2. Стабилизаторы постоянного напряжения и их параметры.
Стабилизатор напряжения – это электрическое устройство, стабилизирующее напряжение на его выходе, при изменении широких пределов, входного напряжения и тока нагрузки.
Во многих случаях нестабильность напряжения на входе стабилизатора обуславливается нестабильностью сети всего ИВЭП.
Изменение широких пределов токов нагрузки, как правило обуславливается изменением эквивалента нагрузки Rн в процессе эксплуатации электрического устройства, которое получает питание с выхода стабилизатора.
Основные параметры стабилизации напряжения:
Номинальное выходное напряжение у выхода
Максимальный ток
Стабилизатор
напряжения должен поддерживать напряжение
с заданной точностью при изменении
от 0 до
3.
-
коэффициент стабильности стабилизатора
- приращение
напряжения на входе и выходе стабилизатора.
- постоянные уровни
напряжения на входе и выходе
- коэффициент
передачи стабилизации со входа на выход.
4.
Выходное сопротивление стабилизатора.
5.
-обусловленная
температурная нестабильность выходного
напряжения.
6.
Относительная температурная погрешность выходного напряжения. Показывает насколько % изменится напряжение у выхода при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
Параметры идеального стабилизатора напряжения
Выходное напряжение идеального стабилизатора стремится к постоянному значению, максимальный ток нагрузки и коэффициент стабилизации стремятся к бесконечности. Коэффициент передачи по напряжению и выходное сопротивление идеального стабилизатора стремятся к нулю.
По выходу идеальный
стабилизатор напряжения представляет
собой идеальный источник напряжения с
.
Стабилизаторы напряжения подразделяются на:
Параметрические
Их действие основано на нелинейных кремневых стабилитронов или диодов.
Простейший параметрический стабилизатор
ВАХ стабилитрона
Из ВАХ видно, что в первом квадранте стабилитрон работает как открытый диод с напряжением на нём порядка 0,6 В, в третьем же квадранте стабилитрон работает в зоне обратного пробоя, где напряжение на нём практически не изменяется при вариации тока через стабилитрон в широких пределах. Это свойство (неизменность напряжения при изменении тока) и используется в параметрическом стабилизаторе.
При существенном
изменении
и
тока
значительно изменяется ток через
стабилитрон, т.е. изменяется рабочая
точка A,
но при этом напряжение на стабилитроне,
а, следовательно, на выходе стабилизатора
практически не изменяется.
- напряжение
стабилизации стабилитрона;
- минимальный
допустимый ток через стабилитрон, если
ток меньше, то резко возрастает
динамическое сопротивление стабилитрона;
- максимально
допустимый ток через стабилитрон,
определяется допустимой мощностью
рассеивания.
Очевидно, что
рабочая точка стабилитрона A,
существенно изменяется. С одной стороны
она не должна быть выше точки A1,
с другой – ниже точки A2.
Рабочая точка A
пойдёт по характеристике вверх при
,
вниз – при
При
через стабилитрон потечёт минимальный
ток. Из соотношения
очевидно, что при постоянном токе
если увеличивается ток нагрузки
,
то уменьшается ток стабилитрона и I
наоборот.
Сопротивление R1 определяется, исходя из двух условий:
При
и
ток стабилитрона должен быть меньше
максимально допустимого: 
;При
и
ток стабилитрона должен быть больше
минимально допустимого: 
.
Если в схеме
простейшего параметрического стабилизатора
стабилитрон VD1
перевернуть, то стабилитрон начинает
работать как диод в прямом направлении
с напряжением на нём
.
Полярность напряжения на выходе при
этом не изменится, поскольку не менялась
полярность у входа.
Компенсационные стабилизаторы напряжения
Их действие основано на общей отрицательной обратной связи, охватывающей весь стабилизатор.
- сотни мА,
А
Функциональная схема компенсационного непрерывного стабилизатора постоянного напряжения
Функциональный состав:
РЭ – регулирующий элемент.
ДУ – диференциальный усилитель сигнала рассогласования.
ИОН – источник опорного напряжения.
R1, R2 - делитель выходного напряжения.
Rн – эквивалент сопротивления нагрузки
Uвх ,Uвых – соответственно нестабилизированное входное и нестабилизированное выходное напряжение.
Iн - ток нагрузки.