ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Параметрический стабилизатор применяют в случаях, когда требуется получить стабильное напряжение при относительно малой электрической мощности рассеяния в сопротивлении нагрузки. В качестве нелинейного элемента, обеспечивающего стабилизацию выходного напряжения, применяют стабилитроны.

Принцип работы стабилизатора

Схема параметрического стабилизатора напряжения приведена на рисунке 15. Стабилитрон представлен схемой замещения, включающей дифференциальное сопротивлением r_СТ, идеальный источник напряжения U_СТ и идеальный диод VD. Сопротивление R₀ограничивает ток стабилитрона таким образом, чтобы мощность рассеяния на стабилитроне не превышала допустимую.

Работа стабилизатора состоит в следующем. Например, при увеличении напряжения источника напряжения U_И на величину ∆ U_И электрический ток через стабилитрон VD увеличивается на величину ∆ I_CT. Это приводит к увеличению падения напряжения на ограничительном сопротивлении R₀ и уменьшению изменения напряжения на сопротивлении нагрузки.

I_CT

г_СТ

а)

б)

Рисунок 15 - Расчетная схема параметрического стабилизатора напряжения

U_H = U_CT

I_ВХ

–

R₀

I_Н

U_И

R_H

I_СТ

При включении идеального диода в прямом направлении его сопротивление равно нулю, также равно нулю собственное сопротивление идеального источника напряжения. В режиме стабилизации сопротивления r_СТ и R_H включены параллельно и образуют делитель напряжения с сопротивлением R₀. При изменении U_И на величину Δ U_И напряжение нагрузки U_Н изменится на величину .

Так как r_СТ< < R_Н, то r_СТ//R_Н ≈ r_СТ и .

Подставляя эти соотношения в формулу, получим выражение для основного параметра стабилизатора – коэффициент стабилизации

(2.1)

Из уравнения (2.1) следует, что коэффициент стабилизации напряжения тем больше, чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона и больше сопротивление R₀.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона r_СТ существенно зависит от величины тока, протекающего через стабилитрон. Чем ток больше, тем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона и выше значение коэффициента стабилизации (рисунок 15, б).

Подставив в (2.1) значения напряжений, выраженные через соответствующие токи и сопротивления U_Н = I_HR_H и U_И= (I_H+I_CT)R₀+ I_HR_H, получим:

(2.2)

Как видно из уравнения (2.2), вопрос относительного влияния сопротивления R₀ и дифференциального сопротивления r_СТна коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора значительно сложнее, чем кажется при анализе уравнения (2.1).

Параметры элементов стабилизатора выбирают таким образом, чтобы удовлетворялось условие

(2.3)

где U_Иmах и U_Иmin – максимальное и минимальное значение напряжения источника питания;

I_Hmax и I_Hmin – максимальный и минимальный токи нагрузки;

I_CT_max и I_CT_min – максимальный и минимальный допустимые токи через стабилитрон.

Если неравенство не удовлетворяется, то реализовать параметрический стабилизатор напряжения, имеющий заданные параметры, нельзя и необходимо применять иные схемотехнические решения.

Основные параметры стабилизатора

Стабилизатор характеризуется следующими основными параметрами:

1. Коэффициент стабилизации

, (2.4)

где U_Н – выходное напряжение стабилизатора;

U_И – напряжение источника питания на входе стабилизатора;

Δ U_И – изменение напряжения источника питания вызвавшее изменение выходного напряжения на величину Δ U_Н.

Коэффициент стабилизации показывает насколько изменится выходное стабилизируемое напряжение при изменении входного напряжения.

Δ U_СТ

Выходное сопротивление стабилизатора

R_ВЫХ =

Δ I_Н (2.5)

где Δ U_СТ = Δ U_Н – изменение напряжения стабилизации при изменении тока нагрузки на величину Δ I_Н.

ТКН =

Δ U_СТ

U_СТ

Δ t

100%/град

3. Коэффициент температурной нестабильности ТКН

(2.6)

где Δ U_СТ – изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на Δ t градусов раздел 1.1.2.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАБИЛИЗАТОРА

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒