Параметрический стабилизатор напряжения

Основная область применения стабилитронов – параметрические ста­билизаторы напряжения. Схема такого стабилизатора изображена на рис. 3.5.гра

На нагрузке Rн напряжение равно на­пряжению на стабилитроны. Так как в режиме пробоя напряжение на стабилитроне почти постоянно и равно напряжению стабилизации, то таким оно будет и на нагрузке. Вход­ное напряжение  U1 должно быть обязательно больше, чем Uст. Разность между U1 и  U2 =Uст гасится на балластном резисторе Rб

U1-U2=(Iст+Iн)Rб  или      U1=U2+(Iст+Iн)Rб                                                                       (3.1)

При изменении входного напряжения изменяются падение напряжения на балластном резисторе, ток через этот резистор и, следовательно, ток через стабилитрон. Напряжение на нагрузке остается практически не­измененным.

Пределы изменения входного напряжения, при которых возможна ста­билизация, определяются из (3.1):

 

U1min=U2+(Iстmin+Iн)Rб                                      (3.2)

U1max=U2+(Iстmax+Iн)Rб    .                                   (3.3)

 

Снизу этот предел ограничен неустойчивостью пробоя при малых то­ках, сверху – допустимой мощностью, рассеиваемой стабилитроном.

Основными параметрами стабилитрона являются коэффициент стаби­лизации и выходное сопротивление. Коэффициент стабилизации в общем случае определяется как

 

kст=(ΔU1/U1)/(ΔU2/U2).                                           (3.4)

 

Имея в виду, что в режиме пробоя стабилитрон имеет динамическое сопротивление Rд , из схемы (рис. 3.5) находим

 ΔU2=ΔU1((Rd||Rн)/(Rб+Rd||Rн))

                           .                                     (3.5)

 

Из (3.4) и (3.5) получаем

 

kст=(U2/U1) ((Rб+Rd||Rн)/(Rd||Rн))                     .                                   (3.6)

 

Поскольку в практических случаях Rd«Rн и Rd«Rб, то

kст≈(U2/U1) (Rб+Rd).                                            (3.7)

По поводу соотношения (3.7) следует заметить, что увеличение Rб не приводит к существенному увеличению kст, так как при заданном токе че­рез стабилитрон одновременно необходимо увеличить U1 в соответствии с соотношением (3.1).

Если стабилизатор не обеспечивает требуемого коэффициента стаби­лизации, то его можно увеличить цепочечным включением двух или более стабилизаторов.

Выходное сопротивление стабилизатора можно определить как выход­ное сопротивление любого четырехполюсника: найти сопротивление отно­сительно выходных зажимов при Rн→∞ и ΔU1=0 (при коротком замыка­нии на входе для малого сигнала).

Из рис. 3.5 видно, что

Rвых=Rd||RбRd.                                                  (3.8)

Недостатком параметрического стабилизатора является малый кпд из-за потерь мощности на балластном резисторе. Поэтому он применяется только в маломощных источниках стабильного напряжения.

Контрольные вопросы

1. Какую область полупроводникового диода называют базой?

2. Как и по каким причинам изменяется прямая ветвь ВАХ диода с увели­чением его температуры?

3. Как влияют процессы генерации и рекомбинации носителей заряда на ВАХ диода?

4. Что такое p-i-n-диод?

5. Как зависит пробивное напряжение диодов при лавинном пробое от концентрации примесей в базе и от её удельного сопротивления?

6. Объяснить различия в ВАХ германиевых и кремниевых диодов.

7. В чём проявляется инерционность процесса переключения в диодах и как она уменьшается в импульсных диодах?

8. Назвать основные параметры стабилитрона.

9. Как зависит напряжения пробоя от температуры?

10. Изобразить схему параметрического стабилизатора напряжения и объяснить его работу.

 

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/15631

Добавить комментарий