28. Параметрический стабилизатор напряжения. Вах нелинейного элемента.

При параметрическом методе режим стабилизации напряжения электропитания осуществляется за счёт применения элемента с нелинейной ВАХ. От степени нелинейности ВАХ элемента зависит качество стабилизации (значения К_ст ; R_вых ; δ %). В параметрических стабилизаторах находят применение нелинейные элементы, ВАХ которых представлены на рис. 8.2.

Рассмотрим прицип действия стабилизатора на примере схемы с кремниевым стабилитроном рисунок 8.1

Рисунок 8.1 Схема однокаскадного параметрического стабилилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне

Степень нелинейности ВАХ на рабочем участке ВС оценивается отношением динамического и статического сопротивлений.

Рисунок 8.2. ВАХ нелинейного элемента

Статическое сопротивление R_c- это сопротивление, которое оказывает нелинейный элемент постоянному по величине току в выбранной рабочей точке А характеристики: Rc=Uo/Io=tgα.

Динамическое сопротивление элемента Rд равно отношению изменения падения напряжения на элементе Uк изменению величины тока I, протекающего через элемент. Динамическое сопротивление является тем сопротивлением, которое оказывает элемент изменениям протекающего через него тока: Rд=U/I=tgβ.

Статическое и динамическое сопротивления не равны между собой и изменяются в зависимости от величины напряжения и тока: Ра < Pb; R_c > Rд.

В качестве нелинейных элементов в параметрических стабилизаторах напряжения используются газоразрядные и кремниевые стабилитроны. Схемы параметрических стабилизаторов с использованием стабилитронов применяются для стабилизации напряжения при мощности в нагрузке до нескольких ватт. Достоинство таких схем - простота исполнения и малое количество элементов, недостаток - отсутствие плавной регулировки и точной установки номинального значения выходного напряжения, кроме этого, у таких схем мал к.п.д..

Схема стабилизатора (рисунок 8.1) состоит из гасящего сопротивления R_r, включенного последовательно с нагрузкой, и стабилитрона VD, включенного параллельно нагрузке.

29 Вах параметрического стабилизатора. Достоинства и недостатки

Схема стабилизатора состоит из гасящего сопротивления RГ, включенного последовательно с нагрузкой, и стабилитрона VD, включенного параллельно нагрузке.

Для определения основных показателей качества параметрического стабилизатора постоянного напряжения представим параметрический стабилизатор функциональной схемой для изменений напряжения на входе. Эквивалентная схема модели стабилизатора показана на рис.8.4. КПД стабилизатора зависит от соотношения токов через стабилитрон и нагрузки, а также от значения коэффициента К_о. Чем больше величина I_ст по сравнению с I_н, тем меньше КПД.

Рисунок 8.4 - Функциональная схема стабилизатора

постоянного напряжения при изменении напряжения

Тип стабилитрона выбирается по величине стабилизируемого напряжения и тока нагрузки. Для увеличения стабилизируемого напряжения стабилитроны включаются последовательно. Параллельное включение стабилитронов (для увеличения мощности в нагрузке) недопустимо, поскольку разница в значениях напряжений стабилизации, которая всегда имеет место из-за технологического разброса параметров стабилитронов, приводит к неравномерному распределению токов через них.

Параметрические стабилитроны постоянного напряжения на кремниевых стабилитронах обладают следующими недостатками: относительно небольшой допустимой величиной мощности в нагрузке (0,5 - 3,0 В_т); зависимостью параметров стабилитрона от температуры; невысоким КПД (до 30%) по тому что нужно чтобы U_вх = 2-5 U_вых; плохо работает при малой нагрузке, т.е. ограниченный диапазон изменений тока нагрузки; относительно большим значением выходного сопротивления стабилизатора (6 - 20 ОМ). Из-за этих недостатков параметрические стабилизаторы на кремниевых стабилитронах применяются для стабилизации напряжения питания вспомогательных узлов аппаратуры связи, где не требуются высокие показатели качества. Параметрические стабилизаторы на кремниевых стабилитронах широко используются в компенсационных стабилизаторах напряжения в качестве источников опорного напряжения.

Достоинствами параметрических стабилизаторов на кремниевых стабилитронах являются простота схемы, надёжность, быстродействие, неплохое качество стабилизации, а также малые размеры (габариты) и масса.