Применение стабилизаторов различных типов

Стабильность питающего напряжения можно улучшить, применив стабилизатор постоянного (выпрямленного) напряжения на транзисторах.

Стабилизаторы постоянного напряжения при питании РЭА от электросети, уменьшая колебания постоянных напряжений, вместе с тем сглаживают пульсации выпрямленных напряжений. При высоких требованиях к стабильности выходного напряжения и больших токах нагрузки применяют транзисторные стабилизаторы, которые обладают более высоким к. п. д., меньшим выходным сопротивлением.

Параметры стабилизаторов напряжения

Выходной ток: I_вых — ток, потребляемый нагрузкой с выхода стабилизатора. Стабилизатор может быть рассчитан на постоянную (I_вых = const) либо на переменную нагрузку; в последнем случае параметрами стабилизатора являются максимальный I_{вых.макс.} и минимальный I_{вых.мин.} токи нагрузки (в частном случае.

I_{вых.мин.} ⁼⁼ 0).

Входные напряжения стабилизатора: номинальное U_вх, максимальное U_{вх.макс.} и минимальное U_вх.мин. значения напряжения, поступающего на вход стабилизатора от источника питания.

Часто изменения входного напряжения стабилизатора характеризуют относительными отклонениями в сторону увеличения 6_в и в сторону уменьшения 6_н; отклонения эти обычно выражают в виде десятичных дробей. При этом соответственно Выходное напряжение U_вых — напряжение на нагрузке стабилизатора.

Коэффициент стабилизации напряжения K_CT показывает, во сколько раз относительное изменение напряжения на нагрузке стабилизатора меньше относительного изменения напряжения на его входе при неизменном токе нагрузки, т. е.

Выходное дифференциальное сопротивление стабилизатора — r_вых определяет степень постоянства выходного напряжения стабилизатора при изменениях тока нагрузки; оно равно отношению уменьшения (увеличения) напряжения на выходе стабилизатора, к вызвавшему это изменение увеличению (уменьшению) тока нагрузки, т. е.

Так как U_вых и I_вых по смыслу имеют разные знаки, то для получения положительного значения г_вых перед их отношением поставлен знак минус.

К. п. д. стабилизатора n — отношение мощности, потребляемой нагрузкой стабилизатора, к мощности, поступающей на его вход от источника питания, т. е.

Параметрические стабилизаторы напряжения на стабилитронах и стабисторах.

Простейший стабилизатор постоянного напряжения представляет собой делитель напряжения, состоящий из резистора и элемента с нелинейной вольт-амперной характеристикой. В качестве последнего используют кремниевый стабилитрон (рис. 9−17,а), стабистор (рис. 9−17,б) или газоразрядный стабилитрон (рис. 9−17,в). Такие стабилизаторы называют параметрическими, так как действие их основано на изменении под действием входного напряжения такого параметра нелинейного элемента, как сопротивление постоянному току.

Вместо стабистора можно использовать кремниевые выпрямительные диоды в прямом включении, если требуется стабильное напряжение 0,7—1,0 В. Иногда несколько диодов соединяют последовательно и получают стабилизированное напряжение больше 1 В Выходное напряжение стабилизатора U_вых равно напряжению стабилизации примененного стабилитрона (стабистора). Поэтому нельзя получить напряжение U_выx с любым желаемым значением; его приходится выбирать в пределах величин, обеспечиваемых тем или иным доступным для применения типом стабилитрона. Для получения U_выx большей величины стабилитроны соединяют последовательно.

Параллельное соединение стабилитронов (стабисторов) не применяют, так как вследствие различия их напряжений стабилизации ток распределится между ними неравномерно (стабилитрон с несколько меньшим напряжением стабилизации всегда будет сильно перегружен током).

Благодаря тому, что стабилизатор реагирует на быстрые изменения подводимого напряжения, он сглаживает пульсации напряжения. Коэффициент сглаживания пульсаций близок по величине к коэффициенту стабилизации.

Расчет параметрического стабилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне или стабисторе.

Целью расчета является получение сопротивления и рассеиваемой мощности резистора R и определение параметров стабилизатора: коэффициента стабилизации и выходного сопротивления.

Исходные данные: 1) выходное напряжение U_вых; 2) значения выходного тока I_{вых.мин.} и I_{вых.макс.} наибольшие ожидаемые отклонения 6_Н и 6_В напряжения первичного источника от его номинального значения. Если выпрямитель, создающий напряжение U_o= U_BX, работает от электросети и I_вых = const, то принимают 6_В = 6_Н= 0,05 (ГОСТ 13 109−67). Часто при большой нагрузке снижение напряжения в некоторых местных сетях бывает более значительным. Поэтому перед расчетом стабилизатора следует определить значение 6_Н, фактически имеющее место в электросети, от которой будет работать РЭА и учесть изменение U_o при изменении I₀.

Входное напряжение U_BX нужно вычислить, если выпрямитель проектируется одновременно со стабилизатором, либо этот показатель может быть заданной величиной, если проектируется стабилизатор к имеющемуся выпрямителю.

Сначала выбирают стабилитрон (стабистор), напряжение стабилизации которого U_CT возможно ближе к требуемому значению U_выx вместе с тем он удовлетворяет условию:

Если последнее условие не выполняется, следует применить стабилитрон (стабистор) с большим максимально допустимым током I_ст._макс.

При необходимости иметь значительное U_выx можно включить последовательно два или большее число стабилитронов, при этом Номинальное входное напряжение определяют по формуле:

сопротивление резистора.