2. Основные параметры стабилизаторов напряжения (сн)

1. Выходное напряжение (напряжение на нагрузке) U_н: номинальное значение U_{н nom} и его допустимые отклонения U_{н min} и U_{н max}. Обычно допустимые отклонения U_н задаются в процентах.

2. Входное напряжение U_вх: номинальное значение U_{вх nom}, определяемое при расчете СН, допустимые отклонения U_{вх min} и U_{вх max}, определяемые параметрами питающей сети.

3. Номинальный ток нагрузки I_{н nom}, а также диапазон его изменения I_{н min} , I_{н max}.

4. Коэффициент стабилизации напряжения, который определяется как отношение относительных изменений напряжения на входе и выходе стабилизатора, (2.1)

5. Выходное сопротивление стабилизатора R_вых, характеризующее стабильность выходного напряжения U_н при изменении тока нагрузки I _н при неизменном входном напряжении U_вх :

(2.2)

6. Коэффициент полезного действия η, характеризующий экономичность стабилизатора и определяемый как отношение мощности, отдаваемой в нагрузку, к мощности, потребляемой стабилизатором от выпрямителя:

(2.3)

7. Пульсации выходного напряжения (среднеквадратическое или пиковое значение). Оценивается обычно в процентах относительно выходного напряжения U_{н .}

8. Температурный коэффициент выходного напряжения характеризует относительное изменение выходного напряжения при изменении температуры окружающей среда, %/град,

. (2.4)

3. Параметрический стабилизатор напряжения (псн)

Схема ПСН (рис. 3) содержит КС, включенный параллельно нагрузке R_н, и резистор R₀, ограничивающий ток через стабилитрон. Стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется за счет изменения сопротивления стабилитрона постоянному току при изменении протекающего через него тока. При выполнении условия:

I_{ст min} < I_ст < I_стmax (3.1)

напряжение на нагрузке U_н = U_cт. Токи и напряжения в ПСН (рис. 3) связаны очевидными соотношениями:

(3.2)

(3.3)

(3.4)

Из выражений (3.3), (3.4) следует, что изменение входного напряжения вызывает изменении паде- ния напряжения на резисторе R₀ за счет изменения тока стабилитрона I_ст. Из этих соотношений

Рис. 3

следует также, что при U_вх = const изменение (увеличение) тока нагрузки вызывает противоположное изменение (уменьшение) тока стабилитрона. Пои этом необходимо отметить, что ток нагрузки ПСН определяется допустимыми для стабилитрона токами I_{ст min}, I_{ст max}, а также возможными (допустимыми) изменениями напряжения на входе ПСН:

;

- (3.5)

Из выражения (3.5) следует, что в ПСН максимально допустимый ток нагрузки всегда меньше максимально допустимого тока стабилитрона. Взаимосвязанность величин U_н, I_н , I_{ст max} и I_{ст min} не позволяет выбирать их произвольно.

Требования получения больших величин K_ст и КПД являются взаимоисключающими. Коэффициент стабилизации напряжения (2.1) для ПСН определяется:

(3.6)

Поскольку r_д КС уменьшается с увеличением тока I_ст (рис. 2), то для данного КС величина K_ст увеличивается с увеличением I_ст. Величина К_ст возрастает при увеличении R₀. Однако для сохранения заданных I_ст и I_н при этом необходимо увеличивать U_вх. Поэтому существует предельное (максимальное) значение К_ст , достигаемое примерно при R₀ I₀ 10U_н .

Выходное сопротивление ПСН (2.2) практически равно динамическому сопротивлению стабилитрона R_вых = r_д. Коэффициент полезного действия (КПД) ПСН (2.3) определяется соотношением

(3.7)

При сопоставлении соотношений (3.6) и (3.7) следует, что повышение К_ст за счет увеличения R₀ ведет к уменьшению КПД. Обычно в ПСН К_ст = 20-40, a η = (20-40)%. Предельное значение К_ст может быть на (30-50)% выше, а КПД при этом составляет (5-10)%.

Основными достоинствами ПСН является простота схемы, низкая стоимость и достаточный для многих случаев коэффициент стабилизации напряжения. При необходимости К_ст может быть увеличен каскадным включением ПСН.

К недостаткам ПСН относятся невозможность плавного изменения и установки заданного значения U_н, относительно высокие R_вых и низкий КПД,