Способы стабилизации постоянного напряжения

К постоянству параметров выходных электрических величин вторичных источников электропитания предъявляют жесткие требования (до 0,1% и менее от номинального значения), которым можно удовлетворить только с помощью стабилизаторов напряжения и тока. Наиболее часто стабилизуемой электрической величиной является напряжение, реже — ток. Стабилизатором напряжения называют устройство, поддерживающее с требуемой точностью значение выходного напряжения при изменении входных электрических величин, сопротивления нагрузки, температуры и других дестабилизирующих факторов.

Прежде чем приступить к изложению вопросов схемотехники стабилизаторов, рассмотрим основные способы (принципы) стабилизации постоянного напряжения: параметрический, компенсационный и импульсный.

Параметрический способ стабилизации. Этот способ получения постоянного значения выходного напряжения основан на особенности формы обратной ветви вольт-амперной характеристики (ВАХ) стабилитрона. Для его пояснения воспользуемся схемой в виде последовательного соединения гасящего (балластного) резистора R_r и стабилитрона VD (рис. 6.13, а), а также рис. 6.13, б, на котором изображены:

• • результирующая ВАХ стабилитрона и нагрузки, полученная суммированием характеристик (пунктир) для VD и R_u;
• • нагрузочные прямые для двух значений входного напряжения (?, Е₂), построенные по уравнению и = Е — RJ для схемы, изображенной на рис. 6.13, а. Точки пересечения нагрузочных прямых (1, 2) с результирующей ВАХ i = J (и) позволяют определить токи (г, г₂) и напряжения (и, и₂) стабилитрона.

Из рис. 6.13, б очевидно, что при изменении входного напряжения на величину АЕ = Е., — Е_{ выходное напряжение изменяется в пределах, А и = и₂— и_{, значительно меньших, чем входное. Кроме того, чем больше крутизна ВАХ, тем меньше и. В результате таких.

Для повышения k_CT необходимо увеличивать сопротивление R_t" на котором гасятся излишки напряжения и_А = Е — и.

Таким образом, при параметрической стабилизации используется участок ВАХ с высокой крутизной S = (г₂ — i_{)/Au, что соответствует малому динамическому сопротивлению R_Л = 1/5 стабилитрона.

Достоинство параметрического способа — простота схемы; недостаток — низкие КПД и нагрузочная способность (малые токи нагрузки), отсутствие возможности регулирования выходного напряжения, небольшой коэффициент стабилизации.