Полупроводниковые параметрические стабилизаторы напряжения имеют очень простую схему и используются для стабилизации небольших токов (до 200 мА) с относительно небольшим коэффициентом сглаживания пульсаций (до 100) и относительно высоким выходным сопротивлением (до десятков Ом). Параметрические стабилизаторы напряжения не дают возможность получать точное значение выходного напряжения, или регулировать его.
Основные параметры параметрического стабилизатора напряжения следующие:
1. Коэффициент стабилизации напряжения – это величина, которая показывает во сколько раз относительное изменение напряжения на выходе меньше чем на входе при постоянном токе нагрузки:
, (3.1)
2. Коэффициент сглаживания пульсаций – это отношение напряжения пульсаций на входе стабилизатора к напряжению пульсаций на его выходе :
, (3.2)
Для параметрических стабилизаторов коэффициент сглаживания пульсаций практически равен коэффициенту стабилизации.
|
|
Принцип действия полупроводниковых параметрических стабилизаторов напряжения основан на нелинейности вольтамперной характеристики кремниевых стабилитронов. Он представляет собой делитель напряжения, который состоит из балластного резистора и кремниевого стабилитрона. Нагрузка подключается к стабилитрону (рис.4).
Входными данными для расчета полупроводникового параметрического стабилизатора напряжения являются:
- выходное напряжение на нагрузке ;
- выходной ток нагрузки ;
- напряжение пульсаций на выходе стабилизатора ;
- коэффициент стабилизации .
После расчета элементов стабилизатора получим данные для расчета выпрямителя:
- напряжение на входе фильтра (выходе выпрямителя) ;
- ток на входе фильтра (выходе выпрямителя) ;
- напряжение пульсаций на входе фильтра (выходе выпрямителя) .
Методика расчета полупроводникового параметрического стабилизатора напряжения следующая.
1. Находим сопротивление нагрузки:
, (3.3)
2. Согласно требуемым значениям выходного напряжения и выходного тока с помощью приложения З выбирают необходимый тип кремниевого стабилитрона. Из этой таблицы для выбранного типа стабилитрона находят:
- минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона , ;
- дифференциальное сопротивление стабилитрона ;
- максимальную мощность рассеивания стабилитрона .
3. Находим наибольший коэффициент стабилизации , которого можно достигнуть в данной схеме:
, (3.4)
где - заданное относительное уменьшение входного напряжения относительно номинального значения входного напряжения в %.
|
|
4. Находим напряжение на входе стабилизатора :
(3.5)
5. Находим значение сопротивления балластного резистора :
(3.6)
С помощью приложения Б выбираем номинальное значение этого резистора.
6. Находим мощность рассеивания балластного резистора :
. (3.7)
7. Находим максимальный ток, который протекает через стабилитрон :
. (3.8)
Полученное значение тока должно быть меньше чем максимально допустимый ток стабилитрона, т.е. . Иначе необходимо выбрать более мощный стабилитрон и повторить расчет.
8. Находим ток на входе стабилизатора :
. (3.9)
9. Находим максимальное напряжение пульсаций на входе стабилизатора :
. (3.10)
10. Находим мощность, которая выделяется на стабилитроне :
. (3.11)
Полученное значение мощности не должно превышать максимально допустимую мощность, которую может рассеять стабилитрон, т.е. .
11. Для последующего расчета выпрямителя используют следующие рассчитанные данные:
- напряжение на входе фильтра (выходе выпрямителя) ;
- ток на входе фильтра (выходе выпрямителя) ;
- напряжение пульсаций на входе фильтра (выходе выпрямителя) .
12. Далее переходят к расчету выпрямителя согласно методике раздела 5.