Параметрические стабилизаторы напряжения
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Параметрические стабилизаторы напряжения являются стабилизаторами параллельного типа (рис. 2). В этих устройствах стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется в результате перераспределения напряжений и токов между балластным резистором Rд, нагрузкой Rн и регулирующим элементом (VD). В качестве регулирующего элемента используются приборы, обладающие резко выраженной нелинейностью вольтамперной характеристики (ВАХ): кремниевые и газоразрядные стабилитроны (рис. 3).

Рис. 2. Параметрический стабилизатор Рис. 3. ВАХ стабилитрона

Рассмотрим работу параметрического стабилизатора на кремниевом стабилитроне, схема которого приведена на рис. 2. Ток через балластный резистор Rд равен сумме токов, протекающих через Rн и стабилитрон VD.

Рабочая точка стабилитрона (Uст, Iст) выбирается на участке с минимальным дифференциальным сопротивлением rдиф= ∆Uст/∆Iст (рис. 3). При увеличении напряжения на входе стабилизатора ток через стабилитрон в соответствии с его ВАХ резко увеличивается на величину ∆Iст. Это приводит к возрастанию суммарного тока, протекающего через резистор Rд, и увеличению падения напряжения на нем на величину

Напряжение на стабилитроне и соответственно на нагрузке при этом меняется на гораздо меньшую величину. Если же напряжение на входе стабилизатора уменьшается, то падение напряжения на Rд также уменьшается, оставляя величину напряжения на нагрузке практически неизменной.

Вычислим коэффициент стабилизации по входному напряжению для этого стабилизатора. Приращение напряжения на входе стабилизатора может быть записано как

.                                            (8)

Приращение напряжения на выходе стабилизатора ∆Uн= ∆Uст. С учетом того, что rдиф<< Rд, для коэффициента стабилизации по напряжению (1) и выходного сопротивления СН (3), можно получить следующие формулы:

.                                                (9)

Формула, аналогичная kU, справедлива и для коэффициента сглаживания пульсаций, поскольку на низких частотах кремниевые стабилитроны практически безынерционны. Из (9) видно, что с увеличением Rд коэффициент kU увеличивается, однако KIIД стабилизатора уменьшается. Типичные значения kU таких СН - до сотни, а выходное сопротивление - около десятка Ом.

В ряде случаев к температурной стабильности выходного напряжения параметрического стабилизатора предъявляются жесткие требования, например при использовании их в качестве источников опорного напряжения. Для повышения термостабильности необходимо введение в схему стабилизатора термокомпенсирующих элементов. Поскольку у большинства кремниевых стабилитронов ТКН положителен, то для термокомпенсации можно использовать обычные кремниевые диоды, включаемые последовательно со стабилитроном в прямом направлении. Диоды имеют отрицательный ТКН, и подбором их типа и числа можно сделать суммарный ТКН цепочки сколь угодно близким к нулю в рабочем интервале температур стабилизатора. В настоящее время нашли широкое применение так называемые униполярные стабилитроны. Они состоят из двух одинаковых кремниевых стабилитронов, включенных навстречу друг другу. Один из них вьшолняет функцию стабилизирующего, второй - термокомпенсирующего элементов.

При таком способе термокомпенсации возрастает величина rдиф, что, согласно (9), уменьшает коэффициент стабилизации по напряжению. Для увеличения kU можно применить последовательное соединение нескольких параметрических СН. Общий коэффициент стабилизации такой цепочки равен произведению kUi отдельных каскадов.

Основными недостатками параметрических стабилизаторов является их низкий KIIД, что характерно для всех стабилизаторов напряжения параллельного типа, и сравнительно небольшой максимально допустимый ток нагрузки. Как правило, он не превышает величины (0,5 1) Iст max. Здесь Iст max - максимальный ток стабилизации стабилитрона. Для маломощных стабилитронов он составляет величину менее 30 мА. Если применить для усиленйя тока дополнительный транзистор, то можно увеличить максимально допустимый ток нагрузки примерно в h21Э раз (h21Э - статический коэффициент усиления тока базы транзистора) [1, 2,].

Дата: 2019-02-02, просмотров: 263.