Назначение стабилизаторов напряжения — обеспечивать постоянное выходное напряжение при изменениях тока на нагрузке, входного напряжения и температуры. Кроме того, они очень часто выполняют функции ограничения выходного тока, защиты от короткого замыкания, от перегрева и т. п.
Самая простая схема стабилизатора напряжения основана на стабилитроне с резистором. Вольт-амперная характеристика стабилитрона и его эквивалентная схема изображены на рис. 13.25.
Стабилитрон отличается от обычного диода с /w-переходом тем, что диапазон обратного напряжения превышает точку пробоя перехода. Диод пробивается и начинает пропускать ток, когда напряжение обратной полярности превышает напряжение туннельного пробояVz(обычно от 2 до 150 В). Стабилитрон при этом должен иметь ограничение по току, чтобы рассеиваемая энергия не привела к термическому пробою. Допустимая энергия рассеивания (VzI) составляет 50 Вт.
Схема стабилизатора напряжения на основе стабилитрона представлена на рис. 13.26. Нагрузка подключена параллельно диоду, поэтому напряжение на них одно и то же и постоянное. Такое состояние сохраняется до тех пор, пока стабилитрон находится в диапазоне туннельного пробоя. Любое изменение входного напряжения или сопротивления нагрузки изменяет напряжение и ток на последовательно соединенном резисторе R. При этом через диод протекает ток пробоя, а выходное напряжение и ток на нагрузке остаются постоянными.
|
|
Работу схемы стабилизатора а напряжения можно сравнить с работой плотины на реке (рис. 13.27). Увеличение уровня воды в реке вызывает увеличение потока на плотине, и уровень воды приходит в норму, а увеличение потока воды на турбине (нагрузка) вызывает уменьшение потока на плотине, и уровень воды в реке остается нормальным.
В настоящее время выпускаются специальные микросхемы стабилизаторов (регуляторов) напряжения. Обычно они выполняют еще некоторые дополнительные защитные функции: защиту от превышения максимального тока нагрузки, защиту от короткого замыкания на выходе. Чтобы уменьшить энергию рассеивания, используется специальное отводное ограничение тока. Принцип работы такого устройства схематически изображен на рис. 13.29.
Активные регуляторы напряжения стабилизируют напряжение на выходе при любых частотах пульсаций. Показатель подавления пульсаций таких регуляторов достигает 60 дБ (1000: 1).
Рисунок 13.30 – Схема стабилизатора напряжения с регулировкой напряжения
Регулировка уровня выходного напряжения обеспечивается резистором R4. Источником опорного напряжения служит стабилитрон VD1. При увеличении вых напряжения на входе стаб.ув. Напряжение на базе VT2, ток через тр-р уменьшается, что приводит к изменению напряжения смещения на базе VT1 и увеличению сопротивления перехода VT1, соответственно уменьшению вых напряжения UН.