Исследование полупроводниковых стабилизаторов напряжения

1. Цель работы

Ознакомиться с принципами построения и основными характерис­тиками полупроводниковых стабилизаторов напряжения.

2. Теоретическое введение

2.1. Основные характеристики стабилизаторов

Полупроводниковые стабилизаторы напряжения представляют собой электронные устройства, предназначенные для включения в канал пере­дачи электрической энергии с целью уменьшения относительных измене­ний напряжения при колебаниях ЭДС источника питания и сопротивле­ния нагрузки.

Схема включения стабилизатора напряжения в общую электричес­кую цепь показана на рис.11, где обозначены: - входное (стабилизируемое) напряжение; - выходное (стабилизированное) напряже­ние; и - входной и выходной токи стабилизатора. Под сопро­тивлением нагрузки подразумевается входное сопротивление питаемой цепи, которая может представлять собой как простой резистор, так сложную электронную схему.

Стабилизаторы напряжения характеризуются рядом количественных показателей: электрических, энергетических, надежностных и т.п.

Выпрямитель Стабилизатор

Рис.11

Электрические показатели можно разделить на две группы: стати­ческие, определяемые при медленном изменении возмущающих факторов (напряжения, тока, температуры окружающей среди), и динамические, определяемые при быстром (скачкообразном) появлении возмущающих факторов , например, при импульсном характере работы нагрузки.

К статическим электрическим показателям стабилизаторов напря­жения относятся:

1. Допустимое относительное отклонение входного напряжения (напряжения питания) от номинального: - относительное отклонение в сторону повышения напряжения и - в сторону понижения (т.е. , ).

2. Номинальное выходное напряжение (на нагрузке) .

3. Номинальный ток нагрузки .

4.Нестабильность выходного напряжения при изменении напряже­ния не входе . Определяется как отношение отклонения выход­ного напряжения от номинального значения к номинальному значению выходного напряжения при изменении напряжения питания в задан­ных пределах (ток нагрузки и температура окружающей среды постоянна), %,

.

5. Нестабильность выходного напряжения при изменении тока на­грузки . Определяется как отношение отклонения выходного напряжения от номинального значения к номинальному значению выход­ного напряжения при изменении тока нагрузки в заданных преде­лах (напряжение питания и постоянны), %,

.

6. Температурный коэффициент выходного напряжения (ТКН). Опре­деляется как отношение отклонения выходного напряжения от номиналь­ного значения к номинальному значению и к вызвавшему это отклонение приращению температуры (и постоянны), %,

.

7. Для характеристики точности стабилизации выходного напряже­ния наряду с относительными значениями нестабильности часто пользуются коэффициентом стабилизации. Этот коэффициент показывает, во сколько раз относительное изменение выходного напряжения стабилиза­тора меньше относительного изменения данного возмущающего фактора при прочих неизменных условиях.

Так, коэффициент стабилизации выходного напряжения по входно­му напряжению (при постоянных и ) равен

.

Коэффициенты стабилизации выходного напряжения при изменении тока нагрузки и температуры окружающей среды определяются выражениями

(при постоянных и ),

(при постоянных и ).

8. Выходное сопротивление стабилизатора. Определяются как отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему это изменение приращению тока нагрузки (и постоянны).

.

Из энергетических показателей отметим коэффициент полезного действия, который представляет собой отношение мощности, отдаваемой стабилизатором в нагрузку, к мощности, потребляемой от источника питания

.