Паралельний параметричний стабілізатор на стабілітроні

Особливості роботи такого стабілізатора напруги базуються на тому, що напруга стабілітрона на зворотній ділянці його вольт-амперної характеристики Uc.доп змінюється незначно в широкому діапазоні зміни зворотного струму стабілітрона. Тобто коливання напруги на вході стабілізатора зумовлюють значну зміну струму стабілітрона при незначних змінах напруги на ньому.

Рис. 1. Схема парамет ричного стабілізатора напруги

Стабілізатори характеризуються коефіцієнтом стабілізації

Рівняння електричної рівноваги для такого стабілізатора має вигляд: U = UH + RБІ, де RБ — баластний опір, необхідний для зменшення впливу дестабілізуючих чинників на напругу навантаження. Опір баластного резистора RБ вибирають таким, щоб при номінальному значенні напруги джерела U, напруга і струм стабілітрона теж дорівнювали номінальним значенням Uст.н, Іст.н. Величину Іст.н визначають за паспортними даними та виразом

Іст.н = (Іст.мін+Іст.Макс)/2.

Тоді, з рівняння електричної рівноваги, визначаємо баластний опір за виразом

Роботу параметричного стабілізатора зручно ілюструвати за допомогою вольт-амперної характеристики (ВАХ) стабілітрона та відповідної графічної побудови навантажувальної прямої (рис. 2). Для побудови ВАХ стабілітрона за його паспортними даними через точку з координатами Uст.н, Іст.н проводять пряму лінію під кутом до осі координат, що визначається значенням динамічного опору стабілітрона Rд. Далі будуємо навантажувальну характеристику при номінальній напрузі джерела. Для цього визначаємо координати двох точок, через які проходитиме пряма. А саме, точка з координатою Uст.н, Іст.н та точка на осі ординат, яка визначається за виразом І = U/RБ. Через ці точки проводимо навантажувальну пряму.

Рис. 2. Графічна інтерпретація роботи параметричного стабілізатора напруги

Роботу стабілізатора перевіряють за умови його здатності забезпечувати задане значення Uн при коливаннях вхідної напруги U. Для прикладу, якщо вхідна напруга змінюється в межах ±10%, то на виході стабілізатора коливання напруги Uн становить ±0, 1%. Побудова навантажувальних прямих при зміні напруги мережі в межах ±10% здійснюється шляхом паралельного зсуву навантажувальної характеристики при номінальній напрузі мережі відповідно вліво і вправо на 0, 1 U. За допомогою цієї побудови можна з'ясувати, чи при таких коливаннях напруги мережі забезпечуються умови стабілізації, тобто, чи точки перетину зсунених навантажувальних характеристик з ВАХ стабілітрона не виходять за межі значень струмів стабілітрона Іст.мін і Іст.Макс.

Основні параметри стабілізатора:

Коефіцієнт стабілізації, рівний відношенню збільшень вхідної і вихідної напруг. Коефіцієнт стабілізації характеризує якість роботи стабілізатора.

Вихідний опір стабілізатора Rвих = Rдиф. Для знаходження Кст і Rвих розглядається схема заміщення стабілізатора для збільшень рис.3. Нелінійний елемент працю є на ділянці стабілізації, де його опір змінному струму Rдиф є параметром стабілізатора.

Рис. 3 Схема заміщення параметричного стабілізатора напруги

Диференціальний опір Rдіф визначається з рівняння:

Для схеми заміщення отримуємо коефіцієнт стабілізації з урахуванням, що Rн > > Rдиф і Rбал > > Rдиф,:

Коефіцієнт стабілізації параметричного стабілізатора напруги КСТ = 5 ÷ 30 Для отримання підвищення стабілізованої напруги застосовують послідовне включення стабілітронів, паралельне включення стабілітронів не допускається. З метою збільшення коефіцієнта стабілізації можливо каскадне включення декількох параметричних стабілізаторів напруги.