13. Параметрические стабилизаторы постоянного напряжения и тока.

Для стабилизации напряжения постоянного тока используют нелинейные элементы, величина напряжения на электродах которых мало зависит от тока, протекающего через них. В качестве таких нелинейных элементов чаще всего применяются газоразрядные и кремниевые стабилитроны.

Газоразрядный стабилитрон – это ионный прибор тлеющего разряда, в стеклянном баллоне которого, наполненном инертным газом, находятся два электрода: анод и холодный катод.

Участок 0­­-1 соответствует несамостоятельному разряду, точка 1 – момент зажигания, 2-3 – рабочему режиму, при котором напряжение остается почти неизменным, 3-4 – тлеющему разряду (в эксплуатации не допустим, т.к. при больших перегрузках может возникнуть дуговой разряд и стабилитрон выйдет из строя)

Схемы параметрических стабилизаторов постоянного напряжения с использованием стабилитронов применяются для стабилизации напряжения при мощности потребления до нескольких ватт.

R_r1 – гасящее сопротивление, Л1 (Д1) – стабилитрон

В пределах рабочего участка (рис. 8.1) характеристика почти линейна, поэтому:

, где rd – динамическое сопротивление стабилитрона, Iст – ток стабилитрона

- приращение входного напряжения

; - приращения тока стабилитрона и нагрузки

- коэффициент стабилизации

Т.к динамическое сопротивление стабилитрона мало, то (1+Rr₁/Rн) <<Rr₁/r_d и тогда:

Изменение сопротивления нагрузки стабилизатора изменяет ток Iн. Если принять, что напряжение U₀ неизменно, то изменение тока нагрузки вызывает соответствующее изменение тока через стабилитрон, причем:

, при этом:

Тогда: - внутреннее сопротивление стабилизатора

При изменении температуры меняется выходное напряжение стабилизатора. Это изменение характеризуется температурным коэф. стабилизатора α. В свою очередь эта величина зависит от температурного коэф. напряжения ТКН. Для уменьшения α в некоторых случаях применяют температурную компенсацию, включая последовательно с стабилитроном термозависимые элементы или диоды. Температурный коэф. этих элементов должен иметь знак, противоположный ТКН стабилитрона.

Если необходимо получить большую точность стабилизации, применяют многокаскадные схемы.

Здесь

В этом выражении rd1 – динамическое сопротивление стабилитрона Д1, rd23 = (rd2 + rd3) сумма динамических сопротивлений стабилитронов Д2 и Д3.

Выходное сопротивление схемы, так же, как и в однокаскадном параметрическом стабилизаторе, равно приближенно динамическому сопротивлению стабилитрона Д1. Таким образом, применяя многокаскадные схемы, можно значительно повысить коэф. стабилизации, однако стабильность выходного напряжения остается такой же, как и в однокаскадных схемах.

В качестве параметрического стабилизатора тока небольшой силы (до 1-2 А) использует бареттеры с большим динамическим сопротивлением (несколько кОм)

Участок аб ВАХ называется областью бареттирования. Бареттер стабилизирует как постоянный, так и переменный ток и включается последовательно с нагрузкой.

14. Феррорезонансные стабилизаторы.

Такие стабилизаторы работают в цепи переменного тока, в качестве сопротивления используются катушки индуктивности.

Недостатки устройства:

Uвых <Uвх

Низкий коэффициент стабилизации (2;2,5), тк ∆U1 и ∆U2 мало отличаются.

Для того чтобы выйти на участок стабилизации надо пропустить большой ток (индуктивный) – низкий коэффициент мощности.

Надо выбрать по f(IL2) значение емкости в соответствии с характеристикой.

При малых U ток носит емкостной характер, при больших U – индуктивный.

Необходим большой ток через дроссели(реактивный) тогда этот ток можно взять от конденсатора.

Надо Iст сделать минимальным для того чтобы получился большой коэффициент стабилизации Кu. И высокий коэффициень мощности получаем также.

Индивидуальная схема Феррорезонансного стабилизатора:

Где U2 <U1, делаем автотрансформ.,чтобы Uвых =Uвх.

Если включить в противофазе, то имеем дополнительную обмотку, Uвых =const.

Но подключив ее к будет ∆U компенсац., и если ∆U3=∆U2 (U3=Uк), то на выходе оно const.

н а входе подаем sin ,тк наступает насыщение то U2 … . U1 может быть любое.

1/ =3CU, 3ю гармонику можно убрать.

И ногда для стабилизаторов делают такие трансформаторы. Практически не применяются.