2.4. Контрольные вопросы

1. Сколько последовательно включенные диодов имеется в цепи тока нагрузки при мостовой схеме выпрямления?

2. Каким должно быть максимально допустимое обратное напряжение диода в мостовой схеме?

3. Как влияют конденсаторы фильтра и сопротивление нагрузки на амплитуду пульсации?

4. Какой будет осциллограмма напряжения па нагрузке, если один из диодов отключен?

5. Когда применяют мостовую схему выпрямления?

6. Сравнить достоинства и недостатки мостовой и двухполупериодной схем выпрямителей

3. Лабораторная работа № 3. Исследование параметрического стабилизатора напряжения

3.1. Цель работы

Целью работы является изучение принципа действия параметрического стабилизатора напряжения, его исследование при изменении входного напряжения и сопротивления нагрузки, расчет коэффициента стабилизации и выходного сопро­тивления.

3.2. Теоретическая часть.

Для питания радиоэлектронной аппарату­ры обычно используют стабилизированные источники. Особенно широко их применяют в аппаратуре на транзисторах и микросхемах. Идеальный стабилизатор должен обеспечивать абсолютное постоянство выходного на­пряжения. В реальном стабилизаторе выходное напря­жение все же зависит от входного. Стабильность выход­ного напряжения оценивают коэффициентом стабилиза­ции:

,

где ΔU_ВХ - изменение входного напряжения; ΔU_ВЫХ — изменение выходного напряжения, вызванное изменени­ем входного.

Стабилизаторы одновременно со стабилизацией сгла­живают пульсации выпрямленного напряжения, т. е. яв­ляются активными фильтрами.

В параметрических стабилизаторах напряжения (рисунок 3.1) ис­пользуется малая зависимость напряжения на стабилитроне от проходящего через него тока (см. ВАХ стабилитрона – рисунок 3.2.б).

Рисунок 3.1 – Схема параметрического стабилизатора

Рисунок 3.2 – Схема включения стабилитрона и вольт – амперная характеристика стабилитрона

Входное напряжение U_ВХ (рисунок 3.2, а) распределяется между токоограничивающим резистором R_б и параллельно включенными стабилитроном VD1 и ре­зистором нагрузки R_Н. Изменение входного напряжения сопровождается изменением входного тока I. При этом изменяются напряжения на ограничивающем резисторе, напряжение на стабилитроне и нагрузке - незначительно, поскольку рабочий участок ВАХ стабилитрона все же имеет некоторый наклон по отношению к оси I. При изменении сопротивления нагрузки происходит перераспределение токов I_СТ и I_Н между стабилитроном и нагрузкой, а общий ток I остается неизменным.

Стабилитрон работает в нормальном режиме, если при полном изменении входного напряжении и нагрузки ток через стабилитрон I_СТ. останется в пределах I_{СТ.МИН.ДОП} и I_{СТ.МАКС.ДОП}, (см. рисунок 3.2,б) которыми ограничивается рабочий участок ВАХ.

Параметрический стабилизатор позволяет получить k_СТ = 20 - 30. Больший k_СТ можно получить, включив последовательно два стабилизатора (при таком включе­нии второй низковольтный стабилизатор будет питаться предварительно стабилизированным выходным напряжением первого высоковольтного). Однако при этом чрез­вычайно низок кпд схемы (несколько процентов).

Короткое замыкание на выходе стабилизатора не выводит его из строя, а лишь увеличивает мощность, рассеиваемую на резисторе R_б:

Отключение нагрузки (холостой ход на выходе) пере­водит стабилизирующий элемент в наиболее тяжелый ре­жим, так как через него протекает весь входной ток I, а напряжение остается прежним Это же не так ?! Максимальную мощ­ность стабилитрона рассчитывают по формуле

Важным параметром стабилизатора является его выходное сопротивление

где ΔU’_Rн - изменение напряжения на нагрузке, вызван­ное изменением ее тока ΔI_Н.

Выходное сопротивление позволяет оценить нагрузоч­ную способность стабилизатора: чем оно меньше, тем меньше выходное напряжение зависит от нагрузки.

Для расчета коэффициента стабилизации исследуемой схемы можно применить формулу:

где U_ВХ.СР U_Rн.СР - средние входное и выходное напря­жения; ΔU"_Rн - изменение выходного напряжения, вы­званное изменением входного ΔU_ВХ.