Для питания радиоэлектронной аппаратуры, не требующей очень высокой стабильности питающего напряжения постоянного тока или большой выходной мощности, целесообразно применять простые, надежные и дешевые параметрические стабилизаторы напряжения (ПСН). Основной таких устройств является элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, у которого напряжение на электродах мало зависит от протекающего через элемент тока. Одним из таких элементов является кремниевый стабилитрон.
Кремниевые стабилитроны представляют собой особую группу плоскостных диодов, режим работы которых характеризуется обратной ветвью вольт-амперной характеристики в области пробоя (смотри рисунок 2.1,а). Рассмотрим основные параметры стабилитрона.
Напряжение стабилизации Uст определяется напряжением на стабилитроне при протекании заданного тока стабилизации Iст. В настоящее время отечественной промышленностью серийно выпускаются приборы с напряжением стабилизации от 0,7
изменении тока нагрузки на ΔIн=Iн-Iн.мин равно:
Начальное значение тока стабилитрона
Нестабильность выходного напряжения ПСН равна:
Значения Iс1, rэ1, m, rТ для стабилитронов различных типов приведены в [13, табл. 1.2].
Максимальная выходная мощность простейших схем ПСН зависит от значений Iст.макс и Pмакс кремниевого стабилитрона. Область применения ПСН по мощности можно расширит, если в качестве усилителя тока использовать транзистор (смотри рисунок 2.8,а, б). В этих схемах ПСН выполняемые элементами функции разделены: опорным элементом является стабилитрон Д, включенный в базовую цепь транзистора Т; последний является регулирующим элементом.
Схема ПСН (смотри рисунок 2.8,а) представляет собой эмиттерный повторитель, параллельно транзистору Т включено сопротивление нагрузки RB. Балластный резистор Rбл может быть включен как в коллекторную, так и в эмиттерную цепи транзистора. В последнем случае у входных и выходных цепей образуется общий провод.
Рисунок 2.8, Эмиттерный повторитель, а – с нагрузкой Rв, б – с нагрузкой Rбд, в – с общим проводом.
Напряжение на нагрузке равно:
Uн = Uст + UЭБ ≈ Uст (в том случае, если Uст >> UЭБ).
Схема работает следующим образом. При возрастании по какой либо причине напряжения Uн происходит увеличение напряжения UЭБ и коллекторного тока Iк, так как транзистор Т работает в области усиления. Возрастание коллекторного и соответственно эмиттерного токов приводит к увеличению падения напряжения на балластном резисторе Rбл, что компенсирует рост напряжения UВ. Поскольку ток Iст кремниевого стабилитрона является одновременно базовым током транзистора, очевидно, что ток нагрузки в этой схеме может быть в h21К≈h21Э раз больше, чем в простейшей схеме ПСН. Резистор R увеличивает ток через стабилитрон, обеспечивая его устойчивую работу при максимальном значении коэффициента h21Э, минимальном напряжении питания UП и максимальном токе нагрузки Iн.
Коэффициент стабилизации:
Здесь Rвых.э – выходное сопротивление эмиттерного повторителя, равное:
где rэ , rб — соответственно сопротивления эмиттера и базы транзистора.
Сопротивление rэ существенно зависит от эмиттерного тока IЭ транзистора, который в свою очередь определяется током нагрузки Iн. С уменьшением тока IЭ сопротивление rэ быстро возрастает и может существенно превышать второе слагаемое в выражении для Rвых.э. Это приводит к соответствующему увеличению Rвых.э и ухудшению стабилизирующих свойств схемы ПСН. Уменьшить значение rэ можно за счет применения составного транзистора, использования более мощных транзисторов с малыми значениями rэ и rб увеличения тока через транзистор. Последнее приводит к ухудшению, К.П.Д. схемы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.