Однокаскадный стабилизатор напряжения

Состав

Схема однокаскадного стабилизатора напряжения приведена на рис. 43. Он состоит из стабилитрона D1 и ограничивающего резистора R1. Для стабилизации напряжения используется обратная ветвь ВАХ стабилитрона. Резистор R1 нужен для ограничения величины тока, протекающего через стабилитрон и исключения теплового пробоя p-n перехода.

Для исследования стабилизатора напряжения используется источник постоянного напряжения V1. Резистор R2 выступает в качестве нагрузки. Его номинал можно изменять.

Рис. 43. Однокаскадный стабилизатор напряжения

Пример работы схемы однокаскадного стабилизатора напряжения приведен на рис. 44.

а) б)

Рис. 44 Напряжения на входе (а) и выходе (б) однокаскадного стабилизатора напряжения (при подключенном источнике переменного напряжения)

Коэффициент стабилизации

Коэффициент стабилизации определяется по приближенной форму­ле:

, (5)

где:

· – изменение напряжения на стабилитроне (оно зависит от сопротивления ограничивающего резистора и внутреннего сопротивления стабилитрона);

· - сопротивление ограничивающего резистора;

· – изменение питающего напряжения;

· - внутреннее динамическое сопротивление стабилитрона (на рабочем участке):

(6)

где и - напряжение и ток через стабилитрон на рабочем участке.

Достоинства и недостатки

Недостатком полупроводниковых стабилитронов является зависимость их параметров от температуры. Изменение температуры приводит к сдвигу ВАХ и изменению величины падения напряжения на стабилитроне.

Температурный коэффициент напряжения

Падение напряжения на стабилитроне оценивается величиной температурного коэффициента напряжения (ТКН) стабилитрона. Он определяет от­клонение выходного напряжения стабилизатора напряжения при изменении температуры. Установлено, что наибольшая температурная зависимость наблюдается для приборов с напряже­нием стабилизации > 5,5 В.

Однокаскадный стабилизатор напряжения c термокомпенсацией

Температурная компенсация в этом случае может быть достигнута включением последовательно со стабилитроном диодов в прямом направлении (D2 и D3 на рис. 45). Однако при этом возрастает внутреннее со­противление стабилизатора напряжения за счет дифференциального сопротивления термокомпенсирующих диодов. Кроме того, термокомпенсирован-ный стабилизатор напряжения имеет пониженный коэффициент стабилизации. Для схемы стабилизации, изображенной на рис.45, он будет равен:

(7)

где - суммарное динамическое сопротивление термокомпенсирующих диодов D2, D3.