1.2.Параметрический стабилизатор напряжения

Простейшей схемой параметрического стабилизатора является схема на базе стабилитрона (рис.2). Эта схема относится к стабилизаторам параллельного типа.

Действие параметрического стабилизатора основано на нелинейности ВАХ полупроводникового стабилитрона (см. рис.3). При наличии источника тока (см. рис. 2):

I_вх = I _ст + I_н = const.

Если нагрузка не изменяется, то при изменении входного напряжения коэффициент стабилизации этой схемы зависит от соотношения внутреннего сопротивления источника тока R_i и суммарного дифференциального сопротивления диодов:

Здесь:

Применение двух встречно включенных диодов позволяет значительно повысить температурную стабильность выходного напряжения. В схеме на рис 2 выходное напряжение стабилизатора определяется следующим образом:

U_вых=U_ст1 + U_cт2.

Поскольку при повышении температуры Uст1 увеличивается, а Uст2 уменьшается, то суммарное падение напряжения на диодах изменяется значительно меньше, чем на каждом из них.

Схему на рис.2 можно упростить, если вместо источника тока применить балластный резистор Ro (см. рис.4).

Коэффициент стабилизации такой схемы:

Выбор резистора R_o проводят с учетом максимального и минимального тока стабилизации (см. рис. 3):

Так как Ro < R_i , то коэффициент стабилизации схемы с балластным резистором меньше, чем схемы с источником тока.

R _вых = r_ст1 + r_ст2.

Выходное сопротивление диодного параметрического стабилизатора определяется внутренним сопротивлением диодов:

Нетрудно заметить, что наиболее тяжелый режим работы стабилизатора - это режим холостого хода, а наиболее легкий - режим короткого замыкания в цепи нагрузки. Надежность работы параллельного стабилизатора выше по сравнению с последовательным, поскольку не требуется защита от токовых перегрузок. Однако КПД параллельного стабилизатора оказывается ниже по сравнению с последовательным, особенно при переменной нагрузке.

Нагрузоспособность стабилизатора с балластным резистором рассчитывают следующим образом:

где U_{вх min} - минимальное входное напряжение схемы.

Нагрузоспособность схемы с источником тока:

I _н  I _ст - I _{ст min}.

Для повышения нагрузоспособности в параметрических стабилизаторах напряжения применяют транзисторные усилители тока.

В интегральных СН диодный параметрический стабилизатор часто применяется в качестве источника опорного напряжения.

1.3. Компенсационный стабилизатор напряжения

Этот вид СН обладает более качественными характеристиками по сравнению с параметрическими СН. Структура компенсационного СН представляет собой типичную схему автоматического регулирования (см. рис.5) .

В схеме на рис 5 показаны четыре основных узла, имеющиеся в любом автоматическом регуляторе:

1- задатчик, с помощью которого устанавливается заданное выходное напряжение;

2- датчик обратной связи, контролирующий действительное выходное напряжение стабилизатора;

3- усилитель сигналов рассогласования между заданным и действительным напряжением стабилизатора;

4- регулирующий элемент, с выхода которого снимается напряжение необходимой мощности.

В процессе работы стабилизатор все время стремится устранить (скомпенсировать) разницу между заданным (входным) и действительным (выходным) напряжением. Поэтому подобные схемы стабилизаторов называют компенсационными СН.