Параметрический стабилизатор напряжения. Расчет коэффициента стабилизации, выходного сопротивления. Достоинства, недостатки.

Величина напряжения на выходе выпрямителей, предназначенных для питания различных радиоэлектронных устройств, может колебаться в значительных пределах, что значительно ухудшает качество работы аппаратуры. Основными причинами этих колебаний являютсяизменения напряжения питающей сети на входе выпрямителяи изменение нагрузки на его выходе.Стабилизатор напряжения - устройство, автоматически поддерживающее напряжение на нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.

Параметрическими называют стабилизаторы с нелинейными элементами (стабилитроны, термисторы, дроссели и др.), параметры которых с изменением напряжения изменяются таким образом, что напряжение на нагрузке остается почти неизменным по величине.

Работа данного стабилизатора основана на нелинейности ВАХ стабилитрона.

Основные параметры стабилитрона:

¾ напряжение стабилизации,  = 3  несколько сотен В;

¾ минимальный и максимальный токи,  = 1  5 мА,

 = несколько десятков мА;

¾ дифференциальное сопротивление,  = 10  50 Ом;

¾ предельные мощности,

¾ температурный коэффициент напряжения стабилизации.

В реальном случае изменение  приводит к изменению тока через . При неизменной нагрузке изменяется ток через стабилитрон. При ненулевом дифференциальном сопротивлении стабилитрона это изменение тока приводит к изменению напряжения на нагрузке. Конечностью  определяется коэффициент стабилизации.

основными параметрами стабилизатора являются коэффициент стабилизации и выходное сопротивление.

Коэффициент стабилизации – величина, равная отношению относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора.

Коэффициент стабилизации параметрических стабилизаторов напряжения колеблется в пределах 20 – 40.

Выходным сопротивлением стабилизатора называют отношение изменения напряжения на выходе стабилизатора к вызвавшему его изменению тока нагрузки при постоянном входном напряжении.

Знак “минус” показывает, что с ростом тока нагрузки выходное напряжение уменьшается и наоборот.

Особенность схемы состоит в том, что через стабилитрон протекает максимальный ток тогда, когда нагрузка минимальна и наоборот.

Для увеличения коэффициента стабилизации используют каскадное соединение параметрических стабилизаторов, при этом коэффициенты стабилизации соединенных стабилизаторов перемножаются. Параметрические стабилизаторы используются при работе на неизменную нагрузку.

Их достоинство – простота.

Недостаток – зависимость параметров от температуры окружающей среды.

Параметрические стабилизаторы напряжения обеспечивают значительно меньшийкоэффициент стабилизации, чем компенсационные.

Компенсационные стабилизаторы напряжения. С параллельным и последовательным регулирующим элементом. Структурная схема. Назначение и работа элементов стабилизаторов. Пример исполнения.

Компенсационный стабилизатор напряжения – представляет собой автономную систему регулирования, входным сигналом которого является стабилизирование напряжения напряжением обратной связи. В результате анализа этих сигналов формируется регулирующее воздействие таким образом чтобы разность между этими сигналами стала нулевой. 

СС – схема сравнения.

РЭ – регулирующий элемент.

Uоп – опорное напряжение.

В качестве Uоп часто используют параметрический стабилизатор.

 При увеличении нагрузки (тока нагрузки) в начальный момент напряжение на нагрузке уменьшается. Это уменьшение через делитель R1, R2 пройдёт на инвертирующий вход ОУ. Поскольку на неинвертирующем входе напряжение осталось неизменным, выходное напряжение ОУ увеличится, транзистор приоткроется таким образом, чтобы восстановить равновесие на входах ОУ.