Основные соотношения

Параметрические стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы

Стабилизаторами напряжения называются устройства, поддерживающие с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Изменение напряжения на нагрузке может быть вызвано рядом причин: колебаниями напряжения первичного источника питания, изменением нагрузки, изменением температуры окружающей среды и др.

По принципу работы стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные.

Параметрические стабилизаторов используется принцип постоянства напряжения некоторых видов приборов при изменении протекающего тока. Примером является стабилизатор, где стабилизация осуществляется за счет изменения его параметров

Схема параметрического стабилизатора приведена на рис.1.13.

Рис. 6.13. Схема параметрического стабилизатора

В ней при изменении напряжения питания(U_d), либо тока нагрузки (I_n) напряжение нагрузки (U_n) будет меняться незначительно,т.е. оно определяется малоизменияющимся обратным напряжением стабилитрона при протекании через него тока (I_ст).

Главным при расчете стабилизатора является выбор типа стабилитрона на напряжение нагрузки U_ст =Uн и обеспечение условий его работы, при которых изменяющийся в процессе работы ток стабилитрона не выходил бы за пределы рабочего участка. т.е. не был меньше I_{ст. мін} и больше I_{ст. мах.}

Основные соотношения для токов и напряжений в стабилизаторе получаем, воспользовавшись первым и вторым законами Кирхгофа

I_d =I_н +I _ст., U_d =U _Rб +U_н, U_Rб = (I_н+I_ст.)R_б

На основании полученных соотношений для тока стабилитрона можно записать

.

Напряжение U_н, определяемое напряжением U_ст, изменяется незначительно. в связи с чем его можно считать неизменным. Тогда в условиях изменения тока нагрузки (сопротивление R_б) и напряжения U_d ток I_ст. будет изменяться от некоторого минимального значения I_{ст. мін} до максимального значения

I_{ст. мах.} Минимальному значению I_ст.мін будут соответствовать минимальные значения U_d и R_n.мін, а максимальному значению тока I_ст._мах - максимальные значения U_d и R_n.мах. Расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать величину сопротивления R_б, при котором через стабилитрон протекал бы ток I_ст.мін, соответствующий началу его рабочей характеристики. Поэтому расчет балластного сопротивления будет

Показателем качества стабилизации является коэффициент стабилизации. Коэффициент стабилизации показывает, во сколько раз относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора меньше вызвавшего его относительного приращения напряжения на входе

Обычно он не превышает 20-50.

Для уменьшения нестабильности при изменении входного напряжения используются многокаскадные параметрические стабилизаторы напряжения. Схема приведена на рис.

Рис.6.14. Двухкаскадный Мостовой стабилизатор Схема

параметрический стабилизатор температурной

стабилизации

В таких стабилизаторах выход первого каскада соединен с входом второго каскада и т.д. При этом должно выполняться условие U_вх>U_ст1>U_ст2. При этом питание второго стабилизатора производится практически неизменным напряжением U_ст1 даже при изменении U_вх. Недостатком такой схемы является пониженное значение КПД, так как для нее требуется значительное увеличение входного напряжения.

Мостовые параметрические стабилизаторы напряжения.

В этой схеме используется принцип компенсации изменения напряжения стабилизации стабилитрона за счет противоположного изменения напряжения на компенсирующем сопротивлении. В таком стабилизаторе выходное напряжение равно разности напряжений стабилитрона и падения напряжения на сопротивлении R_k Если сопротивление подобрано таким образом, что увеличение напряжения на стабилитроне было равно увеличению напряжения на сопротивлении то выходное напряжение практически неизменно Для этого необходимо выполнить условие r_ст/R₁=R_k/R₂

Температурная стабилизация параметрических схем. Такая стабилизация может быть выполнена по схеме приведенной на рис

Так как стабилитроны имеют положительный температурный коэффициент, порядка 4мв/^oC, а диоды при прямом включении имеют отрицательный температурный коэффициент 2 мв/^oC, то при последовательном включении стабилитрона и нескольких диодов можно обеспечить температурную стабилизаци

Дата добавления: 2015-05-06