1.10.1. Схемы включения стабилитронов
Простейшая схема включения стабилитрона в режиме стабилизации напряжения представлена на рис. 18. В этом режиме напряжение на стабилитроне
Рис. 18
остается практически постоянным, поэтому и напряжение на нагрузке постоянно UН = Uст – const. При этом уравнение для всей цепи имеет вид: E = Uст + Rст (Iст – IН).
Наиболее часто стабилитрон работает в режиме, когда напряжение Е не стабильно, а RН – const. Для поддержания режима стабилизации следует правильно выбрать RСТ. Обычно RСТ рассчитывают для средней точки А характеристики стабилитрона (рис. 19). Если предположить, что Emin E Emax, то
Если напряжение Е изменяется в какую либо сторону, то будет, и изменятся ток стабилитрона, но напряжение на нем UCT, а, следовательно, и на нагрузке остается практически неизменным.
Рис. 19
Все изменения
напряжения поглощаются RCT,
поэтому должно выполнится условие:
Второй режим
стабилизации: входное напряжение
постоянно, а RН
изменяется в пределах от RНmin
до RНmax,
в этом случае:
,
;
.
Так как RCT постоянно, то падение напряжения на нем равное Е−UCT также постоянно, то и ток через RCT ICP+IНCP должен быть постоянным. Это возможно, когда ток стабилизации ICP и IН изменяются в одинаковой степени, но в противоположны стороны (т.е. сумма постоянна).
Из приведенных выражений следует, что для стабилизации в более широком диапазоне изменений входного напряжения Е, RCT нужно увеличивать, а для стабилизации в режиме изменения тока нагрузки, RCT необходимо уменьшать (уменьшать RCT – не выгодно, тратится лишняя энергия источника).
Если необходимо получить стабильное напряжение более низкое, чем дает стабилитрон, возможно включение добавочного сопротивления последовательно с нагрузкой (рис. 20). Значение Rдоб рассчитывают по закону Ома. Однако, в этом случае сопротивление нагрузки RCT должно быть постоянным.
UН=UCT ─IНRдоб
Рис. 20
Для получения более высоких стабильных напряжений применяется последовательное включение стабилитронов, с одинаковыми токами стабилизации (рис. 21).
UCT=UCT1+UCT2
Рис. 21
Для компенсации температурного дрейфа UCT последовательно со стабилитроном возможно включение термозависимого сопротивления RT, имеющее ТКRТ обратный по закону ТКUCT.
Рис. 22
Для стабилитронов с ТКUCT>0 в качестве RT можно использовать p-n-переход дополнительного диода, включенного в прямом направлении.
Для стабилизации с термокомпенсацией выпускаются специальные двух-анодные стабилитроны, которые включаются в цепь произвольно, причем один диод включен в обратном направлении – обеспечивает режим стабилизации, а другой в прямом – режим термокомпенсации (рис. 22).
1.10.2. Стабисторы
ВАХ стабистора мало отличается от ВАХ выпрямительных диодов.
Однако для того чтобы обеспечить наибольшую крутизну прямой ветви ВАХ, стабисторы изготавливаются из высоколегированных полупроводников. Это обеспечивает малое rб и малое значение Rдиф. Слабая зависимость UПР от IПР на
Рис. 23
рабочем участке (рис. 23) позволяет использовать стабисторы для стабилизации малых напряжений порядка 0,7В. Последовательным включением стабисторов можно подобрать требуемое напряжение стабилизации.