1.2 Основные электрические параметры стабилизаторов

Рассматривая параметрический стабилизатор как четырехполюсник (рисунок 1), можно записать для него уравнения:

; ,

где – частота входного напряжения;

–выходные напряжение и ток стабилизатора;

–входные напряжение и ток стабилизатора;

–температура окружающей среды;

–время работы стабилизатора.

Основными влияющими факторами, характеризующими качество стабилизатора, являются и. При постоянных,,изменения выходных параметров можно записать следующим образом:

, .

Из этих выражений можно установить основные электрические параметры стабилизатора:

–коэффициент передачи постоянного напряжения;

–абсолютный коэффициент стабилизации выходного напряжения стабилизатора;

–относительный коэффициент стабилизации выходного напряжения параметрического стабилизатора;

–выходное сопротивление параметрического стабилизатора напряжения;

–входное сопротивление параметрического стабилизатора напряжения;

–коэффициент полезного действия стабилитрона;

– диапазон рабочих токов стабилизатора;

–дифференциальное сопротивление стабилитрона.

Указанные параметры стабилизатора могут изменяться во времени ввиду нестабильности элементов схемы (например, при их старении).

1.3 Принцип действия параметрического стабилизатора напряжения

На рисунке 2 приведена принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения, а на рисунке 3 – его основные характеристики.

Рисунок 2 – Схема параметрического стабилизатора

Рисунок 3 – Вольт-амперная характеристика стабилитрона и графики напряжений в элементах схемы стабилитрона

Стабилитрон , включается параллельно нагрузочному сопротивлению , а в неразветвленную часть цепи для ограничения тока, включается ограничивающий резистор . При увеличении, возрастаети большая часть приращения, входного напряжениякомпенсируется падением напряжения на ограничивающем резисторе:

.

Выходное напряжение при этом остается почти постоянным и равным . Всякое увеличение тока через нагрузку при изменении сопровождается равным уменьшением тока стабилитрона, и наоборот, уменьшениеприводит к увеличению. В результате общий ток, и .

1.4 Основные расчетные соотношения

Для определения требований к параметрам элементов параметрического стабилизатора можно воспользоваться вольтамперными характеристиками (рисунок 3) и записать:

, , т. к. ,.

Из этого следует, что для увеличения коэффициента стабилизации необходимо увеличивать сопротивление и использовать стабилитроны с малым дифференциальным сопротивлением. Однако увеличение приводит к необходимости увеличения входного напряжения, при этом ухудшается стабилизатора.

2 Описание лабораторной установки

На рисунке 4 приведены принципиальные схемы параметрических стабилизаторов напряжения, реализованных в лабораторной установке. С помощью переключателя осуществляется выбор одной из четырех схем параметрических стабилизаторов, а также обеспечивается подключение соответст­вующих измерительных приборов. Предельные значения контролируемых величин у измерительных приборов указаны на рисунке и на лицевой панели лабораторной установки. Имеется дополнительная сигнализация на лампочкахЛ2 о включении соответствующей схемы стабилизатора. Регулировка входного напряжения для всех схем осуществляется с помощью потенциометра «Регулировка ». Схемы 2 и 4, соответствующие рисунку 2, являются самыми распространенными схемами параметрических стабилизаторов на полупроводниковых (Д1) и ламповых (Л1) стабилитронах. Схема 3 позволяет рассмотреть параметрический стабилизатор тока на нелинейном сопротивлении (лампа накаливания). Схема 4 позволяет рассмотреть методы повышения коэффициента стабилизации параметрических стабилизаторов на примере мостовой схемы включения стабилитрона. Каждая схема имеет автономное переменное нагрузочное сопротивление .