Электротехника \ Электроника

Стабилитроны. Основные параметры стабилитронов. Расчет схемы параметрического стабилизатора напряжения

Страницы работы

7 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

8.4 Стабилитроны

Стабилитрон это полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания неизменного уровня постоянного напряжения вне зависимости от величины протекающего тока (в заданных пределах).

Для этого используется участок лавинного пробоя ВАХ, который возникает при подаче на стабилитрон определенного значения обратного напряжения (рис. 8.4.1). За счёт легирующих добавок в полупроводник ток лавинного пробоя может изменяться в широком диапазоне, не переходя в необратимый тепловой пробой.

Рабочий участок U_СТ лежит в области лавинного пробоя диода и характеризуется малым изменением напряжения DU_СТ при больших изменениях тока DI_CT.

Основные параметры стабилитронов (табл. 9.4.1):

– номинальное напряжение стабилизации U_СТ.НОМ (оптимальное для использования) при I_СТ.НОМ;

– номинальный ток стабилизации I_СТ.НОМ;

– минимальный ток стабилизацииI_СТ._MIN (при котором начинается стабилизация);

– максимальный ток стабилизации I_СТ._MAX(его превышение ведет к тепловому пробою);

– дифференциальное сопротивление r_ДИФ (или стабилитрона r_СТ; r_ДИФ = DU_СТ / DI_СТ);

– допустимая мощность рассеивания P_MAX(для расчета радиаторов отвода тепла);

– температурный коэффициент напряжения стабилизации a_СТ,( %/^°С).

– максимально допустимая температура Т_K_MAX, º С.

Рис.8.4.1 Вольтамперная характеристика стабилитрона

Примеры значений параметров стабилитронов Таблица 8.4.1

Тип прибора	U_СТ.НОМ,B при (I_СТ.НОМ,мА)	P_MAX_, мВт	Значения параметров при Т = 25º С					Предельные значения параметров при Т = 25º С		Т_K_MAX, º С.
Тип прибора	U_СТ.НОМ,B при (I_СТ.НОМ,мА)	P_MAX_, мВт	U_СТ._MIN, B	U_СТ._MAX, B	r_СТ, Ом	r_СТ, Ом (I_СТ._MIN)	a_СТ, %/^°С	I_СТ._MIN, мА	I_СТ._MAX, мА	Т_K_MAX, º С.
2С107А	0,7 (10)	125	0,63	0,77	7	50	-34	1	100	125
2С133Б	3,3 (10)	100	3,0	3,7	65	180	-10	3	30	125
КС156А	5,6 (10)	300	5,04	6,16	46	160	-5...+5	3	55	125
2С182Ж	8,2 (4)	150	7,8	8,7	40	2000	8	0,5	18	125
КС182Ж	8,2 (4)	125	7,4	9,0	40	2000	8	0,5	15	125
Д810	10,0 (5,0)	280	9,0	10,5	12		9,0	3,0	26	125
КС533А	33,0 (10)	640	30,0	36,0	40	100	10	3	17	125
КС591А	91,0 (1,5)	1000	86,0	96,0	400		12	1	8,8	125
2С980А	180,0 (25)	5000	162,0	198,0	220	1500	16	2,5	28	125

Температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН):

где: U_СТ – напряжение стабилизации при номинальной температуре 25º С, DU_СТ – алгебраическая разность между напряжениями стабилизации при заданной и номинальной температурах, DТ – алгебраическая разность между заданной и номинальной температурами.

Сопротивление r_ДИФ и ТКН могут быть как положительными так и отрицательными.

Стабисторы, как и стабилитроны, предназначены для стабилизации напряжения. Рабочим участком у них является прямая ветвь вольтамперной характеристики (рис. 9.4.1). Это позволяет стабилизировать малые напряжения (0,35…1,9 В). Основные параметры и условные обозначения стабисторов такие же, как у стабилитронов.

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения (тока) – устройство, включаемое между источником и потребителем, автоматически поддерживающее постоянным напряжение (ток) потребителя с заданной степенью точности при изменении дестабилизирующих факторов в заданных пределах. Основными дестабилизирующими факторами являются колебания входного (питающего) напряжения, изменения потребляемой мощности, температуры окружающей среды и др.

Параметрический стабилизатор – стабилизатор, в котором стабилизация напряжения (тока) осуществляется за счет включения нелинейного элемента (стабилитрона), имеющего соответствующую вольтамперную характеристику. В стабилизаторах напряжения нелинейный элемент включают параллельно нагрузке, в стабилизаторах тока – последовательно с нагрузкой.

Простейший диодный стабилизатор параллельного типа (рис. 8.4.2, а) представляет собой делитель напряжения, состоящий из балластного сопротивления R_Б и стабилитрона VD, параллельно которому включено сопротивление нагрузки R_Н.

Схема замещения стабилизатора (рис. 8.4.2, б) отражает зависимость U_СТ от тока I_СТ (рис. 9.4.1) из-за падения напряжения на сопротивлении r_ДИФ при неизменном U_СТ.ЭКВ.

Рис. 8.4.2 Параметрический стабилизатор (а) и его схема замещения (б)

При изменении входного напряжения U_ВХ± DU изменяется общий ток I_Б (рис.9.4.3).

Однако это не приводит к существенному изменению выходного напряжения U_Н, так как происходит изменение тока через стабилитрон I_СТ, причем DI_СТ » DI_Б и I_Н изменяется незначительно, а значит, и выходное напряжение U_Н= I_НR_Н оказывается стабилизированным.

Аналогично, при постоянном напряжении питания U_ВХ любое изменение тока нагрузки I_Н± DI вызывает такое же по значению, но обратное по знаку изменение тока стабилитрона I_СТ (при условии, что r_ДИФ= 0). Ток I_Б остается неизменным и, следовательно, U_Н= U_ВХ- I_БR_Б не изменяется.

Рис. 8.4.3 Область стабилизации

Основным показателем, характеризующим работу стабилизатора, является коэффициент стабилизации напряжения К_СТ, показывающий, во сколько раз относительное изменение напряжения на выходе стабилизатора DU_Н/U_Н меньше относительного изменения напряжения на его входе DU_ВХ /U_ВХ:

(8.4.4.1)

Как следует из формулы, коэффициент стабилизации повышается с увеличением балластного сопротивления R_Б. Увеличение R_Б в свою очередь, вызывает необходимость увеличения входного напряжения для сохранения тока через стабилитрон в определенных пределах. Практически для достижения максимального К_СТ достаточно взять