Параметрические стабилизаторы напряжения и тока

Параметрические стабилизаторы напряжения применяются при малых выходных токах и невысоких требованиях к стабильности выходного напряжения. Работа этих стабилизаторов основана на использовании свойств компонентов с нелинейной вольт-амперной характеристикой. В качестве такого компонента наиболее часто применяется стабилитрон, реже — стабистор. Вольт-амперная характеристика стабилитрона показана на рис. 4.3, а.

Рисунок 4.3 – Вольт-амперные характеристики стабилитрона (а)

и стабистора (б)

Стабилизация напряжения осуществляется при работе его на обратной ветвиВАХ, когда обратное напряжение определенного значения приводит к пробою р-п -перехода. У стабисторов в качестве рабочего используется прямой участок вольт-амперной характеристики (рис. 4.3, б). При протекании тока пробоя рассеиваемая в стабилитроне мощность не должна превышать допустимую Р_ст.доп., определяемую выражением:

,

где T_nep.макс - максимально допустимая температура п-р -перехода стабилитрона;

Т_о.с - температура окружающей среды;

R_т - тепловое сопротивление стабилитрона.

Для стабилизации напряжения применяются схемы различной сложности. Каче­ство их работы оценивается с помощью коэффициента стабилизации напряже­ния, показывающего, во сколько раз относительное изменение напряжения на выходе меньше, чем относительное изменение напряжения на входе которое его вызывает:

.

Наиболее простой является схема параметрического стабилизатора на основе стабилитрона (рис. 4.4). Она состоит из последовательно включенного резистора R1 и параллельно включенного стабилитрона VD1. Сразу заметим, что стабилитрон включен в обратном направлении. Величина резистора R1 определяется допустимой мощностью рассеяния диода и разницей входного и выходного напряжений.

.

Рисунок 4.4 - Схема параметрического стабилизатора

Минимально необходимое входное напряжение должно в 1, 4 раза превышать требуемое выходное напряжение, которое, в свою очередь, при правильно выбранной величине резистора равно напряжению стабилизации, указанному в паспортных данных стабилитрона. При выборе стабилитрона следует учитывать, что его рабочий ток должен как минимум втрое превышать ток нагрузки.

Ток пробоя ограничивают до допустимого уровня резистором R1 (рис. 4.4). При изменении тока пробоя от минимального значения до максимального напряжение на стабилитроне изме­няется незначительно. Отдельные стабилитроны можно включать последовательно, реализуя либо делители напряжения, либо сумматоры.

Напряжение стабилизации у различных типов стабилитронов находится в пределах от десятых долей вольта до нескольких сотен вольт, при этом токи пробоя могут иметь значения от долей миллиампера до единиц ампера.