Stabilizator szeregowy

Stabilizator szeregowy (lub szeregowy stabilizator kompensacjny) to układ stabilizatora napięcia lub prądu posiadający element regulacyjny włączony w szereg ze źródłem zasilania i odbiornikiem, sterowany tak, by skompensować zmiany wielkości stabilizowanej. Jest to układ bardzo często stosowany w elektronicznych stabilizatorach napięcia stałego.

Układ podstawowy

Podstawowy układ stabilizatora z szeregowym elementem kompensacyjnym. U₁ - napięcie wejściowe; U₂ - stabilizowane napięcie wyjściowe; E_S - źródło napięcia odniesienia; L₁ - szeregowa lampa regulacyjna.

Stabilizator szeregowy charakteryzuje się tym, że posiada element regulacyjny (lampę lub tranzystor) włączony w szereg ze źródłem napięcia niestabilizowanego i odbiornikiem. W zależności od zmian napięcia na odbiorniku (lub prądu, jeżeli stabilizator jest stabilizatorem prądu a nie napięcia) zmienia się wysterowanie elementu regulacyjnego tak, by skompensować te zmiany (stąd nazwa stabilizator kompensacyjny). Napięcie wyjściowe jest porównywane z napięciem odniesienia (w technice lampowej zwykle wytwarzanym za pomocą stabilitronu), a różnica będąca wynikiem porównania jest wykorzystywana (po uprzednim wzmocnieniu w tak zwanym wzmacniaczu błędu) do wysterowania elementu regulacyjnego. Powstaje w ten sposób pętla ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Jako regulacyjną lampę szeregową najprościej zastosować specjalną triodę do tego celu: 6S19P (6С19П), 6S33S (6С33С), 6080, 6AS7. Mają one mały opór wewnętrzny i niski współczynnik wzmocnienia, co implikuje możliwość uzyskania stosunkowo dużego prądu przy stosunkowo małym spadku napięcia na lampie. Mogą być zastosowane również inne triody mocy oraz tetroda i pentody włączone w układzie triody, ale maksymalne uzyskane napięcie będzie wtedy trochę niższe. Lepsze wyniki daje stosowanie pentod i tetrod strumieniowych - nadają się szczególnie typu przeznaczone do odchylania poziomego (na przykład EL36 albo EL81) i oczywiście specjalne lampy do zasilaczy (E130L). Niestety, prowadzi to do pewnej komplikacji układowej - konieczne staje się zastosowanie osobnego zasilacza dla siatki ekranującej.

Zasilacze przeznaczone do celów pomiarowych mają niekiedy bardzo złożone układy wzmacniaczy błędu i źródła napięcia odniesienia, ale do zasilania typowych układów elektronicznych i jako uniwersalny zasilacz warsztatowy doskonale sprawdzą się znacznie prostsze urządzenia.

 

Warianty układowe

Zasilacz stabilizowany z wzmacniaczem błędu na pojedynczej pentodzie.

Ze wzmacniaczem na pentodzie

Prosty i często stosowany był układ stabilizatora z lampą szeregową i wzmacniaczem błędu na pentodzie. Nadaje się do tego celu większość pospolitych lamp, na przykład EF80 albo EF86. Ich punkt pracy dobiera się zwykle przy bardzo małym prądzie anodowym (poniżej 1mA). Napięcie anodowe często znacznie przekracza dopuszczalne katalogowe, ale w praktyce lampy to doskonale znoszą (pod warunkiem utrzymania odpowiednio niskiego napięcia na drugiej siatce). Wzmacniacz ten może być zasilany z wyjścia stabilizatora, pod warunkiem, że zakres regulacji napięcia wyjściowego nie jest zbyt szeroki. Jako źródła napięcia odniesienia można użyć stabilitronu umieszczonego w katodzie pentody.

Ze wzmacniaczem zasilanym od strony wejścia

Można również zasilać pentodę wzmacniacza błędu od strony napięcia wejściowego. Siatkę ekranującą zasilamy wtedy z dzielnika, tak by nie przekroczyć maksymalnego napięcia jej pracy. Można też do jej zasilania wykorzystać drugi stabilitron (na przykład na napięcie 150V).  

Z kompensacją przydźwięku

Wprowadzając na siatkę ekranującą wzmacniacza błędu napięcie zmienne proporcjonalne do napięcia przydźwięku na wejściu można ten przydźwięk skompensować. Kompensacja może być każdorazowo wyregulowana dla określonego napięcia wyjściowego i obciążenia stabilizatora.

Często stosowany był kondensator bocznikujący dzielnik napięcia wyjściowego. Zwiększał on wzmocnienie w pętli sprzężenia zwrotnego dla sygnału zmiennego zmniejszając w ten sposób poziom zakłóceń na wyjściu.

Z kompensacją wahań napięcia wejściowego

Możliwe też jest podanie na wejście wzmacniacza błędu składowej proporcjonalnej do napięcia wejściowego. W ten sposób da się skompensować zmiany napięcia wejściowego, co może być korzystne gdy są one duże.  

Z wielostopniowym wzmacniaczem błędu

By zwiększyć stabilność napięcia wyjściowego i zmniejszyć impedancję wyjściową zasilacza należy zwiększyć wzmocnienie wzmacniacza błędu. Można to osiągnąć stosując wzmacniacze wielostopniowe.  

Zobacz też

• Zasilacze laboratoryjne
• Zasilacz wtórnikowy
• Zasilacz parametryczny

 

Bibliografia

• Poradnik Radio- i Teleelektryka. Układy Podstawowe, praca zbiorowa pod red. Jerzego Antoniewicza, PWT, Warszawa, 1959.
• A.M. Moncz-Brujewicz, Zastosowanie lamp elektronowych w fizyce doświadczalnej, PWN, Warszawa 1957.
• Poradnik Radioelektronika, praca zbiorowa, WKiŁ, Warszawa 1972, tom 2.