Параметрические стабилизаторы напряжения - Оcновы радиоэлектроники

Принцип действия параметрических стабилизаторов напряжения (ПСН) основан на применении прибора с нелинейной вольт-амперной характеристикой, когда имеется насыщение напряжения (стабилитроны, варисторы). Наиболее простая схема ПСН представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема простейшего параметрического стабилизатора напряжения

Данная схема представляет собой делитель напряжения, верхнее плечо которого составляет резистор RДб, а нижнее -- стабилитрон, сопротивление которого нелинейно. Последнее должно иметь такую вольт-амперную характеристику, чтобы в пределах некоторого участка падение напряжения слабо зависело от величины протекающего по нему тока (рис. 2). Параллельно нижнему плечу подключается сопротивление нагрузки RН.

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика кремниевого стабилитрона

Сопротивление RДб, на котором выделяется все изменение выходного напряжения, называется балластным или ограничительным. Прямая ветвь ВАХ является нерабочей, в то время как обратная ветвь используется как основной рабочий участок. По наклону ВАХ в этой области можно определить его дифференциальное (динамическое) сопротивление:

. (3)

Рассмотрим принцип стабилизации напряжения на примере рис. 1, для которого имеем по правилам Кирхгофа следующие соотношения:

, (4)

. (5)

Благодаря параллельному включению стабилитрона и сопротивления нагрузки выходное напряжение, общее для нагрузки и стабилитрона, является слабо изменяющейся функцией тока через стабилитрон, который вследствие наличия большого балластного сопротивления примерно пропорционален входному напряжению. Подставляя (4) в (5), получим

. (6)

Дифференцируя (6) по UВых И используя выражение (3) для дифференциального сопротивления, после несложных преобразований можно получить значение коэффициента стабилизации как функцию RДб, RН и статического сопротивления стабилитрона:

,

Отсюда получаем:

. (7)

Схема параметрического стабилизатора применятся на практике в простых устройствах источников питания из-за невысокого КПД и сравнительно большого выходного сопротивления:

. (8)

Похожие статьи




Параметрические стабилизаторы напряжения - Оcновы радиоэлектроники

Предыдущая | Следующая