Контрольные вопросы

1.     Какие участки ВАХ стабилитрона и стабистора называются рабочими?

2.     Как изменяется напряжение стабилитрона при изменении протекающего через него тока?

3.     Какие свойства стабилитрона оцениваются дифференциальным сопротивлением?

4.     Почему стабилитрон и стабистор плохо работает при токах, меньших минимальных токов стабилизации?

5.     Каковы основные параметры стабилитрона?

 

Лабораторная работа №3 Исследование параметрического стабилизатора напряжения

Цель работы — изучение принципа действия пара­метрического стабилизатора напряжения, его исследова­ние при изменении входного напряжения и нагрузки, расчет коэффициента стабилизации и выходного сопро­тивления (рис. 49).

Пояснения. Для питания радиоэлектронной аппарату­ры обычно используют стабилизированные источники. Особенно широко их применяют в аппаратуре на тран­зисторах и микросхемах. Идеальный стабилизатор дол­жен обеспечивать абсолютное постоянство выходного на­пряжения. В реальном стабилизаторе выходное напря­жение все же зависит от входного. Стабильность выход­ного напряжения оценивают коэффициентом стабилиза­ции:

где — изменение входного напряжения;

—изменение выходного напряжения, вызванное изменени­ем входного.

Стабилизаторы одновременно со стабилизацией сгла­живают пульсации выпрямленного напряжения, т. е. яв­ляются активными фильтрами.

В параметрических стабилизаторах напряжения ис­пользуется малая зависимость напряжения на стабилитроне от проходящего через него тока (см. ВАХ стаби­литрона). Входное напряжение U_вx (рис. 50) распределяется между ограничивающим резистором R_огр и параллельно включенными стабилитроном VD и резстором нагрузки R_н. Изменение входного напряжения сопровождается изменением входного тока I_вх.При этом изменяются напряжения на ограничивающем резисторе и незначительно на стабилитроне и нагрузке, по­скольку рабочий участок ВАХ стабилитрона исе же име­ет некоторый наклон по отношению к оси При изме­нении нагрузки происходит перераспределение токов и I_н между стабилитроном и нагрузкой, а общий ток остается неизменным.

Стабилитрон работает нормально, если при полном изменении входного напряжения и нагрузки ток через стабилитрон I_ст останется в пределах которыми ограничивается рабочий участок ВАХ.

Параметрический стабилизатор позволяет получить k_cт = 20 – 30. Больший k_ст можно получить, включив последовательно два стабилизатора (при таком включе­нии второй низковольтный стабилизатор будет питаться предварительно стабилизированным выходным напряже­нием первого высоковольтного). Однако при этом чрез­вычайно низок кпд схемы (несколько процентов).

Короткое замыкание на выходе стабилизатора не выводит его из строя, а лишь увеличивает мощность, рассеиваемую на резисторе

Отключение нагрузки (холостой ход на выходе) пере­водит стабилизирующий элемент в наиболее тяжелый ре­жим, так как через него протекает весь входной ток I_вх, а напряжение остается прежним. Максимальную мощ­ность стабилитрона рассчитывают по формуле

Важным параметром стабилизатора является его вы­ходное сопротивление

где —изменение напряжения на нагрузке, вызван­ное изменением ее тока

Выходное сопротивление позволяет оценить нагрузоч­ную способность стабилизатора: чем оно меньше, тем меньше выходное напряжение зависит от нагрузки.

Для расчета коэффициента стабилизации исследуе­мой схемы можно применить формулу, следующую из формулы (15):

где —средние входное и выходное напря­

жения; ΔU"_Rн — изменение выходного напряжения, вы­званное изменением входного