Тема 3.4. Стабилизато ры напряжения и тока

       Стабилизатор напряжения – это устройство, автоматически поддерживающее постоянное напряжение на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в определенных пределах. Дестабилизирующими факторами являются входное напряжение и сопротивление нагрузки, которые изменяются в процессе работы устройства.

       Существует два метода стабилизации напряжения: параметрический и компенсационный. В параметрических стабилизаторах используются элементы с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

       Работа компенсационных стабилизаторов основана на сравнении входного напряжения с заданным стабильным. Схема стабилизатора напряжения показана на рис.2.4.5.

Стабильное (опорное) напряжение создается на кремниевом стабилитроне. Транзистор играет роль сравнивающего и регулирующего элемента. Между эмиттером и базой действует небольшое положительное напряжение

здесь U_ст – напряжение на стабилитроне, U_вых  - напряжение на выходе. Пусть напряжение на входе несколько возросло. Это увеличит напряжение на выходе. При этом напряжение U_эб уменьшится и уменьшится ток эмиттера, равный выходному току. Это приведет к уменьшению выходного напряжения практически до прежнего значения.

       Важным параметром, характеризующим работу стабилизатора, является коэффициент стабилизации, представляющий собой отношение относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного напряжения при неизменном сопротивлении нагрузки:

где U_вх  и U_вых – номинальные значения входного и выходного напряжений.

Стабилизаторы тока, в отличие от стабилизаторов напряжения, стабилизируют ток. При этом напряжение на нагрузке будет зависеть от ее сопротивления. Стабилизаторы тока требуются для питания электронных приборов, таких как светодиоды или газоразрядные лампы, они могут применяться в паяльных станциях или термостабилизаторах для задания рабочей температуры. Кроме того, стабилизаторы тока требуются для заряда аккумуляторов различного типа. Стабилизаторы тока широко применяются в составе интегральных микросхем для задания тока усилительных и преобразовательных каскадов. Там они обычно называются генераторами тока.

Особенностью стабилизаторов тока является их большое выходное сопротивление. Это позволяет исключить влияние входного напряжения и сопротивления нагрузки на величину выходного тока.

Схема стабилизатора тока на транзисторе

В этой схеме напряжение на базе транзистора задается стабилитроном VD1, резистор R2 служит датчиком тока. Именно его сопротивление определяет выходной ток стабилизатора. При возрастании тока падение напряжения на нем возрастает. Оно прикладывается к эмиттеру транзистора. В результате напряжение база-эмиттер, определяемое как разность постоянного напряжения на базе и напряжения на эмиттере уменьшается и ток возвращается к заданному значению.