Компенсационные стабилизаторы напряжения. Компенсационный стабилизатор включает в себя источник опорного напряжения, в качестве которого обычно используется параметрический стабилизатор

Компенсационный стабилизатор включает в себя источник опорного напряжения, в качестве которого обычно используется параметрический стабилизатор, усилитель постоянного тока и регулирующий транзистор.

Простейшая схема последовательного компенсационного стабилизатора напряжения приведена на рис. 7.17. В этом стабилизаторе элементы R2 и VD1 образуют источник опорного напряжения, регулирующий транзистор выполнен на транзисторе VT1, усилитель постоянного тока – на транзисторе VT2.

Стабилизатор работает следующим образом. Сигнал обратной связи, снимаемый с делителя R3…R5, сравнивается с опорным напряжением, формируемым на стабилитроне. Разность этих сигналов прикладывается между базой и эмиттером транзистора VT2, коллекторный ток которого вместе с током базы регулирующего транзистора протекает через резистор R1. Увеличение по какой-либо причине выходного напряжения стабилизатора приводит к увеличению напряжения на базе транзистора VT2. Вследствие этого возрастает коллекторный ток VT2, что вызывает уменьшение тока базы транзистора VT1. В результате напряжение на выходе стабилизатора возвратится к номинальному значению. Точно так же уменьшение выходного напряжения приводит к уменьшению напряжения на базе транзистора VT2 и уменьшению его коллекторного тока, соответственно увеличивается ток базы регулирующего транзистора и восстанавливается номинальное значение выходного напряжения.

Переменный резистор R4 служит для установки точного значения выходного напряжения стабилизатора.

Из-за большого петлевого коэффициента усиления возможно самовозбуждение стабилизатора. Для исключения паразитных автоколебаний может быть введен демпфирующий конденсатор C1, обеспечивающий ООС на высокой частоте. Конденсатор С2, включенный на выход стабилизатора, улучшает его работу при импульсном характере нагрузки. Емкость этого конденсатора, как правило, достигает десятков и сотен мкФ.

Рассмотренная схема обладает рядом недостатков:

– невысокий коэффициент стабилизации вследствие ограниченного петлевого коэффициента усиления, а также вследствие того, что резистор R1 создает дестабилизирующую прямую связь с входа стабилизатора на базу регулирующего транзистора, направленную против действия основной обратной связи с выхода стабилизатора; для устранения этой связи можно заменить R1 на токостабилизирующий двухполюсник;

– непригодность для больших токов нагрузки, так как базовый ток регулирующего транзистора должен быть одного порядка с током стабилитрона;

– необходимость иметь достаточно большое падение напряжения на резисторе R1, чтобы формировать базовый ток регулирующего транзистора; следствием этого является повышенное напряжение коллектор-эмиттер транзистора VТ1, т.е. повышенная рассеиваемая мощность.

Некоторые типичные приемы устранения указанных недостатков применены в усовершенствованной схеме стабилизатора (рис. 7.18). Регулирующий элемент выполнен составным на транзисторах разного типа проводимости, причем цепь, формирующая ток базы транзистора VТ2, подключена, в отличие от схемы рис. 7.17, к минусовой шине. Благодаря этому минимально возможное падение напряжения на регулирующем элементе может быть порядка 1 – 2 В. ОУ DA1 обеспечивает точность стабилизации за счет высокого коэффициента усиления. Стабилитрон VD2 формирует опорное напряжение, стабилитрон VD1 обеспечивает в рабочей точке напряжение на выходе ОУ, примерно равное половине напряжения питания ОУ.