При увеличении входного напряжения или уменьшении тока нагрузки ток через стабилитрон, находящийся в режиме лавинного пробоя резко возрастает, в результате чего возрастает напряжение на балластном сопротивлении Rб, на котором падает весь избыток входного напряжения. При уменьшении входного напряжения или увеличении тока нагрузки ток через стабилитрон резко уменьшается, что вызывает уменьшение падения напряжения на Rб . В обоих случаях выходное напряжение стабилизатора изменяется незначительно.
Для работы параметрического стабилизатора необходимо, чтобы при любых возможных изменениях входного напряжения или тока нагрузки ток через стабилитрон Iст находился в пределах минимального допустимого Iст.min до максимального допустимого значения (см. рис. 1,а).
Минимум тока Iст.min ограничен сильным возрастанием динамического (дифференциального) сопротивления стабилитрона и нарушением стабилизации.
Максимальный ток Iст.max ограничен максимальной мощностью, преобразующейся в стабилитроне в тепло, при превышении которой наступает тепловой пробой и разрушение p-n-перехода.
У кремниевых стабилитронов, выпускаемых отечественной промышленностью, максимальный ток стабилизации в зависимости от типа стабилитрона колеблется в пределах от 20мА до 1,5А , а минимальный ток стабилизации в пределах – 1…5мА.
Шкала номинальных напряжений (напряжений стабилизации) у промышленных типов стабилитронов лежит в пределах 3…100 В. У них при изменении тока от Iст.min до Iст.max напряжение стабилизации изменяется от Uст.min до Uст.max (см. рис.1, а). Наклон вольт-амперной характеристики на участке стабилизации, а следовательно, и качество стабилизации можно характеризовать динамическим (дифференциальным) сопротивлением стабилитрона
.
Динамическое сопротивление кремниевых стабилитронов разных типов изменяется в пределах 20…50 Ом.
Параметрические стабилизаторы имеют сравнительно небольшой коэффициент стабилизации, обычно не превышающий нескольких десятков. Выходное сопротивление стабилизатора велико, так как практически rвых = rд . Поэтому при использовании параметрических стабилизаторов не удается снизить изменение питающих напряжений менее чем на 1%, особенно при значительных потребляемых токах.
1.2 Компенсационные стабилизаторы
Компенсационные стабилизаторы напряжения представляют собой системы автоматического регулирования, в которых с заданной точностью поддерживается постоянным напряжение, на выходе независимо от изменения входного напряжения или тока нагрузки. Блок-схема типового стабилизатора приведена на рис.2,а. Она состоит из трех основных элементов: сравнивающего1, усилительного 2 и регулирующего З, а также источника эталонного (опорного) напряжения 4. Входное напряжение поступает на регулирующий элемент, с выхода которого снимается выходное напряжение.
В сравнивающем элементе выходное напряжение сравнивается с эталонным (опорным) напряжением. При номинальном выходном напряжении на нагрузке напряжение на выходе сравнивающего элемента равно нулю. Если же выходное напряжение отклонилось от своего номинального значения, с выхода сравнивающего элемента на усилительный элемент будет подаваться управляющее напряжение, равное разности двух напряжений - выходного и опорного: Uу = Uвых – Uоп .После усиления управляющее напряжение воздействует на регулирующий элемент так, что при этом компенсируется изменение выходного напряжения.
Преимущества компенсационных стабилизаторов по сравнению с параметрическими заключаются в значительном расширении диапазона стабилизируемых напряжений и нагрузочных токов, а также в значительно более высококачественной стабилизации. Однако компенсационные стабили заторы значительно сложнее и дороже параметрических, поэтому их применяют только в устройствах, которые характеризуются повышенными требованиями к стабильности питающего напряжения.
Рисунок 2 – Блок-схема и принципиальная схема компенсационного стабилизатора
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.