение на нагрузке U2 и, следовательно, Uос. Последнее приводит к возрастанию напряжения ошибки Ue, тока управления IУ и потребляемого тока I1. При этом увеличивается падение напряжения на балластном резисторе ΔURб, и напряжение в нагрузке восстанав-ливается, т.е. уменьшается.

По сравнению с последовательным сопротивлением схема имеет невысокий КПД из-за потерь на балластном резисторе Rб, но более высокую надежность, т.к. так как силовой транзистор включен параллельно по отношению к нагрузке и не подвергается воздействию при коротких замыканиях.

усиления (коэффициента усиления цепочки обратной связи) Кпет.

где К1- коэффициент передачи делителя цепи обратной связи; К2 - коэффициенты усиления по току транзистора УПТ; К3 - коэффициент усиления по току транзистора РЭ.

Часто в качестве усилителя используется операционный усилитель, тогда:

Качество стабилизации компенсационного стабилизатора
определяется значением петлевого коэффициента усиления (коэффициента усиления цепочки обратной связи) Кпет.

устройством управления (УУ) из состояния насыщения в состояние отсечки с частотой 5..50 кГц. Получаемая последовательность импульсов с амплитудой источника питания поступает на узел накопления энергии, состоящего из катушки и конденсатора, где преобразуется в требуемое постоянное напряжение. Регулирование величины выходного напряжения осуществляется изменением скважности импульсов (отношение длительности импульса к периоду следования импульса). Мощность, рассеваемая транзисторным ключом и катушкой, невелика, поэтому такой стабилизатор имеет высокий КПД.

(вплоть до 90-98%);
меньшая стоимость;
надежность;
Недостатки импульсных СН
более высокая сложность изготовления;
наличие интенсивных высокочастотных электрических помех;
наличие пульсаций выходного напряжения.

в зависимости от значения напряжения на нагрузке.
Напряжение на выходе регулируют, изменяя отношение tвкл/tвыкл, скважность импульсов напряжения Q.

Если период следования импульсов, открывающий ключ S постоянен,
а меняется только длительность импульсов, то есть управляющие импульсы в зависимости от величины выходного напряжения модулируются по ширине, такой метод называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ или ШИР –регулирование) .

импульс длительность которого пропорциональна разности между Uвых и Uст.
В качестве ключа S как правило используют биполярный или полевой транзистор.

прямоугольным выходным сигналом,
- с чистым синусоидальным выходным сигналом,
- с сигналом «модифицированный синус».

включает в себя следующие узлы:
инвертор – осуществляет преобразование поступающего на вход постоянного напряжения в переменное напряжение высокой (20-40кГц) частоты;
выпрямитель с фильтром.
В настоящее время применяют два типа конверторов:
1) преобразователи постоянного напряжения с самовозбуждением;
2) импульсные преобразователи постоянного напряжения.

т.к. он преобразует напряжение постоянного тока в разнополярное напряжение прямоугольной или синусоидальной формы. Если поменять местами источник с нагрузкой в схеме выпрямителя, получим схему инвертора напряжения:

а) выпрямитель б) инвертор

Для формирования двухполярного напряжения необходимо управлять ключевыми элементами. Обеспечить стабилизацию напряжения на выходе инвертора можно изменением длительности импульсов управления ключами в зависимости от дестабилизирующих факторов.

Их переключение происходит за счет периодических насыщений трансформатор-ных обмоток и действия положительной обратной связи
от обмоток
Wос1, Wос2

уменьшение частоты преобразования за счет увеличения потерь на транзисторных ключах.
к концу полупериода работы инвертора напряжения происходит "спад" вершины импульса U2 за счет влияния цепи намагничивания на величину коллекторного тока, что приводит к значительным потерям на силовых ключах.
В моменты коммутации ключей возникает переходной процесс, обусловленный индуктивностью рассеяния и емкостью коллекторного перехода транзистора.
В начале импульса U2 имеют место колебания сигнала.

на больших мощностях при повышенном уровне напряжения источника питания.
Сигналы управления X1…X4 поступают таким образом, что в каждом полупериоде два транзистора включены, а два других выключены.

линейно-интерактивные (line interactive),
с двойным преобразованием (double conversion).

формируется постоянное напряжение

Умножители напряжения
1 Симметричные (Схема Латура)
2 Несимметричные:
- несимметричные умножители 1-го рода (параллельные умножители НУН-1)
- несимметричные умножители 2-го рода (последовательные умножители НУН-2)
3 Сверхвысоковольтные генераторы (генераторы Маркса)

устройство для накопления энергии электрического поля
Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

Электролитический конденсатор

умножения.
  Наиболее часто применяют последовательные умножители. Они более универсальны, напряжение на диодах и конденсаторах распределены равномерно, можно реализовать большее число ступеней умножения. Имеют свои достоинства и параллельные умножители. Однако такой их недостаток, как увеличение напряжения на конденсаторах с увеличением числа ступеней умножения, ограничивает их применение до выходного напряжения примерно 20 кВ.

диод VD1 до амплитудного значения приложенного напряжения Uа. Когда к входу умножителя приложено напряжение положительного полупериода, конденсатор С2 через открытый диод VD2 заряжается до напряжения 2Uа. Во время следующего этапа - отрицательного полупериода - через диод VD3 до напряжения 2Uа заряжается конденсатор С3. И, наконец, при очередном положительном полупериоде до напряжения 2Uа заряжается конденсатор С4. Очевидно, что запуск умножителя происходит за несколько периодов переменного напряжения. Постоянное выходное напряжение складывается из напряжений на последовательно включенных и постоянно подзаряжаемых конденсаторах С2 и С4 и составляет 4Uа.  Изображенный на рисунке умножитель относится к последовательным умножителям. 

их размещению и изоляционным материалам. Конструкция должна обеспечивать надежную изоляцию во избежание возникновения коронного разряда, который снижает надежность умножителя, приводит к выходу его из строя. Если требуется изменить полярность выходного напряжения, полярность включения диодов следует изменить на обратную.

В умножителях напряжения с чётным числом диодно-емкостных ячеек отсутствует подмагничивание сердечника силового трансформатора, поэтому их можно включать в сеть без трансформатора.
Во всех схемах умножителей напряжения обратное напряжение на вентилях диодно-емкостных ячеек равно двойному значению амплитуды входного переменного напряжения.
С помощью диодно-емкостных ячеек возможно умножение напряжения путём передачи запасённой конденсатором энергии от ячейки к ячейке с наращиванием потенциала либо путём заряда последовательно включённых конденсаторов до двойного напряжения.

к переменному току добавляют (а в случае с первичной обмоткой вычитают) постоянный ток.
Принцип трансформации основан на переменном магнитном поле, сцепленном с витками катушки. Сердечник трансформатора - металл ферромагнетик служит проводником магнитного потока. Все ферромагнетики имеют доменную структуру, домен - маленький "магнитик" в составе кристаллической решетки металла. Домен имеет южный и северный магнитные полюса и выстраивается в металле по внешнему магнитному полю.
В переменном магнитном потоке (симметричном, синусоидальном) домены вращаются с частотой тока в намагничивающей обмотке, грубо говоря сначала все разворачиваются "на юг" (при положительно полуволне в обмотке), а потом "на север" (при отрицательной полуволне).
При появлении постоянной составляющей, домены перестают до конца поворачиваться на север (или на юг в зависимости от знака тока). Получается, что амплитуда колебаний магнитного потока падает (домены вращаются не на 180 градусов, а на меньший угол), трансформатор входит в насыщение.