Основные типы стабилизаторов и их параметры

Стабилизатором напряжения называется устройство, поддерживающее неизменным напряжение на нагрузке при изменении значений питающего напряжения и нагрузки, температуры окружающей среды и при воздействии других дестабилизирующих факторов.

По принципу действия стабилизаторы напряжения подразделяют на параметрические и компенсационные. В параметрическом стабилизаторе используется нелинейный элемент, чаще всего кремниевый стабилитрон; стабилизация напряжения осуществляется вследствие резко выраженной нелинейности его вольтамперной характеристики. Компенсационный стабилизатор представляют собой систему автоматического регулирования, содержащую регулирующий элемент (силовой транзистор) и цепь ООС; стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется за счет изменения тока, протекающего через регулирующий элемент. По способу регулирования компенсационные стабилизаторы делятся на два вида – непрерывные и импульсные. В непрерывных стабилизаторах через силовой регулирующий элемент протекает постоянный ток, величина которого определяется значением управляющего сигнала. В импульсных стабилизаторах силовой регулирующий элемент работает в ключевом режиме, а напряжение на нагрузке изменяется под действием управляющего сигнала за счет регулирования соотношения между длительностями открытого и закрытого состояний этого элемента.

По способу взаимного включения регулирующего элемента и нагрузки различают последовательные и параллельные стабилизаторы напряжения (рис. 7.14). В последовательном стабилизаторе регулирующий элемент РЭ включен последовательно с нагрузкой R _н (рис. 7.14, а); изменение напряжения на нагрузке приводит к соответствующему изменению тока через регулирующий элемент и перераспределению напряжений на этом элементе и нагрузке. В параллельном стабилизаторе (рис. 7.14, б) РЭ включен параллельно нагрузке; изменение напряжения на нагрузке приводит к соответствующему изменению тока, протекающего через РЭ, в результате чего изменение падения напряжения на балластном резисторе R _б компенсирует изменение выходного напряжения стабилизатора.

Качество стабилизатора определяется следующими основными параметрами:

1. Коэффициент стабилизации напряжения – отношение относительных приращений входного и выходного напряжений при неизменном токе нагрузки. В некоторых случаях качество стабилизации характеризуется отношением отклонения выходного напряжения к его номинальному значению.

2. Внутреннее сопротивление стабилизатора, равное отношению приращения выходного напряжения к приращению тока нагрузки при неизменном входном напряжении. Очевидно, что при уменьшении внутреннего сопротивления стабилизатора ослабляется влияние изменений тока нагрузки на выходное напряжение.

3. Коэффициент сглаживания пульсаций, показывающий, во сколько раз относительное значение пульсаций на входе стабилизатора превышает относительное значение пульсаций стабилизированного напряжения.

4. Температурный коэффициент стабилизатора, равный отношению приращения выходного напряжения к приращению температуры окружающей среды при неизменном входном напряжении и токе нагрузки.

Помимо параметров, характеризующих качество стабилизации, стабилизаторы оцениваются энергетическими и объемно-массовыми показателями. Основным энергетическим параметром стабилизатора является КПД. Объемно-массовые показатели стабилизатора характеризуются удельной мощностью, выраженной в Вт/дм³ или в Вт/кг.