Основные параметры стабилитрона:

1. – напряжение стабилизации – напряжение на стабилитроне при некотором постоянном (номинальном) обратном токе, указанном изготовителем. = 3÷100В (см. рис.1.19);

2. – минимальный ток через стабилитрон. При минимальном токе начинается устойчивый электрический пробой;

– максимальный ток через стабилитрон. При максимальном токе гарантировано не наступает тепловой пробой;

3. Дифференциальное сопротивление стабилитрона: . Дифференциальное сопротивление определяется для рабочего участка ВАХ стабилитрона (участка между и ) и составляет 0,5÷200 Ом;

Рис.1.19 ВАХ стабилитрона

Дифференциальное сопротивление – это параметр, характеризующий наклон рабочего участка его ВАХ. Для выбранного участка ВАХ можно определить динамическое сопротивление: Rдин. = . Дифференциальное сопротивление стабилитрона зависит от тока, проходящего через стабилитрон. Примерный вид зависимости приведен на рис.1.20.

Рис 1.20 Дифференциальное сопротивление стабилитрона

4. Температурный коэффициент напряжения стабилизации:

%; где - относительное приращение напряжения стабилизации. ТКН численно равен относительному приращению напряжения стабилизации при изменении температуры на 1 градус (Кельвина или Цельсия). ТКН может быть как положительным, так и отрицательным и зависит от напряжения стабилизации. Примерный вид зависимости ТКН от напряжения стабилизации приведен на рис.1.21.

Рис 1.21

Уменьшить температурную зависимость напряжения стабилизации можно за счет последовательного включения стабилитрона и диода или двух стабилитронов, имеющих близкие по абсолютному значению, но противоположные по знаку ТКН. Также выполняют прецизионные стабилитроны, где температурная компенсация (уменьшение ТКН) достигается за счет выполнения на одном кристалле полупроводника двух (и более) p-n-переходов с равными, но противоположными по знаку ТКН.

Двустороннюю стабилизацию напряжения можно выполнить за счет встречного включения двух стабилитронов.

1.12 Параметрический стабилизатор напряжения на основе стабилитрона.

С хема параметрического стабилизатора напряжения на основе стабилитрона приведена на рис.1.22. Параметрический стабилизатор напряжения состоит из балластного резистора и стабилитрона . На схеме (рис.1.22) также показаны источник ЭДС Е, питающий схему и сопротивление нагрузки . Параметрический стабилизатор напряжения предназначен для обеспечения стабильного напряжения на нагрузке при воздействии дестабилизирующих факторов, к которым относят изменение величины ЭДС источника и величины сопротивления нагрузки.

Для левого контура схемы (рис.1.22) можно записать:

.

Преобразовав выражение, получим:

Рис. 1.22

. (1.2)

Для верхнего узла схемы:

. (1.3)

Подставив (1.3) в (1.2) и преобразовав, получим:

Рис.1.23

. (1.4)

Используя выражение (1.4) рассмотрим влияние дестабилизирующих факторов, а именно изменения величины ЭДС источника Е и величины сопротивления нагрузки на положение рабочей точки на ВАХ стабилитрона (рис.1.23). Из (1.4) следует, что ток через стабилитрон будет максимальным (по абсолютной величине) при максимальных значениях ЭДС и сопротивления нагрузки, т.е. при:

и , (1.5)

а минимальным при:

и . (1.6)

Максимальный и минимальный ток через стабилитрон по сути являются предельными для стабилитрона. Поскольку работа в предельных режимах для устройств является нежелательной, то при проектировании применяют коэффициенты использования стабилитрона по минимальному и максимальному токам ( и . При этом максимальный и минимальный рабочие токи через стабилитрон:

и . (1.7)

Исходя из вышеизложенного, можно предложить следующую методику проектирования параметрического стабилизатора напряжения:

1. Из справочной литературы выбирается стабилитрон с напряжением стабилизации , где – требуемое напряжение на нагрузке;

2. Используя (1.7) и справочные данные по и , определяют максимальный и минимальный рабочие токи через стабилитрон;

3. Рассчитывают балластное сопротивление для случая минимального рабочего тока через стабилитрон. Для чего преобразовав (1.4) и согласно (1.6) заменив в нем и на и , получают:

; (1.8)

4. Подставив в выражение (1.4) согласно (1.5) и , и при найденном по (1.8) значении балластного сопротивления, определяют максимальный ток через стабилитрон . Если максимальный ток через стабилитрон , то считают схему работоспособной. В противном случае схема неработоспособна и необходимо, либо выбрать стабилитрон с большим максимальным током, либо применить иное схемотехническое решение стабилизатора напряжения.