Сопротивление стабилизатора

Задача 1.14. Кремниевый стабилитрон имеет напряжение стабилизации t/CT = 9,l В, средний ток стабилизации /ст.ср = ЗОмА ( 1.8). Каким должно быть дифференциальное сопротивление стабилитрона, чтобы при изменении напряжения на 1% ток через стабилитрон изменился в 1,5 раза?

Наиболее широкое применение стабилитроны получили в •качестве стабилизаторов напряжения. На 5.23 изображена простейшая схема использования стабилитрона для стабилизации постоянного напряжения и для защиты-различных приборов и узлов, схем от перенапряжений. При увеличении входного напряжения f/BX резко уменьшается сопротивление стабилитрона, вследствие чего избыточное напряжение падает на сопротивлении R, а напряжение на нагрузке RH практически остается постоянным и равным напряжению стабилизации стабилитрона UCT.

" 'дЧх ' где г — дифференциальное сопротивление стабилитрона.

где У?Доб — добавочное сопротивление; Л?Ст — динамическое сопротивление стабилитрона.

/?св — световое сопротивление фоторезистора К„— сопротивление стабилитрона динамическое /?т— сопротивление терморезистора

(динамическое) сопротивление стабилитрона при /сто, характеризующее наклон его вольт-амперной характеристики.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона зависит от проходящего через него тока и температуры ( 5.2). Поэтому выражение (5.1) является приближенным. Большую точность можно получить, учитывая приведенное в [9] среднее значение Кя для тока 0,5(/СТ + /СТО).

11.21. Для стабилитрона, описанного в предыдущей задаче, определить сопротивление стабилитрона постоянному току при протекающих через него токах 10, 20, 30 мА, а также дифференциальное сопротивление при токе /ст=: =20 мА.

Так как дифференциальное сопротивление стабилитрона Ст мало (несколько ом), то падение переменного напряжения на нем невелико и можно считать, что база транзистора Тв и точка b ( VI. 7, в) эквипотенциальны. Отсюда следует, что между точками а и b в схемах, приведенных на VI.7, а и Ь, будет одинаковое сопротивление Явх.в-Схему фильтра можно упростить, применив в ней полевой транзистор ( VI.7, г).

Из выражения (VIII. 51) ясно, что для получения лучшего стабилизирующего действия нужно иметь возможно меньшее дифференциальное сопротивление стабилитрона, возможно большие значения балластного и нагрузочного сопротивлений и работать в точке более близкой к минимальному току через стабилитрон (что дает большее Гст.ном). Это можно пояснить тем, что стабилизатор для приростов напряжения является делителем, состоящим из сопротивлений R6 и гд. Чем меньше гд и больше R6, при неизменном Я,ном (что равносильно (/вх.Ном = = const, так как (/вых.„ом = const), тем лучше стабилизирует схема. Большие значения 7?н.ном и гст,ном приводят к меньшим величинам токов /„ и /вх, а следовательно, при ?/вх.НОм = const к большему R6, что улучшает стабилизацию.

Так как статическое сопротивление стабилитрона гст намного больше его дифференциального сопротивления гд, то схема со стабилитроном ( VII 1.6, а) эквивалентна активно-емкостному фильтру, состояще-

К недостаткам следует отнести небольшой коэффициент полезного действия, не превышающий 0,3, большое внутреннее сопротивление стабилизатора (5—20 Ом), а также узкий и нерегулируемый диапазон стабилизируемого напряжения.

При оценке свойств стабилизатора, помимо коэффициента стабили^ зации, большое значение имеют еще малое выходное сопротивление стабилизатора и коэффициент сглаживания пульсаций, обеспечиваемый им.

Выходное сопротивление стабилизатора ZBbl> так же, как и сглаживающего фильтра, — это комплексная и частотнозависимая величина (подробно об этом см. § VI. 1), которая определяется (VI.9) при.?/вх = = const. Выходное сопротивление для постоянной составляющей тока определяется по (VI. 10), которая для стабилизатора может быть запи-

Выходное сопротивление стабилизатора может быть очень малым, и в транзисторных стабилизаторах доходить до тысячных долей ома. Малое выходное сопротивление стабилизатора предотвращает самовозбуждение питаемой спецаппаратуры и улучшает ее частотную характеристику. Часто стабилизатор применяют не столько для стабилизации напряжения, сколько для получения источника с низким

Выходное сопротивление стабилизатора гвых.с (VIII. 15) состоит, с учетом малости внутреннего сопротивления источника, из двух параллельно включенных сопротивлений /?б и гд (pHC.VIII.6, а), из

?/Bblx = UCT — L/да » const. Полной компенсации подъема вольт-амперной характеристики стабилитрона получить нельзя, так как /?д Ф const. Лучшие результаты достигаются при использовании тер-мокомпенсированных стабилитронов, у которых на величину гд мало влияет тепловая составляющая, по разному проявляющая себя при быстрых и медленных изменениях UBX. В мостовой схеме возрастает выходное сопротивление стабилизатора на величину R2; уменьшать R2 нецелесообразно, так как это вызывает падение к. п. д. стабилизатора.

Из выражений (VIII.88) и (VIII.87) согласно зависимости (VIII, 15) получаем, что выходное сопротивление стабилизатора

уменьшится и выходное сопротивление стабилизатора переменному току, которое обозначим (в отличие от гвых.с — для практически постоянного тока) через

Положив в (VIII. 102) Ет = const (т. е. б?вх = 0), получим, согласно (VIII. 15), с учетом знака минус, как это записано в исходной формуле (VI. 10), выходное сопротивление стабилизатора

выходное сопротивление стабилизатора с шунтом;

Основными параметрами стабилизатора являются: коэффи* циент стабилизации /гст = Д?/вх/Д(УвыхХС'вых/^вх, коэффициент сглаживания пульсаций SCT, внутреннее сопротивление стабилизатора л:т.