Стабилизаторы напряжения

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 пробояV_z(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 (V_zI) 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 U_Н.