Контрольные вопросы и задачи по теме

1. Почему стабилизатор напряжения назван параметрическим?

2. Как можно изменить схему стабилизатора (рис.13.17а), чтобы получить коэффициент стабилизации по напряжению гораздо больше 50?

3. Что можно изменить в схеме стабилизатора (рис.13.17а), чтобы стабилизировать уровень напряжения 0,7 ÷ 1,5 В?

4. Как можно изменить схему стабилизатора (рис.13.17а), чтобы стабилизировать напряжение большее, чем допускает один стабилитрон?

5. Как можно изменить схему стабилизатора (рис.13.17а), чтобы стабилизировать напряжение меньшее, чем допускает один стабилитрон (случай стабилизации нестандартного напряжения)?

6. Как влияет на протяжённость рабочего участка ВАХ (для стабилизации) величина сопротивления балластного резистора R_б?

7. Какие Вы знаете способы повышения коэффициента стабилизации? Предложите конкретные схемы таких стабилизаторов.

8. Можно ли в схеме стабилизатора в качестве балластного резистора использовать полевой транзистор? Как при этом следует включать транзистор, чтобы использовать только сопротивление канала? Крутой или пологий участок стоковой ВАХ должен использоваться? Какое преимущество приобретает схема стабилизатора при использовании полевого транзистора?

9. За счёт чего стабилитрон имеет способность держать на своих зажимах постоянное напряжение?

10. Какую дополнительную функцию должна выполнять схема стабилизатора, чтобы можно было задать рабочую точку стабилитрона в таком месте на ВАХ, где ток стабилитрона примерно равен I_ст ≈ I_{ст. мин}? Выигрывает ли при этом схема стабилизатора по такому параметру как КПД?

Задача

Имея в наличии стабилитроны с U_ст = 7 В, спроектировать схему параметрического стабилизатора для стабилизации напряжения U_н = 8 В.

Задача

Спроектировать схему параметрического стабилизатора на стабилитроне Д810. Сопротивление нагрузки R_н = 1 кОм, а сопротивление балластного сопротивления R_б = 0,5 кОм.

Определить допустимые изменения напряжения на входе стабилизатора (U_вх.мин и U_вх.мах) и коэффициент стабилизации.

Задача

Спроектировать схему параметрического стабилизатора на стабилитронах Д810 для стабилизации напряжения большего, чем допускает один стабилитрон, если напряжение на нагрузке должно быть U_н = 30 В.

3.2. Стабилизаторы постоянного напряжения компенсационного типа

Принцип действия таких стабилизаторов основан на использовании цепи отрицательной обратной связи (ООС) по напряжению.

В стабилизаторах компенсационного типа (рис.13.19) стабилизируемое напряжение (или часть его) сравнивается с опорным и, полученное в результате сравнения напряжение ошибки, воздействует на параметр нелинейного элемента, устраняя влияние дестабилизирующего фактора.

На рис.13.20а дана схема электрическая принципиальная последовательного стабилизатора постоянного напряжения компенсационного типа.

Рассмотрим назначение каждого элемента в схеме на рис.13.19 и использование этих элементов в схеме на рис.13.20

Рис.13.19. Структурная схема стабилизатора компенсационного типа

РЭ ─ регулирующий элемент. Роль РЭ в схеме выполняет транзистор VT₁. Вместе с сопротивлением нагрузки регулирующий элемент образует делитель напряжения (рис.13.20б) Напряжение ошибки после усиления элементом УЭ поступает в цепь базы РЭ, изменяя его режим. Сопротивление участка «эмиттер-коллектор» при этом меняется и происходит перераспределение напряжения между РЭ и нагрузкой (рис.13.20б) РЭ ─ это мощный транзистор. Эмиттерный ток транзистора VT₁.обычно выбирается больше тока нагрузки примерно в 1,2 раза.

Работой РЭ управляет усилительный (управляющий) элемент УЭ.

УЭ ─ усилительный элемент. УЭ выполнен на транзисторе VT₂. Усилитель, как правило, выполняется маломощным, поэтому необходимо предусмотреть согласование его с мощным VT₁: может оказаться, что базовый ток мощного VT₁ окажется больше коллекторного тока транзистора VT₂. Для согласования мощного транзистора с маломощным транзистор VT₁ выполняют по схеме составного транзистора (рис.13.21)

Составные транзисторы несколько увеличивают входное сопротивление стабилизатора, но они обеспечивают высокий коэффициент передачи тока базы, так как

а) б)

Рис.13.20. а. ─. Схема электрическая принципиальная стабилизатора компенсационного типа, б. ─. схема замещения силовой части стабилизатора

В зависимости от вида выполнения РЭ различают непрерывные и ключевые компенсационные стабилизаторы. Схема стабилизатора на рис.13.20а относится к линейным непрерывным компенсационным стабилизаторам. Роль РЭ в ней может исполнять или биполярный, или полевой транзистор, работающие в режиме генератора тока (в активном режиме)

Рис.13.21. Составной транзистор

ИОН ─ источник опорного напряжения. Роль ИОН в схеме стабилизатора выполняет параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне VD и резисторе R_б.

Участок сравнения (рис.13.19) служит для сравнения стабилизируемой величины с эталонной и вырабатывания напряжения ошибки. В схемах замещения (рис.13.22 и рис.13.23) участок сравнения состоит из источника опорного напряжения на стабилитроне VD, участка «база-эмиттер» усилительного элемента на VT₂ и резистора R₂, на котором формируется часть выходного напряжения ( )

Рис.13.22. Схема участка сравнения стабилизируемой величины с опорным напряжением	Рис.13.23. Схема замещения участка сравнения

Е₀ ─ дополнительный источник питания в схеме стабилизатора. Источник Е₀ позволяет сделать схему более устойчивой в работе.

Конденсатор С₁ служит для сглаживания пульсаций.

Конденсатор С₂ устраняет паразитное возбуждение УЭ, которое может возникнуть при неудачном монтаже: в схеме стабилизатора имеют место и переменные составляющие, поэтому может произойти самовозбуждение УЭ.