Температурна компенсація у ПСН

 

Зміна навколишньої температури стабілізатора призводить до зміни його вихідної напруги (3.5, 3.16). Для зменшення температурної залежності напруги використовують температурну компенсацію [3, 4]. Схема стабілізатора, яка наведена на рисунку 3.9, містить термокомпенсуючі діоди VD2, VD3 (стабілітрони або звичайні діоди), увімкнені у прямому напрямі. Стабілітрон має позитивний температурний коефіцієнт (ТКН). Термокомпенсуючі діоди, завдяки увімкненню в прямому напрямі, – від’ємний ТКН.

Підбір діодів для термокомпенсації необхідно проводити так, щоб їх температурні зміни напруги були рівні по модулю зміні напруги стабілітрона.

Але застосування термокомпенсації погіршує інші показники стабілізатора:

– збільшується вихідний опір ПСН, він дорівнює:

 

                                         ,                                       (3.19)

 

де  – загальний диференціальний опір термокомпенсуючих діодів (практично Ом, а Ом;

– у 2...3 рази зменшується коефіцієнт стабілізації.

 

 

Рисунок 3.9 – Схема ПСН з температурною компенсацією

 

Диференційний опір термокомпенсуючих діодів можна зменшити, пропустивши через них від загального чи окремого джерела додатковий струм (рисунок 3.10). Однак це ускладнює стабілізатор та зменшує ККД.

 

 

Рисунок 3.10 – Схема ПСН з термокомпенсацією

і додатковим струмом через діоди

 

У деяких стабілітронах компенсуючі діоди вмонтовують в корпус у процесі їх виготовлення. Наприклад, стабілітрон Д818 складається з одного стабілітрона зі зворотною напругою , та двох стабілітронів, увімкнених у прямому напрямі. Від'ємний ТКН стабілітрона складає приблизно 3,5 м В/°С, а ТКН компенсуючого стабілітрона близько +1,75 мВ/°С. У результаті ТКН діода Д818 покращується більше, ніж на порядок. 

 

Мостова схема ПСН

 

Більш високу стабільність у порівнянні з однокаскадним ПСН можна отримати в мостовому ПСН (рисунок 3.11) [4, 7].

 

 

Рисунок 3.11 – Мостова схема ПСН

 

При зміні вхідної напруги на  потенціал точки а зміниться на величину:

                                   .                                               

А потенціал точки б на: .                                           

Вихідна наруга являє собою різницю напруг у точках а та б. Тому її зміна буде рівною

              .            (3.20)

 

Вихідна напруга буде ідеально стабільною (), якщо частина виразу (3.20), яка знаходиться в дужках, дорівнює нулю, а це значить, що

 

                                      .                                                  

 

Звідси знаходимо умову для підтримання вихідної напруги незмінною, тобто умову нескінчено великого значення коефіцієнта стабілізації:

                                            .                                          (3.21)

В схемі необхідно використовувати термокомпенсацію.

Недоліки стабілізатора: коефіцієнт стабілізації залежить від величини навантаження; відносно великий вихідний опір; вхід та вихід не можуть мати загального з’єднання.