Параметрический стабилизатор напряжения

Принцип действия параметрического стабилизатора основывается на свойстве стабилитрона применении проходящего через него тока сохранять прежнее приложенное напряжение. А именно, при увеличении напряжения на входе стабилизатора ток через стабилитрон VD резко увеличивается, соответственно увеличивается падение напряжения на балластном резисторе Rб. Короче говоря, почти все изменения входного напряжения падают на балластном резисторе

 С помощью такого стабилизатора, в котором применяется полупроводниковый стабилитрон Д, можно получать стабилизированное напряжение от нескольких вольт до нескольких сотен вольт, при токах от единиц миллиампер до единиц ампер.

Принцип действия параметрического стабилизатора напряжения легко объяснить по ВАХ стабилитрона и «опрокинутой» ВАХ Rб:

При увеличении напряжения Uвх1 (положение 1) на ΔUвх1, например из-за повышения напряжения сети, вольт-амперная характеристика резистора R6 переместится параллельно самой себе и займет положение 2. Из рисунка видно, что напряжение (U_ст2 мало отличается от напряженияU_ст1, т.е. практически напряжение на стабилитроне и на нагрузочном резисторе Rб останется неизменным). Напряжение на нагрузочном устройстве останется неизменным также при снижении входного напряжения и изменениях нагрузочного тока Iн.

Для нормальной работы параметрического стабилизатора сопротивление  резистора R6должно быть таким, чтобы его вольт-амперная характеристика пересекала вольт-амперную характеристику стабилитрона в точке А, соответствующей номинальному току стабилитрона I_ст.ном, значение которого указано в паспортных данных стабилитрона.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора на­пряжения на полупроводниковом стабилитроне может достигать 30÷50.

Iст.min – минимальное значение тока, протекающего через стабилитрон, при котором обеспечивается режим стабилизации.

Iст.max– максимально допустимый ток, протекающий через стабилитрон.

Uст.ном – номинальное напряжение, на которое рассчитан данный стабилитрон.

Ток через стабилитрон задают, исходя из условия:

Основными достоинствами параметрических стабилизаторов на­пряжения являются простота конструкции и надежность работы.

К недостаткам следует отнести небольшой коэффи­циент полезного действия, не превышающий 0,3, большое внутреннее сопротивление стабилизатора (5—20 Ом), а также узкий и нерегулируемый диапазон стабилизируемого напряжения.    

 

Для расчета параметрического стабилизатора нужно знать номинальный ток нагрузки и выбрать номинальный ток стабилизации, который, примерно, будет равен полусумме минимального и максимального тока стабилизации. Сложив номинальный ток стабилитрона и нагрузки, получим номинальный ток через балластный резистор. Потом выбираем входное напряжение, примерно равное 1.5Uст. И наконец, определяем сопротивление балластного резистора. Для этого разность между входным напряжением и напряжением стабилизации делят на ток проходящий через балластный резистор.