Диодный стабилизатор напряжения

Любой стабилизатор напряжения решает задачу обеспечения меньшего изменения выходного напряжения, по сравнению с входным, в заданном диапазоне изменения тока его нагрузки.

Существует два типа стабилизаторов: параметрические и компенсационные. В первом типе стабилизаторов используется постоянство напряжения некоторых видов электронных приборов, при изменении протекающего через них тока. Таким свойством обладает диод, работающий в зоне лавинного пробоя – стабилитрон. Во втором типе стабилизаторов используется принцип автоматического регулятора напряжения, подводимого к нагрузке. Таким образом, диодные стабилизаторы напряжения относятся к разряду параметрических.

Схема параметрического стабилизаторы напряжения состоит из балластного резистора и стабилитрона .

+

С

-

U_вх

R_б

U_вых

R_н

I_н, U_н

I_вх

I_а

VD

табилизатор подключается к выходу выпрямителя с фильтром. Нагрузка подключена параллельно стабилизатору. При изменении напряжения или при изменении напряжение на нагрузке изменяется незначительно, поскольку в соответствии с ВАХ стабилитрона обратное напряжение изменяется незначительно при изменении протекающего через него тока.

Основные расчетные соотношения

Главным при расчете стабилитрона является:

Выбор типа стабилитрона на напряжении нагрузки

и обеспечение условий его работы, при которых ток через стабилитрон не в ыходит за пределы и

Основные соотношения в схеме в соответствии с законами Кирхгофа следующие:

Тогда ток стабилитрона можно определить таким образом:

Н апряжение U_н, определяемое напряжением U_ст, изменяется незначительно, поэтому его можно считать постоянным. Тогда в условиях изменения тока нагрузки (R_н) и напряжения U_вх, ток I_ст будет изменяться от некоторого минимального значения до максимального . Минимальному значению тока будут соответствовать минимальные значения , а максимальному значению максимальные значения . Расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать величину ,при которой через стабилизатор протекал бы ток , соответствующий началу его рабочей характеристики.

Поэтому

Ток не должен превышать предельно

допустимого в наихудшем случае, когда одновременно имеют место . Режим холостого хода для диодного параметрического стабилизатора является наиболее тяжелым режимом работы, поэтому

.

Максимальные мощности, рассеивающиеся в стабилизаторе и резисторе ,рассчитываются по формулам:

В процессе работы небольшое изменение напряжения на нагрузке определяется величиной дифференциального сопротивления стабилитрона . Чем меньше , тем круче ВАХ и выше качество стабилизатора. Показателями качества стабилизатора являются коэффициент стабилизации и . Коэффициент стабилизации показывает, во сколько раз относительное изменение напряжения на входе больше относительного изменения напряжения на выходе при постоянной нагрузке:

Приращение напряжения на выходе связано в изменением напряжения на ??? следует соотношение :

Учитывая, что можно принять

Отсюда можно получить выражение для :

О бычно его величина в простой схеме с балластным резистором не превышает 20…50 . однако последнее соотношение подсказывает пути увеличения . Фильтрующие свойства стабилизирующего напряжения характеризуют так называемым абсолютным коэффициентом стабилизации

Это коэффициент сглаживания пульсаций. Стабилизатор может использоваться одновременно в качестве сглаживающего фильтра.

В ыходное сопротивление стабилизатора так же определяется его

дифференциальным сопротивлением:

Чем меньше и больше , тем выше качество стабилизатора.

ТКН термокомпенсация

*Как увеличить , сохранив ?

1. Увеличить , однако при этом увеличить .

2. Применить источник тока, то есть вход стабилизатора подключить к выходу источника тока с большим внутренним сопротивлением. Этот способ более выгоден с энергетической точки зрения. Он позволяет существенно улучшить качество параметрического стабилизатора.