7. Полупроводниковые стабилитроны, их назначение, свойства, вольт-амперная характеристика, условные обозначения на схемах, основные электрические параметры.

Полупроводниковый стабилитрон — полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения.Вольт-амперная характеристика стабилитрона приведена на рис.

Как видно, в области пробоя напряжение на стабилитроне U_ст лишь незначительно изменяется при больших изменениях тока стабилизации I_ст. Такую характеристику стабилитрона используют для получения стабильного напряжения, например в параметрических стабилизаторах напряжения.Основными параметрами стабилитрона являются: напряжение на участке стабилизации U_ст , динамическое сопротивление на участке стабилизации R_д=dUст/dI_ст ; минимальный ток стабилизации I_{ст min}; максимальный ток стабилизации I_{ст max}; температурный коэффициент напряжения на участке стабилизации ТКU= (dU_ст/dT) 100. Напряжение стабилизации современных стабилитронов лежит в пределах 11000 В и зависит от толщины запирающего слоя р-n-перехода. Участок стабилизации расположен на характеристике стабилитрона от Iстmin до Iстmах; Icтmin110 мА, Iстmах 502000 мА. Значение минимального тока Iстmin ограничено нелинейным участком характеристики стабилитрона, значение максимального тока Iстmах — допустимой температурой полупроводника.На участке стабилизации Rдconst, для большинства стабилитронов Rд=0,5200 Ом. Важным параметром стабилитрона является температурный коэффициент напряжения TKU, который показывает, на сколько процентов изменится напряжение стабилизации при изменении температуры полупроводника на 1°С. Стабилизацию постоянного напряжения можно также получить с помощью диода, включенного в прямом направлении. Кремниевые диоды, предназначенные для этой цели, называют стабисторами.

Стабилитроны допускают последовательнее включение, при этом общее напряжение стабилизации равно сумме напряжений стабилитронов: Ucт=^Ucтl+Ucт2+Ucтз+. . .+Uстn. Параллельное соединение стабилитронов недопустимо, так как из всех параллельно соединенных стабилитронов ток будет только в одном стабилитроне, имеющем наименьшее напряжение стабилизации.

Конструктивное исполнение стабилитронов аналогично выпрямительным диодам.

19. Электрические сглаживающие фильтры. Их классификация, основные параметры и характеристики. Достоинства и недостатки различных типов фильтров. Электронные фильтры, их особенности

Сглаживающим фильтром называют устройстве, предназначенное для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Основными элементами сглаживающих фильтров являются конденсаторы, индуктивные катушки и транзисторы, сопротивления которых различны для постоянного и переменного токов. Для постоянного тока сопротивление конденсатора равно бесконечности, а со противление индуктивной катушки очень мало. Сопротивление транзистора постоянному току (статическое сопротивление) на два-три порядка меньше сопротивления переменному току (динамическое сопротивление). Основным параметром, характеризующим эффективность действия сглаживающего фильтра, является коэффициент сглаживания, равный отношению коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра: q=Рвх/Рвых

Кроме выполнения требования к коэффициенту сглаживания фильтры должны иметь минимальное падение постоянного напряжения на элементах, минимальные габариты, массу и стоимость.

Е

Rф

мкостные фильтры. Этот тип фильтров

о

Сф

тносится к однозвенным фильтрам. Емкостный фильтр включают параллельно нагрузочному резистору Rф. Емкостный фильтр

целесообразно применять с высокоомным нагрузочным резистором Rн при мощности Рн не более несколькихдесятков ватт. Rф=(0,2…0,4)Rн Индуктивные фильтры. Индуктивный фильтр, состоящий из дросселя Lф, включают последовательно с нагрузочным резистором Rн .

Он, так же как емкостный фильтр, относится к типу однозвенных фильтров.

Коэффициент пульсацийопределяется простым соотношением р=2fоcнLф/Rн. Индуктивные фильтры обычно применяют в трехфазных выпрямителях средней и большой мощностей, т. е. в выпрямителях, работающих на нагрузочные устройства с большими токами. В выпрямителях малой мощности использование индуктивного фильтра Lф нецелесообразно, поскольку они работают на высокоомные нагрузочные устройства.Г-образные фильтры. Г-образные фильтры являются простейшими многозвенными фильтрами. Этот фильтр может быть LC-типа и RС-типа . Их применяют тогда, когда с помощью

однозвенных фильтров не выполняется предъявляемое к ним требование с точки зрения получения необходимых коэффициентов сглаживания. Эти фильтры, являясь более

сложными по сравнению с однозвенными, обеспечивают значительно большее уменьшение коэффициента пульсаций. Коэффициент сглаживания для Г-образного RС-фильтра определяется из выражения q = (0,5  0,9) _оснRфСф. П-образные фильтры. где qc, qr — коэффициенты сглаживания С-фильтра и Г-образного фильтра. При сопротивлениях

нагрузочного устройства в несколько килоом применяют П-образные СRС-фильтры, а при малых сопротивлениях (несколько ом) — CLC-фильтры.

Наибольший коэффициент сглаживания П-образного фильтра достигается при условии Сф1==Сф2. П-образные фильтры целесообразно применять, если коэффициент сглаживания должен быть равен 100—1000 и более. Большой коэффициент сглаживания П-образного фильтра по сравнению с Г-образным достигается за счет ухудшения таких параметров выпрямителя, как габариты, масса и стоимость. Электронные фильтры последнее время все чаще начали применять электронные фильтры, в которых

вместо индуктивных катушек включают транзисторы. Такая замена позволяет избавиться от переходных процессов, отрицательно

влияющих на работу нагрузочного устройства и самого выпрямителя, при этом снижаются габариты, масса и стоимость выпрямителей. Применение транзисторов в фильтрах основано на различиисопротивлений для постоянной и переменной составляющих коллекторного тока.

Недостатком их является то, что медленные изменения напряжения на входе приводят к пропорциональному изменению выходного напряжения.