1. Каково назначение стабилизатора напряжения в блоке питания?
2. Каковы два основных типа стабилизаторов напряжения?
3. Стабилизаторы напряжения какого типа используются чаще?
4. Нарисуйте схему простого стабилизатора напряжения на стабилитроне и объясните, как она работает.
5. Нарисуйте блок-схему последовательного стабилизатора с обратной связью и объясните, как он работает.
Во всех случаях напряжение постоянного тока ограничено амплитудным значением входного синусоидального напряжения. Когда требуются более высокие постоянные напряжения, используется повышающий трансформатор. Однако более высокие постоянные напряжения могут быть получены и без повышающего трансформатора. Цепи, которые способны создавать высокие постоянные напряжения без помощи трансформатора, называются умножителями напряжения. Умножителями напряжения являются удвоитель напряжения и утроитель напряжения.
На рис. 27–27 изображен однополупериодный удвоитель напряжения. Он создает выходное постоянное напряжение, которое в два раза больше максимального значения входного сигнала.
Рис. 27–27. Однополупериодный удвоитель напряжения.
На рис. 27–28 изображена работа этой цепи в течение отрицательного полупериода входного сигнала. Диод D1 проводит, и ток течет по указанному пути. Конденсатор C1 заряжается до максимального напряжения входного сигнала. Поскольку путь разряда отсутствует, то конденсатор С1 остается заряженным.
Рис. 27–28. Однополупериодный удвоитель напряжения в течение отрицательного полупериода входного сигнала.
На рис. 27–29 изображен положительный полупериод входного сигнала. В этот момент конденсатор C1 заряжен до отрицательного максимального значения. Это запирает диод D1 и открывает диод D2, что позволяет диоду D2 проводить, заряжая конденсатор С2. Поскольку конденсатор С1, заряжен до максимального отрицательного значения, конденсатор С2 заряжается до удвоенного максимального значения входного сигнала.
Рис. 27–29. Однополупериодный удвоитель напряжения в течение положительного полупериода входного сигнала.
Как только синусоида меняет знак с положительного на отрицательный, диод D2 отсекается. Это обусловлено тем, что конденсатор С2 удерживает диод D2 смещенным в обратном направлении. Конденсатор С2 разряжается через нагрузку, удерживая напряжение на нагрузке постоянным. Следовательно, он работает также и в качестве фильтрующего конденсатора.
Конденсатор С2 разряжается только в течение положительного полупериода входного сигнала, обеспечивая частоту пульсаций 60 герц (и название однополупериодного удвоителя напряжения). Напряжение, полученное от однополупериодного удвоителя напряжения трудно фильтруется, так как оно имеет частоту пульсаций 60 герц. Другим недостатком этого удвоителя является то, что конденсатор С2 должен быть рассчитан на напряжение, которое, по крайней мере, вдвое превышает максимальное значение входного сигнала переменного тока.
Двухполупериодный удвоитель напряжения свободен от некоторых недостатков однополупериодного удвоителя напряжения. На рис. 27–30 изображена схема цепи, которая работает как двухполупериодный удвоитель напряжения.
Рис. 27–30. Двухполупериодный удвоитель напряжения.
На рис. 27–31 показано, что в течение положительного полупериода входного сигнала конденсатор C1 заряжается через диод D1 до максимального значения входного сигнала переменного тока.
Рис. 27–31. Однополупериодный удвоитель напряжения в течение положительного полупериода входного сигнала.
На рис. 27–32 показано, что в течение отрицательного полупериода конденсатор С2 заряжается через диод D2 до максимального значения входного сигнала.
Рис. 27–32. Двухполупериодный удвоитель напряжения в течение отрицательного полупериода входного сигнала.
Когда входной сигнал переменного тока меняет знак, конденсаторы C1 и С2 последовательно разряжаются через нагрузку. Поскольку каждый конденсатор заряжен до максимального значения входного сигнала, полное напряжение на нагрузке будет в два раза больше максимального значения входного сигнала.