Параметрические стабилизаторы напряжения и тока. Устройство и принцип работы

Стабилизаторы бывают параметрическими и компенсационными. Принцип  действия параметрических состоит в том, что в них используются особенные свойства элементов, параметры которых, а именно сопротивление, изменяются так, что стабилизация становится возможной.

Ниже приведены характеристики обыкновенного транзистора (а) и кремневого стабилитрона (б):

Характеристики транзистора и кремниевого стабилитрона

 Стабилизатор тока

В первой из них сопротивление элемента изменяется так, что в значительных границах изменений напряжения на элементы ток в нем практически постоянный. В другой наоборот – при значительных изменениях тока почти постоянным является напряжение. Поэтому транзистор (или другие полупроводниковые приборы с подобной характеристикой) можно использовать для стабилизации тока, а стабилитрон – для стабилизационного напряжения. Ниже приведена схема для стабилизации тока:

Схема стабилизации тока

Для ее расчета сначала выбирают стабилизирующий элемент СЕ с подходящей характеристикой и током Iст (смотри рисунок выше а). Напряжение, которое будет приложено к этому элементу, определяется, как среднее напряжение между началом и концом стабилизации:

Напряжение стабилизации

При этом на нагрузке будет напряжение IстRн. За этими данными подсчитывают значения Uвх , которое нужно приложить к стабилизатору:

Напряжение которое необходиомо приложить к стабилизатору

На этом и завершается расчет стабилизатора тока.

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения, показанный на схеме ниже, рассчитывается аналогично:

Схема стабилизатора напряжения

По заданному значению Uст подбирают подходящий стабилитрон и по его характеристике определяют Imin и Imax. По этим данным подсчитывают ток Iст = ( Imin + Imax)/2. Общий ток Iвх  равен Iст + Uст/Rн. чтобы обеспечить поддержку на нагрузке Uст = Iст Rн при уменьшении напряжения в сети, поданное на входе Uвх выбирают процентов на 20 выше чем Uст. Это превышение будет использоваться на балластном резисторе Rб, величину которого найдем по формуле:

Балластный резистор

Для определения качества стабилизатора введен коэффициент стабилизации, равный отношению относительных отклонений входного напряжения к относительным отклонениям напряжения на нагрузке:

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора

При Kст = 1 стабилизация отсутствует. Чем больше Kст отличается от  единицы, тем эффективнее стабилизация.

У параметрических стабилизаторов коэффициент стабилизации не очень большой. Для качественной стабилизации используются так называемые компенсационные стабилизаторы. Стабилизирующим элементом в них являются обычные транзисторы, которые автоматически управляются таким образом, чтобы их коллекторное напряжение изменялось и компенсировало отклонение входящего напряжения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *