3.5 Параметрические стабилизаторы напряжения

На выходе выпрямителя напряжение может изменять свою величину в зависимости от колебания напряжения сети изменения величины нагрузки. В тех случаях, когда для питания устройств промышленной электроники требуются источники питания стабильных напряжений, между выпрямителем и нагрузкой включают стабилизаторы постоянного напряжения.

Устройства, автоматически поддерживающие неизменным напряжение на нагрузке с требуемой степенью точности при изменении дистабилизирующих факторов, называют стабилизаторами напряжения. Стабилизаторы напряжения подразделяют на две группы – параметрические и компенсационные.

Параметрическими стабилизаторами напряжения называют устройства с нелинейными элементами (стабилитронами, дросселями и др.), параметры которых с изменением напряжения изменяются таким образом, что напряжение на нагрузке остается почти неизменным по величине (рисунок 22, а).

Основным параметром стабилизаторов напряжения является коэффициент стабилизации напряжения и выходное сопротивление.

В общем случае под коэффициентом стабилизации напряжения понимают отношение относительного приращения напряжения на входе к относительному приращению напряжения на выходе стабилизатора.

где

,

где и – номинальное значение напряжений на входе и выходе стабилизатора.

Выходным сопротивлением стабилизатора называют отношение приращения напряжения на выходе стабилизатора к вызвавшему его приращению тока нагрузки при постоянном входном напряжении, а также при неизменных других дистабиллизирующих факторах

Знак минус показывает, что с ростом тока нагрузки выходное напряжение (напряжение на нагрузке Uн) уменьшается и наоборот.

По точности поддержания стабилизируемой величины различают стабилизаторы: низкой точности – нестабильность выходной величины более 2,5%; средней точности – нестабильность от 0.5 до 2,5%; высокой точности – нестабильность от 0,1 до 0,5%; прецизионные – нестабильность менее 0,1%.

Работа схемы, при повышении входного напряжения . Несколько возрастает напряжение на стабилитроне и резко увеличивается ток протекающий через стабилитрон. Этот ток, протекающий также через балластный резистор , обуславливает увеличение падения напряжения на нем, а напряжение на нагрузке практически не изменяется.

Снижение напряжения приводит к уменьшению тока и падения напряжения на резисторе , в результате чего напряжение на нагрузке сохраняет опять практически неизменный уровень.

В приведенной схеме последовательно с стабилитроном включен терморезистор. Поскольку полупроводниковый стабилитрон обладает положительным температурным коэффициентом, а терморезистор – отрицательным, при таком включении достигается температурная компенсация изменений выходного напряжения.

Коэффициент стабилизации подобных схем обычно составляет 2%.

Однако коэффициент стабилизации мостовых схем (рисунок 22, б) значительно выше обычных.

Простейшие схемы стабилизаторов на стабилитронах имеют существенные недостатки: сравнительно низкий коэффициент стабилизации; возможность стабилизации при малых токах нагрузки; низкий к.п.д.; отсутствие регулировки выходного напряжения, большое выходное сопротивление.