Параметрические стабилизаторы

1. Параметрические стабилизаторы напряжения постоянного тока.

В качестве РЭ здесь, как правило, применяют стабилитроны, в которых используется обратный участок ВАХ – участок пробоя.

На рабочем участке значительным изменениям тока соответствует слабое изменение Если превысить , то мощность рассеиваемая на стабилитроне, будет больше допустимой и он выйдет из строя.

Недостатком стабилитронов является существенная зависимость напряжения от температуры, но теплового гистерезиса эти характеристики не имеют. Обычно температурный коэффициент напряжения имеет величину около , причем, его ВАХ в отличие от простого p-n перехода смещается по горизонтальной оси, как показано на рисунке.

Это свойство используется для термокомпенсации. Поэтому путем последовательного включения стабилитронов можно получить температурный коэффициент до ( прецизионные стабилитроны)

Хотя внутреннее сопротивление (дифференциальное) этой цепочки больше, чем у одного диода , но стабильность высокая.

Диапазон напряжений – от единиц до десятков вольт, токи – от долей мА до единиц Ампер. Емкость перехода порядка 1…7 нФ, поэтому стабилитрон практически безинерционен до частот ~ 1 МГц, высокая надежность и большой срок службы. Стабилитроны с напряжением менее трёх вольт работают на прямом участке ВАХ и называются стабисторами.

Простейший параметрический стабилизатор состоит из балластного резистора R0 и стабилитронаVD1:

При заданных минимальных и максимальных значениях рабочая точка на ВАХ стабилитрона не должна выходить за пределы рабочего (линейного) участка.

Коэффициент стабилизации этой схемы по входному напряжению:

, где - коэффициент передачи постоянной составляющей (иногда его называют КПД, но это очень приближённо).

Видно, что чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона , тем выше стабильность. Можно взять больше R₀, но сильно увеличивать его нельзя, т.к. рабочая точка может уйти на нерабочую часть ВАХ или потребуется увеличивать , что приведет к снижению .

Внутреннее сопротивление стабилизатора определяется стабилитрона, которое зависит от напряжения стабилизации.

Видно, что минимальное значение находится около 6…7В, т.е. стабилитроны с таким имеют . По этой причине прецизионные стабилитроны имеют напряжение стабилизации 9…10 Вольт (основной переход и несколько компенсирующих).

Коэффициент полезного действия стабилизатора:

и составляет т.к. велики потери в . Поэтому такую схему применяют для маломощных нагрузок.