Параметрични стабилизатори на напрежение

Параметрични регулатор на напрежение - устройство, в което стабилизиране на изходното напрежение се постига чрез силна нелинейност на характеристиките на ток-напрежение на електронните компоненти, използвани за конструиране на стабилизатора (т.е., поради присъщите свойства на електронни компоненти, без изграждане на специална система за контрол на напрежение).

За конструиране на параметри напрежение обикновено се използват ценерови stabistorov и транзистори.

Поради ниската ефективност на такива стабилизатори се използват главно в слаботокови вериги (с много до няколко десетки милиампера). Най-често те се използват като източници позоваване напрежение (например, в Схеми компенсация напрежение стабилизатори).

Параметрични регулатори са един етап, многостъпални и мостове.

Разглеждане на простата параметри напрежение стабилизатор ценерови диода конструирана на базата (схемата по-долу):

Ist - ток през диод ценерови
Ir - натоварване ток
Vout = Ust - изход стабилизирано напрежение
Уин - нестабилизиран на входното напрежение
R0 - баласт (ограничително, охлаждане) резистор

Експлоатация на стабилизатора се основава на свойството на диод ценерови, че работната площ на волт-амперна характеристика (от Ist минути преди Ist макс) напрежение ценерови практически непроменен (всъщност разбира се варира от Ust минути до Ust макс, но може да се предположи, че Ust мин Ust = макс = Ust).

В диаграмата, когато входното напрежение или натоварване ток - напрежение натоварване практически непроменен (остава същият, както в ценерови) вместо варира ток през диод ценерови (в случая на промените на входното напрежение и ток през баласт резистор твърде). Това означава, че над входното напрежение не помогна баласт резистор, степента на спадане на напрежението на този резистор е в зависимост от текущото през него, а токът през него също е засегната от ток през диод ценерови и по този начин се оказва, че промяната в ток през диод ценерови регулира пада на напрежение на баласт резистор.

Уравненията, описващи действието на схемата:

Ui = Ust + IR0. има предвид, че I = Ir + Ist получи

За нормална работа на стабилизатора (напрежението в товара винаги е била в диапазона от Ust Ust мин до макс) изисква ток през диод ценерови винаги е в обхвата на Ist Ist мин до макс. Минималният ток през диод ценерови ще тече с минимално входно напрежение и максимален ток на товара. Знаейки това, ние откриваме, съпротивлението на баластния резистор:

R0 = (Uin Ust мин-мин) / (Ir макс + Ist мин) (2)

Максималният ток през диод ценерови ще тече с минимален работен ток и максимално входно напрежение. Предвид това, и по-горе за минимален ток през диод ценерови, като се използва уравнение (1) може да намери площ на нормална работа на стабилизатора:

Пренареждане на този израз, получаваме:

Ако приемем, че минималния и максималния стабилизиране на напрежението (Уст Уст минималната и максималната стойност), се различават малко, а след това на първия мандат на правото може да се разглежда като равен на нула, то уравнението, описващо нормална работа района на стабилизатора. добиват следната форма:

От тази формула показва веднага един от недостатъците на такъв параметричен стабилизатор - ние не може значително да се промени товарния ток, тъй като тя стеснява диапазона верига вход напрежение, освен това, може да се види, че диапазонът на натоварване ток промяната може да бъде по-голяма от допустимата разлика от стабилизиране тока на ценерови диоди (тъй като в този случай от дясната страна на уравнението става отрицателен изобщо)

Ако товарния ток е постоянен или промени незначително. След това формулата за определяне на площта на нормална работа става доста елементарни:

На следващо място, нека да се изчисли ефективността на нашата параметричен стабилизатор. Тя ще се определя от съотношението на силите предава вход натоварване мощността на: ефективност = Уст * Ir / Уин * I. Ако смятате, че I = Ir + Ist, получаваме:

От последното уравнение се вижда, че по-голяма е разликата между входното и изходното напрежение, и колкото по-висок ток през ценерови диод - най-зле ефективност.

За да се разбере какво означава да си "по-лошо" и колко зле е така дори и с ефективността на стабилизатора в - нека използваме формулата по-горе, опитайте се да разбера какво ще се случи, ако понижаването naprugu кажем 6-10 волта до 5. Вземете най-честата ценерови диод, казват KS147A. Текущ стабилизиране тя може да варира 3-53-mA х. Това при такива параметри ценерови получи нормална работна зона широк 4 Volta - ние трябва да се вземе баласт резистор 80 Ohm (използва формулата 4, както товарния ток има постоянно, защото ако не е, тогава всичко ще бъде още по-лошо). Сега от формулата 2 може да се изчисли, ние можем в този случай да се разчита на какъв товар ток. Получават само 19.5 mA и ефективността в този случай, в зависимост от входното напрежение в обхвата от 14% до 61%.

Ако случаят е такъв, брои до максимален изходен ток, можем да разчитаме на условието, че изходния ток е постоянен, и може да варира от нула до IMAX, а след това реши съвместно от системата уравнения (2) и (3) получаваме R0 = 110 ома, IMAX = 13,5 тА. Както можете да видите, максималният изходен ток е включен почти 4 пъти по-малко от максималния ток на диод ценерови.

Освен това, на изходното напрежение, получен в този регулатор ще има значителен нестабилност в изходния ток (в работен обект KS147A напрежение VAC варира от 4.23 до 5,16V), който може да бъде неприемлива. Единственият начин да се справят с нестабилността в този случай - да се вземат по-тесен CVC работна част - такива, за които напрежението не варира от 4,23 до 5,16V и да каже от 4,5 до 4,9V, но в този случай, както и операционната ток ценерови няма да 3..53mA и да кажа 17..40mA. В съответствие с това и без тази малка площ на нормалната работа на стабилизатора ще бъде още по-малко.

По този начин, единственото предимство на този стабилизатор - е неговата простота, обаче, както вече казах, тези стабилизатори в момента е там, и дори да намерите активното използване на препратки напрежение при по-сложни схеми.

Най-простият схемата, което ни позволява да се получи много по-голям изходен ток (или значително по-широка зона на нормална работа, или и двете) - параметри стабилизатор на транзистора.