Параметрических стабилизаторов

не i/CT лишь незначительно изменяется при больших изменениях тока стабилизации /ст. Такую характеристику стабилитрона используют для получения стабильного напряжения, например в параметрических стабилизаторах напряжения.

В параметрических стабилизаторах тока нелинейный элемент включают последовательно с нагрузочным устройством ( 9.18,а). В качестве нелинейного элемента применяют прибор, вольт-амперная характеристика которого представлена на 9.18, б. Как видно, при изменении напряжения от ?/вх до U'BX напряжение на нелинейном элементе изменяется от и„ъ до значения U'H3, а нагрузочный ток /н, являющийся также током через нелинейный элемент, практически не изменяется.

В параметрических стабилизаторах тока в качестве нелинейного элемента используют биполярные и полевые транзисторы. На 9.19 изображена схема стабилизатора тока на полевом транзисторе. Значение стабилизируемого тока определяется резистором Ru. Коэффициент стабилизации тока в таком стабилизаторе составляет несколько десятков.

Параметрический стабилизатор. В параметрических стабилизаторах используются различные нелинейные элементы (стабилитроны, термисторы) , параметры которых изменяются с изменением напряжения (тока) таким образом, что напряжение (ток) на нагрузке остается почти неизменным по величине.

В стабилизаторах параметрического типа напряжение на выходе практически не изменяется при изменении входного напряжения или сопротивления нагрузки за счет перераспределения токов и напряжений между элементами схемы. В параметрических стабилизаторах обязательно используют нелинейные элементы. Обобщенная схема такого стабилизатора состоит из двух элементов — линейного R\ и нелинейного /?2 ( 10.8, а). На графиках 10.8, б, где приведены вольт-амперные характеристики отдельных элементов и схемы в целом, видно, что при изменении в сравнительно больших пределах входного напряжения напряжение на выходе, снимаемое с нелинейного элемента,

В параметрических стабилизаторах постоянного тока применяют в основном кремниевые стабилитроны.

В параметрических стабилизаторах напряжения используется полупроводниковый прибор с резко нелинейной зависимостью между током и напряжением — кремниевый стабилитрон. Стабилитрон включается таким образом, чтобы при колебаниях входного напряжения выходное напряжение практически не изменялось ( 172). Стабилитрон подключается параллельно нагрузочному резистору RH, на котором необходимо тгаддерживать постоянное напряжение. В неразветвленную цепь •схемы последовательно со стабилитроном включен балластный резистор Re, по которому проходит ток 1\ = /Ст + /н. Стабилитрон работает в области пробоя, и рабочая точка в режиме стабилизации перемещается в пределах всего рабочего участка характеристики от /CTmin до /сттах ( 173). Так как характеристика стабилитрона почти параллельна оси токов, то и на-.пряжение на нагрузке практически не изменяется.

Чаще других в параметрических стабилизаторах используют линейные элементы, вольт-амперные характеристики которых представлены на VIII. 1, а, б. Нелинейный элемент обладает статическим сопротивлением (для постоянного тока) — гст и дифференциальным (для переменного тока, точнее, для приростов тока) — гд. Чис-

В зависимости от рода напряжения стабилизаторы подразделяются на стабилизаторы переменного напряжения и стабилизаторы постоянного напряжения. По принципу стабилизации стабилизаторы подразделяются на параметрические стабилизаторы и компенсационные. В качестве параметрических стабилизаторов используют нелинейные элементы. Стабилизация напряжения в таких стабилизаторах осуществляется за счет нелинейности вольт-амперной характеристики нелинейного элемента. В параметрических стабилизаторах постоянного напряжения в качестве нелинейного элемента используют стабилитроны.

В параметрических стабилизаторах используются элементы с нелинейной вольт-амперной характеристикой, рассмотренные ранее (ионный и кремниевый стабилизаторы).

В параметрических стабилизаторах напряжение на выходе практически не изменяется при изменении входного напряжения или сопротивления нагрузки за счет перераспределения токов и напряжений между элементами схемы. В параметрических стабилизаторах обязательно используют нелинейные элементы. Обобщенная схема такого стабилизатора состоит из двух элементов — линейного RI и нелинейного R2 ( 5.14, а). Из графиков 5.14,6, где приведены вольт-амперные характеристики отдельных элементов и схемы в целом, видно, что при изменении в сравнительно больших пределах входного напряжения напряжение на выходе, снимаемое с нелинейного элемента, изменяется незначительно, так как большая часть приращения входного напряжения падает на линейном элементе, характеристика которого проходит более круто.

Основными достоинствами параметрических стабилизаторов напряжения являются простота конструкции и надежность работы.

Основные схемы параметрических стабилизаторов приведены в табл. 10.1.

В качестве нелинейных элементов в стабилизаторах напряжения применяют газоразрядные или полупроводниковые стабилитроны, в стабилизаторах тока — бареттеры, термисторы, лампы накаливания, а также транзисторы, работающие на фиксированной выходной характеристике, и др. Некоторые схемы параметрических стабилизаторов напряжения и тока приведены на 10.1, а-г.

Интегральная технология позволяет создавать различные стабилизирующие устройства — от простейших параметрических стабилизаторов, в качестве которых используется один из переходов интегрального транзистора, до схем стабилизаторов компенсационного и импульсного типов.

В основном для параметрических стабилизаторов переменного напряжения используют реактивные линейные и нелинейные элементы. Простейшие стабилизаторы выполняют в соответствии с обобщенной схемой, приведенной на 10.8, а. На 10.12 представлены возможные варианты таких электромагнитных стабилизаторов. Нелинейными элементами являются насыщенные дроссели LI, а в качестве линейных элементов используют либо ненасыщенный дроссель L2 ( 10.12, а),

Основные недостатки параметрических стабилизаторов напряжения, выполненных на стабилитронах, — ограниченная величина тока порядка 30 т- 40 ма и невозможность получения плавного диапазона

К недостаткам параметрических стабилизаторов относятся относительно низкий к.п.д., а также некоторые колебания напряжения стабилизации при изменениях Un и /н, обусловленные наличием динамического сопротивления стабилитрона (см. § 5.1). Кроме того, напряжение стабилизации несколько меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Это особенно заметно для мощных стабилитронов, поскольку при малых токах нагрузки (единицы

Наибольшая рассеиваемая мощность стабилитрона — предельно допустимая мощность, при которой обеспечивается заданная надежность. Полупроводниковые стабилитроны подразделяются на стабилитроны общего назначения малой мощности-(.Ртах =^0,3 Вт), которые применяются в основном в качестве опорных диодов в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения, и стабилитроны средней мощности (Ртах=0,Зч-5 Вт),, которые используются в схемах параметрических стабилизаторов напряжения.

VIII.1. Характеристики элементов параметрических стабилизаторов и их схемы:

Схемы параметрических стабилизаторов пригодны как для работы на постоянном, так и на переменном токе. В последнем случае наравне с активными можно применять и реактивные элементы.

В применяемых стабилизаторах интегральный коэффициент стабилизации обычно бывает не меньше 20 — 30 (для параметрических стабилизаторов на кремниевых стабилитронах в зависимости от тока /вых) и может доходить до 100 000 (в транзисторных компенсационных стабилизаторах).