2. Маломощные транзисторные стабилизаторы

Генераторы тока.Генератор тока (рис, 16.11, а) построен на основе принципа стабилизации базового напряжения в транзи­сторе. Напряжение на резистореR1 при измененииЕ будет опреде­ляться опорным напряжением стабилитрона. Зависимость выходного тока отЕ приведена на графике. Коэффициент стабилизации ДE/ДI=26.

Значительно более высокий коэффициент стабилизации у дру­гого генератора тока (рис. 16.11, б) — более 57. Коэффициент ста­билизации возрастает, если увеличить ток, протекающий через ста­билитроны. Следует иметь в виду, что при плавной установке на­пряжения Е схема может оказаться в закрытом состоянии. Для ее запуска служит резисторR3.

Стабилизатор напряжения с ОС.В основу стабилизатора на­пряжения (рис. 16.12) положен стабилизатор тока, работающий на стабилитрон. Коллекторный ток транзистораVT2 протекает через стабилитронVD4 и сопротивление нагрузки. Значение этого тока определяется резисторомR4 и опорным напряжением стабилитрона VD2. ДиодVD3 служит для термостабилизации. Поскольку ток потребляемый внешней нагрузкой (R_н1и R_Н2), может меняться вы­ходное напряжение стабилизатора будет нестабильным. Для стаби­лизации этого напряжения часть тока нагрузки протекает через транзисторVTL Этот ток создает падение напряжения на рези­стореR2, которое меняет эмиттерный ток транзистораVT2. В ре­зультате ток, протекающий через стабилитронVD4, остается посто­янным. Таким образом отслеживаются изменения внешней на­грузки.

Транзисторная модель низковольтного стабилитрона. Стабилит­рон, собранный и.а двух транзисторах разных типов проводимости (рис. L6.13), позволяет получить стабилитрон с опорным напряже­нием 0,9 В. Внутреннее сопротивление эквивалентного стабилитрона менее 10 Ом. Максимально допустимый ток составляет 30 мА. Этот параметр определяется током транзисторов. Если применить более мощные транзисторы, то ток можно увеличить до сотен миллиам­пер. Применение германиевых транзисторов вместо кремниевых снижает опорное напряжение на 0,4 В.

Рис. 16.11

Стабилизатор низковольтного напряжения. Выходное напряже­ние стабилизатора (рис. 16.14) оп-ределяетсй падением напряжения на переходе база — эмиттер тран­зистора VT2. Для кремниевых транзисторов выходное напряже­ние равно приблизительно 0,7 В, а для германиевых — 0,3 В. Мак­симальный ток стабилизации оп­ределяется допустимой рассеивае­мой мощностью транзистораVT1. Коэффициент стабилизации составляет 10². Схема не термостабилизирована. Выходное напряже­ние меняется с коэффициентом 1 мВ/град. Если в базу транзистораVT2 включить стабилитрон, то выходное напряжение будет равно опорному напряжению стабилитрона.

Рис. 16.12 Рис. 16.14

Рис. 16.15

Кольцевой стабилизатор опорного напряжения. Стабилизатор опорного напряжения (рис. 16.15, а) имеет замкнутую систему ста­билизации тока, протекающего через транзисторы. ДиодVD1 ста­билизирует ток транзистораVT1, а диодVD2 — ток транзистораVT2. Каждый диод питается постоянным током. Коэффициент ста­билизации выходного напряжения более 400. Он зависит от сопро­тивления резистораR₁. При увеличении сопротивленияR1 коэффи­циент увеличивается. Для R1= 00 кОм можно получить коэффициент более 10³. Однако с увеличением этого сопротивления возмож­ны случаи, когда стабилизатор не включается. Здесь существенную роль играет неуправляемый ток коллектора транзисторов Кроме того, коэффициент стабилизации увеличивается с увеличением тока протекающего через стабилитроны. Степень увеличения- коэффици­ента стабилизации можно определить, если учесть вольт-амперную характеристику стабилитрона С применением стабилитронов типа Д818Е при токе более 10 мА коэффициент стабилизации может быть увеличен 10⁵. В интервале температур от — 20 до +60°С ста­билизатор обеспечивает стабильность порядка 10^-6В/град На графиках рис. 16.15,б, в проиллюстрирована работа стабилиза­тора.

Рис. 16.16

Рис. 16.17

Рис. 16.18 (а — и)

Генератор, тока со следящей ОС. Опорное напряжение стабили­затора (рис. 16.16, о) устанавливается стабилитрономVD1 через который протекает ток транзистораVT1. Для уменьшения выход­ного сопротивления стабилизатора в генератор введен эмиттерный повторитель на транзистореVT3. Кроме того, этот транзистор сле­дит за изменением тока транзистораVT1 при изменении сопротив-,ления резистораR1. Однако большой ток нагрузки может вызвать значительный коллекторный ток транзистораVT1, который превы­сит предельно допустимое значение для стабилитрона, В качестве ограничителя тока стабилитрона служит транзисторVT2. Этот транзистор осуществляет ООС при изменении тока в цепи нагрузки Генератор удовлетворительно работает при незначительных превы­шениях питающего напряжения над опорным напряжением стаби­литрона. Коэффициент стабилизации схемы растет с уменьшением сопротивления резистораRL На графиках рис. 16.16,б, в проиллю­стрирована работа схемы.

Рис. 16.18 к

Низковольтный регулируемый стабилитрон. Составной каскад на двух транзисторах разной проводимости (рис. 16.17) по своим характеристикам подобен стабилитрону. С помощью резистораR2 можно устанавливать опорное напряжение. При малых напряжени­ях на входе через транзисторVT1 протекает незначительный ток. Этот ток не способен открыть транзисторVT2. С увеличением на­пряжения ток становится настолько существенным, что открывает ся транзисторVT2 и при этом уменьшается его выходное сопротив­ление. Напряжение, с которого начинают открываться оба транзи­стора, определяется резисторомR2. С помощью эквивалентного стабилитрона можно устанавливать опорное напряжение от 1 до 4 В. ПриR3 — 25 кОм опорное напряжение составляет 3,5 В.