Параметрический стабилизатор напряжения
Схема параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне представлена на рис.2.112.
Рис.2.112. Типовая схема параметрического стабилизатора напряжения
На стабилитроне VD1 устанавливается напряжение стабилизации Uст. Как уже отмечалось выше, при обратном смещении p-n-перехода стабилитрона на нем устанавливается напряжение пробоя (стабилизации), которое очень слабо зависит от величины обратного тока. Допустимая величина обратного тока стабилитрона задается резистором Rб. На балластном резисторе Rб падает избыток входного напряжения (разность между входным напряжением и напряжением стабилизации). При коротком замыкании резистора Rб стабилитрон может быть поврежден вследствие значительного увеличения обратного тока.
Транзистор VT1 включен по схеме эмиттернго повторителя. Напряжение на его эмиттере практически равно напряжению стабилизации. Основная функция транзистора – увеличение тока, отдаваемого стабилизатором в нагрузку. Нетрудно заметить, что весь ток нагрузки протекает через VT1.
В большинстве случаев ток, потребляемый нагрузкой, является переменной величиной. Если бы нагрузка непосредственно подключалась к стабилитрону, возникали бы дополнительные колебания напряжения стабилизации вследствие изменения тока стабилизации. Благодаря транзистору колебания величины обратного тока стабилитрона уменьшаются примерно в (h21э) раз.
Стабилизатор не имеет защиты от короткого замыкания на выходе. При большом токе нагрузки транзистор может выйти из строя. Для нормальной работы транзистора необходимо, чтобы ток нагрузки не превышал максимально допустимый постоянный ток коллектора и мощность, рассеиваемая на транзисторе, не превышала максимально допустимую для данного транзистора. Также необходимо, чтобы перепад напряжений вход-выход не был больше максимально допустимого напряжения коллектор-эмиттер транзистора.
Последовательные и параллельные компенсационные стабилизаторы
На рис.2.113 представлены схемы, иллюстрирующие принцип действия компенсационных стабилизаторов.
Рис.2.113. К пояснению принципа действия компенсационных стабилизаторов.
а. – последовательная схема;
б. – параллельная схема.
Принцип действия компенсационного стабилизатора заключается в том, что приращение напряжения на нагрузке по отношению к заданному значению устраняется за счет изменения величины сопротивления компенсационного резистора Rк.
Величина сопротивления Rк изменяется автоматически и является функцией нескольких переменных. Наиболее значимыми из этих переменных являются: входное напряжение Uвх и сопротивление нагрузки Rн. В качестве Rк наиболее часто используется транзистор.
В схеме, рис.2.103.а, входное напряжение распределяется между компенсационным резистором Rк и нагрузкой Rн. Нетрудно заметить, что
Uвх = Uк + Uн.
Пусть под действием дестабилизирующих факторов напряжение Uн увеличилось. Тогда увеличивается значение сопротивления Rк, напряжение Uк так же возрастает и, следовательно, Uн уменьшается до своего номинального (заданного) значения. Если напряжение Uн уменьшается, сопротивление компенсационного резистора становится меньше и Uк уменьшается. Uн увеличивается до своего номинального значения.
В схеме, рис.2.103.б, входное напряжение распределяется между балластным резистором и нагрузкой. Нетрудно заметить, что
Uвх = Uб + Uн.
Отличительной особенностью схемы является параллельное включение компенсационного резистора. При изменении сопротивления Rк происходит изменение величины тока, протекающего через Rб. При этом изменяется напряжение Uб, а, следовательно, и напряжение на нагрузке.
Пусть под действием дестабилизирующих факторов напряжение на нагрузке увеличилось. Тогда сопротивление резистора Rк уменьшается, величина тока, протекающего через Rб увеличивается, напряжение Uб растет, а напряжение на нагрузке уменьшается до номинального значения. При уменьшении напряжения на нагрузке увеличивается сопротивление Rк, ток через Rб уменьшается, напряжение Uб также уменьшается, напряжение Uн увеличивается до номинального значения.