В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Основным параметром, характеризующим качество работы всех стабилизаторов, является коэффициент стабилизации . Как отмечалось, определяющими дестабилизирующими факторами, из-за которых изменяются выходные величины стабилизатора, являются входное напряжение стабилизатора U вхи нагрузочный ток I н.

Для стабилизатора напряжения коэффициент стабилизации по напряжению :

где Δ U вхи Δ U вы x— приращения входного и выходного напряжений, a U вхи U вых— номинальные значения входного и выходного напряжений.

Помимо коэффициента стабилизации стабилизаторы характеризуются такими параметрами, как внутреннее сопротивление R i. сти коэффициент полезного действия h ст. Значение внутреннего сопротивления стабилизатора R i. стпозволяет определить падение напряжения на стабилизаторе, а следовательно, и напряжение на нагрузочном устройстве U нпри изменениях нагрузочного тока.

Коэффициент полезного действия стабилизатора характеризует мощность потерь в нем и является основным энергетическим показателем стабилизатора:

η ст= Р н/( Р н+ Р п),

где Р н— полезная мощность в нагрузочном устройстве; Р п— мощность потерь.

В ряде случаев необходимо учитывать массу, габариты и срок службы используемых стабилизаторов.

5.4.1. Параметрические стабилизаторы напряжения

Схема простейшего параметрического стабилизатора напряжения изображена на рис. 5.8, а . С помощью такого стабилизатора, в котором применяется полупроводниковый стабилитрон VD, можно получать стабилизированное напряжение от нескольких вольт до нескольких сотен вольт при токах от единиц миллиампер до единиц ампер. Если необходимо стабилизировать напряжение менее 3 В, то вместо стабилитронов используют стабисторы (см. гл. 4 ).

Стабилитрон в параметрическом стабилизаторе включают параллельно нагрузочному резистору R н. Последовательно со стабилитроном для создания требуемого режима работы включают балластный резистор R б. Принцип действия параметрического стабилизатора постоянного напряжения удобно объяснить с помощью графика на рис. 5.8, б , на котором изображены вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона и «опрокинутая» вольт-амперная характеристика резистора R б. Такое построение вольт-амперных характеристик позволяет графически решить уравнение электрического состояния стабилизатора напряжения: U вх1= U ст1+ R б I ст1. При увеличении напряжения U вх1на Δ U вх, например, из-за повышения напряжения сети, вольт-амперная характеристика резистора переместится параллельно самой себе и займет положение 2. Из рис. 5.8, б видно, что напряжение U ст 2мало отличается от напряжения U ст1т. е. практически напряжение на стабилитроне и на нагрузочном резисторе R ностанется неизменным. Напряжение на нагрузочном устройстве останется неизменным также при снижении входного напряжения и изменениях нагрузочного тока I н.

Рис. 5.8. Схема параметрического стабилизатора напряжения на полупроводниковом стабилитроне ( а) и пояснение принципа действия параметрического стабилизатора ( б)

Для нормальной работы параметрического стабилизатора сопротивление резистора R бдолжно быть таким, чтобы его вольт-амперная характеристика пересекала вольт-амперную характеристику стабилитрона в точке А , соответствующей номинальному току стабилитрона I ст. ном, значение которого указано в паспортных данных стабилитрона. Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора на полупроводниковом стабилитроне может достигать 30…50.

Основными достоинствами параметрических стабилизаторов напряжения являются простота конструкции и надежность работы.

К недостаткам следует отнести небольшой коэффициент полезного действия, не превышающий 0,3, большое внутреннее сопротивление стабилизатора (5…20 Ом), а также узкий регулируемый диапазон стабилизируемого напряжения.

Работа компенсационного стабилизатора напряжения будет рассмотрена в этой главе на примере конкретного стабилизатора, рекомендуемого для изготовления.