4.7.1 Параметричні стабілізатори напруги

Схема найпростішого параметричного стабілізатора напруги зображена на рис. 4.10,а. За допомогою такого стабілізатора, у якому застосовується напівпровідниковий стабілітрон VD, можна одержувати стабілізовану напругу від декількох сотень вольтів при струмах від одиниць міліамперів до одиниць амперів.

Стабілітрон у параметричному стабілізаторі включають паралельно навантажувальному резистору . Послідовно зі стабілітроном для створення необхідного режиму роботи включають баластовий резистор .

Принцип дії стабілізатора зручно пояснити за допомогою рисунку 4.10,б, на якому зображені вольтамперні характеристики стабілітрона й резистора .

При збільшенні напруги на вході (положення 1) на , наприклад, через підвищення напруги мережі, вольтамперна характеристика резистора переміститься паралельно самої собі й займе положення 2. З рисунку 4.10,б видно, а) б)

Рисунок 4.10 – Параметричний стабілізатор напруги:

а) – схема;

б) – воль амперні характеристики стабілітрона.

що напруга мало відрізняється від напруги тобто практично на стабілітроні й на навантажувальному резисторі залишиться незмінним. Опір резистора повинне бути таким, щоб його вольтамперна характеристика перетинала вольтамперну характеристику стабілітрона в крапці А. Коефіцієнт стабілізації може досягати 30-50.

4.7.2 Компенсаційні стабілізатори напруги

Ці стабілізатори є системами автоматичного регулювання, в яких завдяки наявності від’ємного зворотного зв'язку забезпечується сталість напруги на навантажувальному пристрої з високим ступенем точності.

На рис. 4.11 представлена схема найпростішого компенсаційного стабілізатора постійної напруги на біполярних транзисторах. Параметричний стабілізатор, що складається зі стабілітрона VD і резистора R₂ і резистивний дільник R₃ R₄ R₅, утворюють блок порівняння. Транзистор VT2 і резистор R₁ є підсилювачем постійного струму. Як регулюючий елемент використовується потужний транзистор VT1 .

У стабілізаторі відбувається безперервне порівняння напруги на навантажувальному резисторі U_H (або частини її) з опорною напругою U_on, яка створюється за допомогою параметричного стабілізатора. При збільшенні U_вх або зменшенні напруги U_H підвищується, відхиляючись від номінального значення. Частина напруги U_H рівна кU_H (к - коефіцієнт розподілу резистивного дільника R₃ R₄ R₅ ), що є сигналом зворотного зв'язку, рівняється з опорною напругою. Тому що опорна напруга залишається постійним, а U_H збільшується, то збільшується й напруга між базою й емітером транзистора VT2. Збільшуються: струми бази І_Б2 і І_К2 , падіння напруги на резисторі R₁. Отже, знижуються: напруга U_БЭ1, струм бази І_Б1, колекторний струм транзистора VT1 .Це приводить до збільшення напруги між колектором і емітером транзистора VT1, що рівносильно збільшенню його опору, завдяки чому напруга U_H залишається близькою до номінального.

Для підвищення коефіцієнта стабілізації замість підсилювача на транзисторі VT2 у стабілізаторах застосовують інтегральні операційні підсилювачі. Крім того, промисловістю випускаються компенсаційні стабілізатори безперервної дії в інтегральному виконанні (серій КР142).

Загальним недоліком компенсаційних стабілізаторів напруги є низький ККД через втрати в транзисторах регулюючого елемента, що крім того вимагає потужних тепловідводів, що значно перевищують по габаритах і масі самі стабілізатори. Більш прогресивним технічним рішенням є імпульсні стабілізатори напруги, у яких транзистори регулюючих елементів працюють у ключовому режимі, що приводить до значного зниження потужності, яка виділяється на транзисторі.

Рисунок 4.11 – Схема компенсаційного стабілізатора напруги