L_2 (Конспекты лекций), страница 3

Статическую ВАХ и параметры опорного диода смотрите влекции № 1 в теме «Диоды разного функционального назначения».RбRбЕвхVDRнЕвхrстRна)б)Рис.2.17. а ─ схема электрическая принципиальная параметрического стабилизатора; б ─ схема замещения стабилизатораСхема простейшего стабилизатора постоянного напряжения на кремниевом стабилитроне показана рис.2.17а. Стабильность напряжения в этой схеме,в основном, определяется параметрами стабилитрона.В схеме параметрического стабилизатора постоянного напряжения дестабилизирующий фактор, воздействуя на параметр нелинейного элемента,устраняет своё влияние (рис.2.17б).3.1.1.

Принцип работы параметрического стабилизатора напряженияПри увеличении напряжения со стороны входа токи в цепях стабилитрона и нагрузки увеличиваются. Внутреннее сопротивление стабилитронауменьшается, возрастает его шунтирующее действие на нагрузку, и большая20часть тока замкнётся по цепи «плюс источника Е вх ─ R б ─ стабилитрон ─минус источника Е вх ».Падение напряжения на сопротивлении резистора R б увеличивается, нанагрузке выравнивается до номинального значения. Изменения напряжения состороны нагрузки схема стабилизатора также отслеживает и устраняет эти изменения.Для оценки качества стабилизации напряжения схемой стабилизаторавводится параметр ─ коэффициент стабилизации по напряжению К ст , который показывает во сколько раз относительные изменения напряжения на входе больше относительных изменений напряжения на выходеКст=∆ U вх ∆ U вых.÷UUвхвыхЕслисопротивление нагрузки∆ I б = ∆ I ст , Следовательно,∆UКствх=неменяетсятоочевидно,что= ∆I б R б = ∆I ст R б и тогда∆ I ст RбUвхRU∆ I ст rбнст÷=×.rUUствхвых(2.15)Сопротивление резистора R б определяем из выраженияE−вх.ср U ст.R =бI+ Iнстср(2.16)Внимание.

При расчете R б необходимо учитывать, что его номиналвлияет на главный из параметров схемы стабилизатора ─ коэффициентстабилизации напряжения (2.15). Но увеличивать номинал R б нецелесообразно, так как для получения нужного напряжения на нагрузке потребуетсябольшее Е вх , при этом уменьшается КПД схемы. Следовательно, для обеспечения схеме лучших стабилизирующих свойств в формуле для R б (2.16) значение тока стабилитрона рекомендуется брать равным не среднему значению, а значению, близкому к минимальному и лишь слегка его увеличить посравнению со справочным. КПД схемы при этом увеличивается.

Но, в этомслучае, схема стабилизатора несколько усложняется, так как теперь схемадолжна обеспечивать ещё и стабилизацию по току.21Рассмотренная схема параметрического стабилизатора напряженияобеспечивает коэффициент стабилизации не больше 50.В современных схемах параметрических стабилизаторов используютсяболее совершенные методы повышения К ст , например, ─ вместо R б используется полевой транзистор в режиме двухполюсника с рабочей точкой на пологом участке ВАХ (рис.218, уч. «АВ»): в пределах пологого участка ВАХ токпрактически остаётся постоянным при больших изменениях напряжения. Вформулу (2.15) для К ст , при этом, вместо R б следует подставить r диф ─ сопротивление канала транзистора.50IсБАIсНапример (по рис.2.18).При изменении напряжения в пределах«АБ» примерно на 7,5 В ток изменился на0,07 мА, что говорит о токостабилизирующих свойствах транзистора и о том,что сопротивление канала r диф в пределах«АБ» достаточно большое.40302010ОU2468UРис.2.18.транзистораси10 ВсиСтоковаяВАХполевогоДля повышения К ст можно использовать также генераторы стабильноготока, у которых очень большое внутреннее сопротивление.При проектировании стабилизатора напряжения известной, как правило, величиной является напряжение на нагрузке и ток через нее.

Если неизвестно напряжение на входе, то его можно определить через коэффициент передачи напряжения с входа стабилизатора на выход −"n" (типичный диапазонизменения этого коэффициента ─ от 2 до 4 и обычное значение "n" беретсяравным 1,6.):1nU=выхUвхС учётом введённого коэффициента передачи напряжения с входа на выход стабилизатора22Rб  1+1 ⋅r n дифKст = С учётом коэффициента передачи "n" определяем сопротивление резистора R бU(n − 1).R = выхб I+ Iнст. минДля получения более высокого коэффициента стабилизации напряженияиспользуются стабилизаторы компенсационного типа.Контрольные вопросы и задачи по теме1.

Почему стабилизатор напряжения назван параметрическим?2. Каким образом можно изменить схему стабилизатора (рис.2.17а),чтобы получить коэффициент стабилизации по напряжению гораздо больше50?3. Каким образом можно изменить схему стабилизатора (рис.2.17а),чтобы стабилизировать уровень напряжения 0,7 ÷ 1,5 В?4.

Каким образом можно изменить схему стабилизатора (рис.217а), чтобы стабилизировать напряжение большее, чем допускает один стабилитрон?5. Каким образом можно изменить схему стабилизатора (рис.2.17а),чтобы стабилизировать напряжение меньшее, чем допускает один стабилитрон (случай стабилизации нестандартного напряжения)?6. Как влияет на протяжённость рабочего участка ВАХ (для стабилизации) величина сопротивления балластного резистора R б ?7. Какие Вы знаете способы повышения коэффициента стабилизации?Предложите конкретные схемы таких стабилизаторов.8.

Можно ли в схеме стабилизатора в качестве балластного резистораиспользовать полевой транзистор? Как при этом следует включать транзистор, чтобы использовать только сопротивление канала? Крутой или пологийучасток стоковой ВАХ должен использоваться? Какое преимущество приобретает схема стабилизатора при использовании полевого транзистора?239. За счёт чего стабилитрон имеет способность держать на своих зажимах постоянное напряжение?10. Какую дополнительную функцию должна выполнять схема стабилизатора, чтобы можно было задать рабочую точку стабилитрона в таком местена ВАХ, где ток стабилитрона примерно равен I ст ≈ I ст.

мин ? Выигрывает ли приэтом схема стабилизатора по такому параметру как КПД?ЗадачаИмея в наличии стабилитроны с U ст = 7 В, спроектировать схему параметрического стабилизатора для стабилизации напряжения U н = 8 В.ЗадачаСпроектировать схему параметрического стабилизатора на стабилитронеД810. Сопротивление нагрузки R н = 1 кОм, а сопротивление балластного сопротивления R б = 0,5 кОм.Определить допустимые изменения напряжения на входе стабилизатора(U вх.мин и U вх.мах ) и коэффициент стабилизации.ЗадачаСпроектировать схему параметрического стабилизатора на стабилитронах Д810 для стабилизации напряжения большего, чем допускает один стабилитрон, если напряжение на нагрузке должно быть U н = 30 В..