что такое ток стабилизации

Как работает стабилитрон

Немного теории

Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильное государство. Последнее не про Россию, конечно :-). Если глянуть в толковый словарик, то можно толково разобрать, что же такое «стабильность». На первых строчках Яндекс мне сразу выдал обозначение этого слова: стабильный — это значит постоянный, устойчивый, не изменяющийся.

Но чаще всего этот термин используется именно в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения какого-либо параметра. Это может быть сила тока, напряжение, частота сигнала и другие его характеристики. Отклонение сигнала от какого-либо заданного параметра может привести к неправильной работе радиоэлектронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому, в электронике очень важно, чтобы все стабильно работало и не давало сбоев.

В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение. От значения напряжения зависит работа радиоэлектронной аппаратуры. Если оно изменится в меньшую, или даже еще хуже, в большую сторону, то аппаратура в первом случае может неправильно работать, а во втором случае и вовсе колыхнуть ярким пламенем.

Для того, чтобы не допустить взлетов и падения напряжения, были изобретены различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из словосочетания, они используются чтобы стабилизировать «играющее» напряжение.

Стабилитрон или диод Зенера

Самым простым стабилизатором напряжения в электронике является радиоэлемент стабилитрон. Иногда его еще называют диодом Зенера. На схемах стабилитроны обозначаются примерно так:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Вывод с «кепочкой» называется также как и у диода — катод, а другой вывод — анод.

Стабилитроны выглядят также, как и диоды. На фото ниже, слева популярный вид современного стабилитрона, а справа один из образцов Советского Союза

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Если присмотреться поближе к советскому стабилитрону, то можно увидеть это схематическое обозначение на нем самом, указывающее, где у него находится катод, а где анод.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Напряжение стабилизации

Самый главный параметр стабилитрона — это конечно же, напряжение стабилизации. Что это за параметр?

Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой…

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Сколько бы воды мы не лили в стакан, ее излишки будут выливаться из стакана. Думаю, это понятно и дошкольнику.

Теперь по аналогии с электроникой. Стакан — это стабилитрон. Уровень воды в полном до краев стакане — это и есть напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте рядом со стаканом большой кувшин с водой. Водой из кувшина мы как раз и будем заливать наш стакан водой, но кувшин при этом трогать не смеем. Вариант только один — лить воду из кувшина, пробив отверстие в самом кувшине. Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы бы не смогли лить воду в стакан. Если объяснить языком электроники — кувшин обладает «напряжением» больше, чем «напряжение» стакана.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Так вот, дорогие читатели, в стакане заложен весь принцип работы стабилитрона. Какую бы струю мы на него не лили (ну конечно в пределах разумного, а то стакан унесет и разорвет), стакан всегда будет полным. Но лить надо обязательно сверху. Это значит, напряжение, которое мы подаем на стабилитрон, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

Маркировка стабилитронов

Для того, чтобы узнать напряжение стабилизации советского стабилитрона, нам понадобится справочник. Например, на фото ниже советский стабилитрон Д814В:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Ищем на него параметры в онлайн справочниках в интернете. Как вы видите, его напряжение стабилизации при комнатной температуре примерно 10 Вольт.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Зарубежные стабилитроны маркируются проще. Если приглядеться, то можно увидеть незамысловатую надпись:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

5V1 — это означает напряжение стабилизации данного стабилитрона составляет 5,1 Вольта. Намного проще, не так ли?

Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Как проверить стабилитрон

Как же проверить стабилитрон? Да также как и диод! А как проверить диод, можно посмотреть в этой статье. Давайте же проверим наш стабилитрон. Ставим мультиметр на прозвонку и цепляемся красным щупом к аноду, а черным к катоду. Мультиметр должен показать падение напряжения прямого PN-перехода.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Ну что же, настало время опытов. В схемах стабилитрон включается последовательно с резистором:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

где Uвх — входное напряжение, Uвых.ст. — выходное стабилизированное напряжение

Если внимательно глянуть на схему, мы получили ни что иное, как Делитель напряжения. Здесь все элементарно и просто:

Или словами: входное напряжение равняется сумме напряжений на стабилитроне и на резисторе.

Эта схема называется параметрический стабилизатор на одном стабилитроне. Расчет этого стабилизатора выходит за рамки данной статьи, но кому интересно, в гугл 😉

Итак, собираем схемку. Мы взяли резистор номиналом в 1,5 Килоом и стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 Вольта. Слева цепляем блок питания, а справа замеряем мультиметром полученное напряжение:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Теперь внимательно следим за показаниями мультиметра и блока питания:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Так, пока все понятно, еще добавляем напряжение… Опа на! Входное напряжение у нас 5,5 Вольт, а выходное 5,13 Вольт! Так как напряжение стабилизации стабилитрона 5,1 Вольт, то как мы видим, он прекрасно стабилизирует.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Давайте еще добавим вольты. Входное напряжение 9 Вольт, а на стабилитроне 5,17 Вольт! Изумительно!

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Еще добавляем… Входное напряжение 20 Вольт, а на выходе как ни в чем не бывало 5,2 Вольта! 0,1 Вольт — это ну очень маленькая погрешность, ей можно даже в некоторых случаях пренебречь.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Думаю, не помешало бы рассмотреть Вольт амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона. Выглядит она примерно как-то так:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Iпр — прямой ток, А

Uпр — прямое напряжение, В

Эти два параметра в стабилитроне не используются

Uобр — обратное напряжение, В

Uст — номинальное напряжение стабилизации, В

Iст — номинальный ток стабилизации, А

Номинальный — это значит нормальный параметр, при котором возможна долгосрочная работа радиоэлемента.

Imax — максимальный ток стабилитрона, А

Imin — минимальный ток стабилитрона, А

Iст, Imax, Iminэто сила тока, которая течет через стабилитрон при его работе.

Так как стабилитрон работает именно в обратной полярности, в отличие от диода (стабилитрон подключают катодом к плюсу, а диод катодом к минусу), то и рабочая область будет именно та, что отмечена красным прямоугольником.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Заключение

Раньше, во времена дефицитных деталей и начала расцвета электроники, стабилитрон часто использовался, как ни странно, для стабилизации выходного напряжения блока питания. В старых советских книгах по электронике можно увидеть вот такой участок цепи различных источников питания:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Слева, в красной рамке, я пометил знакомый вам участок цепи блока питания. Здесь мы получаем постоянное напряжение из переменного. Справа же, в зеленой рамке, схема стабилизации ;-).

В настоящее время трехвыводные (интегральные) стабилизаторы напряжения вытесняют стабилизаторы на стабилитронах, так как они в разы лучше стабилизируют напряжение и обладают хорошей мощностью рассеивания. что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Можете посмотреть видео на тему «КАК РАБОТАЕТ СТАБИЛИТРОН (ДИОД ЗЕНЕРА)», рекомендую.

Источник

Стабилизаторы тока. Виды и устройство. Работа и применение

Стабилизаторы тока предназначены для стабилизации тока на нагрузке. Напряжение на нагрузке зависит от его сопротивления. Стабилизаторы необходимы для функционирования различных электронных приборов, например газоразрядные лампы.

Для качественного заряда аккумуляторов также необходимы стабилизаторы тока. Они используются в микросхемах для настройки тока каскадов преобразования и усиления. В микросхемах они играют роль генератора тока. В электрических цепях всегда есть разного рода помехи. Они отрицательно влияют на действие приборов и электрических устройств. С такой проблемой легко справляются стабилизаторы.

Виды стабилизаторов тока

Отличительной чертой стабилизаторов тока является их значительное выходное сопротивление. Это дает возможность исключить влияние напряжения на входе, и сопротивления нагрузки, на значение тока на выходе устройства. Стабилизаторы тока поддерживают выходной ток в определенных пределах, меняя при этом напряжение таким образом, что ток, протекающий по нагрузке, остается постоянным.

Стабилизаторы тока на резисторе

В элементарном случае генератором тока может быть схема, состоящая из блока питания и сопротивления. Подобная схема часто используется для подключения светодиода, выполняющего функцию индикатора.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Из недостатков такой схемы можно отметить необходимость использования высоковольтного источника. Только при таком условии можно использовать резистор, имеющий высокое сопротивление, и получить хорошую стабильность тока. На сопротивлении рассеивается мощность P = I 2 х R.

Стабилизаторы на транзисторах

Значительно лучше функционируют стабилизаторы тока, собранные на транзисторах.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Можно выполнить настройку падения напряжения таким образом, что оно будет очень маленьким. Это дает возможность снижения потерь при хорошей стабильности тока на выходе. На выходе транзистора сопротивление очень большое. Такая схема применяется для подключения светодиодов или зарядки аккумуляторных батарей малой мощности.

Напряжение на транзисторе определяется стабилитроном VD1. R2 играет роль датчика тока и обуславливает ток на выходе стабилизатора. При увеличении тока падение напряжения на этом резисторе становится больше. Напряжение поступает на эмиттер транзистора. В итоге напряжение на переходе база-эмиттер, которое равно разности напряжения базы и эмиттерного напряжения, снижается, и ток возвращается к заданной величине.

Схема токового зеркала

Аналогично функционируют генераторы тока. Популярной схемой таких генераторов является «токовое зеркало», в которой вместо стабилитрона применяется биполярный транзистор, а точнее, эмиттерный переход. Вместо сопротивления R2 применяется сопротивление эмиттера.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Стабилизаторы тока на полевике

Схема с применением полевых транзисторов более простая.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Нагрузочный ток проходит через R1. Ток в цепи: «+» источника напряжения, сток-затвор VТ1, нагрузочное сопротивление, отрицательный полюс источника – очень незначительный, так как сток-затвор имеет смещение в обратную сторону.

Напряжение на R1 положительное: слева «-», справа напряжение равно напряжению правого плеча сопротивления. Поэтому напряжение затвора относительно истока минусовое. При снижении нагрузочного сопротивления, ток повышается. Поэтому напряжение затвора по сравнению с истоком имеет еще большую разницу. Вследствие этого транзистор закрывается сильнее.

При большем закрытии транзистора нагрузочный ток снизится, и возвратится к начальной величине.

Устройства на микросхеме

В прошлых схемах имеются элементы сравнения и регулировки. Аналогичная структура схемы применяется при проектировании устройств, выравнивающих напряжение. Отличие устройств, стабилизирующих ток и напряжение, заключается в том, что в цепь обратной связи сигнал приходит от датчика тока, который подключен к цепи нагрузочного тока. Поэтому для создания стабилизаторов тока используют популярные микросхемы 142 ЕН 5 или LМ 317.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Здесь роль датчика тока играет сопротивление R1, на котором стабилизатор поддерживает постоянное напряжение и нагрузочный ток. Величина сопротивления датчика значительно ниже, чем нагрузочное сопротивление. Снижение напряжения на датчике влияет на напряжение выхода стабилизатора. Подобная схема хорошо сочетается с зарядными устройствами, светодиодами.

Импульсный стабилизатор

Высокий КПД имеют импульсные стабилизаторы, выполненные на основе ключей. Они способны при незначительном напряжении входа создавать высокое напряжение на потребителе. Такая схема собрана на микросхеме МАХ 771.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Сопротивления R1 и R2 играют роль делителей напряжения на выходе микросхемы. Если напряжение на выходе микросхемы становится выше опорного значения, то микросхема снижает выходное напряжение, и наоборот.

Если схему изменить таким образом, чтобы микросхема реагировала и регулировала ток на выходе, то получится стабилизированный источник тока.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

При падении напряжения на R3 ниже 1,5 В, схема работает в качестве стабилизатора напряжения. Как только нагрузочный ток повышается до определенного уровня, то на резисторе R3 падение напряжения становится больше, и схема действует как стабилизатор тока.

Сопротивление R8 подключается по схеме тогда, когда напряжение становится выше 16,5 В. Сопротивление R3 задает ток. Отрицательным моментом этой схемы можно отметить значительное падение напряжения на токоизмерительном сопротивлении R3. Эту проблему можно решить путем подключения операционного усилителя для усиления сигнала с сопротивления R3.

Устройство и принцип действия

На нестабильность нагрузочного тока влияет значение сопротивления и напряжения на входе. Пример: в котором сопротивление нагрузки постоянно, а напряжение на входе повышается. Ток нагрузки при этом также возрастает.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

В результате этого повысится ток и напряжение на сопротивлениях R1 и R2. Напряжение стабилитрона станет равным сумме напряжений сопротивлений R1, R2 и на переходе VT1 база-эмиттер: Uvd1=UR1+UR2+UVT1(б/э)

Напряжение на VD1 не меняется при меняющемся входном напряжении. Вследствие этого ток на переходе база-эмиттер снизится, и повысится сопротивление между клеммами эмиттер-коллектор. Сила тока на переходе коллектор-эмиттере и нагрузочное сопротивление станет снижаться, то есть переходить к первоначальной величине. Так выполняется выравнивание тока и поддержание его на одном уровне.

Стабилизатор для светодиодов
Изготовить такое устройство самостоятельно можно с применением микросхемы LМ 317. Для этого останется только подобрать резистор. Питание для стабилизатора целесообразно применять следующее:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Достоинством такого устройства является низкая стоимость, простота конструкции, повышенная надежность. Сложную схему нет смысла собирать самостоятельно, проще ее приобрести.

Источник

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Стабилитрон. Параметрические стабилизаторы напряжения

Доброго времени суток. Сегодня мой пост о стабилизаторах напряжения. Что же это такое? Прежде всего, любой радиоэлектронной схеме для работы необходим источник питания. Источники питания бывают разные: стабилизированные и нестабилизированные, постоянного тока и переменного тока, импульсные и линейные, резонансные и квазирезонансные. Такое большое разнообразие обусловлено различными схемами, от которых будут работать электронные схемы. Ниже приведена таблица сравнения схем источников питания.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

ПоказательЛинейный источник питанияИмпульсный источник питания
СтоимостьНизкаяВысока
МассаБольшаяНебольшая
ВЧ-шумОтсутствуетВысокий
КПД35 — 50 %70 — 90 %
Несколько выходовНетЕсть

Для питания электронных схем, которые не требуют высокой стабильности питающего напряжения постоянного тока или большой выходной мощности, целесообразно применять простые, надёжные и дешевые линейные источники напряжения. Основой любого линейного источника напряжения является параметрический стабилизатор напряжения. Основой таких устройств является элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, у которого напряжение на электродах мало зависит от протекающего через элемент тока. Одним из таких элементов является стабилитрон.

Стабилитрон представляет собой особую группу диодов, режим работы которых характеризуется обратной ветвью вольт-амперной характеристики в области пробоя. Рассмотрим поподробнее вольт-амперную характеристику диода.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Вольт-амперная характеристика диода

Принцип работы стабилитрона

Когда диод включён в прямом направлении (анод – «+», катод – «–»), то он свободно начинает пропускать ток при напряжении Uпор, а при включении в обратном направлении (анод – «–», катод – «+») через диод может проходить лишь ток Iобр, который имеет значение нескольких мкА. Если увеличивать обратное напряжение Uобр на диоде до определённого значения Uобр.max произойдёт электрический пробой диода и если ток достаточно вели, то происходит тепловой пробой и диод выходит из строя. Диод можно заставить работать в области электрического пробоя, если ограничить ток, который проходит через диод (напряжение пробоя для разных диодов составляет 50 – 200 В).

Стабилитрон же разработан таким образом, что его вольт-амперная характеристика в области пробоя обладает высокой линейностью, а напряжение пробоя достаточно постоянно. Таким образом можно сказать, что стабилизация напряжения стабилитроном осуществляется при его работе на обратной ветви вольт-амперной характеристики, в области же прямой ветви стабилитрон ведёт себя аналогично обыкновенному диоду. Стабилитрон обозначается следующим образом

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Обозначение стабилитрона

Основные параметры стабилитрона

Рассмотрим основные параметры стабилитрона по его вольт-амперной характеристике.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Напряжение стабилизации Uст определяется напряжением на стабилитроне при протекании тока стабилизации Iст. В настоящее время выпускаютя стабилитроны с напряжением стабилизации от 0,7 до 200 В.

Максимально допустимый постоянный ток стабилизации Iст.max ограничен значением максимально допустимой рассеиваемой мощности Pmax, зависящей в свою очередь от температуры окружающей среды.

Минимальный ток стабилизации Iст.min определяется минимальным значением тока через стабилитрон, при котором ещё полностью сохраняется работоспособность прибора. Между значениями Iст.max и Iст.min вольт-амперная характеристика стабилитрона наиболее линейна и напряжение стабилизации изменяется незначительно.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона rСТ – величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации на приборе ΔUCT к вызвавшему его малому приращению тока стабилизации ΔiCT.

Стабилитрон, включённый в прямом направлении, как обычный диод, характеризуется значениями постоянного прямого напряжения Uпр и максимально допустимого постоянного прямого тока Iпр.max.

Параметрический стабилизатор

Основная схема включения стабилитрона, которая является схемой параметрического стабилизатора, а также источником опорного напряжения в стабилизаторах других типов приведена ниже.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Схема включения стабилитрона

Данная схема представляет собой делитель напряжения, состоящий из балластного резистора R1 и стабилитрона VD, параллельно которому включено сопротивление нагрузки RН. Такой стабилизатор напряжения обеспечивает стабилизацию выходного напряжения при изменении напряжения питания UП и тока нагрузки IН.

Рассмотрим принцип работы данной схемы. Увеличении напряжения на входе стабилизатора приводит к увеличению тока который проходит через резистор R1 и стабилитрон VD. За счёт своей вольт-амперной характеристики напряжение на стабилитроне VD практически не изменится, а соответственно напряжение на сопротивлении нагрузки Rн тоже. Таким образом практически всё изменение напряжение будет приложено к резистору R1. Таким образом достаточно легко подсчитать необходимые параметры схемы.

Расчёт параметрического стабилизатора.

Исходными данными для расчёта для расчёта простайшего параметрического стабилизатора напряжения являются:

входное напряжение U0;

выходное напряжение U1 = Ust – напряжение стабилизации;

Для примера возьмём следующие данные: U0 = 12 В, U1 = 5 В, IH = 10 мА = 0,01 А.

1. По напряжению стабилизации выбираем стабилитрон типа BZX85C5V1RL (Ust = 5,1 В, дифференциальное сопротивление rst = 10 Ом).

2. Определяем необходимое балластное сопротивление R1:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

3. Определяем коэффициент стабилизации:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

4. Определяем коэффициент полезного действия

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Увеличение мощности параметрического стабилизатора

Максимальная выходная мощность простейшего параметрического стабилизатора напряжения зависит от значений Iст.max и Pmax стабилитрона. Мощность параметрического стабилизатора может быть увеличена, если в качестве регулирующего компонента использовать транзистор, который будет выступать в качестве усилителя постоянного тока.

Параллельный стабилизатор

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Схема ПСН с параллельным включением транзистора

Схема представляет собой эмиттерный повторитель, параллельно транзистору VT включено сопротивление нагрузки RH. Балластный резистор R1 может быть включён как в коллекторную, так ив эмиттерную цепи транзистора. Напряжение на нагрузке равно

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Схема работает следующим образом. При увеличении тока через резистор RH, а соответственно и напряжения (U1 = UCT) на выходе стабилизатора, происходит увеличение напряжения база-эмиттер (UEB) и коллекторного тока IK, так как транзистор работает в области усиления. Возрастание коллекторного тока приводит к увеличению падения напряжения на балластном резисторе R1, что компенсирует рост напряжения на выходе стабилизатора (U1 = UCT). Поскольку ток IСТ стабилитрона является одновременно базовым током транзистора, очевидно, что ток нагрузки в этой схеме может быть в h21e раз больше, чем в простейшей схеме параметрического стабилизатора. Резистор R2 увеличивает ток через стабилитрон, обеспечивая его устойчивую работу при максимальном значении коэффициента h21e, минимальном напряжении питания U0 и максимальном токе нагрузки IН.

Коэффициент стабилизации будет равен

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

где RVT – входное сопротивление эмиттерного повторителя

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

где Re и Rb – сопротивления эмиттера и базы транзистора.

Сопротивление Re существенно зависит от эмиттерного тока. С уменьшением тока эмиттера сопротивление Re быстро возрастает и это приводит к увеличению RVT, что ухудшает стабилизирующие свойства. Уменьшить значение Re можно за счёт применения мощных транзисторов или составных транзисторов.

Последовательный стабилизаттор

Параметрический стабилизатор напряжения, схема которого представлена ниже, представляет собой эмиттерный повторитель на транзисторе VT с последовательно включённым сопротивлением нагрузки RH. Источником опорного напряжения в данной схеме является стабилитрон VD.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Схема ПСН с последовательным включением транзистора

Выходное напряжение стабилизатора:

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

Схема работает следующим образом. При увеличении тока через резистор RH, а соответственно и напряжения (U1 = UST) на выходе стабилизатора происходит уменьшение отпирающего напряжения UEB транзистора и его базовый ток уменьшается. Это приводит к росту напряжения на переходе коллектор – эмиттер, в результате чего выходное напряжение практически не изменяется. Оптимальное значение тока опорного стабилитрона VD определяется сопротивлением резистора R2, включённого в цепь источника питания U0. При постоянном значении входного напряжения U0 базовый ток транзистора IB и ток стабилизации связаны между собой соотношением IB + IST = const.

Коэффициент стабилизации схемы

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации

где Rk – сопротивление коллектора биполярного транзистора.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора напряжения может быть существенно увеличен при введении в его схему отдельного вспомогательного источника с U’0 > U1 и применении составного транзистора.

что такое ток стабилизации. Смотреть фото что такое ток стабилизации. Смотреть картинку что такое ток стабилизации. Картинка про что такое ток стабилизации. Фото что такое ток стабилизации
Схема ПСН с составным транзистором и питанием стабилитрона от отдельного источника напряжения

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *