Параметрический стабилизатор напряжения.
Стабилизатор напряжения – устройство, поддерживающее автоматически постоянное напряжение на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов (входное напряжение и сопротивление нагрузки, которые изменяются в процессе работы устройства).
Существует два метода стабилизации напряжения: параметрический и компенсационный.
Работа параметрического стабилизатора основана на свойствах полупроводникового диода, а точнее на одной из его разновидностей - стабилитрона.
В
стабилитронах используется явление
электрического лавинного пробоя. Входное
напряжение через ограничительный резик
Rбал подводится к параллельно включенным
стабилитрону и сопротивлению нагрузки.
Поскольку напряжение на стабилитроне
меняется незначительно, то и на нагрузке
оно будет иметь тот же характер. При
увеличении входного напряжения
практически все изменение Uвх передается
на Rбал, что приводит к увеличению тока
в нем. Увеличение этого тока происходит
за счет увеличения тока стабилизации
при почти неизменном токе нагрузки.
Другими словами, все изменение входного
напряжения поглощается в ограничительном
(балластном) резике.
Часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника нестабильно, а сопротивление нагрузки постоянно. Для нормального режима стабилизации сопротивление резика Rогр должно иметь определенное значение. Если напряжение Uвх гуляет от Umin до Umax, то для расчета Rогр можно воспользоваться формулой:
Rогр = (Uвх.ср - Uст)/(Iср + Iн),
где Uвх.ср = 0.5(Uвх.min + Uвх.max) - среднее значение напряжения источника, Iср. = 0.5(Imin + Imax) - средний ток стабилитрона, Iн = Uн/Rн - ток нагрузки. При изменении входного напряжения в ту или иную сторону будет изменяться ток стабилитрона, на напряжение на нем, следовательно и на нагрузке будет оставаться постоянным.
Так как все изменения напряжения источника гасятся в Rогр, то наибольшее изменение напряжения (Uвх. max - Uвх.min = ΔUвх) должно соответствовать наибольшему возможному изменению тока, при котором еще сохраняется стабилизация (Imax - Imin = ΔIст). Отсюда следует, что стабилизация будет осуществляться только при соблюдении условия:
ΔUвх ≦ ΔIстRогр
Бывает режим стабилизации, когда входное напряжение постоянно, а сопротивление нагрузки изменяется, т. е. гуляет от Rн.min до Rн.max. Для такого режима Rогр определяется по формуле:
Rогр = (Uвх - Uст)/(Iср + Iн.ср),
где Iн.ср = 0.5(Iн.min + Iн.max), причем Iн.min = Uст/Rн.max, а Iн.max = Uст/Rн.min.
Иногда необходимо получить такое напряжение, на которое стабилитрон не рассчитан. В этом случае применяют последовательное соединение стабилитронов. Тогда напряжение стабилизации будет соответствовать сумме напряжений стабилизаций последовательно включенных стабилитронов.
Помимо рассмотренной схемы применяют каскадное включение стабилитронов. Говоря проще, берут несколько вышерассмотренных схем и включают одну за другой. При этом напряжение стабилизации предыдущего стабилитрона должно быть больше, чем следующего. Такие схемы применяют для увеличения коэффициента стабилизации. Бывает еще и мостовая схема, называемая мостовой параметрический стабилизатор. Теоретически у такой схемы коэффициент стабилизации стремится к бесконечности (хотя в это верится с трудом).
П
араметрический
стабилизатор напряжения с усилителем
мощности.n-p-n
Нагрузку воткнули через транзистор, выполняющего роль усилителя мощности.
Такая схема при малых и средних токах нагрузки работает как стабилизатор, а при больших токах нагрузки - как транзисторный фильтр.
Тип транзистора в схеме выбирается из учета мощности нагрузки. У составного транзистора коэффициент передачи равен произведению коэффициентов передачи каждого транзистора. То есть берем два не очень хороших транзистора с коэффициентом усиления, скажем, 100, делаем составной и получаем транзистор с коэффициентом передачи 10 000.
Итак, для больших токов используют составные транзисторы, ну а для питания парочки микросхем подойдет транзистор средней и малой мощности.