Параметрического стабилизатора напряжения

Ц е л ь р а б о т ы : экспериментальное исследование и анализ схемы па-

раметрического стабилизатора напряжения, выполненного на стабилитроне.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Общие сведения

Качество работы электронной схемы в значительной степени определя-

ется стабильностью источников питания. Напряжение питания должно ос-

таваться постоянным при колебаниях напряжения и частоты сети, измене-

ниях нагрузки, а также при колебаниях температуры, влажности и давления

окружающей среды и т. д. Для обеспечения постоянства напряжения на со-

противлении нагрузки применяют стабилизаторы напряжения. Для этого

между выпрямителем и сопротивлением нагрузки (при стабилизации посто-

янного напряжения) включают стабилизатор напряжения. При стабилиза-

ции переменного напряжения стабилизатор включают между источником

переменного тока и выпрямителем.

Существующие стабилизаторы могут быть разделены на два класса: па-

раметрические и компенсационные. В параметрических стабилизаторах

стабилизация напряжения основана на нелинейной зависимости между то-

ком и напряжением, благодаря чему напряжение остается постоянным при

изменении тока в некотором диапазоне его значений. Примером такого ста-

билизатора является устройство, выполненное на основе стабилитрона.

В компенсационных стабилизаторах автоматическая стабилизация на-

пряжения достигается с помощью устройства, контролирующего уровень

выходного напряжения. При изменении выходного напряжения вступает в

действие регулирующий элемент, восстанавливающий заданное значение

напряжения на выходе.

В зависимости от стабилизируемой электрической величины различают

стабилизаторы напряжения, тока или мощности.

Основными показателями работы стабилизаторов являются:

1 Коэффициент стабилизации – отношение относительного изменения

напряжения на входе к соответствующему относительному изменению на-

пряжения на выходе стабилизатора. Чем больше коэффициент стабилиза-

ции, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении входно-

го. У простейших стабилизаторов величина K_Uст составляет единицы, у бо-

лее сложных – сотни и тысячи.

K_Uст⁼

∆U U

вх вх

∆U U

вых вых

.

(1)

2 Выходное сопротивление стабилизатора, характеризующее изменение

выходного напряжения ∆Uвых при изменении тока нагрузки ∆Iвых^,

∆U

R

вых

= ∆I вых_.

(2)

вых

Выходное сопротивление стабилизатора является величиной, аналогич-

ной выходному сопротивлению выпрямителя с фильтром. Чем меньше вы-

ходное сопротивление, тем меньше изменяется выходное напряжение при

изменении тока нагрузки. У простейших стабилизаторов величина Rвых со-

ставляет единицы ом, а у более совершенных – сотые и тысячи доли ом.

Необходимо отметить, что стабилизатор напряжения обычно резко умень-

шает пульсации напряжения.

3 Коэффициент полезного действия (КПД) ηст – отношение мощности,

отдаваемой в нагрузку Pн^,к мощности, потребляемой от входного источни-

ка напряжения Pвх^,

P η.н

(3)

ст_Pвх

4 Дрейф (допустимая нестабильность) выходного постоянного напряжения.