Параметрический стабилизатор напряжения

основан на использовании элемента с нелинейной характеристикой - полупроводникового стабилитрона. Напряжение на стабилитроне почти постоянно при значительном изменении обратного тока через прибор.

Рассмотрим основные параметры стабилитрона по его вольтамперной характеристике, рис.18

Рисунок 18

-Напряжение стабилизации U_ст определяется напряжением на стабилитроне при протекании тока стабилизации I_ст. В настоящее время выпускаются стабилитроны с напряжением стабилизации от 0,7 до 200 В.

-Максимально допустимый постоянный ток стабилизации I_ст.max ограничен значением максимально допустимой рассеиваемой мощности P_max, зависящей в свою очередь от температуры окружающей среды.

-Минимальный ток стабилизации I_ст.min определяется минимальным значением тока через стабилитрон, при котором ещё полностью сохраняется работоспособность прибора. Между значениями I_ст.max и I_ст.min вольт-амперная характеристика стабилитрона наиболее линейна и напряжение стабилизации изменяется незначительно.

-Дифференциальное сопротивление стабилитрона r_СТ – величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации на приборе ΔU_CT к вызвавшему его малому приращению тока стабилизации Δi_CT.

Стабилитрон, включённый в прямом направлении, как обычный диод, характеризуется значениями постоянного прямого напряжения U_пр и максимально допустимого постоянного прямого тока I_пр.max.

Схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 19. Входное напряжение UBX распределяется между ограничивающим резистором Rогр и параллельно включенными стабилитроном VD и резистором нагрузки Rн.

Рисунок 19

При увеличении входного напряжения ток через стабилитрон увеличится, значит, увеличится ток через ограничивающий резистор R0, и на нём будет происходить большее падение напряжения, а напряжение нагрузки, равное напряжению на стабилитроне,  останется почти  неизменным.

В приведенной на рисунке 19 схеме при постоянном входном напряжении ток Iвх всегда будет стабильным (по закону Ома). Если увеличится сопротивление нагрузки и она будет потреблять меньше тока, то «излишки» тока уйдут в стабилитрон, т.к. I _ст = I _вх - I _н. Поэтому максимальный ток нагрузки не должен быть больше, чем  максимальный ток стабилитрона.

 Если входное напряжение не будет постоянным (а эта ситуация очень распространена), то допустимый диапазон изменения тока нагрузки дополнительно уменьшается. Сопротивление резистора R ₀ расчитывается по закону Ома. При расчете используется минимальное значение входного напряжения.

Максимальный диапазон изменения входного напряжения можно определить по закону Киргофа. После небольших преобразований его можно свести к следующей формуле:

Параметрический стабилизатор имеет Кст порядка 20 - 50. Недостатками такого типа стабилизаторов являются малые токи стабилизации и низкий КПД.

Параметрические стабилизаторы применяют в качестве вспомогательных опорных источников напряжения, а также когда ток нагрузки невелик - не более сотен миллиампер.

Максимальная выходная мощность простейшего параметрического стабилизатора напряжения зависит от значений I_ст.max и P_maxстабилитрона. Мощность параметрического стабилизатора может быть увеличена, если в качестве регулирующего компонента использовать транзистор, который будет выступать в качестве усилителя постоянного тока, рис. 20

Рисунок 20