12 Параметрический стабилизатор. Напряжение на стабилитроне. Принцип действия, расчет.

Параметрический стабилизатор напряжения - это устройство для выравнивания напряжения, использующее особые свойства специальных элементов: нелинейных конденсаторов, насыщенных дросселей, карборундовых резисторов.

В современных условиях наибольшее практическое применение получил феррорезонансный параметрический стабилизатор напряжения, основанный на эффекте феррорезонанса в связке конденсатор-трансформатор. Этот принцип действия обеспечивает непрерывное корректирование параметров тока на выходе в границах допустимой нагрузки.

Впрочем, не вдаваясь глубоко в физико-технические характеристики устройства, можно сказать, что, несмотря на ряд очевидных минусов по сравнению с подобным оборудованием компенсационного действия, параметрический стабилизатор напряжения, тем не менее, используется достаточно широко.

Основных причин тому две: его высокое быстродействие и весьма значительный ресурс работы в сочетании с впечатляющей износостойкостью. Таким образом, параметрический стабилизатор напряжения - это всегда наиболее простой и действенный вариант, подходящий, практически для всех типов оборудования.

Довольно часто оборудование такого рода применяют для бытовых электроприборов. Действительно, в большинстве случаев параметрический стабилизатор напряжения оказывается самым подходящим решением благодаря своей простоте и надежности.

В современных устройствах не используются движущиеся части, а некоторый шумовой эффект успешно поглощается корпусом из алюминия или пластмассы. Довольно часто используются также резиновые элементы, что, в свою очередь, также позитивно влияет на бесшумность аппарата.

Всего несколько простых правил эксплуатации помогают сделать параметрический стабилизатор напряжения практически вечным:

 - исключение возможностей работы на холостом ходу без необходимой нагрузки; - защита от повышенных температур, пыли и влаги; - обеспечение нормальной вентиляции устройства.

Таким образом, требуя выполнения несложных рекомендаций, параметрический стабилизатор напряжения дает взамен удивительную функциональность, и эффективно решает насущные проблемы энергоснабжения в быту и бизнесе.

 

Напряжение на стабилитроне. Принцип действия, расчет.

Для нормальной работы такого стабилизатора необходимо, чтобы ток I_ст, протекающий через стабилитрон, не был меньше, чем I_{ст. мин}, и больше, чем I_{ст. макс}. При изменении тока, протекающего через стабилитрон в этих пределах, на нем и на подключенной параллельно ему нагрузке R_H напряжение, называемое напряжением стабилизации U_CT, стабилитрона, будет оставаться постоянным.

 

     Однако для стабилитронов одного и того же типа это напряжение будет неодинаковым. Поэтому в справочниках приводятся обычно минимальная и максимальная границы значений напряжения или указывается номинальное напряжение стабилизации U_CT и его допустимый разброс ΔU_CT.     Если напряжение U_вх, поступающее на вход стабилизатора , в процессе работы может изменяться от некоторого наименьшего значения U_{вх. мин} до наибольшего U_{вх. макс}, то при неизменном напряжении на стабилитроне все изменения входного напряжения должны гаситься на резисторе R1. Поэтому резистор R1 называют гасящим, или балластным. Чтобы при этом изменения тока, протекающего через стабилитрон, не выходили за пределы, ограниченные значениями I_ст.мин и I_{ст.макс}, нужно правильно рассчитать сопротивление этого резистора.     Отношение относительного изменения напряжения на входе стабилизатора (ΔU_BX/U_BX) к относительному изменению напряжения на его выходе (ΔU_вых/U_вых) называют коэффициентом стабилизации (К_ст). Следовательно,     Стабилизатор на кремниевом стабилитроне имеет еще одно свойство. Дело в том, что стабилитрон обладает очень малым сопротивлением переменному (пульсирующему) току, называемым дифференциальным сопротивлением — r_д.ст. Чем круче характеристика в области пробоя, тем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона. Для большинства маломощных стабилитронов  r_д.ст = 5...15 Ом. Вместе с резистором R1 дифференциальное сопротивление стабилитрона образует делитель, между плечами которого распределяются как постоянная составляющая выпрямленного напряжения, так и его пульсации. Если амплитуду пульсаций на входе стабилизатора обозначить через U_п.вх, а на выходе — через U_п.вых, то в соответствии с рисунком, (б) получим       Снижение пульсаций в выходном напряжении свидетельствует об уменьшении коэффициента пульсаций. Таким образом, простейший стабилизатор помимо стабилизации выходного напряжения осуществляет сглаживание пульсаций в выходном напряжении.    Важным параметром стабилизатора является его выходное сопротивление (R_вых), которое определяется как отношение изменения выходного напряжения стабилизатора к изменению тока нагрузки (ΔI_н) при неизменном входном напряжении: R_вых= ΔU_вых/ΔI_н Для простейшего стабилизатора R_вых ≈ r_д.ст.